DE69818136T2

DE69818136T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Anlassen und zur Operation eines Einphasensynchrondauermagnetmotors

Info

Publication number: DE69818136T2
Application number: DE69818136T
Authority: DE
Inventors: Vlado Ostovic; Miroslav Oljaca; Bruno Greco
Original assignee: SISME IMMOBILIARE SpA
Current assignee: SISME IMMOBILIARE SpA
Priority date: 1997-04-18
Filing date: 1998-04-08
Publication date: 2004-06-09
Anticipated expiration: 2018-04-09
Also published as: ATE250297T1; EP0872949A3; EP0872949A2; EP0872949B1; ITMI970913A1; ES2207764T3; DE69818136D1; IT1291608B1

Description

Diese Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die basiert auf: a) einem Einphasen-Synchronmotor mit einem Permanentmagnet-Rotor und zwei nicht notwendigerweise gleichen Wicklungen, die eine elektrische Phasendifferenz von 90 Grad haben, insbesondere zum Betreiben von Zirkulationspumpen für Geschirrspüler oder Ähnliches oder für Anwendungen, die wenig Leistung benötigen und geringe Trägheitslasten haben, und b) einer elektronischen Schaltung zum Ansteuern des Motors über statische Schalter.
Aus früheren Italienischen Patentanmeldungen im Namen des vorliegenden Anmelders sind Einphasen-Synchronmotoren mit einem Permanentmagnet-Rotor bekannt, insbesondere Motoren mit einer einzigen Wicklung, die durch Solenoid-Spulen gebildet sind, die eine spezielle Konfiguration bezüglich des relativen Luftspalts haben und mit einem oder mehreren Motorpositionssensoren in Beziehung stehen, wobei es diese letzteren ermöglichen, dass der Motor in der erforderlichen Richtung gestartet und seine Drehgeschwindigkeit durch eine geeignete elektronische Treiberschaltung gesteuert wird (siehe auch EP 0 682 404 ).
Die US 5,144,564 betrifft speziell Permanentmagnet-Motoren mit zumindest drei Statorwicklungen und lehrt eine spezifische Methodologie, die das Weglassen eines Motorpositionssensors ermöglicht.
Eine Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung vorzusehen, die mit dem anfangs spezifizierten Motor versehen ist, die es ermöglicht, dass der Motor ohne Positionssensoren für die jeweiligen Rotoren gestartet und betrieben werden kann.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, bei der der Motor einen homogenen Luftspalt und eine magnetische Laminierung mit runder oder rechteckiger Form hat oder in jedem Fall symmetrisch zur Drehachse ist, um so die Gesamtmotorgröße zu reduzieren, was entsprechenden Einfluss auf die Gesamtgröße der Motor-/Pumpeneinheit in dem Fall einer solchen Installation hat, und deren Montage in dem Motor erleichtert, der bei der Motor-/Pumpeneinheit verwendet wird.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, die es ermöglicht, dass eine Synchronisationsgeschwindigkeit für den Motor gewählt werden kann, die verschieden ist von der, die mit der Netzfrequenz in Beziehung steht, und zwar innerhalb vernünftiger Grenzen.
Eine wichtige Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Handhaben des Startens und des Betreibens eines Motors zur Verfügung zu stellen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, um die Winkelposition des Rotors ohne die Hilfe von Sensoren zu bestimmen.
Diese und weitere Aufgaben der Erfindung, die aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung ersichtlicher werden, werden durch eine Vorrichtung und ein Verfahren gemäß der Lehren der beiliegenden Ansprüche gelöst. Eine genaue Definition der Erfindung ist in den Ansprüchen gegeben.
Die Erfindung wird anhand eines nicht-einschränkenden Beispiels unter Bezugnahme auf einige bevorzugte Ausführungsbeispiele davon beschrieben, die in den nachfolgenden Zeichnungen dargestellt sind, in denen:
1 eine schematische Ansicht von einem elektrischen Motor gemäß der Erfindung ist;
2 eine schematische Ansicht von der Vorrichtung der Erfindung ist;
3 eine schematische Ansicht von einem Detail der Vorrichtung aus 2 ist;
4 eine schematische Ansicht von einer vereinfachten Modifikation dessen ist, was in 3 gezeigt ist;
5a die Variation des Stroms in den Statorwicklungen des elektrischen Motors während seiner ersten Startstufe zeigt (erste Stufe);
5b schematisch den elektrischen Motor zu Beginn der Startstufe zeigt;
6a die Variation des Stroms in den Motorwicklungen zu Beginn der zweiten Motorstartstufe zeigt;
6b schematisch den elektrischen Motor zu Beginn dieser Startstufe zeigt;
7a die Variation des Stroms in den Motorwicklungen zu Beginn der dritten Startstufe zeigt;
7b schematisch den elektrischen Motor zu Beginn der dritten Startstufe zeigt;
8a die Variation des Stroms in den Motorwicklungen zu Beginn der vierten Startstufe zeigt; und
8b schematisch den elektrischen Motor zu Beginn der vierten Startstufe zeigt.
1 zeigt eines der möglichen Ausführungsbeispiele des elektrischen Motors M, der einen wesentlichen Teil der Vorrichtung der Erfindung bildet. Aus Gründen der Vereinfachung, aber ohne dass dies eine Einschränkung der Erfindung bedeutet, ist der Motor in der Schenkelpol-Konfiguration gezeigt, nämlich in der zweipoligen Version. Der Motor M hat eine Statorpaket 1 in dem ein Rotor R angeordnet ist, der aus Permanentmagneten 2 gebildet ist, deren Polaritäten mit N und S bezeichnet sind. An den Schenkelpolen sind zwei Wicklungen 3, 4 relativ zu den Motorphasen vorgesehen, eine (3) ist bekannt als die Hauptwicklung, und die andere (4) ist bekannt als die Hilfswicklung, zur Vereinfachung der Beschreibung. Die Hauptwicklung 3 ist in zwei Teile 31 und 32 unterteilt, die an den beiden Schenkelpolen angeordnet sind, die die gleiche magnetische Achse A-B haben, und liegt zwischen den Anschlüssen 10 und 11.
Die Hilfswicklung 4, die zwischen den Anschlüssen 12 und 13 liegt, ist ebenfalls in zwei Teile 41, 42 unterteilt, die an den beiden Polen angeordnet sind, die die gleiche magnetische Achse D-C senkrecht zu der vorhergehenden haben.
Wie aus der schematischen Darstellung aus 2 ersichtlich, in der der Motor M schematisch in der Form seines Rotors R und seiner beiden Wicklungen 3, 4 gezeigt ist, sind sowohl der Anschluss 10 als auch der Anschluss 12 mit einer einphasigen Wechselstromquelle verbunden, beispielsweise der Netzspannung, die mit 20 bezeichnet ist, wohingegen die Anschlüsse 11 und 12 mit der Netzrückführleitung über zugehörige statische Schalter 23, 24 (zum Beispiel Triacs) verbunden sind, die zur Vereinfachung in Form von mechanischen Schaltern dargestellt sind. Die Quelle 20 ist außerdem mit einem elektronischen Steuermodul oder Steuerblock (beispielsweise ein Mikroprozessor) 69 über die Signalleitung 25 verbunden. Die Anschlüsse 11 und 13 sind jeweils über die Signalleitungen 70 und 71 mit dem elektronischen Block 69 verbunden.
Die Ausgänge 57 und 58 von dem Block 69 steuern jeweils die statischen Schalter 23, 24.
Die Spannung, die dann, wenn sich der Motor in Betrieb befindet, zwischen den Signalleitungen 25 und 70 anliegt, hat zwei Komponenten: die erste Komponente wird durch den Fluss infolge des Stroms I_m induziert, der durch die Hauptwicklung 3 zirkuliert, die zweite Komponente wird durch den Fluss des Rotors R induziert und ist proportional zur Winkelgeschwindigkeit und zur Winkelposition (variabel mit der Zeit) des Rotors.
Auf ähnliche weise gelten die Betrachtungen, die in dem vorhergehenden Absätzen angeführt sind, für die in den Signalleitungen 25 und 71 vorhandenen Spannungen und beziehen sich somit auch auf die Hilfswicklung. Es sei angemerkt, dass sich die zweite Komponente der Spannung, die durch den Rotor in der Hilfswicklung 4 induziert wird, bezüglich der Phase um 90° von der über der Hauptwicklung gemessenen Spannung unterscheidet. Diese Phasenverschiebung ergibt sich aus der räumlichen Verlagerung von 90° der magnetischen Achsen A-B und C-D, wie in 1 zu sehen.
Da die statischen Schalter normalerweise einen Spannungsabfall erzeugen und dieser Spannungsabfall proportional zu dem Strom ist, der durch diese hindurchfließt (und der durch die Wicklungen fließt), ist es nicht erforderlich, diesen Strom direkt zu messen, und dieser Strom zusammen mit den Spannungsdaten der beiden vorhergehenden Absätzen ermöglicht es, dass die Position des Rotors R ohne Verwendung von Sensoren berechnet werden kann, zum Beispiel Hall-Effekt-Sensoren. Der Spannungsabfall an den statischen Schaltern ist derjenige, der an den Signalleitungen 70, 71 anliegt.
Die drei Signale, die an den Leitungen 25, 70 und 71 anliegen, wenn sie in dem elektronischen Steuerblock 69 verarbeitet werden, sind ausreichend, um die statischen Schalter 23 und 24 über die Steuersignale der Leitungen 57 und 58 zu steuern und um das Starten (in der erforderlichen Richtung) sowie den Betrieb des Motors ohne die Hilfe von anderen Signalen zu steuern, die von irgendeinem Typ von Positionssensor für den Rotor R (zum Beispiel Hall-Effekt-Sensoren, Signalspulen, etc.) stammen, wie aus der folgenden Beschreibung offensichtlich ist.
Das Verarbeiten der drei oben genannten Signale ist, wie erläutert, in dem elektronischen Block 69 implementiert und wird unter Bezugnahme auf 3 beschrieben, wobei angemerkt sei, dass das Verarbeiten der Signale von einer der Wicklungen 3, 4 genau die der anderen entspricht.
Aus diesem Grund ist die sich nachfolgende Beschreibung auf das Verarbeiten der Signale der Wicklung 3 beschränkt, wobei in 3 die gleichen Bezugszeichen mit einem Apostroph verwendet werden, um Teile oder Signale bezüglich der Wicklung 4 zu bezeichnen.
Die Signale der beiden Leitungen 25 und 70, die die Spannung an der Wicklung 3 darstellen, werden in dem Block 61 differenziert, wobei dessen Ausgabe ein Signal 63 ist, das proportional zu der an der Wicklung 3 anliegenden Spannung ist, oder, zu den Zeitpunkten, an denen der statische Schalter 23 geöffnet ist, zu der Spannung, die in der Wicklung 3 durch Drehung des Rotors R induziert wird.
Die Signale 73 und 75 werden von dem Signal 63 in einer arithmetischen Einheit 76 subtrahiert. Die beiden Signale 73 und 75 werden wie folgt erhalten. Das Spannungssignal auf Leitung 70 wird in dem Block 90 durch den Wert des Widerstandes Rt des statischen Schalters 23 dividiert, um den wert des Stromsignals 92 durch die Wicklung 3 zu erhalten. Durch Multiplizieren des Signals 92 (d. h. des Stroms durch die Wicklung) mit dem ohmschen Wert des Wicklungswiderstandes R_M in dem Block 72 wird das Signal 73 relativ zu dem Widerstands-Spannungsabfall erhalten. Das Signal 75 wird durch Multiplizieren (in dem Block 74) der Ableitung des Stroms 92 mit der Induktivität L der Wicklung erhalten. Mit Kenntnis der Spannung (Signal 63), die an der Wicklung 3 anliegt, und der beiden Spannungsabfälle (Signale 73 und 75), wird die in der Wicklung 3 durch die Drehung des Rotors R induzierten Spannung, die durch das Ausgangssignal 37 dargestellt ist, in der arithmetischen Einheit 76 bestimmt. Eine ähnliche Funktion wird mit dem Signal auf Leitung 71 und mit dem Signal 63' durchgeführt, um das Signal 3' bezüglich der Hilfswicklung 4 zu erhalten.
Da die Spannungen, die durch die Drehung des Rotors R in den beiden Wicklungen 3, 4 induziert werden, proportional zur Drehgeschwindigkeit und zur Winkelposition des Rotors sind, wird durch Verarbeitung der relativen Signale 37, 37' in dem Block 54 ein Signal 39 erhalten, das die Winkelposition des Rotors angibt. Die Blöcke 77 und 83 funktionieren so, wie in der Italienischen Patentanmeldung MI94A00941 beschrieben ist, relativ zu der Verarbeitung der beiden Größen, in diesem Fall 70 und 39 oder 71 und 39.
Insbesondere wird das Spannungssignal 70 an dem statischen Schalter 23 in dem Block 77 mit der Winkelposition (Signal 39) des Rotors verglichen. Wenn die Spannung 70 positiv ist und die Winkelposition des Rotors (gemessen in Gegenuhrzeigerrichtung beginnend von der rechten Seite der Achse A-B aus 1) zwischen 0 und 90 elektrischen Graden liegt, dann wird durch das Steuersignal 58 für den statischen Schalter (Triac) 23, also durch Schließen des Triacs, die positive Spannung an die Hauptwicklung 3 angelegt. Wenn im Gegensatz dazu das Spannungssignal 70 negativ ist und die Winkelposition des Rotors zwischen 180° und 270° liegt, dann legt der Block 77 eine negative Spannung an die Wicklung 3 an, und zwar über das Steuersignal 58 und den statischen Schalter 23. Während der anderen Winkelintervalle wird keine Spannung an die Hauptwicklung 3 angelegt.
Das Spannungsignal 71 an dem statischen Schalter 24 wird in dem Block 83 mit der Winkelposition des Rotors R verglichen. Wenn die Spannung 71 positiv ist und die Winkelposition des Rotors zwischen 90 und 180 elektrischen Graden liegt, dann schließt das Signal 57, das den statischen Schalter (Triac) 24 steuert, den Triac, um die positive Spannung an die Hilfswicklung 4 anzulegen. Im Gegensatz dazu, wenn die Spannung 71 negativ ist und die Winkelposition des Rotors zwischen 270° und 360° liegt, dann legt der Block 83 mit Hilfe des Steuersignals 57 die negative Spannung an die Wicklung 4 an. Während der anderen Winkelintervalle (0°–90° und 180°–270°) wird keine Spannung an die Hilfswicklung 4 angelegt.
Die Steuereinheit 69, die im Detail in 3 gezeigt ist, kann entweder durch einzelne elektronische Komponenten für jede Funktion oder durch Durchführung des gesamten Steueralgorithmus mittels eines Mikroprozessors konstruiert sein.
Es ist ebenfalls möglich, den Optimierungsalgorithmus für die angelegte Spannung in die Steuerblöcke 77 und 83 einzusetzen, wie in der Patentanmeldung MI94A002635 beschrieben. Die Optimierung der angelegten Spannung ermöglicht es, dass die Quantität der aktiven Teile in dem Motor optimiert wird, um so dessen Kosten zu reduzieren, indem der Motor in irgendeinem Betriebszustand, mit einer variabel Speisespannung und/oder variablen Last, von der elektronischen Schaltung eine gesteuerte Spannung empfängt, durch der Strom durch die Wicklungen bei minimalen Wert aufrechterhalten wird, um so die Kupferverluste zu reduzieren.
Ein weiterer wesentlicher Punkt dieser Erfindung besteht in dem Verarbeiten und dem Berechnen der Aktualisierung der Winkelposition des Rotors beginnend bei den Messungen der Größen 25, 70 und 71, die in jedem Moment bewirkt werden, in dem der Strom in den Wicklungen Null ist, d. h., wenn die statischen Schalter 23, 24 offen sind.
Diesbezüglich, wenn die Triacs oder die statischen Schalter 23 und 24, die in der elektronischen Schaltung vorhanden sind, nicht leitend sind, dann wird der Strom durch die Wicklungen zu Null, und die Signale 92 und 92' werden zu Null, die Signale 63 und 63' sind die Spannungen, die nur durch die Rotation und durch die Winkelposition des Rotors induziert werden, und das Signal 25 stellt die Speisespannung dar.
Wenn 4 mit 3 verglichen wird, dann bemerkt man, dass als Folge des Weglassens der Stromverarbeitungsblöcke 90, 90', 72, 72', 74, 74', der Strom durch die Wicklungen Null ist und folglich die Signale 73 und 73', 75, 75' ebenfalls Null sind. Die Signale 73, 73', die von den Wicklungen 3, 4 stammen, entstehen, wie bereits in Bezug auf die Signale 63, 63' in 3 erläutert, durch die induzierten elektromagnetischen Kräfte auf, die durch die Position des Rotors R und durch die Drehgeschwindigkeit bewirkt wird.
Dieser Berechnungsalgorithmus führt folglich eine neue Vereinfachung ein. Als eine Folge, wenn die Schaltung verwendet wird, die mit diskreten Komponenten gebildet ist, kann diese vereinfacht und die Anzahl der verwendeten Komponenten reduziert werden. Wenn ein Mikroprozessor verwendet wird, dann benötigt der Algorithmus weniger Zeit zur Durchführung und weniger Speicher für das Programm.
Um den Permanentmagnet-Rotor des oben beschriebenen Einphasen-Synchronmotors zu starten, der mit zwei Wicklungen gebildet ist, die einen Phasenunterschied von 90 elektrischen Graden hat, und um ihn in Synchronisation zu bringen, muss das Folgende angemerkt werden:

– vor dem Starten kann sich der Rotor in jeder Position befinden, und folglich gibt es anfangs keine Information bezüglich der Position des Rotors;
– der Synchronmotor ist nicht in der Lage, ein statisches Drehmoment ohne Verwendung spezieller Prozeduren zu entwickeln.

Gemäß einem besonders wichtigen Aspekt der Erfindung basiert das Starten auf vier Stufen des gleichen Algorithmus, die eine nach der anderen implementiert ist, und zwar mit Hilfe der oben beschriebenen Vorrichtung, durch die die beiden elektronischen Schalter 23, 24 gesteuert werden, von denen jeder in Serie mit einer der beiden Motorwicklungen 3, 4 angeordnet ist.

– Die erste Stufe basiert auf der erzwungenen Positionierung des Rotors R bezüglich der relativen magnetischen Achse in einer genauen Position.
– Die zweite Stufe beinhaltet das anfängliche Starten des Rotors R in einer definierten Richtung durch Anlegen von geeigneten Spannunngsimpulsen (oder Stromimpulsen).
– Die dritte Stufe, diese ist optional, besteht darin, einen definierten Algorithmus anzuwenden, um zu bewirken, dass sich der Rotor R mit einer Drehzahl dreht, die kleiner ist als die Synchrondrehzahl, wenn die Last (beispielsweise eine Pumpe) eine anfänglichen Stabilisierung bei einer geringeren Umdrehungszahl pro Minute fordert.
– Die vierte Stufe ist die letzte Stufe, in der die Positionssignale des Rotors verwendet werden, die direkt von den Spannungsmessungen an den beiden Wicklungen 3, 4 erhalten werden, um den Rotor R mit der Netzfrequenz zu synchronisieren und um ihn bei der endgültigen Synchrondrehgeschwindigkeit zu halten.

Bei den ersten drei Startstufen wird keine Information bezüglich der Rotorposition verwendet, wohingegen in der vierten Stufe, wie oben beschrieben (1 bis 4), die Spannungssignale, die an den Wicklungen 3, 4 anliegen, in den Momenten gemessen werden, in denen die statischen Schalter 23, 24 offen sind. Diese Signale werden folglich mit den Spannungen identifiziert, die durch die Wirkung der Drehung des Rotors R (vom Permanentmagnet-Typ) induziert werden, wobei deren Wert direkt proportiontal zur Geschwindigkeit des Rotors und zu dessen Position relativ zu den Polachsen der Wicklungen 3, 4 ist.
Erste Stufe
Um den Rotor R zu "Parken", d. h., um dessen magnetische Achse E-F (Süd→Nord) in einer gewünschten und wohl definierten Position zu positionieren, wird der folgende Algorithmus angewendet, der in den Blöcken 77, 83 implementiert ist und ausgeführt wird, wenn der Startschalter 100 (3) geschlossen wird. Die Implementierung kann durch ein Mikroprozessor erfolgen.
Unter Bezugnahme auf 5 wird auf die Hauptwicklung 3 eingewirkt, um beispielsweise die Achse des Rotors R mit der Polachse A-B auszurichten, damit der Strom I_M in der angegebenen Richtung durch diese hindurchströmt.
Da der Rotor R irgendeine Anfangsposition (magnetische Achse (E-F) haben kann, werden daher kleine Stromimpulse mit zunehmender Amplitude zugeführt, entweder positiv oder negativ, abhängig davon, wie man die magnetische Achse des Rotors ausrichten möchte, und zwar durch Betätigung des statischen Schalters 23.
Diese Stromimpulse, die zu Beginn eine solche Amplitude haben, um den Rotor R nicht zu bewegen, werden bezüglich der Amplitude mit der Zeit inkrementiert, bis der Punkt erreicht ist, bei dem es sicher ist, dass der erforderliche Wert vorhanden ist, um den Rotor R aus seiner Anfangsposition in die Einstellposition zu bewegen, d. h., in der die magnetischen Achsen A-B und E-F ausgerichtet sind (siehe 5a und 5b).
Das auf den Rotor angewendete Drehmoment ist etwas größer als das minimale erforderliche Drehmoment, um eine übermäßige Beschleunigung zu verhindern. In dem in 5B gezeigten Beispiel wird die Rotorachse E-F entlang der Achse A-B nur dann positioniert, wenn der Hauptwicklung 3 positive Stromimpulse mit zunehmender Amplitude (5a) zugeführt werden. Nachdem er beginnt, sich in Richtung auf die gewünschte Position zu bewegen, hat der Rotor R die Tendenz, zu beschleunigen und seine Bewegung auch dann fortzusetzen, wenn er die Position auf der Achse A-B erreicht hat.
Aus diesem Grunde werden der Hauptwicklung 3 fortgesetzt immer positive und zunehmend größere Stromimpulse (5a) zugeführt. Nachdem sich der Rotor über die Achse A-B hninausbewegt hat, sind die Stromimpulse, deren vorhergehender Zweck darin bestand, ihn in Richtung auf die Achse A-B zu bewegen, nun erforderlich, um dessen Bewegung zu bremsen, indem der Rotor angezogen und er in der Endposition stabilisiert wird.
Die Prozedur ermöglicht es, dass die magnetische Achse E-F des Rotors in vier Hauptpositionen (A-B, B-A, C-D und D-C) und in zwei zusätzlichen Positionen (G-H und H-G) positioniert werden kann, d. h., der Nordpol des Rotors kann folgenden zugewandt sein: dem einen oder dem anderen der beiden Polteile der Achse A-B (Positionen A-B und B-A); dem einen oder dem anderen der Polteile der Achse C-D (Positionen C-D und D-C); oder der einen oder der anderen der Zwischenpositionen zwischen den Polteilen. Durch Zuführen von zunehmenden positiven Stromimpulsen zu der Hauptwicklung 3 (mit der Strömungsrichtung I_M wie in 5b), wird der Rotor R in der Position angehalten, in der sich die Rotorachse E-F mit der Achse A-B in Ausrichtung befindet.
Indem der Wicklung 3 negative Stromimpulse zugeführt werden, aber die Strömungsrichtung umgekehrt zu 5a ist, wird der Rotor entlang der Achse B-A ausgerichtet. Um den Rotor entlang der Achse C-D auszurichten, müssen zunehmende positive Stromimpulse der Hilfswicklung 4 zugeführt werden, und zwar mit der Strömungsrichtung des Stroms I wie in 5b. Negative Impulse, die der gleichen Hilfswicklung zugeführt werden, bewirken eine Ausrichtung des Rotors mit der Achse D-C. Durch gleichzeitiges Zuführen von positiven Impulsen zu beiden Wicklungen aus 5b, wird der Rotor mit der Achse G-H bei 45° bezüglich der Achse A-B positioniert. Negative Stromimpulse, die beiden Wicklungen zugeführt werden, können den entgegengesetzten Effekt bewirken (Ausrichtung mit Achse H-G).
Bei Beendigung der ersten Stufe tritt die folgende Situation ein: der Rotor R ist mit seiner magnetischen Achse E-F mit der magnetischen Achse A-B ausgerichtet, und seine Rotationsgeschwindigkeit ist Null, d. h., der Rotor R ist absolut ruhig ohne irgendeine mechanische Oszillation um seine Achse. Dies stellt den Anfangszustand zum Implementieren der zweiten Startstufe dar.
Zweite Stufe
Die zweite Stufe (6a, 6b) beinhalten das Zuführen von geeigneten Spannungsimpulsen, Stromimpulsen oder beides zu beiden Wicklungen 3, 4, um zu bewirken, dass der Rotor R anfängt, sich in die gewählte Richtung zu drehen. wie allgemein bekannt ist, wirkt das maximale Drehmoment auf den Rotor R, wenn der magnetische Fluss des Stators um 90 elektrische Grade bezüglich der magnetischen Achse E-F des Rotors versetzt ist. Es gibt eine wohl definierte Situation am Ende der ersten Stufe, d. h. die Winkelposition des Rotors ist bekannt, und der Rotor R kann in der gewünschten Richtung gestartet werden, indem eine Sequenz aus Stromimpulsen beiden Wicklungen 3, 4 zugeführt wird.
Um dem Rotor beispielsweise ein maximales Drehmoment zuzuführen, wenn er mit der Achse A-B ausgerichtet ist, muss der Hilfswicklung 4 ein positiver oder ein negativer Stromimpuls I_A zugeführt werden (siehe 6a).
Wenn es gewünscht ist, dass sich der Rotor R in Gegenuhrzeigerrichtung (Pfeil F in 6b) dreht, dann muss die Rotorachse E-F bezüglich der Achse A-B in Richtung auf die Achse C-D bewegt werden; das maximale Drehmoment, das den Rotor in Richtung auf die Achse C-D beschleunigt, wird erhalten, indem der Hilfswicklung 4 ein positiver Stromimpuls I_A mit maximaler Amplitude zugeführt wird (unter Bezugnahme auf die Richtung des Stroms I_A, wie in 6B angegeben).
Das dem Rotor zugeführte Drehmoment ist in diesem Fall das maximal verfügbare Drehmoment zwischen dem Stator und dem Rotor, und als ein Ergebnis des zugeführten Stroms, wird eine Beschleunigung des Rotors in Gegenuhrzeigerrichtung (Pfeil F) erreicht.
Die Notwendigkeit, einen zweiten Stromimpuls mit gleicher Polarität der gleichen Wicklung 4 zuzuführen, muss auf Basis der bestimmten Anwendung, des Typs der Last oder der Trägheit des Systems untersucht werden.
Bei Pumpen für elektrische Haushaltsgeräte, da die Last der Pumpe bei geringer Drehzahl vernachlässigbar ist und da die Trägheit des Systems gering ist, kann der Rotor durch Zuführen lediglich eines Stromimpulses über 90 elektrische Grade in einer Zeit bewegt werden, die gleich der Periode der Dauer des zugeführten Stromimpulses ist (6a).
Bei Beendigung des zugeführten Impulses I_A kann eine neue Situation auftreten, d. h., der Rotor hat eine bestimmte Geschwindigkeit erreicht und dreht sich in Gegenuhrzeigerrichtung. Die exakte Winkelposition des Rotors ist unbekannt, und zwar auch dann, wenn angenommen werden kann, dass sie in der Nähe der Achse C-D befindet.
Um die Geschwindigkeit des Rotors R zu stabilisieren, wird dann ein zweiter Stromimpuls zugeführt, dessen Zweck darin besteht, die magnetische Achse des Rotors bezüglich des Winkels aus der Position C-D in die neue Position B-A zu bewegen; dieser zweite Stromimpuls I_M ist negativ und hat eine maximale Amplitude, und er wird der Hauptwicklung 3 zugeführt. Dieser Impuls führt zwei Funktionen aus: er beschleunigt zuerst den Rotor in Richtung auf die Achse B-A und bremst ihn dann ab, wenn er eine Geschwindigkeit erreicht hat, so dass sich die magnetische Achse E-F des Rotors über die magnetische Achse A-B der gespeisten Wicklung (Hauptwicklung 4) hinweg bewegt, bevor der Stromimpuls in der Wicklung beendet ist.
Um den Rotor R in Uhrzeigerrichtung zu drehen, muss das gleiche obige Konzept angewendet werden, aber mit Zuführung eines negativen Stromimpulses mit maximaler Amplitude zu der Hilfswicklung 4. Dieser Impuls verschiebt die magnetische Achse des Rotors in Richtung auf eine Ausrichtung mit der Achse D-C. Der nächste Stromimpuls ist negativ und wird der Hauptwicklung zugeführt.
Für die Fortsetzung werden die oben genannte Konzepte verwendet.
Am Ende der zweiten Stufe hat der Rotor eine Geschwindigkeit ungleich Null und dreht sich in die gewünschte Richtung (d. h. beispielsweise in Gegenuhrzeigerrichtung). In 7b dreht sich der Rotor in Gegenuhrzeigerrichtung, wobei sich die Winkelposition des Rotors am Ende der zweiten Stufe in der Nähe der Achse B-A befindet.
Da der fragliche Motor einen symmetrischen Luftspalt hat, gibt es keine Reluktanzkopplungen, die die Drehung des Rotors beeinflussen und Probleme bezüglich der Veränderung der Drehrichtung bewirken könnten.
Zu diesem Motor kann mit Sicherheit gesagt werden, dass der Rotor am Ende der zweiten Stufe eine bestimmte Geschwindigkeit hat, die jedoch nicht bekannt ist, er sich in Gegenuhrzeigerrichtung dreht und sich seine Achse in der Nähe der Achse B-A befindet.
Dritte Stufe (optional)
Es ist allgemein bekannt, dass ein Synchronmotor, im Sinne der Beibehaltung des Drehmoments bei Synchrondrehzahl, in einem "offenen Regelkreis" betrieben werden kann, (d. h., ohne Rückführung), indem den Wicklungen Stromimpulse zugeführt wird, ohne dass man die genaue Winkelposition des Rotors kennt. Dieses Betriebsverfahren ist nur dann möglich, wenn es keine großen Veränderungen bezüglich des Lastdrehmoments und folglich der Geschwindigkeit gibt.
Wenn die Last eine Pumpe für elektrische Haushaltsgeräte ist, bei der die Last bei einer gegebenen Drehgeschwindigkeit etwa konstant ist, dann kann gesagt werden, dass die Oszillationen der Last, die vorhanden sind, wenn auch in einem sehr geringen Ausmaß, automatisch durch die Wirkung der inneren Eigenschaftendes des Synchronmotors kompensiert werden, so dass der Motor fortfährt, der Geschwindigkeit zu folgen, die durch die den Wicklungen zugeführten Stromimpulse eingestellt ist, d. h., seine Synchrongeschwindigkeit beibehält. Die am meisten kritische Stufe, d. h. der Start des Motors, wurde durch die Anwendung der ersten beiden Stufen von diesem Algorithmus überwunden.
Bei Beginn der dritten Stufe (7a, b) ist bekannt, dass sich die Winkelposition des Rotors mehr oder weniger in der Nähe der Achse B-A befindet, und zwar mit einer Rotationsgeschwindigkeit ungleich Null. Da das Drehmoment, das erforderlich ist, um den Rotor zu beschleunigen und um ihn bei einer Geschwindigkeit zu synchronisieren, die kleiner ist als die Synchrongeschwindigkeit, die mit der Netzfrequenz in Beziehung steht, sehr viel kleiner ist als das maximale Drehmoment, das von dem Motor in dem Fall von Pumpen für elektrische Haushaltsgeräte geliefert werden kann, kann der Betrieb mit dem folgenden Algorithmus fortgesetzt werden kann. In der Praxis beginnt die dritte Stufe für eine Drehung in Gegenuhrzeigerrichtung, wenn der negative Stromimpuls I_M, der der Hauptwicklung 3 zugeführt wird, beendet ist (siehe den letzten Teil der zweiten Stufe).
Um in der gleichen Drehrichtung fortzufahren, d. h. in Gegenuhrzeigerrichtung, muss der nächste Stromimpuls den Motor in Richtung auf die Achse D-C drücken, folglich muss dieser Impuls eine negative Polarität haben und der Hilfswicklung 4 zugeführt werden (siehe 7a). Da, wie in 7a gesehen werden kann, der erste negative Stromimpuls I_A, der für die Hilfswicklung 4 verfügbar ist, nach einer halben Periode der Netzfrequenz von dem Ende der zweiten Stufe erscheint, kann der Rotor in der Zwischenzeit eine Verzögerung erfahren.
Da das elektromagnetische Drehmoment, das dem Rotor zugeführt wird, eine Funktion des Winkels zwischen der magnetischen Achse (E-F) des Rotors und der Polachse der erregten Wicklung ist, ist offensichtlich, dass, wenn im Moment der Zuführung eines negativen Stromimpulses zu der Wicklung 4 der Rotor verzögert wird, dieser Winkel dann für eine Situation einer konstanten Drehbewegung größer ist, und daher ist das Drehmoment größer, das auf den Rotor wirkt, um diesen zu der Achse D-C zu bringen. Je mehr daher der Motor während dieser Stufe verzögert wird, desto größer ist das Drehmoment und folglich die Beschleunigung, die durch den Stromimpuls bewirkt wird. Die nächste Position, in die der Rotor bewegt wird, ist die Achse A-B.
Wie vorstehend beschrieben, muss ein positiver Stromimpuls der Hauptwicklung 3 zugeführt werden, um dieses Ergebnis zu erzielen. Um die magnetische Achse des Rotors vorzubewegen und in eine Linie mit der Achse C-D zu bringen, muss ein positiver Stromimpuls der Hilfswicklung 4 (7) zugeführt werden. Dort findet wieder eine mögliche Verzögerungsstufe statt, und folglich wird die vorstehende Begründung angewendet. Um eine vollständige Umdrehung durchzuführen, und zwar beginnend von der Position, die der Rotor zu Beginn der dritten Stufe einnimmt, muss der Rotor in die Winkelposition gebracht werden, die er zu Beginn eingenommen hat, d. h. in die Position B-A.
Da der Impuls, der am Ende der zweiten Stufe zugeführt wurde, ein negativer Stromimpuls zu der Hauptwicklung 3 war, ist es nun erforderlich, den gleichen Impuls zuzuführen, um dann in der Lage zu sein, die gleiche Prozedur erneut anzuwenden, die durch den Algorithmus in der dritten Stufe angegeben ist.
Zusammenfassend sind für jede Umdrehung des Rotors (ein zweipoliger Motor wie in den Figuren) vier Stromimpulse erfor derlich, und zwar zwei für jede Wicklung. Diese Impulssequenz kann ad infinitum wiederholt werden, um zu ermöglichen, dass sich der Motor mit einer Drehzahl von einem Drittel der Synchrondrehzahl dreht (drei Perioden der Netzfrequenz, um eine vollständige Umdrehung zu bewirken).
Die Beschleunigungen und Verzögerungen, die es in einem Zyklus gibt, werden durch die Trägheit des Rotors gedämpft, oder besser des gesamten Systems.
Mit der beschriebenen Prozedur ist es daher möglich, in dem Fall des Erfordernisses, auf den Motor einzuwirken und eine Drehgeschwindigkeit zu erreichen, die für eine bestimmte Zeitperiode kleiner ist als die Netz-Synchrongeschwindigkeit, ohne dass Rotor-Positionssignale verwendet werden.
Um den Rotor in Uhrzeigerrichtung zu drehen, beginnend von dem Ende der zweiten Stufe, was bereits für diese Richtung der Drehung erreicht wurde, wird der gleiche Algorithmus angewendet, aber die erforderlichen Umkehrungen der Stromimpulse in Betracht gezogen.
Der vorstehend beschriebene Algorithmus ist einer der möglichen Algorithmen, die es ermöglichen, dass der Rotor mit einer Geschwindigkeit gedreht wird, die einen Bruchteil der Synchrongeschwindigkeit beträgt. In dem beschriebenen Fall werden vier Stromimpulse zugeführt, um einen Zyklus zu vervollständigen, d. h. 360 elektrische Grade, wobei sich der Rotor mit einem Drittel der Synchrongeschwindigkeit dreht.
Einer der Vorteile, die aus der Anwendung dieses Algorithmus abgeleitet werden, besteht darin, dass die Winkelposition des Rotors zu jedem Zeitpunkt mit einer guten Annäherung bekannt ist.
Das gleiche Konzept ist auch für andere Drehgeschwindigkeiten anwendbar, die mit einer anderen Anzahl von Stromimpulsen erreichbar sind, um eine Drehung zu bewirken.
Die Dauer der dritten Startstufe ist nicht feststehend, da sie von der Anwendung, dem Typ der Last und den spezifischen Anforderungen abhängt. In einem Grenzfall muss sie auch nicht angewendet werden, indem direkt zur letzten Stufe gesprungen wird, d. h. der vierten.
Vierte Stufe
Die vierte Stufe wird mit bereits einer genauen Richtung der Drehung des Rotors und einer Geschwindigkeit eingeleitet, die ein Bruchteil der Synchrongeschwindigkeit sein kann. An diesem Punkt kann auf zwei verschiedenen Wegen fortgefahren werden, die jedoch zum gleichen Ergebnis führen. Der erste besteht darin, dass nur eine Wicklung verwendet wird, um den Motor mit der Netzfrequenz zu synchronisieren, und der zweite besteht darin, beide Wicklungen 3, 4 zu benutzen.
Es ist wichtig anzumerken, dass die Wicklungen 3, 4 nicht identisch sind, da der Motor ein Einphasen-Synchronmotor ist. Die Hauptwicklung 3 ist für konstante Betriebsgeschwindigkeiten ausgelegt, wohingegen die Hilfswicklung 4 allgemein dazu ausgestaltet ist, um nur während kurzer Startperioden zu arbeiten.
Da das Antriebsdrehmoment durch beide Wicklungen erzeugt werden kann, sei angemerkt, dass die Hilfswicklung 4 die dominante Wicklung ist, d. h. die Wicklung, die ein größeres Drehmoment für den Motor zur Verfügung stellt (da sie allgemein eine größere magnetomotorische Kraft ausdrückt).
In den beiden obigen Fällen, wenn der Motor mit der Netzfrequenz synchronisiert wird, synchronisiert sie aus diesem Grunde mehr, und zwar aufgrund der Wirkung des Drehmoments, das durch die Stromimpulse erzeugt wird, die der Hilfswicklung 4 zugeführt werden, als wegen der Wirkung von jenen, falls vorhanden, die der Hauptwicklung 3 zugeführt werden, da diese letzteren schwächer sind.
Wenn entschieden wird, lediglich eine Wicklung für die Synchronisationsstufe zu verwenden, ist es aus obigen Gründen offensichtlich, dass lediglich die Hilfswicklung 4 gespeist wird. In diesem Fall wird der Algorithmus verwendet, der in unserer früheren Italienischen Patentanmeldung MI94A00941 beschrieben ist, d. h., für eine Drehung im Gegenuhrzeigersinn werden positive Impulse der Hilfswicklung 4 zugeführt, wenn der Rotor mit seiner magnetischen Achse in dem 180°-Bogen zwischen der Achse D-C und der Achse C-D liegt.
Im Gegensatz dazu werden negative Pulse zugeführt, wenn die magnetische Achse des Rotors in dem 180°-Bogen zwischen der Achse C-D und der Achse D-C liegt.
Um diese Funktion durchzuführen, muss die Winkelposition des Rotors R bekannt sein. Diese wird in der bereits beschriebenen Weise aus den über den Wicklungen induzierten Spannungen abgeleitet (1 bis 4 und zugehörige Beschreibung).
Auf der Basis der Daten relativ zu der Winkelposition des Rotors wird bewirkt, dass die statischen Schalter 23, 24 leitend oder nicht-leitend sind, und zwar in der oben genannten Weise (siehe Signale 57 und 58),
Die Verwendung von lediglich der Hilfswicklung 4, um den Motor auf die Netzfrequenz zu synchronisieren, hat den Vorteil, dass, da das erzeugte Drehmoment stärker ist, der Motor in der Lage ist, die Synchrongeschwindigkeit sogar bei einer Speisespannung erreichen kann, die kleiner ist als die theoretische.
Das bedeutet, dass der Rotor eine größere Fähigkeit zur Synchronisation unter Last besitzt, und zwar auch dann, wenn Netz-Oszillationen vorhanden sind, durch die die zugeführte Spannung auf die erlaubte Toleranzgrenze reduziert wird.
In dem anderen möglichen Fall wird anstelle des Speisens von lediglich der Hilfswicklung 4 auch die Hauptwicklung 3 gespeist. Der verwendete Algorithmus, wieder für eine Drehung in Gegenuhrzeigerrichtung und unter Bezugnahme auf 8b, ist in diesem Fall identisch, es sei jedoch angemerkt, dass nun beide Wicklungen 3 und 4 gespeist werden können, und folglich werden die elektronischen Schalter 23, 24 in Relation zu der Position der magnetischen Achse E-F des Rotors R in einer vier Quadranten gesteuert, die durch die Achsen der Wicklungen gebildet werden.
Ein positiver Stromimpuls wird der Hauptwicklung 3 dann zugeführt, wenn sich die magnetische Achse E-F des Rotors in dem Quadranten befindet, der durch die Achsen C-D und B-A gebildet ist.
Ein positiver Stromimpuls wird der Hilfswicklung 4 zugeführt, wenn sich die magnetische Achse des Rotors in dem Quadranten befindet, der durch die Achsen A-B und C-D gebildet ist, wohingegen ein negativer Puls zugeführt wird, wenn sich die magnetische Achse des Rotors in dem Quadranten befindet, der durch die Achsen B-A und D-C gebildet ist.
8a zeigt die Impulssequenz unter Bezugnahme auf einen Rotor R, der sich zu Beginn der vierten Stufe in Gegenuhrzeigerrichtung dreht und dessen magnetische Achse E-F sich gerade über die Achse B-A hinaus bewegt hat.
Gemäß dem Algorithmus soll der Hilfswicklung 4 ein negativer Impuls zugeführt werden, aber der Motor hat sich bereits beispielsweise über die Achse D-C hinaus bewegt, bevor der negative Impuls aus dem Netz verfügbar wird, und daher wird es nun erforderlich, einen positiven Impuls der Hauptwicklung 3 zuzuführen. In diesem Zusammenhang ist der Moment des Schließens des statischen Schalters 23 während der positiven Impulsperiode in 8a bei k zu sehen.
Der Rotor dreht sich weiter und hat sich über die Achse A-B hinaus bewegt, wobei dann der Hilfswicklung 4 ein positiver Impuls zugeführt werden muss. Auch hier ist eine positive Polarität nicht unmittelbar aus dem Netz verfügbar, und folglich muss es dem Rotor ermöglicht werden, sich über die Achse C-D hinaus zu bewegen, wenn der Hauptwicklung 3 ein negativer Impuls zugeführt werden muss.
Für die entgegengesetzte Drehrichtung wird die gleiche Prozedur angewendet, und zwar mit einer geeigneten Speisung der Wicklungen.
Der Algorithmus, der die beiden Wicklungen 3, 4 verwendet, hat in bestimmten Fällen den Vorteil, dass der Rotor in einer sehr viel kürzeren Zeit synchronisiert wird, und ist darüber hinaus weniger empfindlich gegen starke Veränderungen des aufgebrachten Drehmoments.
In dem Fall von Pumpen für elektrische Haushaltsgeräte, da während des Startens Luftblasen in die Pumpe eintreten können, treten effektiv starke Drehmoment-Veränderungen auf, so dass es folglich bevorzugt ist, den zweiten Algorithmus anzuwenden.
Auch in diesem Fall wird der Rotor durch die Wirkung des Drehmoments synchronisiert, das durch die dominante Wicklung erzeugt wird, d. h. die Hilfswicklung 4.
Für einen korrekten Betrieb des Motors, und zwar unabhängig davon, ob er mit einer oder zwei Wicklungen während des ersten Teils der vierten Stufe auf die Synchrongeschwindigkeit gebracht wurde, muss nun die Synchronisation durch Speisung von lediglich der Hauptwicklung 3 aufrechterhalten werden, die für diesen Zweck ausgelegt ist, und zwar durch definiertes Deaktivieren der Hilfswicklung 4 bis zum nächsten Start.
Die Sequenz der erforderlichen Funktionen ist sehr wichtig und wird nach einer geeigneten geschätzten Zeitdauer implementiert, die erforderlich ist, um Synchronisation zu erreichen. Wenn die Funktionen nicht in der hier beschriebenen Weise implementiert werden, kann der Motor seine Synchronisation verlieren, insbesondere dann, wenn er mit geringer Spannung betrieben wird.
Da die beiden Wicklungen eine Phasendifferenz von 90 elektrischen Graden haben und der Rotor R bezüglich der (dominanten) Hilfswicklung 4 mit einer vom Lastwinkel abhängigen Verzögerung synchronisiert wird, ist es wesentlich, dass die magnetische Achse der Hilfswicklung 4 (um 90 elektrische Grade) der magnetischen Achse A-B der Hauptwicklung vorauseilt, mit dem Ergebnis, dass die magnetische Achse E-F des Rotors R in dem Moment des Übergangs der Leistung zwischen den beiden Wicklungen zwischen den beiden Wicklungen liegt.
Dadurch wird in der Tat gewährleistet, dass der Rotor mit dem durch die Hauptwicklung 3 erzeugten Feld synchronisiert ist, so dass dann, wenn das dominante Feld der Hilfswicklung 4 nicht mehr vorhanden ist, der Rotor R dazu neigt, augenblicklich langsamer zu werden, wodurch sich dessen magnetische Achse E-F unweigerlich mit einer Verzögerung bewegt, die durch den Lastwinkel bezüglich der magnetischen Achse A-B der Hauptwicklung 3 bestimmt ist und darin "eingehakt" bleibt.
Um jedoch eine solchen plötzliche Verzögerung des Rotors zu verhindern, wird durch den Algorithmus (8a – Beginn des zweiten Teils) eine gleichzeitige Speisung beider Wicklungen 3, 4 für eine halbe Periode der Netzfrequenz bewirkt, bevor die Leistung zu der Hauptwicklung 3 übergeht, um ein Feld mit einer magnetischen Achse zu erzeugen, die sich zwischen denen der beiden Wicklungen 3, 4 und somit näher an der magnetischen Achse E-F des Rotors befindet.
Wenn der beschriebene Zustand nicht erwartet wird, d. h., wenn die magnetische Achse der Hauptwicklung der magnetischen Achse der Hilfswicklung (und somit des Rotors) vorauseilt, dann wird die Rotorachse im Moment des Übergangs der Leistung plötzlich durch den Impuls eines Feldes beschleunigt, das schwächer ist als das, das diesem Moment folgt, und dies kann zu dem Verlust von einem Schritt führen.
8a zeigt die korrekte Sequenz, die es ermöglicht, dass die Leistung zwischen zwei Wicklungen ohne die Gefahr des Verlustes einer Stufe übertragen werden kann.
Wenn der Rotor bezüglich der Hauptwicklung 3 synchronisiert ist, dann arbeitet der Motor mit voller Umdrehung pro Minute, synchronisiert auf die Netzfrequenz.
An dieser Stelle endet der Start-Algorithmus.
Bei bestimmten Anwendungen, in denen die Startzeit sehr kurz ist, kann die Hilfswicklung mit einer minimalen Kupfermenge dimensioniert sein, um die Motorkosten zu reduzieren.

Claims

Verfahren zum Starten und Betreiben, mit Hilfe einer elektronischen Schaltung, die statische Schalter ansteuert, eines Einphasen-Synchronmotors mit einem Permanentmagnet-Rotor und zwei nicht notwendigerweise gleichen Wicklungen, die eine elektrische Phasendifferenz von 90 Grad haben, und insbesondere zum Betreiben von Zirkulationspumpen für Geschirrspüler oder ähnliches oder für Anwendungen, die wenig Leistung benötigen und geringe Trägheitslasten haben, gekennzeichnet durch drei Schritte, die jeweils beinhalten: erzwungenes Positionieren des Rotors (R) mit seiner magnetischen Achse (E-F) in einer bestimmten Position; anfängliches Starten des Rotors (R) in einer definierten Richtung, indem diesem elektrische Spannung oder Strom zugeführt wird; Synchronisieren der Geschwindigkeit des Rotors (R) und deren Aufrechterhaltung durch Messen von zwei elektrischen Größen, die durch die Speisespannung (25) des Motors (1) und die Spannung (70, 71) an den statischen Schaltern (23, 24) wiedergegeben sind.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem zwischen dem Schritt des anfänglichen Startens des Rotors in einer Richtung und dem Schritt des Synchronisierens ein Zwischenschritt vorgesehen ist, bei dem der Rotor (R) mit einer Geschwindigkeit gedreht wird, die kleiner ist als die Synchronisationsgeschwindigkeit, wenn die Last eine anfängliche Stabilisierung mit einer geringen Umdrehungszahl pro Minute erfordert.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem diese Messung, während des Betreibens, dann stattfindet, wenn sich die statischen Schaltungen in ihrem "offenen" Zustand befinden.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die Winkelposition des Rotors auf der Basis der Spannung bestimmt wird, die in den Motorwicklungen durch den Rotorfluss induziert wird.
Vorrichtung, die basiert auf: a) einem Einphasen-Synchronmotor (1) mit einem Permanentmagnet-Rotor (R) und zwei nicht notwendigerweise gleichen Wicklungen (3, 4), die eine elektrische Phasendifferenz von 90 Grad haben, insbesondere zum Betreiben von Zirkulationspumpen für Geschirrspüler oder ähnliches oder für Anwendungen, die wenig Leistung benötigen und geringe Trägheitslasten haben, und b) einer elektronischen Schaltung (69) zum Ansteuern des Motors über statische Schalter (23, 24), dadurch gekennzeichnet, dass die elektronischen Schaltung (69) zum Starten des Motors (1) in einer gewählten Richtung aufweist: Einrichtung, um ein Positionieren des Rotors (R) mit seiner magnetischen Achse (E-F) in einer bestimmten Position zu erzwingenen, indem die statischen Schalter (23, 24) angesteuert werden, Einrichtungen zum Zuführen, mit Hilfe der statischen Schalter (23, 24), von elektrischen Spannungs- oder Stromimpulsen zu dem Motor für dessen anfängliches Starten in einer definierten Richtung, und Einrichtungen zum Synchronisieren des Rotors (R) und zum Aufrechterhalten der Synchronisation mit Hilfe der statischen Schalter (23, 24) auf der Basis von dessen Positionssignalen, die durch Messen von zwei elektrischen Größen erhalten werden, die durch die Speisespannung (25) des Motors (1) und die Spannung (70, 71) an den statischen Schaltern (23, 24) wiedergegeben sind.
Vorrichtung nach Anspruch 5, mit Einrichtungen, die die statischen Schalter ansteuern, um zu bewirken, dass sich der Rotor vor seiner endgültigen Synchronisation mit einer geringeren Geschwindigkeit dreht.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder nach Ansprüchen 5 und 6, bei der die Einrichtungen, durch die die statischen Schalter angesteuert werden, in einem Mikroprozessor enthalten sind oder einen solchen beinhalten.
Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der die elektronische Schaltung die Spannung misst, die in den Wicklungen durch den rotierenden Rotor induziert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder nach Ansprüchen 5 und 8, bei der die elektronische Schaltung das Messen bewirkt, wenn die statischen Schalter "geöffnet" sind.
Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 5 bis 9, bei der die elektronische Schaltung einen Mikroprozessor beinhaltet.
Geschirrspüler-Zirkulationspumpe, die durch eine Vorrichtung nach Anspruch 5 und durch ein Verfahren nach Anspruch 1 betrieben wird.