JP2001086792A

JP2001086792A - 電磁操作部材を操作する回路装置

Info

Publication number: JP2001086792A
Application number: JP2000204348A
Authority: JP
Inventors: Wolfgang Gudat; ヴオルフガング・グダート
Original assignee: Wabco GmbH
Current assignee: ZF CV Systems Hannover GmbH
Priority date: 1999-07-09
Filing date: 2000-06-02
Publication date: 2001-03-30
Also published as: EP1067668A2; DE19931972A1; US6646851B1; EP1067668A3

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】操作部材に対する不十分なエネルギー供給の
際に、それでもなお安全な動作のために十分な操作力を
発生することができる、電磁操作部材を操作する回路装
置を提供する。【解決手段】主バッテリーの故障の際に、その公称電
圧に関して主バッテリーの公称電圧に合わされた電動機
を操作することができるようにするために、バッテリー
に対して並列に、投入及び遮断可能なコンデンサが設け
られており、このコンデンサ内に、電動機の励磁巻き線
を通る電流の投入及び遮断によって、スイッチングレギ
ュレータの様式にしたがってエネルギー量を収集するこ
とができる。それから十分なエネルギー量を収集した後
に、電動機は、コンデンサ内に貯えられたエネルギーに
より短期的に操作することができる。本発明の有利な適
用分野は、商用車における電気的に操作可能なブレーキ
装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、第１のスイッチ手
段が設けられており、このスイッチ手段を介して操作部
材が、電気エネルギー供給装置に接続可能であり、かつ
エネルギー供給装置と操作部材との間に配置されたエネ
ルギー帰還装置が設けられており、このエネルギー帰還
装置が、第１のスイッチ手段を開いた後に、操作部材内
に貯えられたエネルギー量をエネルギー供給装置に帰還
し、その際、エネルギー供給装置が、少なくとも１つの
エネルギー送出装置、及びエネルギー送出及びエネルギ
ー吸収に適した少なくとも１つのエネルギー蓄積器、及
び第２のスイッチ手段を有し、このスイッチ手段を介し
てエネルギー蓄積器が、エネルギー帰還装置に接続可能
である、電磁操作部材を操作する回路装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】前記のような回路装置は、米国特許第５
４３２４２０号明細書により公知である。

【０００３】このような回路装置は、電動機として構成
された電磁操作部材、とくに切換えられるリラクタンス
モータ又はブラシレス直流モータを操作するために使わ
れる。このようなモータは、複数の励磁巻き線を備えた
ステータ、及びこの中に配置された磁気的な又は磁化可
能な材料からなるロータを有する。励磁巻き線に電流を
順次加えることによって、ステータ内に回転磁界が発生
され、この磁界は、ロータを回転させる。実際に利用で
きるロータの回転速度を達成するために、比較的短い時
間間隔を置いて、励磁巻き線に電流を加えなければなら
ない。励磁巻き線の誘導特性に基づいて、まず比較的ゆ
っくりとした電流上昇が、かつそれに続いて比較的ゆっ
くりとした電流降下が行なわれるので、このようなモー
タの動作は、追加的な処置なしでは、比較的非効率的で
ある。

【０００４】効率的な動作を可能にするために、初めに
挙げた回路装置において、電動機のそれぞれの励磁巻き
線は、エネルギー供給器として使われるコンデンサに接
続されている。励磁巻き線を遮断した際に、２つのダイ
オードによって、電流の形で励磁巻き線に供給されるエ
ネルギーのそれぞれのコンデンサへの正しい極性の帰還
が行なわれるので、ここにおいて回路装置の公称動作電
圧と比較して高められた電圧が構成される。電動機の後
続の制御ステップの際に、コンデンサ内に蓄積されたこ
のエネルギーは、それから電動機の効率を改善するため
に、電流を加えるべき次の励磁巻き線に送出される。

【０００５】例えば電動機又は電磁操作される弁のよう
な電磁操作部材の電流供給の際、電流供給のために利用
されるバッテリーが欠陥を有し、例えばバッテリーの電
極の間の電気的な短絡を有し、かつそれによりさらにわ
ずかな電圧しか利用できないことが起こることがある。
バッテリーが完全に故障することも起こり得る。このよ
うな場合に、とくに安全にとって重要なシステムにおい
て、とくに車両における利用の際、補助バッテリーを設
けることができる。補助バッテリーとしてこの時、コス
ト上の理由によりなるべく比較的低い公称電圧を有する
比較的小さなバッテリーが使用される。

【０００６】その際、電磁操作部材は、低下した動作電
圧のために、それぞれの状況に対してあまりに小さな操
作力を発生することが起こることがある。このことは、
安全にとって重要なシステムにおいて、場合によっては
広範囲の不所望な結果を有する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】それ故に本発明の課題
は、それにより操作部材に対する不十分なエネルギー供
給の際に、それでもなお安全な動作のために十分な操作
力を発生することができる、電磁操作部材を操作する回
路装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この課題は、特許請求の
範囲第１項に記載の本発明により、次のようにして解決
される。すなわち第１及び第２のスイッチ手段を交互に
開きかつ閉じることによって、段階的にエネルギー蓄積
器に所望のエネルギー備蓄が収集される。本発明の変形
及び有利な構成は、特許請求の範囲従属請求項に記載さ
れている。

【０００９】本発明は、従来の技術と比較して、例えば
別個のインダクタンスのような別の構成部分を必要とし
ないので、本発明がきわめて望ましい価格で構成できる
という利点を有する。本発明において直接電磁操作部材
の１つ又は複数の励磁巻き線のインダクタンスが利用さ
れるので、エネルギー蓄積器におけるエネルギー備蓄の
収集のために、例えば電流供給技術から周知のスイッチ
ングレギュレータの際のように、追加的なインダクタン
ス又はコイルは必要ない。

【００１０】エネルギー蓄積器における所望のエネルギ
ー備蓄の収集のために、第１及び第２のスイッチ手段の
交互の開き及び閉じだけが必要である。開き及び閉じサ
イクルの回数によって、用途に応じて所望のエネルギー
備蓄が構成でき、かつ後に操作力の増大のために操作部
材に送出することができる。エネルギー蓄積器及び操作
部材の蓄積器容量及びエネルギー供給装置の動作電圧に
応じて、多かれ少なかれ多くの開き及び閉じサイクルが
必要であることがある。このことは、特殊な用途に同調
することができる。

【００１１】別の利点は、通常の動作電圧に比較して比
較的大幅に減少した動作電圧の際でさえ、なお操作部材
の動作が可能なので、そもそもまだ動作電圧が存在する
かぎり、操作部材がまだ機能を実行できるという点にあ
る。それによりとくに高度の動作安全性が達成される。

【００１２】エネルギー送出装置として使われる複数の
バッテリー、例えば主エネルギー送出装置として使われ
る主バッテリー及び冗長部として設けられる補助バッテ
リーを有するエネルギー供給装置に関連して本発明を適
用する際、補助バッテリーとして、主バッテリーと比較
して著しく低い電圧を有する比較的小さなバッテリーが
利用でき、それによりエネルギー供給装置は、比較的望
ましいコストで製造することができる。

【００１３】さらに本発明は、例えば短期的にエネルギ
ー供給装置の通常の動作電圧による操作部材の動作によ
って達成可能であるものより大きな操作力が必要な場
合、操作部材の操作力を一時的に高めるために有利に使
用することができる。

【００１４】本発明の有利な構成において、エネルギー
蓄積器におけるエネルギー備蓄の段階的な収集のため
に、操作部材が大体において操作運動を実行しないよう
に、第１のスイッチ手段が操作される。このことは、操
作部材に応じて例えば第１のスイッチ手段の比較的短い
操作によって、又は別の性質の操作部材の際に場合によ
っては１つ又は複数の完全に決められた操作部材の巻き
線のさらに長い投入によっても達成することができる。

【００１５】操作部材として例えば切換えられるリラク
タンスモータが使用されるとき、第１のスイッチ手段
は、なるべくそのステータ磁極がロータ磁極のもっとも
近くにあるリラクタンスモータの励磁巻き線がエネルギ
ー送出装置に接続されるように操作することができる。
この場合、リラクタンスモータは、大体において運動を
行なわない。その際、別の利点は、前記の励磁巻き線が
ロータの位置のためにリラクタンスモータのすべての励
磁巻き線の最高のインダクタンスを有するので、エネル
ギー蓄積器におけるエネルギー備蓄の収集が比較的急速
に行なうことができるという点にある。

【００１６】リラクタンスモータ又はその他の電動機の
構成様式に応じて、第１のスイッチ手段の開いた後に、
エネルギー量を複数の又はすべての励磁巻き線からエネ
ルギー蓄積器に蓄積し、かつそれによりエネルギー蓄積
器におけるエネルギー備蓄の収集をさらに促進するため
に、複数又はすべての励磁巻き線を同時にエネルギー送
出装置に接続することも、有利なことがある。

【００１７】本発明のそれ以上の利点は、複数の励磁巻
き線を有する電動機を利用する際に、１つだけのエネル
ギー蓄積器、例えば１つだけのコンデンサしか必要ない
という点にある。それにより本発明は、とくに望ましい
コストで構成することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】次に図面を利用して実施例により
本発明及びそのそれ以上の利点を詳細に説明する。

【００１９】図において相応する部分及び信号のために
同じ参照符号が利用される。

【００２０】図１において、本発明の第１の構成が示さ
れており、この構成は、例えば電磁弁、リレー又は電動
機のような任意の様式の電磁操作部材に適している。こ
のような操作部材のために記号的に、図１において電磁
操作部材１は、リレーとして示されている。

【００２１】操作部材１は、第１のスイッチ手段２、３
を介してエネルギー供給装置４、５、８、９に接続可能
である。エネルギー供給装置４、５、８、９は、この構
成において、バッテリー４、ダイオード５、第２のスイ
ッチ手段として使われるスイッチ８、及びエネルギー蓄
積器として使われるコンデンサ９を有する。バッテリー
４とダイオード５は、エネルギー送出装置として使われ
る。第１のスイッチ手段２、３は、第１のスイッチ２及
び第２のスイッチ３を有する。スイッチ２、３は、例え
ば半導体スイッチ、なるべく電界効果トランジスタのよ
うに、スイッチ機能を有する適当な電気又は電子構成部
分を記号化している。しかしながら本発明のそれぞれの
使用の場合に存在する要求に応じるスイッチ機能を有す
る別の任意の構成部分を使用してもよい。

【００２２】スイッチ２にスイッチ８及びダイオード５
のカソードが接続されている。スイッチ８にコンデンサ
９が直列接続されている。ダイオード５に、公称電圧Ｕ
１を有するバッテリー４が直列接続されている。バッテ
リー４及びコンデンサ９は、他方においてスイッチ３に
接続されている。

【００２３】スイッチ２、３の開いた際に橋絡しかつ電
流方向逆転のために、２つのダイオードからなるエネル
ギー帰還装置６、７が設けられている。その際、ダイオ
ード７は、導通方向において、スイッチ３の操作部材側
端子をスイッチ２の回路側端子に接続している。ダイオ
ード６は、導通方向において、スイッチ３の回路側端子
をスイッチ２の操作部材側端子に接続している。

【００２４】その際、エネルギー帰還装置６、７は、電
磁操作部材１に供給されるエネルギー備蓄をコンデンサ
９に帰還するために使われ、その際、バッテリー４によ
って確定される極性を維持するために、スイッチ２、３
からコンデンサ９に通じる回路側の線内における電流方
向は、スイッチ２、３を投入した際の電流方向と比較し
て反転される。

【００２５】スイッチ２、３、８は、制御端子を有し、
この制御端子を介して制御信号によりそれぞれのスイッ
チは、開き又は閉じることができる。スイッチ２、３、
８のための制御信号を発生するために、制御モジュール
１０が設けられており、この制御モジュールは、線を介
してスイッチ２、３、８の制御入力端子に接続されてい
る。制御モジュール１０は、さらに電流供給のためにバ
ッテリー４に接続されている。

【００２６】時間線図によって次になお詳細に説明する
ように、一方において第１のスイッチ手段２、３及び他
方において第２のスイッチ手段８を交互に投入及び遮断
することによって、図１による回路装置においてコンデ
ンサ９に、電荷又はエネルギー量が収集でき、かつ必要
な場合に、操作部材１に送出することができる。第１の
スイッチ手段のスイッチ２、３が、制御モジュール１０
の制御信号のために閉じられるとすぐに、電流は、バッ
テリー４からここにおいて導通方向に作用するダイオー
ド５を介して、スイッチ２、操作部材１及びスイッチ３
を通って流れる。コンデンサ９内にまだエネルギーが蓄
積されていないかぎり、制御モジュール１０は、ここに
おいてスイッチ８も操作するので、コンデンサ９は、ダ
イオード５のダイオード導通電圧だけ減少したバッテリ
ー電圧Ｕ１に充電される。それからスイッチ２、３が開
かれる。操作部材のインダクタンスのために操作部材１
内に貯えられるエネルギー量（０．５・インダクタンス
・電流＊２）は、この時、ダイオード６、７を介して操
作部材１から離れた方の回路の側に流出する。この時に
遮断方向に作用するダイオード５は、バッテリー４内へ
の電流流通を阻止する。それ故に流出するエネルギー量
は、閉じたスイッチ８を介してコンデンサ９に流れ、こ
のコンデンサは、このエネルギー量を貯える。

【００２７】それからスイッチ８が開かれ、かつスイッ
チ２、３が閉じられる。それにより改めて操作部材１を
通って電流流通が構成され、それにより再びスイッチ
２、３の遮断の後に、蓄積されたエネルギー量が、ダイ
オード６、７を介して流出することができる。スイッチ
２、３を開いた後にすぐにスイッチ８が閉じられるの
で、このエネルギー量は、再びコンデンサ９に蓄積する
ことができる。

【００２８】この時、コンデンサ９に十分なエネルギー
量が蓄積されていると、これは、スイッチ２、３、８を
同時に閉じることによって、操作力を増加するために操
作部材１に送出することができる。

【００２９】図２に本発明の第２の構成が示されてお
り、この構成は、操作部材として集電子を有する直流モ
ータを使用するためにとくに適しており、その際、直流
モータは、両方の回転方向に動作することができる。

【００３０】図１によりすでに説明した第１のスイッチ
手段は、この第２の構成において、４つのスイッチ２、
３、１２、１３からなる。その際、スイッチ２、３は、
図１におけるものと同様に配置されている。スイッチ１
２、１３は、この構成において直流モータとして形成さ
れた操作部材１における電圧極性を反転するために使わ
れる。それ故に直流モータ１１の所望の回転方向に応じ
て、スイッチ２、３又はスイッチ１２、１３が投入され
る。

【００３１】図１においてダイオード６、７からなるエ
ネルギー帰還装置は、図２による構成において別の２つ
のダイオード１４、１５を有する。その際、エネルギー
帰還装置の４つのダイオード６、７、１４、１５は、ブ
リッジ整流器の様式にしたがって配置されており、直流
モータ１１における電圧極性に関係なく、スイッチ２、
３、１２、１３の開いた後に流出するエネルギー量が、
バッテリー４に相応する極性でコンデンサ９に供給され
るようになっている。

【００３２】図１によりすでに説明したエネルギー供給
装置４、５、８、９は、本発明のこの構成において、さ
らに補助エネルギー送出装置５、１６を有し、この補助
エネルギー送出装置は、バッテリー１６とダイオード５
によって形成される。この構成において主エネルギー送
出装置４、１７に付属のバッテリー４に、別のスイッチ
手段として使われるスイッチ１７が直列接続されてい
る。バッテリー４は、スイッチ１７を介して第１のスイ
ッチ手段２、３、１２、１３に接続することができる。

【００３３】バッテリー１６は、バッテリー４より小さ
な構造様式のものであり、したがってコスト的に望まし
い。その理由によりバッテリー１６は、バッテリー４よ
り低い公称電圧Ｕ２を有する

【００３４】スイッチ２、３、８、１２、１３、１７
は、一層良好な理解のために図２に示されていない制御
モジュールに、図１におけるものと同様に接続されてい
る。

【００３５】追加的なバッテリー１６は、バッテリー４
の欠陥又は故障の場合のために冗長なエネルギー源とし
て使われる。図２による回路装置の優先的な動作モード
において、バッテリー４の誤りのない動作の際、その公
称電圧がなるべくバッテリー４の公称電圧Ｕ１に整合さ
れた電動機１１は、もっぱらバッテリー４から給電され
る。スイッチ８、１７は、この動作状態において定常的
に閉じている。

【００３６】バッテリー４が欠陥を有することが確認さ
れると、すなわちバッテリー４がもはや十分なエネルギ
ーを送出できないとき、これは、スイッチ１７を開くこ
とによりその他の回路装置から切離される。それから一
方においてスイッチ２、３又は１２、１３のかつ他方に
おいてスイッチ８の交互の投入及び遮断によって、すで
に前に説明したように、エネルギー量がコンデンサ９内
に収集される。その際、ダイオード５は、バッテリー１
６へのエネルギーの流出を阻止するために使われる。欠
陥を有するバッテリー４へのエネルギー逆流は、開かれ
たスイッチ１７によって阻止される。それ故にダイオー
ド５の代わりに、制御可能な別のスイッチを使用しても
よく、このスイッチは、スイッチ２、３又は１２、１３
に対して同期して操作することができる。

【００３７】コンデンサ９において収集されたエネルギ
ー量に基づいて生じかつ図示しない様式で制御モジュー
ル１０において測定されかつ評価される電圧が、このコ
ンデンサにおいて、直流モータ１１の操作のために十分
な値を有するとき、スイッチ２、３、８又は８、１２、
１３の閉鎖により、エネルギー量又はエネルギーは、コ
ンデンサから直流モータ１１に送出され、この直流モー
タは、それにより運動を行なう。その際、スイッチ１７
は、引続き永久的に開かれている。コンデンサ９から直
流モータ１１へのエネルギーの送出の後に、コンデンサ
９におけるエネルギー収集の過程が改めて始まる。

【００３８】図３に、切換えられるリラクタンスモータ
１８の横断面が概略的に示されている。リラクタンスモ
ータ１８は、ステータ１９の内側の周にわたって均一に
分配された８つのステータ磁極２１、２２、２３、２
４、３１、３２、３３、３４、及びステータ１９内に配
置されたロータ２０の外周に均一に分配された６つのロ
ータ磁極２５、２６、２７、２８、２９、３０を有す
る。ロータ２０は、リラクタンスモータ１８の出力軸に
機械的に結合されている。

【００３９】互いに対向するステータ磁極は、それぞれ
互いに対になって対応しており、しかも次のような対：
２１及び３１、２２及び３２、２３及び３３、２４及び
３４になって対応している。それぞれのステータ磁極
に、電気コイル巻き線が配置されている。対を形成する
２つのステータ磁極のコイル巻き線は、励磁巻き線を形
成している。励磁巻き線のコイル巻き線は、励磁巻き線
の電流流通の際に対に所属の両方のステータ磁極内に同
方向の磁束が発生されるように、互いに接続されてい
る。励磁巻き線を形成する２つのコイル巻き線３５、３
６の接続は、図３に例としてステータ磁極２４、３４に
よって示されている。その際、ステータ磁極２４はコイ
ル３６を備え、ステータ磁極３４はコイル３５を備えて
いる。励磁巻き線３５、３６への電気供給線として接続
線３７、３８が設けられている。簡単化のために、図３
において、その他のステータ磁極におけるコイルは示さ
れていない。

【００４０】励磁巻き線、例えばステータ磁極２１、３
１における励磁巻き線の電流流通により、ロータ２０
は、図３に示された位置から出発して、円の２４分の１
だけステップ状に引続き動かされ、すなわち図３による
例において、ステータ磁極２１がロータ磁極２６と一直
線上にありかつステータ磁極３１がロータ磁極２９と一
直線上にある位置まで動かされる。別のコイルの順次の
電流流通によりロータ２０は、この時にそれぞれ１つの
別のステップだけ、すなわち円の２４分の１だけ引続き
動かすことができる。

【００４１】図４に、本発明の第３の構成が示されてお
り、この構成は、図３により説明した切換えられるリラ
クタンスモータ１８に対してとくに有利である。図４に
おいて、リラクタンスモータ１８のうち、ステータ磁極
２１、２２、２３、２４、３１、３２、３３、３４の励
磁巻き線及び接続線３７、３８だけが示されている。そ
の際、励磁巻き線は、簡単化のために、個々のコイル又
は励磁巻き線３５／３６、４３、４４、４５として示さ
れている。

【００４２】すでに図１及び２によって説明した部分
４、５、８、９、１６、１７の他に、本発明のこの構成
において、第１のスイッチ手段を形成するスイッチ２、
３、１２、１３、３９、４０、及びエネルギー帰還装置
を形成するダイオード６、７、１４、１５、４１、４２
が、とくに有利な方法で配置されているので、ここにお
いて利用される操作部材１、１８の複雑さと比較して、
構成部分における費用は比較的わずかである。とくにそ
れぞれの励磁巻き線３５、３６、４３、４４、４５のた
めに、それぞれ２つのスイッチ及び２つのダイオードは
必要ない。

【００４３】ロータ２０の現在の位置及びリラクタンス
モータ１８の所望の回転方向に応じて、第１のスイッチ
手段２、３、１２、１３、３９、４０のそれぞれ２つの
スイッチは、それによりそれぞれ１つの励磁巻き線３
５、３６、４３、４４、４５に電流流通するために、対
になって操作される。励磁巻き線３５、３６の電流流通
のために、例えばスイッチ３９、４０が投入される。そ
れによりこの時、電流Ｉ３５が引起こされる。図３に示
された位置から反時計方向におけるリラクタンスモータ
１８の運動ステップを引起こすために、スイッチ２、３
を操作しなければならず、このことは、励磁巻き線４５
を通して電流流通１４５を引起こす。

【００４４】バッテリー４が欠陥を持たないかぎり、ス
イッチ８、１７が閉じられている。バッテリー４に欠陥
が生じると、スイッチ１７は、永久的に開かれる。それ
から前にすでに説明したコンデンサ９においてエネルギ
ー量を収集しこれを操作部材１８に送出する方法様式が
適用される。

【００４５】その際、まずスイッチ３９、４０が閉じら
れると、このスイッチを開いた後に、励磁巻き線３５、
３６内に貯えられたエネルギー量は、ダイオード４１、
４２を介しこの時に閉じられたスイッチ８を介してコン
デンサ９に流出する。その際、スイッチ１７は、前記の
ように開かれている。コンデンサ９内においてリラクタ
ンスモータ１８の運動ステップのために十分なエネルギ
ー量に到達した後に、このエネルギー量は、例えば励磁
巻き線４５に送出され、そのためにスイッチ２、３、８
が閉じられる。この時、運動ステップの終了後に、スイ
ッチ２、３は開かれ、それにより励磁巻き線４５内に貯
えられたエネルギー量は、この時、ダイオード６、７を
介して再びコンデンサ９内に流出する。

【００４６】本発明の有利な構成において、バッテリー
４の故障の際に、コンデンサ９内においてモータ運動の
ために必要なエネルギー量を収集するために、常にステ
ータ磁極が少なくともほぼロータ磁極と一直線上にある
リラクタンスモータ１８の励磁巻き線に、電流が加えら
れる。このことは、一方においてこの励磁巻き線のイン
ダクタンスがとくに大きく、したがってここにとくに大
きなエネルギー量を貯えることができるという利点を有
する。別の利点は、リラクタンスモータ１８がコンデン
サ９におけるエネルギー量の収集の間に、意図に反して
動かないという点にある。

【００４７】本発明の別の有利な構成において、コイル
におけるできるだけ大きなインダクタンスを、したがっ
てできるだけ大きなエネルギー蓄積器容量を利用するた
めに、すべての励磁巻き線３５、３６、４３、４４、４
５に同時に電流が加えられ、すなわち第１のスイッチ手
段のすべてのスイッチ２、３、１２、１３、３９、４０
が閉じられる。それにより同様にリラクタンスモータ１
８の意図に反する運動が避けられる。スイッチ２、３、
１２、１３、１７、３９、４０を開きかつスイッチ８を
閉じた後に、この時、励磁巻き線３５、３６、４３、４
４、４５内に貯えられたエネルギー量は、コンデンサ９
内に貯えることができる。

【００４８】図２におけるものと同様に、図４において
も、制御モジュール、及び制御モジュールからスイッチ
２、３、８、１２、１３、１７、３９、４０の制御入力
端子への接続線は示されていない。

【００４９】図５に、操作部材として切換えられるリラ
クタンスモータ１８を有する図４に示された本発明の第
３の構成の有利な変形が示されており、その際、制御モ
ジュール１０の他に、ここでは前にスイッチ２、３、
８、１２、１３、１７、３９、４０として示した構成部
分の有利な回路技術的な構成も示されている。簡単化の
ために図５において、図３及び４にすでに示したような
図５に示されていない励磁巻き線３５、３６の配線だけ
が詳細に示されている。励磁巻き線３５、３６は、リラ
クタンスモータ１８の接続接点に接続された接続線３
７、３８を介して、電流を加えることができる。別の接
続接点４６を介して別の励磁巻き線４３、４４、４５
は、別の接続線に接続されている（励磁巻き線と接続線
は、同様に図示されていない）。

【００５０】図５に示されたスイッチ８、１７、３９、
４０は、それぞれゲート端子における前置抵抗及びそれ
ぞれのゲート端子とそれぞれのソース端子との間の橋絡
抵抗を有する電界効果トランジスタからなる。橋絡抵抗
は、制御モジュール１０からゲート前置抵抗に高オーム
性の信号が送出される場合に、電界効果トランジスタの
定義されたスイッチ状態を保証するために使われる。

【００５１】さらに図５において、リラクタンスモータ
１８のステータ１９に位置センサ４７が配置されてお
り、この位置センサは、制御モジュール１０に接続され
ている。位置センサ４７の信号によって、制御モジュー
ル１０は、ロータ２０がどの角度位置にあるかを認識す
ることができ、かつその結果、ロータ２０の次の運動ス
テップのために適当な励磁巻き線を検出することができ
る。

【００５２】その他の点において図５による回路装置
は、図４による表示に相当する。

【００５３】コンデンサ９の適当な大きさは、ほぼ１０
００ないし５０００μＦである。

【００５４】図６に、図４及び５によってすでに説明し
たような本発明の第３の構成の本発明による動作の際の
１つの電圧時間線図及び２つの電流時間線図が示されて
いる。垂直の破線は、個々の線図における所定の時点６
０、６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７の間の
時間関係を確立している。線図において、バッテリー４
の故障の場合に対するここに示された信号の経過が示さ
れており、すなわち回路装置の給電のために、バッテリ
ー４の公称電圧Ｕ１と比較して比較的低い公称電圧Ｕ２
を有するバッテリー１６しか利用できない。スイッチ１
７は、その際、その他の回路装置への欠陥を有するバッ
テリー４の不所望な作用を避けるために、永久的に開か
れている。

【００５５】上側の線図に、コンデンサ９における電圧
Ｕ９が示されている。中央の線図に、励磁巻き線３５、
３６を通る電流Ｉ３５が示されている。下側の線図に、
励磁巻き線４５を通る電流Ｉ４５が示されている。

【００５６】次に説明する過程は、スイッチ８、３９、
４０が閉じる時点６０に始まる。それにより一方におい
てコンデンサ９における電圧Ｕ９は、飛躍的にバッテリ
ー１６の電圧Ｕ２に上昇する。さらに電流Ｉ３５は、指
数関数にしたがって徐々に上昇する。それから所定の時
間の後に、この場合、時点６０、６１の間の期間の中央
において、スイッチ３９、４０が開かれるが、一方スイ
ッチ８は閉じたままである。そのための時点は、有利な
ように、電流Ｉ３５の電流上昇が指数関数の平らになる
分岐の直前に又はすでにその中にあるように決められ
る。スイッチ３９、４０の遮断により電流Ｉ３５は、指
数関数にしたがって減少する。その際にダイオード４
１、４２を介してコンデンサ９に送出されるエネルギー
量は、ここにおける電圧Ｕ９の上昇に通じ、この電圧
は、同様に指数関数にしたがって経過する。時点６１に
電流Ｉ３５は、大体において値、ゼロにまで低下する。
前記の過程は、それからスイッチ３９、４０を改めて投
入することによって繰り返され、その際、この時、コン
デンサにおけるすでに高められた電圧の低下を避けるた
めに、スイッチ８は開かれる。それから時点６１、６２
の間の期間のほぼ中央において、スイッチ３９、４０が
再び開かれ、かつスイッチ８は同時に閉じられる。それ
によりコンデンサ９における電圧Ｕ９のそれ以上の上昇
が引起こされる。

【００５７】前記の過程は、この時に電圧Ｕ９がリラク
タンスモータ１８の操作のために十分な値を有するま
で、複数回繰り返される。この値は、図６において電圧
Ｕ１によって示されている。図６による表示において、
スイッチ８、３９、４０の切換えの別の１つの繰り返し
だけが示されており、すなわちコンデンサ電圧の上昇
は、３つの段階において行なわれる。リラクタンスモー
タ１８及びコンデンサ９の構成に応じて、コンデンサ９
において所望の電圧値を達成するために、図６に示され
たものより多くの又はわずかな切換え過程が必要なこと
がある。

【００５８】それから時点６３において、コンデンサ９
に収集されたエネルギー量は、それによりロータ２０の
運動ステップを引起こすために、リラクタンスモータ１
８に供給される。その際、スイッチ１７を開いた際に、
同時にスイッチ８、２、３を閉じることによって、励磁
巻き線４５にコンデンサ電圧Ｕ９が加えられる。それに
より励磁巻き線４５に電流Ｉ４５が構成され、その際、
コンデンサ９は放電する。電流Ｉ４５は、まず上昇し、
かつ最大値に達した後に再び減衰する。電圧Ｕ９は、時
点６３と６４の間において、指数関数の様式にしたがっ
て減少する。電圧Ｕ９が値Ｕ２に減衰した時点６４以
後、この時点から電流Ｉ４５は、再びバッテリー１６か
ら取出されるので、電圧Ｕ９は、この値Ｕ２に維持され
る。それ故に電流Ｉ４５は、時点６４以後、電圧Ｕ２及
び励磁巻き線４５のオーム性成分によって引起こされる
レベルにおいて不変である。

【００５９】時点６４以後のバッテリー１６による前記
の支援によって、まず比較的高いコンデンサ電圧Ｕ９の
ために始まったロータ２０の運動は、ロータ２０の運動
ステップが終了するまで、すなわちこの場合、ステータ
磁極２１、３１がロータ磁極２６、２９と一直線上にあ
るようになるまで継続することができる。したがってコ
ンデンサ電圧Ｕ９によって、ロータ２０の初期トルクだ
けが発生される。その際に利点は、比較的小さな容量を
有する比較的小さなかつ望ましい価格のコンデンサが利
用できるという点にある。小さな容量を有するコンデン
サのそれ以上の利点は、コンデンサ９において十分な電
圧を達成するために、スイッチの比較的わずかな操作ス
テップしか必要としないという点にある。

【００６０】それ以上の利点は、スイッチ８を投入した
際にコンデンサ電圧Ｕ９が値Ｕ２に維持でき、したがっ
て値、ゼロにまで降下しないという点にある。

【００６１】それから時点６５の直前において、スイッ
チ２、３が同時に開かれ、このことは、電流Ｉ４５の減
少、及びエネルギーバランスのためにダイオード６、７
を介して高められるコンデンサ電圧Ｕ９に至る。時点６
５にエネルギーバランスの過程が終了すると、時点６
５、６６又は６６、６７の間に、改めてコンデンサ９に
おける電圧Ｕ９を高める２つの切換えステップが実行さ
れる。その際、スイッチ２、３及び８は、前に時点６
０、６１、６２、６３について説明したものと同様に、
交互に操作される。

【００６２】動作可能なバッテリー４の場合に対してす
でに説明した本発明の第３の構成の有利な動作様式は、
追加的なバッテリー１６、ダイオード５及びエネルギー
備蓄を収集するために使われる回路部分２、３、６、
７、８、９、１２、１３、１４、１５、３９、４０、４
１、４２をテストするテストモードによって有利に拡張
することができる。バッテリー４の欠陥の場合のために
冗長部としてバッテリー１６が設けられているので、バ
ッテリー１６は、動作可能なバッテリー４の正常の場
合、利用されず、したがってバッテリー１６が、他方に
おいてこれを利用しようとするときに動作可能であるこ
とは、別の処置なしでは保証できない。しかし安全性に
とって微妙なシステム、例えば車両のためのブレーキ装
置に本発明を使用する際、動作安全性の理由により、バ
ッテリー１６における欠陥を認識しかつ表示することが
必要である。

【００６３】バッテリー１６をチェックする有利なテス
トモードは、次のステップを含んでいる： −リラクタンスモータ１８が操作運動を行なう必要のな
い時間段階に、スイッチ１７が開かれる。 −コンデンサ９に貯えられたエネルギー量は、そのステ
ータ磁極が少なくともほぼロータ磁極と一直線上にある
リラクタンスモータ１８の励磁巻き線に、第１のスイッ
チ手段２、３、１２、１３、３９、４０の相応するスイ
ッチを閉じることによって供給される。その際、ロータ
２０は、この時に大体において運動を行なわず、かつコ
ンデンサ９に貯えられたエネルギー量は、熱に変換され
る。 −コンデンサ電圧Ｕ９が電圧値Ｕ２に低下したとき、第
１の２、３、１２、１３、３９、４０及び第２の８スイ
ッチ手段を交互に開きかつ閉じることにより、コンデン
サ９におけるエネルギー備蓄を段階的に収集する。その
際、コンデンサ電圧Ｕ９は、図６にも示すように上昇す
る。 −コンデンサ電圧Ｕ９が、所定の期間の後に、少なくと
も所定の電圧値に、例えば電圧値Ｕ１に達したとき、バ
ッテリー１６は、動作可能とみなすことができる。そう
でない場合、バッテリー１６は欠陥を有し、このこと
は、例えば警報ランプによって表示することができる。 −それからスイッチ１７は、再び閉じられる。

【００６４】コンデンサ電圧Ｕ９は、その際になるべく
制御モジュール１０によって監視される。

【図面の簡単な説明】

【図１】任意の様式の電磁操作部材に適した本発明の第
１の構成を示す電気回路図である。

【図２】操作部材として集電子を有する直流モータに対
してとくに有利な本発明の第２の構成を示す図である。

【図３】切換えられるリラクタンスモータを概略的な表
示で示す横断面図である。

【図４】操作部材として切換えられるリラクタンスモー
タに対してとくに有利な本発明の第３の構成を示す図で
ある。

【図５】操作部材として切換えられるリラクタンスモー
タを有する本発明の第３の構成の変形を示す図である。

【図６】図４による構成の本発明による動作の際の電圧
／時間線図である。

【符号の説明】

１操作部材２スイッチ手段３スイッチ手段４エネルギー供給装置５エネルギー供給装置６エネルギー帰還装置７エネルギー帰還装置８スイッチ手段９エネルギー蓄積器１０制御モジュール１１操作部材１２スイッチ手段１３スイッチ手段１４エネルギー帰還装置１５エネルギー帰還装置１６エネルギー供給装置１７エネルギー供給装置１８操作部材２１ステータ磁極２２ステータ磁極２３ステータ磁極２４ステータ磁極２５ロータ磁極２６ロータ磁極２７ロータ磁極２８ロータ磁極２９ロータ磁極３０ロータ磁極３１ステータ磁極３２ステータ磁極３３ステータ磁極３４ステータ磁極３５励磁巻き線３６励磁巻き線３９スイッチ手段４０スイッチ手段４１エネルギー帰還装置４２エネルギー帰還装置４３励磁巻き線４４励磁巻き線４５励磁巻き線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１のスイッチ手段（２，３，１２，１
３，３９，４０）が設けられており、このスイッチ手段
を介して操作部材（１，１１，１８）が、電気エネルギ
ー供給装置（４，５，８，９，１６，１７）に接続可能
であり、かつエネルギー供給装置（４，５，８，９，１
６，１７）と操作部材（１，１１，１８）との間に配置
されたエネルギー帰還装置（６，７，１４，１５，４
１，４２）が設けられており、このエネルギー帰還装置
が、第１のスイッチ手段（２，３，１２，１３，３９，
４０）を開いた後に、操作部材（１，１１，１８）内に
貯えられたエネルギー量をエネルギー供給装置（４，
５，８，９，１６，１７）に帰還し、その際、エネルギ
ー供給装置（４，５，８，９，１６，１７）が、少なく
とも１つのエネルギー送出装置（４，５，１６，１
７）、及びエネルギー送出及びエネルギー吸収に適した
少なくとも１つのエネルギー蓄積器（９）、及び第２の
スイッチ手段（８）を有し、このスイッチ手段を介して
エネルギー蓄積器（９）が、エネルギー帰還装置（６，
７，１４，１５，４１，４２）に接続可能である、電磁
操作部材（１，１１，１８）を操作する回路装置におい
て、第１（２，３，１２，１３，３９，４０）及び第２
（８）のスイッチ手段を交互に開きかつ閉じることによ
って、段階的にエネルギー蓄積器（９）に所望のエネル
ギー備蓄が収集されることを特徴とする、電磁操作部材
（１，１１，１８）を操作する回路装置。
【請求項２】エネルギー蓄積器（９）内に収集された
エネルギー備蓄が、必要な場合に操作部材（１，１１，
１８）に送出可能であることを特徴とする、請求項１に
記載の装置。
【請求項３】操作部材（１，１１，１８）が、エネル
ギー送出装置（４，５，１６，１７）に接続した際に、
所望の値の下にある操作力を発生するときに、エネルギ
ー蓄積器（９）におけるエネルギー備蓄の段階的な収集
が行なわれることを特徴とする、請求項１又は２に記載
の装置。
【請求項４】エネルギー蓄積器（９）におけるエネル
ギー備蓄の段階的な収集のために、操作部材（１，１
１，１８）が大体において操作運動を実行しないよう
に、第１のスイッチ手段（２，３，１２，１３，３９，
４０）が操作されることを特徴とする、請求項１ないし
３の１つに記載の装置。
【請求項５】エネルギー送出装置（４，５，１６，１
７）が、主エネルギー送出装置（４，１７）、及びこれ
に対して並列に配置された補助エネルギー送出装置
（５，１６）を有することを特徴とする、請求項１ない
し４の１つに記載の装置。
【請求項６】エネルギー蓄積器（９）におけるエネル
ギー備蓄の段階的な収集が、主エネルギー送出装置
（４，１７）の動作障害又は故障の際に行なわれること
を特徴とする、請求項５に記載の装置。
【請求項７】主エネルギー送出装置（４，１７）及び
／又は補助エネルギー送出装置（５，１６）が、もっぱ
ら電気エネルギーの送出に適し、かつ吸収には適してい
ないことを特徴とする、請求項５又は６に記載の装置。
【請求項８】主エネルギー送出装置（４，１７）及び
／又は補助エネルギー送出装置（５，１６）が、エネル
ギー源（４又は１６）、とくに再充電可能なバッテリー
を有し、このエネルギー源に、エネルギー帰還装置の方
向だけに電流を通す構成部分、とくにダイオード（５）
が直列に接続されていることを特徴とする、請求項５な
いし７の１つに記載の装置。
【請求項９】主エネルギー送出装置（４，１７）及び
／又は補助エネルギー送出装置（５，１６）が、エネル
ギー源（４又は１６）、とくに再充電可能なバッテリー
を有し、このエネルギー源に、別のスイッチ手段（１
７）が直列に接続されていることを特徴とする、請求項
５ないし７の１つに記載の装置。
【請求項１０】補助エネルギー送出装置（５，１６）
の公称電圧が、主エネルギー送出装置（４，１７）の公
称電圧よりも著しく低いことを特徴とする、請求項５な
いし９の１つに記載の装置。
【請求項１１】エネルギー帰還装置（６，７，１４，
１５，４１，４２）が第１のスイッチ手段（２，３，１
２，１３，３９，４０）を橋絡することを特徴とする、
請求項１ないし１０の１つに記載の装置。
【請求項１２】スイッチ手段（２，３，８，１２，１
３，１７，３９，４０）が半導体スイッチとして形成さ
れており、かつ制御モジュール（１０）から制御可能で
あることを特徴とする、請求項１ないし１１の１つに記
載の装置。
【請求項１３】操作部材（１，１１，１８）が電動機
（１１，１８）であることを特徴とする、請求項１ない
し１２の１つに記載の装置。
【請求項１４】電動機（１１）が、電機子、整流子及
び２つの電気端子を備えた直流モータであることを特徴
とする、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】電動機（１８）が複数の励磁巻き線
（３５，３６，４３，４４，４５）を有し、これらの励
磁巻き線が、電気端子を介して電気エネルギーを加える
ことができることを特徴とする、請求項１３に記載の装
置。
【請求項１６】電動機（１８）が切換えられるリラク
タンスモータであることを特徴とする、請求項１３に記
載の装置。
【請求項１７】エネルギー蓄積器（９）におけるエネ
ルギー備蓄の段階的な収集のために、そのステータ磁極
（２１，２２，２３，２４，３１，３２，３３，３４）
がロータ磁極（２５，２６，２７，２８，２９，３０）
のもっとも近くにある電動機（１８）の励磁巻き線（３
５，３６，４３，４４，４５）がエネルギー送出装置
（４，５，１６，１７）に接続されるように、第１のス
イッチ手段（２，３，１２，１３，３９，４０）が操作
されることを特徴とする、請求項１５又は１６に記載の
装置。
【請求項１８】エネルギー蓄積器（９）におけるエネ
ルギー備蓄の段階的な収集のために、電動機（１８）の
複数又はすべての励磁巻き線（３５，３６，４３，４
４，４５）が同時にエネルギー送出装置（４，５，１
６，１７）に接続されるように、第１のスイッチ手段
（２，３，１２，１３，３９，４０）が操作されること
を特徴とする、請求項１５又は１６に記載の装置。
【請求項１９】操作部材（１，１１，１８）が電磁石
であることを特徴とする、請求項１ないし１８の１つに
記載の装置。
【請求項２０】電磁石が電磁弁内に配置されているこ
とを特徴とする、請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】主エネルギー送出装置（４，１７）が
エネルギー源（４）、とくに再充電可能なバッテリーを
有し、このエネルギー源に別の回路手段８１７）が直列
接続されている、回路装置をチェックする方法におい
て、テストサイクルの様式にしたがってエネルギー源
（４）の誤りのない状態において、別のスイッチ手段
（１７）が一時的に開かれ、かつその間に、第１（２，
３，１２，１３，３９，４０）及び第２（８）のスイッ
チ手段を交互に開きかつ閉じることによって、段階的に
エネルギー蓄積器（９）に、回路装置のチェックのため
に望ましいエネルギー備蓄が収集されることを特徴とす
る、請求項９ないし２０の１つに記載の回路装置をチェ
ックする方法。