SE436460B - Styrkoppling for sjelvstartande elmotor med en permanentmagnetrotor - Google Patents

Description

- koppling, medelst vilken motorn uppnår bättre verkningsgrad och _ §@@1ai«-3i 2 statorfältet först avslutad, sedan rotorn redan passerat detta neutrala vridvinkelläge, så att den från tidpunkten, då den passerar detta neutrala vridvínkelläge, till tidpunkten för den slutgiltiga ompolariseringen av statorfältet utsättas för ett motvridmoment, som bromsar densamma. Härigenom erhålles dålig verkningsgrad. V I Uppfinningen är baserad på uppgiften att utveckla en styr- som samtidigt säkerställer, att motorn kan starta från varje vridvinkelläge.

Enligt uppfinningen löses denna uppgift genom att -omkopp- lingselementens omkopplingspunlrt ligger ett kort stycke före varje neutralläge hos rotorn och att ett överstyrningssteg in- går, som i ett rotorviloläge, som motsvarar ett vridvinkelläge, som ligger efter ett överskridande av omkopplingspunkten i önskad vridriktning och före rotorns därpå följande neutralläge, håller det i detta vridvinkelläge ledande omkopplingselementet i ledande tillstånd under en överstyrningstid oberoende av den under denna tid av givaren alstrade styrsignalen.

Genom denna åtgärd säkerställes, att ompolariseringen av statorfältet påbörjas redan före ett uppnående av ett neutralt vridvinkelläge och att ompolariseriwen vid uppnående av detta läge åtminstone i huvudsak är avslutad. Statorfältet inverkar därför praktiskt taget lika vid uppnående av det neutrala vrid- vinkelläget i önskad vridriktning utan att redan före uppnåendet av det neutrala vridvinkelläget utöva något märkbart mot vrid- moment.. Härigenom erhålles likformigt vridmoment under drift. i Till följd av framförhållningsvinkeln, med vilken den nor- mala omkopplingspunkten ligger före neutralläget, skulle emel- lertid svårigheter uppkomma, om rotorn vid frånkoppling stannar i ett av de extrema vridvinkellägena kort stycke före neutral- läget, sedan den normala omkopplingspunkten överskridits. Vid motorns inkoppling i ett dylikt vridvinkelläge driver stater- fältet rotorn bakåt. Kort tid därefter passeras den normala om- kopplingspunkten i riktning bakåt. Statorfältet, som nu ompola- riseras, skulle bromsa rotorn och driva densamma i önskad vrid- riktning. Härvid skulle omkopplingspunkten omedelbart åter pas- seras. Eftersom-rotorns vridhastighet ännu ej skulle vara så hög, att dess tröghetsmoment skulle vara tillräckligt för att 1991341-3 MN' trots den på nytt påbörjade ompolariseringen av statorfältet, mot vridmomentet till följd av den osymmetriska magnetfältför- delningen (den extra permanentmagneten) och belastningen driva densamma vidare i önskad vridriktning förbi det neutrala vrid- vinkelläget, skulle den på nytt drivas motriktat den önskade vridriktningen, dvs. bakåt. Följden skulle vara, att rotorn skulle pendla fram och tillbaka omkring vridvinkelläget, i vilket ompolariseringen av statorfältet äger rum. Dylika pen- delsvängningar undgàs genom förekomsten av överstyrningssteget.

Om nämligen rotorn stannar i nämnda extrema läge, är Överstyr- ningssteget verksamt, så att rotorn visserligen startar mot den önskade vridriktningen men passerar den normala omkopplings- punkten, som undertryckes. Härvid kan rotorn vrida sig tillbaka itill en punkt, som den kan nå inom överstyrningstiden, som bl.a. beror på belastningen. Efter utgången av överstyrningstiden ompolariseras statorfältet i motsvarighet till rotorns momentana vridvinkelläge, bromsas rotorn och startar i önskad riktning.

Eftersom rotorn numera i riktning framåt måste passera över en större vridvinkel, tills den på nytt uppnår den normala omkopp- lingspunkten, bibringas den tillräckligt hög vridhastighet för att övervinna motvridmomentet och överskrida neutralläget, från och med vilket statorfältet med den momentana polariseringen fortsätter att verka i önskad vridríktning. Rotorn drives där- för från det kritiska, extrema stoppvridvinkelläget till en början bakåt en vinkel, som är större än framförhàllningsvin- 'keln, och därefter i önskad riktning utan pendelsvängníngar.

Vid en särskilt lämplig utföringsform inledes varje start av motorn från inkopplingstidpunkten med en överstyrningstid, varvid det mot styrsignalerna iett kritiskt, extremt viloläge svarande omkopplingstillstàndet hos omkopplingselementen är inställbart tvångsvis. ?å detta sätt undgås komplicerad samord- ning av överstyrningsstegets inverkan med ett bestämt startläge.

Rotorn vrider sig visserligen till en början bakåt även från flera startlägen, från vilka den i annat fall omedelbart skulle starta i önskad vridriktning, men härigenom uppnås mycket enkel koppling. Inom ett första startvridvinkelområde utanför det kritiska, extrema läget vrider sig rotorn omedelbart i före- skriven riktning, nämligen inom större delen av vridvinkelom- rådet, inom vilket det medelst överstyrningssteget tvängsvis_Ji :1eo1s«vès inställda omkopplingstillståndet hos omkopplingselementen överensstämmer med det av givaren krävda tillståndet. Inom ett annat vridvinkelområde, inom vilket i överstyrningssteget någon' överensstämmelse ej föreligger med det av givaren begärda om- kopplingstillståndet, roterar rotorn till en början bakåt.

Det är vidare gynnsamt, om överstyrniæssteget alstrar en signal med förutbestämd varaktighet, som vid start i stället för styrsignalen tjänar till avledrüng av omkopplingssignalerna.

Detta möjliggör enkel uppbyggnad av överstyrningssteget.

De elektroniska omkopplingselementen kan mottaga omkopp- lingssignalerna via en grindkoppling, som är aktiverbar i be- roende av en normalgflsignal och vid starttidpunkten och vid blockerad rotor från en av en normalgångsignalgivare oberoende pulsgivare omväxlande mottager jämförelsevis korta startsigna- ler såsom aktiveringssignaler och längre stoppsignaler såsom spärrsignaler, som vid normal drift är överstyrbara medelst nor- malgângsignalen. Vid motorns inkoppling företagas härvid ett första startförsök, när den första startsignalen från pulsgiva- ren tillföras. Om motorn ej startar, spärras tillförseln av om- kopplingssignalerna till omkopplingselementen under varktig- heten av den följande stoppsignalen från pulsgivaren medelst grindkopplingen. Först när följande startsignal uppträder, sker ett förnyat startförsök. Om motorn roterar, fortsättes driften till följd av överstyrningen medelst normalgångsignalen.

Om rotorn blockeras under drift, försvinner normalgångsignalen ooh motorn frånkopplas medelst en stoppsignal från pulsgivaren.

När nästa startsignal uppträder, upprepas automatiskt ett start- försök. Startförsöken sker sålunda endast kortvarigt efter läng- re pauser, d så att ifrågavarande statorlindning eller ifråga- varande omkopplingselement ej överbelastas. Når en blockering försvinner av sig själv, startar motorn automatiskt. Normal- gångsignalgivaren åstadkommer härvid överstyrning av signalerna från den oberoende pulsgivaren, så snart motorn roterar normalt.

Vidare kan styringàngen på grindkopplingen vara förbunden med styringången på överstyrningssteget, varvid de båda ingångar- na tillföras start-, stopp- och normalgångsignalen. Härvid rea- gerar överstyrningssteget endast för den först vid dess styrin- gång uppträdande signalen, så att Icopplingen blir särskilt en- kel. Om överstyrningssteget reagerar för framkaten på en-gâng- '-i-'rsa1sa1-z \J'l signal, säkerställas, att vid motorns inkoppling ett uppträdande av en startsignal inleder överstyrningstiden, medan Överstyr- ningssignalens varaktighet är oberoende av varaktigheten av andra signaler. När styrsignalerna bringas till overksamhet och grindkopplingen omställes till ett förntbestämt omkopp- lingstillstànd, när överstyrningssteget reagerar, är det sär- skilt enkelt att uppnå önskad överstyrning av omkopplingssig- nalerna. Överstyrningstiden bör ha kortare varaktighet än en startsignal. Pâ detta sätt säkerställas, att åter riktiga start- förhållanden uppkommer omedelbart efter utgången av överstyr- ningstiden för drivning av rotorn i föreskriven rotationsrikt- ning. _ Uppfinningen beskrives närmare nedan i exempelform med ledning av åtföljande ritning, där fig. l visar ett blooksohema för en styrkoppling enligt uppfinningen, fig. 2-6 olika vilolä- gen för rotorn med tillhörande statorfältpolaritet utan över- styrningssteg, fig. 7 en modifikation av en del av den i fig. l visade styrkopplingen, fig. 8 ett detaljerat knpplingsschema för en del av styrkopplingen enligt fig. l och fig. 9 ett de- taljerat kopplingssohema av den i fig. 7 visade delen av styr- kopplingen.

Fig. l visar en styrkoppling för en likströmsmotor, som saknar borstar och är försedd med en tvàpolig permanentmagnet- rotor l och två statorlindningar 2 och 5, som var för sig i serie med ett elektroniskt omkopplingselement 4, 5 är anslutna till en driftlikspänning UB. Omkopplingselementen 4 och 5 bringas att leda medelst l-signaler och att spärra medelst O-signaler. En omvandlingsanordning 6 innehåller en givare 7 för att fastställa rotorns l vridvinkelläge och en efter gi- varen 7 inkopplad pulsformare 8. Givaren 7, som företrädesvis är en spole med mättbar kärna, reagerar för förbigång av en vid rotorn l fäst, i det närmaste halvcirkelformad ringskiva R av metall, företrädesvis magnetiserbar metall, till följd av en ändring i dess indnktiva motstånd och avger en signal, vars storlek varje gång efter ett halvt omloppsvarv hos rotorn an- tar det andra av två värden. Denna signal omvandlas av puls- formaren 8 till en serie styrsignaler Sl, S2, vilkas puls- -periodförhâllande är lika med l:2. För detta ändamål inne- håller pulsformaren 8 en medelst givarens utsignal till- och J dffínåfliåöM 93 'i i frånkopplingsbar osoillator 10 med efteråt inkopplad demodu- lator ll. Styr-signalerna S1, S2ctillföres överföringsingången 12 på en grindkoppling 15 via ett överstyrningsstegn 14. Den andra ingången 15 på grindkopplingen 15 tjänstgör såsom styr- ingång. Grindkopplingen 15 innehåller två logiska kombinations- element 16 och 17 i form av ELLER-grindar med var sittinver- teringssteg på sidan för överföringsingången. Styringångarna på grindarna 16 och 17 är sammankopplade. Vidare är utgången på grinden 16 förbunden med. överföringsingàngen på grinden 17.

Utgångarna på grindarna 16 och 17 bildar samtidigt utgångar på i grindkopplingen 15 och är via var sitt icke-element 18, 19 i form av inverteringsförstärkare förbundna med styr-ingångar- na på omkopplíngselementen 5, 4. Ett gemensamt-:icke-element 20 är även inkopplat mellan styr-ingången 15 och' styringångarna på grindarna 16, 17, varvid detta element 20 bildar en NNE-grind tillsammans med varje efteråt inkopplad grind 16, 17.

Förbindzángspunkten 21 mellan statorlindningen 2 och om- kopplingselementet LL är via ett mätelement 22 för pulsupprep- ningsfrekvens förbunden med den ena ingången på en komparator 25, som har samma uppgift som en HAND-grind. Med den andra in- gången på komparatorn 25 är en referensspänningskälla 21-!- för- bunden. Utsignalen A från komparatorn 25 logiskt kombinerad med utsignalen B från en pulsgivare 25 medelst en OCH-grind 26. i Utsignalen från grinden 26 tillföres styring-ången 15 på grind- kopplingen 15 och styringången 28 på överstyrningssteget 4 via en icke-grind 27. Steget 14 innehåller vid ingången 28 en tids- konstantkrets 29, ett efter densamma inkopplat omkopplingssteg i form av en icke-grind 50, som påverkar styringången på en såsom grind arbetande logisk kombinationskrets 51, i 'detta fall en OCH-grind, vars överföringsingâng bildar stegets 14 över- föringsingång 52.

Eå statorn år en permanentmagnet 55 anbringad på sådant sätt, att rotorn 1 vid strömlösa statorlindningar 2 och 5 nor- malt intar ett läge, i vilket statorns 1 neutrala axel 51+ ej sammanfaller med statorns neutrala axel -55. Givaren 7 år anord- nad längs statorns neutrala axel 55, medan ring-skivan /ar anord- nad på sådant sätt, att omkopplingen eller kommuteringen av omkopplingselementen L!- och 5 vid dengenom pilen P angivna föreskrivna eller önskade rotationsriktningen i huvudsak sker* 7 i i 19013414 vid den tidpunkt, då ringskivan R med sina ändar passerar förbi givaren 7, dvs, i huvudsak efter varje halvt omlopps- varv hos rotorn 1. Rotorns 1 och magnetens 55 nord- och syd- pol är betecknade med N och S. I den normala omkopplingspunk- ten ligger sålunda axeln 54 för rotorn 1 före det visade läget.

För förklaring av den i fig. 1 visade styrkopplingens verkningssätt antages till en början, att överstyrningssteget 14 saknas, dvs. överföringsingàngarna 52 och 12 är direkt förbundna med varandra.

Vid motorns inkoppling alstrar pulsgivaren 25 en jäm- förelsevis kort startsignal B = O, vars varaktighet sträcker sig över motorns starttid och som är skild från nästa start- signal av en väsentligt längre stoppsignal B = l.'I stilla- stående tillstånd uppträder ännu ej någon positiv puls vid förbindningspunkten 21, vilket först är fallet vid brytning av statorlindningsströmmen, dvs. vid gång. Mätsteget 22 för pulsupprepningsfrekvens tillför därför komparatorn 25 en O-signal, så att en icke-gàngsignal A = l upptrader vid ut- gången på komparatorn. Så länge startsignalen B== O uppträder, tillföres under dessa omständigheter styringången 15 på grind- kopplingen 15 till följd av inverteringen medelst icke-grinden 27 en l-signal, som aktiverar grindkopplingen 15. Härigenom mottager det ena av de båda omkopplingselementen 4, 5 en l- -signal i beroende av om en 1- eller en O-signal uppträder vid ingången 12. När rotorn 1 till en början intar sådant vridvinkelläge, att styrsignalen S2 uppträder, som är en O- -signal, uppträder vid utgången på kombinationssteget 16 en _1-signal, som tillföras styringàngen pà omkopplingselementen 5 via steget 18 såsom omkopplingssignal Sa2 i form av en O- -signal och håller detta spärrat. Steget 17 avger däremot en O-signal, som via grinden 19 tillföres styringången på om- kopplingselementet 4 såsom omkopplingssignal šaâ i form av en 1-signal och bringar detta att leda. Om emellertid styr- signalen S1, dvs. en 1-signal, uppträder vid stillastående rotor 1, bringas först omkopplingselementet 55 att leda. När det ena eller det andra omkopplingselementen 4 eller 5 bringas att leda, startar motorn, så att vid förbindningspunkten 21 positiva pulser med en upprepningsfrekvens uppträder med så- dan storlek, att mätsteget 22 avger en mätsignal, som är likaJ vet13t¶+ss med eller större än den från referensspänningskällan avgivna referensspänningen, Detta motsvarar det fall, då en l-signal uppträder vid komparatorns 25 båda ingångar. Komparatorns ut- signal växlar därför från icke-gångsignalen A = l 'till normal- gångsignalen A = O och spärrar grinden 26 oberoende av om ~ B = O eller B = l. Detta innebär, att styringången 15 i fort- sättningen tillföres en l-signal, som håller grindkopplingen 15 aktiverad och överför de numera vid roterande motor på kor- ta avstånd uppträdande styrsignalerna S1, S2 såsom omkopplíngs- signaler Sal, Sa2 och 'šal, ša2, så att styringången på elementen 4 och 5 omväxlande tillföres l-signaler i takt med styrsígna- lerna. I motsvarighet härtill förblir även frekvensen för pul- serna vid förbindningsplmkten 21 så hög, att mätsignalen vid utgången på mätsteget 22 förblir en 1-signal och utsignalen A från komparatorn 25 förblir normalgångsignalen A = O.

När motorn eller rotorn l emellertid blockeras, t. ex. till följd av överbelastning, saknas upprepningsfrekvensen för styrsignalerna Sl, S2 och därmed upprepningsfrekvensen för pulserna vid förbindningspunkten 21, så att icke-gàngsignalen A = l uppträder. Följden blir, att startsignalerna B = O nu åter överföres av grinden 26 och automatiskt med varje start- signal ett startförsök genomföres, tills blockeringen försvun- nit t..ex., av sig själv och motorn åter roterar. Den t.ex. till ca 0,8 sekund uppgående varaktigheten av startsignalen B = O är emellertid jämförelsevis med den till ca 22,4 sekunder upp- gående totala varalctigheten av perioden i signalen B så kort, att startsignalerna B = O ej har några skadliga följder för motorn, när denna är blockerad. Visserligen uppträder i blocke- rat tillstånd till följd av stoppsignalerna B = 3. vid ett så- dant läge hos rotorn, att en O-signal S2 uppträder vid ingången 12 på gríndkopplingen 15 under blockeringstiden, till följd av den upprepade brytningen av strömmen i statorlindningen 2 vid förbindningspunkten 21 positiva pulser, men dessa har samma låga frekvens som start- och stoppsignalerna B, så att mätsignalen med hänsyn till pulsupprepningsfrekvens ej överskrider refe- rensspänningen och någon normalgångsignal A = O 'ej avges från komparatorns 23 utgång. Eftersom en mättidsenhet måste upprätt- hållas för mätning av pulsupprepningsfrekvensen för de vid förbindningspunkten 2l uppträdande positiva pulserna, den j. 7901341-3 mätsteget 22 ingående tidskonstantkretsen, som bestämmer mät- tidsenheten, så dimensionerad, att den erforderliga väntetiden samtidigt säkerställas, som under normaldrift måste upprätt- hàllas för motorns igàngsättning, innan normaltillstàndet sig- naleras genom normalgångsignalens A = O uppträdande och start- signalerna B = 0 spärras.

Omkopplingspunkten för elementen 4 och 5 ligger ett kort stycke före det neutrala vridvinkelläge, i vilket rotorns l neutrala axel sammanfaller med statorns neutrala axel. I om- kopplingspunkten sammanfaller skivans R ändar i huvudsak med statorns neutrala axel 55, vilket har fördelen, att statorfäl- tet börjar ompolariseras vid sådan riktig tidpunkt, att den till följd av naturliga fördröjningar är avslutad, när rotorn just passerat det neutrala vridvinkelläget. Det av statorfäl- tet utövade vridmomentet inverkar då under motorns drift över ett stort vinkelomràde ständigt i önskad rotationsriktning, i detta fall i pilens P riktning. Om omstäflningen av omkopp- lingselementen skulle ske exakt i det neutrala vridvinkelläget, skulle rotorn utsättas för ett bromsmoment från detta läge in- till tidpunkten för statorfältets slutgiltiga ompolarisering.

Detta val av läget för omkopplingspunkten kan emellertid med- föra svårigheter vid start, när rotorn l stannar i ett vrid- vinkelläge, i vilket dess neutrala axel 54 befinner sig mellan ett med omkopplingspunkten och ett med statorns neutrala axel 55 sammanfallande läge, såsom visas i fig. 1. I detta läge bil- das vid motorns inkoppling medelstdan första startsignalen B = O ett statorfält med en polaritet, som driver rotorn l mot den önskade rotationsriktningen P, tills omkopplingspunkten kort därefter är uppnàdd och efter dess överskridande ett statorfält bildas, som åter bromsar rotorn och driver densam- ma i motsatt riktning, dvs. den önskade rotationsriktningen.

Eftersom härvid samtidigt omkopplingspunkten åter passeras, ompolariseras statorfältet på nytt, innan det neutrala vrid- vinkelläget överskridits, eftersom den från och med rotorns vändpunkt i den önskade rotationsriktningen P intill omkopp- lingspunkten tillryggalagda vridvinkeln är alltför liten för att bibringa rotorn en rotationshastighet, som är tillräcklig för att övervinna det mot/vridmoment, som utövas till följd avi den förnyade ompolariseringen av rotorfältet intill uppnåendeJ io e É vsniséfi-slöt av det neutrala vridvinkelläget. Härvid förhöjes motvridmomen- tet ytterligare till följd av permanentmagneten 55, vilket med- för, att rotorn 1 ständigt pendlar fram och tillbaka utan att uppnå normalt varvtal. Dessa bedömanden gäller emellertid en- bart, när överstyrningssteget 11+ saknas. ' I Genom inbyggnad av överstyrningssteget 14 undgås rotorns l pendelsvängningar. I och för förklaring kan åter antagas, att i rotorn l stannat i det i fig. l visade läget, så att O-signalen S2, icke-gångsignalen A = 1 och stoppsignalen B = 1 uppträder.

Styringången 15 på grindkopplingen 15 påverkas därför av en O-signal, så att båda omkopplingselementen Ll- och 5 tvångsvis tillföras en o-signal šai och saa. via den första startsigna- lens B = O uppträdande tillföras däremot båda ingångarna l5 och 258 en 1-signal. Följden blir, att grindkopplingen 15 blir ledande och tidskonstantkretsen 29 samtidigt utlöses, så att denna alstrar en l-signal under varktigheten av sin gångtid.

Denna l-signal inverteras medelst grinden 50 till en O-signal och spärrar grinden 51. Eftersom en O-signal S2 redan uppträ- der vid ingången 52, upprätthålles visserligen O-signalen vid utgången på grinden 51, men signaltillståndet vid utgången på grindkopplingen 15 ändras till följd av l-signelens uppträdande vid ingången 15, så att signalerna Sa2 och šaâ nu uppträder.

Samtidigt bringas omkopplingselementet 4 att leda, medan om- kopplingselementet 5 förblir spärrat. Statorfältet, som nu så småningom bildas till följd av den genom statorlindningen 2 flytande strömmen, har enligt fig. 1 sådan riktning, att det driver rotorn från det i fig. 1 visade läget mot den önskade rotationsriktningen P. Varaktigheten av startsignalen B = O och den i jämförelse härmed kortare arbetstiden hos tidskon- stantkretsen 29 är emellertid valda så långa, att rotorn l fortfarande under Isretsens 29 arbetstid passerar omkopplíngs- punkten. Eftersom grinden 51 under lmetsens 29 löptid förblir spärrad, sker härvid nu eg; någon omställning av omkopplings- signalerna, även om styrsignalen Sl numera_.uppträder. Följden är, att rotorn l vridas jämförelsevis långt förbi omkopplings- punkten mot den önskade rotationsriktningen P, till slutligen arbetstiden för kretsen 29 utgått. Så snart denna arbetstid ut- gått, tillföres styringången på grinden 51 en 1-signal, så att den aktiveras och överför den vid dess' andra ingång 52 fortfarande uppträdande styrsignalen S1. Eftersom startsiànalen B #15 oohi därmed 1-signalen fortfarande uppträder vid ingången 15 på grindkopplingen 15, omställes omkopplingssignalerna nu till Sal och šal, så att även omkopplingselementen 4 och 5 växlar omkopplingstillstånd och statorfältet ompolariseras, såsom visas i fig. 4. Rotorn 1 bromsas därför och börjar sedan slut- ligen åter rotera i den önskade riktningen P. Eftersom rotorn nu förfogar över en större startvridvinkel intill förnyat upp- nàende av omkopplingspunkten och därmed det neutrala vridvinkel- läget, kan rotorn uppnå så hög rotationshastighet, att den pas- serar förbi omkopplingspunkten och det neutrala.vridvinkelläget, även om statorfältet vid passage av omkopplingspunkten på nytt bildas med motsatt polaritet. Statorfältet kan därför intill passagen av det neutrala vridvinkelläget fortfarande åstad- komma någon bromsning men driver rotorn efter passage av det neutrala vridvinkelläget vidare i den önskade riktningen P en- ligt fig. 5. Startsignalen B = O uppträder fortfarande åtmin- stone till uppnàende av nästa omkopplingspunkt efter ett halvt omloppsvarv i riktningen P. Men även rotorns rotationshastig- het har under tiden ökat så mycket, att den av elementen 22-24 bildade normalgångsignalgivaren reagerar med utmatning av nor- malgàngsignalen A = O och övertar uppgiften att upprätthålla 1-signalen vid ingången 15 på grindkopplingen 15, innan star - signalen B = 0 försvinner. På detta sätt säkerställas, att tidskonstantkretsen 29 ej utlöses på nytt medelst normalgàng- signalen A = 0 eller ytterligare någon startsignal B = O, se- dan motor en gång startat på rätt sätt.

Vid start från ett annat rotorvridvinkelläge, i vilket sydpolen S på rotorn 1 befinner sig närmare permanentmagneten 55 enligt fig.5 och 4-och vridvinkeln är tillräckligt stor in- till uppnående av omkopplingspunkten (55), uppträder förutom icke-gångsignalen A = l till en början under stillastående styr- signalen S1 för den riktiga rotationsriktningen P. På detta ställe kan framhållas, att statorfältets i fig. 1-6 visade po- larisering för rotorns 1 visade vilolägen gäller utan över- styrninga En startsignal B = O utlöser då tidskonstantkretsen 29 och spärrar därmed grinden 51 och styr grindkopplingen 15 via ingången 15 till ledande tillstànd. Samtidigt omkopplas omkopplingssignalen från šal till šaâ, medan omkopplingssignalen ;¿i 7901341-31 Fršoiááàšièái i ”i i lg Sa2 kvarstår. Den sålunda till statorlindningen 2 inínatade strömmen ger därför upphov till ett statorfält, vars nordpol befinner sig i statornsvänstra polsko. Rotorn l roterar där- för till en börjanåter i motsatt riktning mot riktningen P men omkastas statorvridmomentet redan före utgången av kret- sens 29 arbetstid vid uppnâende av neutralläget till följd av den konstanta statorfältriktningen, så att rotorn fortsätter att rotera i önskad riktning vid utgången av tidskonstantkret- sens 29 arbetstid till följd av den fortfarande uppträdande styrsignalen S1. Starten börjar därför från detta viloläge även med någon kortvarig liten delrotation mot den önskade riktningen P, men motorn fortsätter sedan att rotera i önskad rotationsríktning med understöd av permanentmagneten 55, utan att varaktiga pendlingar uppträder vid starten. Även vid start från något annat viloläge utför rotorn ej några pendlingar el- ler vridsvängningar. Men om starten påbörjas från ett vridvin- kelläge enligt fig.. 2, 5 och 6, dvs. när nordpolen N på rotorn befinner sig närmare magneten 55 än givaren 7 eller i mitten av den högra statorpolskon, drives rotorn 1 utan riktningsom- kastning i den riktiga riktningen P. _ Utan den extra permanentmagneten 55 skulle permanentmag- netrotorn l vid frånkopplad motor, dvs. avmagnetiserad stater, intaga ett av de båda neutrallägena, eftersom rotorns 1 poler sträcker sig inom området för den största egenmassan. Magneten 55 säkerställer emellertid, att rotorn 1 intar antingen läget enligt fig. l eller läget enligt fig. 5. Läget enligt fig. 5 passeras emellertid ofta, eftersom den startande rotorns l svängmassa och magnetkraften i detta läge har samma riktning, så att läget enligt fig. l mestadels intages. I detta läge skul- le utan överstyrningssteget 11+ risken för pendling föreligga, utan att motorn startar. När magneten 55 är polariserad omvänt mot den visade polariseringen, kan i princip samma startbeteende uppnås därigenom, att styr-ingången 28 på steget lll- ej förbindes g med ingången 15 utan med utgången på grinden 20 i grindkopp- lingen 15, att kombinationselementet 51' utformas såsom ELLER- -grind och tidskonstantkretsen 29' vändes, så. att den utlöses medelst ett O-l-språng och avger en O-signal under sin arbets- tid, såsom visas i fig. 7, medan styrkopplingens enligt fig. l övriga uppbyggnad kan förbli oförändrad. _; 5,, i 79913414 Fig. 8 visar ett detaljerat schema för en del av styr- kopplingen enligt fig. 1. Enligt detta schema innehåller om- kopplingselementen 4 och 5 var sin transistor 57, 58 med anti- parallellknpplade tomgångsdioder 59, 40. Den styrbara oscilla- torn l0, som till-och frånkopplas medelst pulserna från den magnetfältberoende givaren 7, svänger i inkopplat tillstånd med en frekvens av ca 100 kHz. Den efter oscillatorn inkoppla- de demodulatorn ll alstrar med ledning av envelopkurvan för oscillatorsvängningarna, som uppträder och försvinner i be- roende av rotorns l varvtal, styrsignalerna, från vilka om- kopplingssignalerna för transistorerna 57 och 58 avledes.

För detta ändamål innehåller demodulatorn ll på ingångssidan en kopplingskondensator 41, två dioder 42, 45, som bildar en envägslikriktare, en glättningskrets i form av en parallell- koppling av ett motstånd 44 och en kondensator 45 och ett ut- gångsmotstånd 46. Ebmbinationskretsarna 16 och 17 i grind- kopplingen 15 innehåller två mottaktkopplade transistorom- kopplingssteg, för vilka icke-kretsen 20 med en transistor 47 är gemensam. Transistorn 47 är via motstånd seriekopplad med var sin ytterligare transistor 48 och 49, medan utgången på transistorn 48 på kollektorsidan är förbunden med basen i transistorn 49. När därför den gemensamma transistorn 47 spärras därigenom, att ingången 15 tillföres en 0-signal, kan ej heller praktiskt taget någon ström flyta genom tran- sistorerna 48 och 49, så att de båda transistorerna 48 och 49 på utgångssidan avger en l-signal, som såsom spärrande 0-sig- nal tillföres transistorernas 57 och 58 till följd av inver- teringen i grindarna 18 och 19. Grinden 27 innehåller även en såsom inverteringförstärkare kopplad transistor 50.

Tidskonstantkretsen 29 innehåller en kondensator 51 i ingàngsgrenen jämte ett resistivt motstånd 52 med parallell- kopplad diod 55, som är inkopplad mellan utgången på kretsen 29 och jord (0), så att kondensatorn 51 till-sammans med mot- ståndet 52 även arbetar såsom differentierande RC-krets.

Grinden 50 innehåller en transistor 54.

Om ett 0-l-språng uppträder vid styringången 28 till följd av spärrningen av transistorn 50, eftersom dess bas tillföres en startsignal B = O, bildar kondensatorn 51 i praktiken en kortslutning, så att transistor 54 blir helt lefi nu “mfzzm i dande. Så snart gkondensatorns ström, som avtar med den i huvud- sak av motståndet 52 bestämde tidslfzonstanten, underskrider ett undre gränsvärde, är transistorn 54 åter spärrad. När transistorn 54 är ledande, är spänningen mellan basen i transistorn 48 och jord så låg, att transistorn 48 förblir ledande oberoende av utspänningen från demodulatorn ll. Förbindningspunkten för de- modulatorn ll och grinden 50 med basen i transistorn 48 fyller därför uppgiften för OCH-grinden 51. Dioden 45 utgör i prak- tiken en kortslutning för ett l-O-språng vid ingången 28.

Utföringsformen enligt fig. 9 visar den i fig. 7 visade.

Tidskonstantkretsen 29' är förbunden med kollektorn i transis- torn 47 och inkopplad omvänt mot utföringsformen enligt fig. 8.

Emitter-kollektorsträckan i transistorn 54 är inkopplad i tran- sistorns 48 bas-emitterkrets. Till följd av tidskonstantkretsens 29' omvända inkoppling utlöses det ej medelst ett O-l-språng utan medelst ett l-O-språng, varvid den avger en O-signal under sin arbetstid, medan transistorn 54 ej bringas att leda medelst en l-signal utan medelst en O-signal, så att utsignalen från de- modulatorn ll överstyres vid en startsignal B = O. Detta mot- svarar en ELLER-funktion hos kombinationskretsen 5l'..

Claims (12)

s- '1901341-3 Patentkrav I"

1. l. Styrkoppling för självstartande elmotor med en permanent- magnetrotor, en med tvâ lindningar försedd stator och elektroniska omknpplingselement, som i serie med dessa lindningar är anslut- na till en driftlikspänning ooh vilkas omkopplingstillstånd är styrbara på sådant sätt medelst i mottakt uppträdande omkopp- lingssignaler, som är avledda från styrsignaler från en givare, som fastställer rotorns vridvinkelläge även i stillastående till- stånd, att statorfältet ändrar riktning i beroende av rotorns vridvinkelläge, och med på sådant sätt vald magnetfältfördelning mellan stator och rotor, att rotorn såsom viloläge har möjlig- het att intaga högst ett i förhållande till neutralläget eller det neutrala vridvinkelläget förskjutet vinkelläge, k ä n n e- t e c k n a d av att omknpplingselementens (4, 5) omknpplings- ¿punkt ligger ett kort stycke före varje neutralläge hos rotorn (1) och att ett överstyrningssteg (14) ingår, som i ett rotor- viloläge, som motsvarar ett vridvinkelläge, som ligger efter ett överskridande av omkopplingspunkten i önskad vridriktning och före rotorns (1) därpå följande neutralläge, håller det i detta vridvinkelläge ledande omkopplingselementet (4, 5) i ledande tillstànd under en överstyrningstid oberoende av den under den- na tid av givaren (7) alstrade styrsignalen (S1).

2. Koppling enligt krav 1, k ä n n e t e o k n a d av att varje start av motorn från inkopplingstidpunkten är inledd med en överstyrningstid och att det mot styrsignalerna i ett kri- tiskt, extremt viloläge svarande omkopplingstillstàndet hos om- kopplingselementen (4, 5) är inställbart tvångsvis.

3. Koppling enligt krav l eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att överstyrningssteget (14) alstrar en signal med förutbe- stämd varaktighet, som vid start i stället för styrsignalen (S1, S2) tjänar till avledning av omkopplingssignalerna (Sa2, Sa2).

4. Koppling enligt krav l, 2 eller 5, k ä n n e t e c k - n a d av att omknpplingselementen (4, 5) mottager omkopplings- signalerna (Sal, Sa2, šal, šaâ) via en grindkoppling (lå), som Kvs-fbízaf-s >\h: är aktiverbar i beroende av en normalgångsignal (A=O) och vid starttidpunkten och vid blockerad rotor (1) från en av en normalgångsignalgivare (22-24) oberoende pulsgivare (25) om- växlande mottager jämförelsevis' korta startsignaler (B=O) så- som aktiveringssignaler och längre stoppsignaler (B=l) såsom spärrsignaler, som vid normal drift är överstyrbara medelst nor- malgångsignalen (A=O). k

5. Koppling enligt krav 4, k ä n n e t e c kn a d av att styrsignalerna (S1, S2) från givaren (7) är tillförbara grind- kopplingen via en ingång (12) på överstyrningssteget (14).

6. Koppling enligt krav 4 eller 5, k ä n n e t e c k n a d av att grinclkopplingens (15) styr-ingång' (15) förbunden med överstyrningsstegets (14) styringång (28) och att dessa båda ingångar (15, as) är tillför-bara seart-(Beo), stopp-Usa) een normalgângsignalerna (A=O). _

7. Koppling enligt något av krav l-6, k ä n n e t e c k- n a d av att överstyrningssteget (14) reagerar för framkanten på en gångsignal (A=O, B=O).

8. Koppling enligt något av krav 4-7, k ä. n n e t e c k- n a d av att styrsignalerna (S1, S2) blir overksamma, när överstyrningssteget (14) reagerar, då grindkopplingen (15) antar ett förutbestämt omkopplingstillstånd.

9. Koppling enligt något av krav 4-8, k ä n n e t e c k- n a d av att överstyrningstiden har kortare varaktighet än en startsignal (B=O).

10. Koppling enligt något av krav l-9, k ä n n e t e c k- n a d av att överstyrningssteget (14) omfattar en tidskonstant- krets (29; 29') och en av densamma påverkad logisk kombinations- kr-ets (5l; 51'), som i beroende av tidskonstantkretsens (29; 29') utsignal spärrar styr-signalen (S1) från givaren (7) och omställer grindkopplingen (15) och åter frigör de båda efter ut- gången av överstyrningstiden.

11. ll.. Koppling enligt krav 10, k ä n n e t e c k n a d av att tidskonstantkretsen (29; 29') är utlösbar i beroende av en till grindkopplingens styringång (15) matad signal ooh att överstyrningssteget (14) påverkar grindkopplingens (15) över- föringsingång (12). -

12. Koppling enligt krav lö eller ll, k ä n n e t e c k- n a d av att tidskonstantkretsen (29; 29') innehåller en W 19013414 differentierande RC-krets och att ett omkopplíngssteg (50) *är inkopplat mellan kombinations- och tidskonstantkretsarna (51, _ 29; 512 29').