SE463899B

SE463899B - DEVICE FOR CONTROL OF A RELUCTION ENGINE

Info

Publication number: SE463899B
Application number: SE8902160A
Authority: SE
Inventors: B G Hedlund
Original assignee: Electrolux Mecatronik Ab
Priority date: 1989-06-15
Filing date: 1989-06-15
Publication date: 1991-02-04
Also published as: WO1990016111A1; AU5853390A; SE8902160D0; SE8902160A

Description

463 899 konstant och reglering av hastigheten sker medelst styrning av tändvinkeln. 463 899 constant and speed is regulated by controlling the ignition angle.

I det höga hastighetsområdet (3000-4000 rpm) arbetar motorn utan yttre styrning med fasta tändvinklar.In the high speed range (3000-4000 rpm) the engine operates without external control with fixed ignition angles.

För hastighetsreglering är det vanligt att man kombinerar strömstyrning i det låga varvtalsområdet med tändvinkelstyrning i det medelhöga området.For speed control, it is common to combine current control in the low speed range with ignition angle control in the medium range.

Emellertid leder strömstyrningen till hög ljudnivå hos motorn liksom till att denna får låg verkningsgrad.However, the current control leads to a high noise level of the motor as well as to this having a low efficiency.

Det är sålunda ett annat ändamål med uppfinningen att undvika strömstyrning i det låga varvtalsområdet och ersätta denna med tändvinkelstyrning inom åtminstone en del av det låga området.Thus, it is another object of the invention to avoid current control in the low speed range and replace it with ignition angle control within at least a portion of the low range.

De angivna ändamålen uppnås vid en reluktansmotor som uppvisar de i patentkravet ll angivna särdragen. Föredragna utföringsformer framgår av till- hörande underkrav.The stated objects are achieved with a reluctance motor which has the features stated in claim 11. Preferred embodiments appear from the appended subclaims.

Uppfinning skall nu beskrivas mer i detalj i anslutning till några utförings- exempel under hänvisning till bifogade ritningar.The invention will now be described in more detail in connection with some embodiments with reference to the accompanying drawings.

Fig. l visar schematiskt en med fyra stator- och två rotorpoler försedd reluktansmotor.Fig. 1 schematically shows a reluctance motor provided with four stator and two rotor poles.

Fig. 2 visar schematiskt magnetflödesriktningarna i motorn enligt fig. 1.Fig. 2 schematically shows the magnetic flux directions in the motor according to Fig. 1.

Fig. 3 är ett kopplingsschema för ett effektsteg för matning av en motor- nnaning.Fig. 3 is a circuit diagram of a power stage for feeding a motor assembly.

Fig. 4 är ett kopplingsschema för en logisk kretsanordning för en motorfas (ett statorpolpar) utan återkoppling.Fig. 4 is a circuit diagram of a logic circuit arrangement for a motor phase (a stator pole) without feedback.

Fig. 5 är ett diagram över i kretsen enligt fig. 4 förekommande vågformer.Fig. 5 is a diagram of waveforms occurring in the circuit of Fig. 4.

Fig. 5A visar två diagram över strömmen i motorn som funktion av rotorns vridningsläge, dels i ett känt utförande, dels i ett utförande enligt uppfinningen.Fig. 5A shows two diagrams of the current in the motor as a function of the rotational position of the rotor, partly in a known embodiment, partly in an embodiment according to the invention.

Fig. 6 är ett kopplingsschema för en logisk kretsanordning med återkoppling på tillslag.Fig. 6 is a circuit diagram of a logic circuit with feedback on.

Fig. 7 är ett kopplingsschema för en logisk kretsanordning med återkoppling som styr tidpunkten för frånslag av den av strömställarna i fig. 3 som skall frånkopplas först (Tl).Fig. 7 is a circuit diagram of a logic circuit with feedback which controls the time of switching off that of the switches in Fig. 3 to be switched off first (T1).

Fig. 8, slutligen, är ett kopplingsschema för en logisk kretsanordning med återkoppling för styrning av tidpunkten för tillslag av strömställarna enligt fig. 3, där frånkoppling av den första av strömställarna (Tl) sker vid en förutbe- stämd rotorposition och där vinkeln mellan rotorpositionen för tillslag och rotor- positionen för frånslag av den andra strömställaren (T2) är konstant.Fig. 8, finally, is a circuit diagram of a logic circuit device with feedback for controlling the time of switching on the switches according to Fig. 3, where the first of the switches (T1) is disconnected at a predetermined rotor position and where the angle between the rotor position for switching on and the rotor position for switching off the second switch (T2) is constant.

Efterföljande detaljbeskrivning av några utföringsexempel kommer att ske i anslutning till en reluktansmotor av tvåfastyp. Denna innefattar en stator 10 som har fyra poler ll, 12, 13, 14 som är så anordnade att de bildar »n 463 899 ett kors. Polerna är utförda med lindningar l5a, b; 16a, b vilka är så kopplade att de arbetar parvê h då genererar samverkande magnetiska fält. En rotor 17 av mjukmagnetiskt terial är anordnad att rotera i luftgapet mellan stator- polerna och är utförd med två poler l8a, b; l9a, b vilka är diametralt motsatt belägna. Poldelarna l8a, l9a har en periferiell utsträckning som helt överens- stämmer med motsvarande utsträckning hos statorpolerna. Poldelarna l8b, l9b har en utsträckning som när poldelarna l8a, l9a befinner sig mitt emot polerna i det ena statorpolparet fyller utrymmet till polerna i det andra statorpolparet i rotationsriktningen sett. Poldelarna l8b, l9b är dessutom utförda med större luftgap till statorpolerna och kallas i det följande för startpoler. Dessa startpoler tillförsäkrar att moment kan genereras i alla positioner för rotorn. En nackdel är dock att den beskrivna utformningen av rotorn medger rotation endast åt ett håll.The following detailed description of some embodiments will take place in connection with a two-phase type reluctance motor. This comprises a stator 10 which has four poles 11, 12, 13, 14 which are arranged so as to form a cross. The poles are made with windings l5a, b; 16a, b which are so connected that they work parvê h then generate cooperating magnetic fields. A rotor 17 of soft magnetic material is arranged to rotate in the air gap between the stator poles and is designed with two poles 18a, b; l9a, b which are diametrically opposite. The pole pieces 18a, 19a have a peripheral extent which completely corresponds to the corresponding extent of the stator poles. The pole pieces 18b, 19b have an extent which when the pole pieces 18a, 19a are opposite the poles of one stator pole pair fills the space for the poles of the other stator pole pair in the direction of rotation. The pole pieces l8b, l9b are also made with larger air gaps to the stator poles and are hereinafter referred to as starting poles. These starting poles ensure that torque can be generated in all positions of the rotor. A disadvantage, however, is that the described design of the rotor allows rotation in only one direction.

För att driva rotorn runt magnetiseras statorpolparen ll, 12 resp. 13, 14 växelvis och därvid åstadkommes att rotorpolerna växelvis linjerar med respek- tive statorpolpanl fig. 2 visas schematiskt med flödespilar 20, 2l flödesrikt- ningarna vid magnetisering av statorpolparen 13,14 resp. 11,12. För att få rotorn att fullborda ett varv är det inte nödvändigt att varannan gång omkasta magnetiseringsriktningen. Magnetfältets riktning i resp. statorpolpar saknar således betydelse vilket förenklar uppbyggnaden av en för motorn anordnad styranordning, ej närmare beskriven i detta sammanhang.To drive the rotor around, the stator poles 11, 12 and 12, respectively, are magnetized. 13, 14 alternately and thereby the rotor poles are alternately aligned with the respective stator pole panels, Fig. 2 is shown schematically with flow arrows 20, 21 in the flow directions during magnetization of the stator pole pairs 13, 14 and 14, respectively. 11.12. In order to make the rotor complete one revolution, it is not necessary to reverse the magnetization direction every other time. The direction of the magnetic field in resp. stator poles are thus irrelevant, which simplifies the construction of a control device arranged for the motor, not described in more detail in this context.

För att indikera när rotorn linjerar med endera statorpolparet är en rotor- positionssensor anordnad. Denna ger i princip en signal som styr omkoppling från det ena statorpolparet till det andra. Sensorn, som är av känt slag och inte närmare återgiven på ritningarna, är så utförd att den genererar en fyrkant- formad utspänning som visas i den översta raden i diagrammet i fig. 5. Sensorn ger emellertid endast besket. om när rotorpoler och statorpoler linjerar och vill man få en uppfattning om rotorrörelsen även i övriga delar av varvet får man vidta särskilda åtgärder. I exemplet löses problemet på samma sätt som beskrivits i den ovan angivna svenska patentansökan 8900408-9, nämligen genom generering av en sågtandformad spänning som återställs av givarsignalen när denna har en positiv flank. Detta illustreras i rad 2 i diagrammet ifig. 5.To indicate when the rotor is aligned with either stator pole pair, a rotor position sensor is provided. This basically provides a signal that controls switching from one stator pole pair to the other. The sensor, which is of a known type and not shown in more detail in the drawings, is designed in such a way that it generates a square-shaped output voltage which is shown in the top row of the diagram in Fig. 5. However, the sensor only gives the message. about when rotor poles and stator poles line up and if you want to get an idea of the rotor movement also in other parts of the yard, you must take special measures. In the example, the problem is solved in the same way as described in the above-mentioned Swedish patent application 8900408-9, namely by generating a sawtooth-shaped voltage which is reset by the sensor signal when it has a positive edge. This is illustrated in row 2 of the diagram in fig. 5.

I det följande skall beskrivas ett slutsteg avsett för matning av de två lindningarna i en fas, exempelvis lindningarna 16a, b i fig. 1. Lindningarna är parallellt anslutna mellan emittern på en övre transistor Tl och kollektorn på en nedre transistor TZ. Transistorerna är visade i bipolärt utförande men även andra switchar kan användas, exempelvis fälteffekttransistorer av MOS-typ.In the following, an output stage intended for supplying the two windings in one phase, for example the windings 16a, b in Fig. 1. The windings are connected in parallel between the emitter of an upper transistor T1 and the collector of a lower transistor TZ. The transistors are shown in bipolar design, but other switches can also be used, for example MOS-type field effect transistors.

Kollektorn på transistorn Tl är ansluten till den positiva polen på en likspän- ningskälla medan emittern på transistorn TZ är ansluten till spänningskällans 463 899 negativa pol. En reservoarkondensator C är på vanligt sätt kopplad över spän- ningskällans poler. Dessutom är frihjulningsdioder Dl, D2 anslutna mellan emit- tern på transistorn T1 och den negativa polen resp. mellan kollektorn på tran- sistorn T2 och den positiva polen. Dessa frihjulningsdioder har till syfte att medge fortsatt strömflöde genom motorlindningarna även sedan resp. transistor öppnat så att strömmen kan avklinga utan att ge upphov till spänningstransienter.The collector of the transistor T1 is connected to the positive pole of a direct voltage source while the emitter of the transistor TZ is connected to the negative pole of the voltage source 463,899. A reservoir capacitor C is connected in the usual way across the poles of the voltage source. In addition, freewheeling diodes D1, D2 are connected between the emitter of the transistor T1 and the negative pole resp. between the collector of the transistor T2 and the positive pole. The purpose of these freewheeling diodes is to allow continued current flow through the motor windings even after resp. transistor opened so that the current can decay without giving rise to voltage transients.

Traditionellt till- resp. frånkopplas transistorswitcharna Tl och T2 sam- tidigt men man har nu funnit att om switcharna frånkopplas vid olika tidpunkter stora fördelar kan uppnås. Man kan sålunda minimera järnförlusterna genom att minimera statorbasflödet och detta åstadkommes genom att den i lindningen upplagrade strömmen tillåts frihjula en viss tid innan återmatning påbörjas av energi till spänningskällan. Under frihjulningsförloppet genereras moment och kopparförluster i normal omfattning men endast små järnförluster då flödet i basjärnet är konstant vid spänningen noll. En liten spänning uppstår p.g.a. det resistiva spänningsfallet i lindningarna så att en liten flödesvariation uppkommer med åtföljande järnförluster i basjärnet. Dessa är dock mycket små. Lokalt i polerna fås järnförluster i normal omfattning men dessa förluster är begränsade på grund av den begränsade järnvolymen i polerna i förhållande till basjärnets volym.Traditionally to- resp. the transistor switches T1 and T2 are switched off at the same time, but it has now been found that if the switches are switched off at large times large advantages can be achieved. Thus, the iron losses can be minimized by minimizing the stator base flow and this is accomplished by allowing the current stored in the winding to freewheel for a certain time before resumption of energy to the voltage source begins. During the freewheeling process, torque and copper losses are generated to a normal extent, but only small iron losses when the flow in the base iron is constant at zero voltage. A small voltage arises due to the resistive voltage drop in the windings so that a small flow variation occurs with concomitant iron losses in the base iron. However, these are very small. Locally in the poles, iron losses are obtained to a normal extent, but these losses are limited due to the limited volume of iron in the poles in relation to the volume of the base iron.

För att kunna styra till- och frånkopplíngen av transistorswitcharna oberoende av varandra är resp. bas på transistorerna Tl och T2 via ledare 22, 23 förbunden med en drívkrets 24 resp. 25 som i sin tur via resp. ledare 26, 27 är kopplad till en som demultiplexer kopplad multiplexerkrets 28, exempelvis av typen HEF 4953 B. lnsignaler till kretsen 28 uppträder på terminaler 29, 30, 31 och 32. På terminalen 29 uppträder sensorsignalen från den icke visade sensorn som har den kurvform som återges i översta raden i fig. 5. På terminalen 30 är en styrsignal TRl ansluten som styr till- och frånslag för transistorn Tl.In order to be able to control the connection and disconnection of the transistor switches independently of each other, resp. base of the transistors T1 and T2 via conductors 22, 23 connected to a drive circuit 24 resp. 25 which in turn via resp. conductors 26, 27 are connected to a multiplexer circuit 28 connected as a demultiplexer, for example of the type HEF 4953 B. Inputs to the circuit 28 appear at terminals 29, 30, 31 and 32. At the terminal 29 the sensor signal appears from the sensor (not shown) which has the waveform which is shown in the top row of Fig. 5. At the terminal 30, a control signal TR1 is connected which controls the on and off of the transistor T1.

På motsvarande sätt är till terminalen 31 ansluten en styrsignal TR2 som styr till- och frånslag för transistorn T2. Terminalen 32, slutligen, utnyttjas för anslutning av en styrsignal som utgör ett mått på motorns hastighet och som vid start liksom vid låg hastighet låter sensorsignalen ensam styra till- och frånkoppling av transistorna Tl och T2, vilka sålunda både till-och frånkopplas vid samma tidpunkter. Styrsignalen på terminalen 32 genereras i en kompara- tor 33 med hysteresfunktion genom att en utifrån sensorsignalen härledd hastig- hetssignal (är-värde) jämföres med ett medelst en potentiometer 34 inställbart referensvärde. Ovanför det låga hastighetsområdet styrs till- och frånkoppling av transistorerna Tl och T2 under inverkan av styrsignalerna TRl och TR2, ' -l-'l 463 899 vilket innebär samtidig tillkoppling av transistorerna men frånkoppling av dessa vid olika tidpunkter så att T1 bortkopplas först medan T2 fortsätter att leda under en förutbestämd tid innan även denna transistor frånkopplas.Correspondingly, a control signal TR2 is connected to the terminal 31 which controls the switching on and off of the transistor T2. The terminal 32, finally, is used for connecting a control signal which is a measure of the motor speed and which at start as well as at low speed allows the sensor signal alone to control the switching on and off of the transistors T1 and T2, which are thus both switched on and off at the same times. . The control signal on the terminal 32 is generated in a comparator 33 with hysteresis function by comparing a speed signal (actual value) derived from the sensor signal with a reference value adjustable by means of a potentiometer 34. Above the low speed range, the switching on and off of the transistors T1 and T2 is controlled under the influence of the control signals TR1 and TR2, '-1-'l 463 899, which means simultaneous switching on of the transistors but switching them off at different times so that continues to conduct for a predetermined time before this transistor is also disconnected.

Som brukligt vid reluktansmotorer av det beskrivna slaget sker inte tillslag av transistorswitcharna Tl och T2 när sensorsignalen indikerar att stator- och rotorpoler i ett polpar linjerar utan en förutbestämd vridningsvinkel för rotorn innan denna position. Detta beskrives mer i detalj i den ovannämnda svenska patentansökan 8900408-9 och har till syfte att tillåta att vid högre motorhastig- heter magnetfältet får tillräcklig tid att byggas upp så att erforderligt moment kan genereras. Styrsignalerna TRl och TR2 innehåller information om lämplig s.k. förtändning medan signalen TRl dessutom innehåller information om från- slagstidpunkten för transistorn Tl och signalen TRZ innehåller information om frånslagstidpunkten för transistorn T2.As is usual with reluctance motors of the type described, the transistor switches T1 and T2 are not switched on when the sensor signal indicates that the stator and rotor poles in a pair of poles line up without a predetermined angle of rotation of the rotor before this position. This is described in more detail in the above-mentioned Swedish patent application 8900408-9 and has the purpose of allowing the magnetic field to have sufficient time to build up at higher motor speeds so that the required torque can be generated. The control signals TR1 and TR2 contain information about a suitable so-called ignition while the signal TR1 also contains information about the switch-off time of the transistor T1 and the signal TRZ contains information about the switch-off time of the transistor T2.

I det följande skall med hänvisning till figurerna 4 och 5 ett första ut- förande av uppfinnignen beskrivas. Fig. 4 återger schematiskt en koppling i form av ett blockschema. Uppgiften för kopplingen är att med utgångspunkt från sensorsignalen, se fig. 5, rad 1, och med hjälp av tre inställbara referens- nivåer åstadkomma styrsignalerna TRl och TRZ i fig. 3.In the following, with reference to Figures 4 and 5, a first embodiment of the invention will be described. Fig. 4 schematically shows a connection in the form of a block diagram. The task of the connection is to provide the control signals TR1 and TRZ in Fig. 3 on the basis of the sensor signal, see Fig. 5, line 1, and with the aid of three adjustable reference levels.

Sensorsignalen leds till en F/V-omvandlare 54 som genererar en mot frekvensen hos sensorsignalen svarande spänning vilken uppträder på en ter- minal 35. Denna spänning utgör ett mått på motorns momentana hastighet och utgör sålunda en hastighetssignal, i fig. 4 benämnd HAST. Spänningen leds även till en rampgenerator 36 som alstrar en ramp med ett utseende som framgår i rad 2 i diagrammet i fig. 5. Som likaledes framgår i diagrammet startar en positiv flank hos sensorsignalen rampgeneratorn medan nästföljande positiva flank återställer signalen till startnivån. För detta ändamål är sensorsignalen via en ledare 37 ansluten till en RESET-ingång på rampgeneratorn.The sensor signal is fed to an F / V converter 54 which generates a voltage corresponding to the frequency of the sensor signal which occurs at a terminal 35. This voltage is a measure of the instantaneous speed of the motor and thus constitutes a speed signal, in Fig. 4 called SPEED. The voltage is also passed to a ramp generator 36 which produces a ramp with an appearance shown in row 2 of the diagram in Fig. 5. As also shown in the diagram, a positive edge of the sensor signal starts the ramp generator while the next positive edge restores the signal to the start level. For this purpose, the sensor signal is connected via a conductor 37 to a RESET input on the ramp generator.

Utsignalen från rampgeneratorn 36 leds till tre komparatorer 38, 39, 40.The output signal from the ramp generator 36 is routed to three comparators 38, 39, 40.

Komparatorn 38 är vidare ansluten till en potentiometer 41 med vars hjälp nivån för tillslag av transistorerna Tl och T2 bestäms. Komparatorn 39 är på mot- svarande sätt ansluten till en potentiometer 42 med vars hjälp en nivå kan in- ställas som utnyttjas för frånslag av transistorn Tl. Komparatorn 40, slutligen, är ansluten till en potentiometer 43 vilken utnyttjas för inställning av en nivå vid vilken transistorn T2 skall frånkopplas. De tre olika nivåerna finns återgivna på raderna 3-5 i diagrammet i fig. 5. Utsignalerna från komparatorerna leds till två vippor 44, 45 på vars utgångar styrsignalerna TRl och TR2 uppträder.The comparator 38 is further connected to a potentiometer 41 by means of which the level of switching on of the transistors T1 and T2 is determined. The comparator 39 is correspondingly connected to a potentiometer 42 by means of which a level can be set which is used for switching off the transistor T1. The comparator 40, finally, is connected to a potentiometer 43 which is used to set a level at which the transistor T2 is to be switched off. The three different levels are shown on lines 3-5 in the diagram in Fig. 5. The output signals from the comparators are led to two flip-flops 44, 45 at the outputs of which the control signals TR1 and TR2 appear.

Komparatorn 38 är sålunda via en ledare 46 ansluten till SET-ingången på vippan 44 liksom via en ledare 47 till SET-ingången på vippan 45. Komparatorn 39 463 899 är via en ledare 48 ansluten till RESET-ingången på vippan 44 och på samma sätt är komparatorn 40 via en ledare 49 ansluten till RESET-ingången till vippan 45.The comparator 38 is thus connected via a conductor 46 to the SET input of the flip-flop 44 as well as via a conductor 47 to the SET input of the flip-flop 45. The comparator 39 463 899 is connected via a conductor 48 to the RESET input of the flip-flop 44 and in the same way the comparator 40 is connected via a conductor 49 to the RESET input of the flip-flop 45.

Den i fig. 4 visade kopplingen arbetar utan återkoppling och fungerar på följande sätt. När motorn startat uppträder sensorsignalen med utseendet enligt rad l i fig. 5 på ingången till F/V-omvandlaren 54. När sensorsignalen går hög startas rampgeneratorn 36 och dess utspänning stiger enligt kurvformen i rad 2 i fig. 5. I rad 3 i diagrammet återges tillslagsnivån för transistorerna Tl och T2 i fig. 3 som inställts med potentiometern 41. När utsignalen från rampgeneratorn når denna nivå slår komparatorn 38 om och sätter vipporna 44 och 45 så att styrsignalerna TRl och TR2 uppträder på terminalerna 30 och 31 på multiplexerkretsen 28. Via transistordrivkretsarna 24 och 25 ges därvid basström till transistorerna Tl och T2 så att dessa börjar leda och tillhörande statorpolpar aktiveras. Den med potentiometern 41 inställda nivån utgör ett mått på den valda förtändningen vilken är fast.The coupling shown in Fig. 4 operates without feedback and operates in the following manner. When the motor has started, the sensor signal appears with the appearance according to line 1 in Fig. 5 at the input of the F / V converter 54. When the sensor signal goes high, the ramp generator 36 is started and its output voltage rises according to the waveform in line 2 in Fig. 5. the switch-on level of the transistors T1 and T2 in Fig. 3 set with the potentiometer 41. When the output signal from the ramp generator reaches this level, the comparator 38 switches and switches the flip-flops 44 and 45 so that the control signals TR1 and TR2 appear at the terminals 30 and 31 on the multiplexer circuit 28. the transistor drive circuits 24 and 25 are then given base current to the transistors T1 and T2 so that they begin to conduct and associated stator poles are activated. The level set with the potentiometer 41 is a measure of the selected ignition which is fixed.

Utspänningen från rampgeneratorn fortsätter att stiga och når efter hand nivån för frånslag av transistorn Tl vilken inställts med potentiometern 42.The output voltage from the ramp generator continues to rise and gradually reaches the level for switching off the transistor T1 which is set with the potentiometer 42.

Detta medför att komparatorn 39 slår om och återställer vippan 44 medan vippan 45 fortfarande är satt. Styrsignalen TRl upphör därför vilket medför bortkoppling av transistorn Tl. Transistorn T2 fortsätter emellertid att leda då styrsignalen TR2 kvarstår, vilket medför att ström kan flyta i en krets be- stående av transistorn T2, lindningarna l6a, 16b och dioden Dl. Under detta frihjulningsförlopp sker dock ingen återmatning av energi till spänningskällan utan energin utnyttjas helt för att driva motorn.This causes the comparator 39 to turn over and reset the rocker 44 while the rocker 45 is still set. The control signal TR1 therefore ceases, which results in disconnection of the transistor T1. However, the transistor T2 continues to conduct when the control signal TR2 remains, which means that current can flow in a circuit consisting of the transistor T2, the windings 16a, 16b and the diode D1. During this freewheeling process, however, no energy is fed back to the voltage source, but the energy is fully utilized to drive the motor.

När utspänningen från rampgeneratorn 36 nått nivån för frånslag av tran- sistorn T2, se rad 5 i fig. 5, slår komparatorn 40 om och återställer vippan 45, vilket får till följd att styrsignalen TR2 upphör. Transistorn T2 stryps sålunda och energi börjar återmatas till spänningskällan i en krets bestående av lind- ningarna l6a, 16b och dioderna Dl, D2. Strömmen får på detta sätt möjlighet att klinga av utan att spänningstransienter genereras under tiden lindningarna l6a, 16b töms på magnetisk energi.When the output voltage from the ramp generator 36 has reached the level for switching off the transistor T2, see row 5 in Fig. 5, the comparator 40 switches over and resets the flip-flop 45, which has the consequence that the control signal TR2 ceases. The transistor T2 is thus throttled and energy begins to be fed back to the voltage source in a circuit consisting of the windings 16a, 16b and the diodes D1, D2. In this way, the current is allowed to decay without voltage transients being generated while the windings 16a, 16b are being emptied of magnetic energy.

Det beskrivna förloppet upprepas omväxlande för fasen med lindningarna l6a, 16b liksom för den motsatta icke närmare beskrivna fasen med lindningarna l5a, l5b (fig. 1). Den förbättrade verkningsgraden för motorn återges bäst i ett diagram över ström som funktion av tid eller vridningsvinkel för rotorn.The described process is repeated alternately for the phase with the windings 16a, 16b as well as for the opposite phase not described in more detail with the windings 15a, 15b (Fig. 1). The improved efficiency of the motor is best represented in a diagram of current as a function of time or angle of rotation of the rotor.

Två sådana diagram visas i fig. 5A där i det ena diagrammet med streckade linjer återges hur i det klassiska fallet strömmen växer och avtar. I det andra diagrammet återges med heldragna linjer kurvformen för strömmen i ett 463 899 utförande enligt uppfinningen där strömmen avtar i ett långsammare förlopp efter frånslag av transistorn Tl och med fördröjning transistorn T2. Ström- tidytan blir större än i det klassiska fallet vilket medför högre verkningsgrad.Two such diagrams are shown in Fig. 5A, where in one diagram with dashed lines it is shown how in the classical case the current grows and decreases. In the second diagram, the curve shape of the current is shown in solid lines in a 463,899 embodiment according to the invention, where the current decreases in a slower process after switching off the transistor T1 and with delay the transistor T2. The current time surface will be larger than in the classic case, which means higher efficiency.

Den med hänvisning till fig. 4 beskrivna kopplingen kan även utnyttjas i ett utförande där man önskar styra motorns hastighet med något slags åter- koppling. I fig. 6 visas ett utförande av i huvudsak samma slag som det i fig. 4 visade. Samma hänvisningsbeteckningar har därför använts för motsvarande komponenter i resp. figur. Dessa komponenter kommer dock inte att beskrivas närmare annat än i den mån det behövs för förståelsen av återkopplingsfunktionen.The clutch described with reference to Fig. 4 can also be used in an embodiment where it is desired to control the speed of the motor with some kind of feedback. Fig. 6 shows an embodiment of substantially the same kind as that shown in Fig. 4. The same reference numerals have therefore been used for corresponding components in resp. figure. However, these components will not be described in more detail other than to the extent necessary for the understanding of the feedback function.

I fig. 4 uppträder en hastighetssignal på terminalen 35. I fig. 6 leds denna signal till en summeringskrets 50 via en ledare 51. Till kretsen 50 leds även en medelst en potentiometer 52 inställbar referenssignal motsvarande önskad hastighet för motorn. Utsignalen från summeringskretsen 50 leds till en regu- lator 53 som avger en styrspänning till komparatorn 38 liknande den som återges i rad 3 i fig. 5. Denna nivå är styrbar så att motorns hastighet kan hållas vid ett konstant värde. En nackdel med kopplingen är dock att man inte kan ta ut full effekt ur motorn på grund av tidsfördröjningar orsakade av den omnämnda frihjulningen under frånslagsperioden.In Fig. 4 a speed signal appears on the terminal 35. In Fig. 6 this signal is fed to a summing circuit 50 via a conductor 51. A reference signal adjustable by means of a potentiometer 52 corresponding to the desired speed of the motor is also fed to the circuit 50. The output signal from the summing circuit 50 is fed to a regulator 53 which delivers a control voltage to the comparator 38 similar to that shown in line 3 in Fig. 5. This level is controllable so that the motor speed can be kept at a constant value. A disadvantage of the clutch, however, is that it is not possible to extract full power from the engine due to time delays caused by the aforementioned freewheel during the switch-off period.

I fig. 7 återges en koppling med en återkopplingsslinga som styr tidpunkten för frånslag av transistorn Tl. Liksom ifig. 6 är hastighetssignalen från F/V-orn- vandlaren54 förd till en summeringsanordning, här betecknad 55, till vilken även är förd en medelst en potentiometer 56 inställbar referenssignal som utgör ett mått på önskad hastighet. Utsignalen från summeringskretsen 55 leds till en regulator 57 vars utgång är kopplad till RESET-ingången på komparatorn 39.Fig. 7 shows a connection with a feedback loop which controls the time of switching off the transistor T1. Like ifig. 6, the speed signal from the F / V converter 54 is fed to a summing device, referred to herein as 55, to which a reference signal adjustable by means of a potentiometer 56 is also fed, which constitutes a measure of the desired speed. The output signal from the summing circuit 55 is led to a controller 57 whose output is connected to the RESET input of the comparator 39.

En nackdel vid denna koppling är att den ger dålig verkningsgrad för motorn vid låg belastning.A disadvantage of this clutch is that it gives poor efficiency for the motor at low load.

En speciellt föredragen utföringsform visas i fig. 8. I denna koppling, som liksom kopplingen i fig. 6 har återkopplingsstyrt tillslag, har man valt en fast vinkel för frånslag av transistorn Tl medan frånslagsvinkeln för transistorn TZ är styrd så att en fast vinkel innehålls mellan tillslag och frånslag av transistorn T2. Kopplingen har samma utseende som den i fig. 6 visade men är kompletterad med ytterligare en rampgenerator 58 vilken som insignal har utsignalen från F/V-omvandlaren 54. Utsignalen från rampgeneratorn 58 är via en ledare 59 kopplad till komparatorn 40 där den jämförs med den medelst potentiornetern 43 inställda nivån för frånslag av transistorn T2. För åstadkommande av en konstant vinkel mellan tillslagsvinkeln och frånslagsvinkeln för transistorn T2 är utsignalen från komparatorn 38 via en ledare 60 ansluten 463 899 till en RESET-ingång på rampgeneratorn 58. På detta sätt erhålls en återställning av rampgeneratorn 58 samtidigt med att vipporna 44 och 45 sätts och därmed genererar de för aktivering av transistorna T1 och T2 erforderliga styrsignalerna TRl och TR2. Detta medför att rampsignalen från rampgeneratorn 58 börjar växa vid tillslag och sålunda når den av potentiometern 43 inställda nivån efter en tid eller vinkel som alltid är lika. Frånslaget av transistorn T2 kommer så- lunda alltid att inträffa vid samma vridningsvinkel från det tillslag skett.A particularly preferred embodiment is shown in Fig. 8. In this connection, which like the connection in Fig. 6 has feedback-controlled switch-on, a fixed angle for switching off the transistor T1 has been chosen, while the switch-off angle for the transistor TZ is controlled so that a fixed angle is contained between switching on and off of the transistor T2. The connection has the same appearance as that shown in Fig. 6 but is supplemented with another ramp generator 58 which has as an input signal the output signal from the F / V converter 54. The output signal from the ramp generator 58 is connected via a conductor 59 to the comparator 40 where it is compared with the by means of the potentiometer 43 set the level for switching off the transistor T2. To provide a constant angle between the on angle and the off angle of the transistor T2, the output signal from the comparator 38 is connected via a conductor 60 463 899 to a RESET input on the ramp generator 58. In this way a reset of the ramp generator 58 is obtained while the flip-flops 44 and 45 is set and thus generates the control signals TR1 and TR2 required for activating the transistors T1 and T2. This causes the ramp signal from the ramp generator 58 to start growing at turn-on and thus reaches the level set by the potentiometer 43 after a time or angle which is always equal. The switch-off of the transistor T2 will thus always occur at the same angle of rotation from the time the switch-on has taken place.

Vid utföringsformen enligt fig. 8 blir det möjligt att utnyttja motorns fulla effekt samtidigt som verkningsgraden blir god även när man tar ut låg effekt ur motorn.In the embodiment according to Fig. 8, it becomes possible to utilize the full power of the engine at the same time as the efficiency is good even when low power is taken out of the engine.

Claims

463,899 Patent claims

A device for controlling a reluctance motor comprising a stator (10) having mating pairs, diametrically opposed and having stator poles (15a, b; 16a, b) provided with windings (15, 12, 13, 14), as well as one of soft magnetic material made of rotor (17) which has cooperating rotor poles (19a, b; ZOa, b) cooperating with the stator poles in pairs, the windings (15a, b; 16a, b) can be connected to a direct voltage source via two separately controllable switches (T1, T2), so that one switch (T1) connects the windings to the positive pole of the direct voltage source while the other switch (TZ) connects the windings to the negative pole of the voltage source and two freewheeling diodes (D1, D2) are arranged to cooperate with resp. switches so that when it opens it allows continued current flow through the windings, and control means (54, 36, 38, 39, 40, 44, 45) are arranged to emit control signals (TR1, TR2) for switching on the switches (T1, T2). at a predetermined rotor position and emitting a first control signal (T-11) for switching off one switch (T1) a predetermined first angle of rotation after said rotor position and outputting a second control signal (ïlïf) for switching off the second switch ( T2) a predetermined second angle of rotation after said rotor position, greater than the first, characterized in that the angle of impact is variable, that the first angle of incidence is fixed and that the angle difference between the angle of incidence and the second angle of incidence has a constant value .

Device according to claim 1, characterized in that means are arranged to emit a reference signal (line 1, Fig. 5) at the moment a rotor pole is about to move in over a stator pole, wherein the control means (54, 36, 38, 39, 40, 44, 45) are arranged to emit control signals (TR1, TR2) for switching on the switches (T1, T2) a predetermined angle of rotation before the reference angle given by the reference signal and to emit a first control signal (f ) for switching off one switch (T1) a predetermined first angle of rotation after the reference angle and to emit a second control signal (í fí) for switching off the second switch (T2) a predetermined second angle of rotation after the reference angle, greater than the first.

Device according to claim 1 or 2, characterized in that the control means (54, 36, 38, 39, 40, 44, 45) comprise a feedback loop (51, 52, 53) for speed control by varying the angle of attack.