DE1763009B2 - Anordnung zur drehzahlregelung eines buerstenlosen gleichstrommotors - Google Patents

Description

3 4

Fig.5 zeigt die erforderliche relative Lage zwi- Signalempfänger mit der Scheibe magnetisch gekop-

schen Rotor, Statorwicklungen, Scheibe und Stel- pelt sind, und zwar sind immer einer der Stellungs-

lungssignalempfängern für die Schaltung gemäß Signalempfänger 7,8 und 9 und einer der Stellungs-

Fig·⁴· . Signalempfänger 10, 11 und 12 mit der Scheibe 13

In den Fig. 1 und2 ist ein Gleichstrommotor dar- 5 gekoppelt.

gestellt, der einen permanentmagnetischen Rotor 1, Wenn sich der Rotor 1 z. B. in der F i g. 1 in der welcher starr auf einer Welle 2 befestigt ist, sowie gezeigten Stellung befindet, sind die Stellungssignaleinen gewickelten Stator3 mit drei Statorwicklun- empfänger? und 11 mit der Scheibe 13 gekoppelt, gen 4, S und 6 aufweist Stellungssignalempfänger 7 Die Stellungssignale dieser Stellungssignalempfänger bis 12 sind um eine halbkreisförmige Scheibe 13 io werden dadurch an die Steuerelektroden der Hauptherum angeordnet und mit dieser magnetisch gekop- thyristoren 14 und 18 über die Differenzierschaltunpelt. Die Scheibe ist in einer bestimmten Stellungsbe- gen 119 und 23 angelegt, wobei die Hauptthyristoren Ziehung mit dem Rotor 1 an der Welle befestigt (vgl. 14 und 18 hauptsächlich die Statorwicklung 4 erre-F i g· 2). gen und ein Feld erzeugen, welches den Rotor 1 im

Der Ausgang der Stellungssignalempfänger7 bis 15 Uhrzeigersinn dreht, wie es der Pfeil in Fig. 2

12 ist an die Steuerelektroden der Hauptthyristoren zeigt.

14 bis 19 über die DiffercnzierschaUungcn 119, 20 Wenn sich der Rotor 1 um etwa 60° gedreht hat, ;mn 24 angeschlossen. Durch diese werden die Stel- dann ist der Stellungssigp'ilempfänger 12 jetzt neu !ungssignale derart geformt. daß eine sichere Zün- mit der Scheibe magnetisch gekoppelt, und das Stellung der Hauptthyristoren zu der Ze^ erfolgt, zu der 20 lungssignal \om Stellungssignalempfänger 12 wird an üic SteHungssignulempfiinger jeweils gerade mit der den Hauptthyristor 19 über die Differenzierschaltung Scheibe magnetisch gekoppelt sind. 24 angelegt und erregt in der Hauptsache die Stator-

Gleichzcitig werden die Stellungssignale nach den wicklung 6 in entgegengesetzter Richtung. Dadurch

Ditlcrenziersehaltungen in Addiergliedern 25 und 26 wird ein solches Feld erzeugt, das den Rotor weiter

addiert und als Steuersignale an die Steuerelektroden 25 im Uhrzeigersinn dreht.

der Hilfsthyristoren 29 und 30 über die Verzöge- In ähnlicher Weise werden für jede Diehung des

rungsglieder 27 und 28 geliefert. Für die Addition Rotors 1 um etwa 60 eine andere Kombination der

kann eine logische Schaltung, und zwar eine ODER- Stellungssignalempfänger und die sich ergebenden

Schaltung, verwendet werden. Hauptthyristoren erregt, so daß sich der Rotor konti-

Die Hilfthyristoren 29 und 30 sind mit den Klem- 30 nuierlich dreht.

men 31 und 32 der Gleichstromquelle über die Der zu den Statorwicklungen 4,5 und 6 parallellie-

Widerstände 33 und 34 verbunden. gendc erste Satz Kondensatoren 35, 36 und 37 be-

D.e Hauptthyristoren 14 bis 19 sind in drei Paare wirkt, daß die Hauptthyristoren so abgeschaltet wer-

iiufgeieilt, z.B. 14, 17: 15, 18; 16, 19. Die zwei den, daß, wenn z.B. der Thyristor 16 eingeschaltet

Hauptthyristoren eines jeden Paares liegen in Reihe 35 ist. die Spannung über dem Kondensator 36 an den

an den Klemmen 31, wobei die Statorwicklungen 4,5 Hauptthyristor 15 in umgekehrter Richtung angelegt

und 6 an jedem der Verbindungspunkte der paar- wird und diesen dadurch sperrt,

weise in Reihe liegenden Hauptthyristoren liegen. Die Drehzahl des Rotors 1 ermittelt ein Drehzahl-

Ein erster Satz Kondensatoren 35, 36 und 37 wird istwertgeber 44. der ein drehzahlproportionales elekzum Abschalten der Hauptthyristoren 14 bis 19 ver- 40 trisches Ausgangssignal abgibt Dieses Ausgangswendet. Dabei liegt je ein Kondensator zu jeweils signal wird mit dem Ausgangssignal des Drehzahleiner der Statorwicklungen 4,5 und 6 parallel. Sollwertgebers 45 verglichen. Das Abweichungssignal.

Ein zweiter Satz Kondensatoren 38 bis 43 dient d. h. das Signal, welches der Differenz dieser beiebenfalls zur Abschaltung der Hauptthyristoren, wo- den Ausgangssignale proportional ist, wird vom Verbei die Kondensatoren 38, 39 und 40 mit dem Ver- 45 stärker 46 verstärkt und auf die Verzögerungsglieder bindungspunkt dt« Hiliahyristors 29 und des Wider- 27 und 28 gegeben. Dadurch wird die Verzögerungsstandes 33 und mit jedem Verbindungspunkt der zeit der V^rzögerungsglieder proportional zur Größe paarweise angeordneten Haupt thyristoren 14 bis 19 des Abweichungssignals gesteuert. Wenn jedoch die verbunden sind, während die Kondensatoren 41, 42 sich ergebende Verzögerungszeit bis zu dem Zeit- und 43 des zweiten Satzes am Verbindungspunkt des so punkt des folgenden Stellungssignals von den Stel-Hilfsthyristors 30 mit dem Widerstand 34 und an je- lungssignalempfängern. das über die Differenzierdem Verbindungspunkt der paarweise angeordneten schaltungen den Addiergliedern und den Verzöge-Hauptthyristoren 14 bis 19 liegen. Der durch die rungsgliedern zugeführt wird, anwächst, wird das je-Widerstände 33 und 34 fließende elektrische Strom weilige Verzögerungsglied sofort vom neuankomist nicht groß im Vergleich zum Strom in den Stator- 55 menden Stellungssignal selbst zurückgesetzt, d. h., wicklungen, so daß die Verlustleistungen in den dieses Verzögerungsglied gibt immer eine Verzöge-Widerständen sehr gering sind. rungswirkung bis zu dem folgenden Stellungssignal

Die Drehzahl des bürstenlosen Gleichstrommotors von den Stellungssignalempfängern,

wird durch den Drehzahlistwertgeber 44 erfaßt. Sein Wenn die Drehzahl zu groß ist, setzt das vom Ver-

Ausgangssignal wird mit dem Ausgangssignal des 60 stärker 46 verstärkte, der Drehzahlabweichung vom

Drehzahlsollwertgebers 45 verglichen und an die Sollwert proportionale Abweichungssignal die Ver-

Verzögerungsglicfler 27 und 28 angelegt. Dadurch zögerungszeit der Verzögerungsglieder 27 und 28

kann die Verzögerungszeit variiert und somit die öff- herab. Dann werden die Hilfsthyristoren 29 und 30

nungszeit der Hauptthyristoren im Sinne einer Dreh- früher eingeschaltet, so daß die Spannungsumkeh-

zahlkonstanthalti::jg beeinflußt werden. 65 rung an den Kondensatoren 38 bis 43 dafür sorgt,

In der Ausführungsform gemäß den Fig. 1 und2 daß die Hauptthyristoren 14 bis 19 kurze Zeit nach

ist die Scheibe 13 des Drehstellungsdetektors an der der Einschaltung wieder abgeschaltet werden.

Welle 2 so befestigt, daß immer zwei der Stellungs- Dementsprechend wird die Zeit, in welcher die

Statorwicklungen erregt sind, verkürzt, und dadurch aufgeladen und der Flächentransistor 47 gibt dem-

werden das Drehmoment und die sich ergebende entsprechend früh das getriggerte Steuersignal ab. In

Drehzahl herabgesetzt. entsprechender Weise wird das Steuersignal später

In der entgegengesetzten Weise wird die Verzöge- abgegeben, wenn das Abweichungssignal der Dreh-

rungszeit vergrößert, und dementsprechend erhöhen 5 zahl klein ist.

sich das erhaltene Drehmoment und die Drehzahl. Der Ausgang des Addierglicdes 25 oder 26 liegt an Überschreitet jedoch die Verzögerungszeit das Zeit- der Klemme SS und wird auf die Basis des Transiintervall bis zu dem folgenden Stellungssignal, das stors 48 gegeben, welcher durch das Ausgangssignal von der Differenzierschaltung über das Addierglied des Addiergliedes durchgeschaltet wird und die Kadern Verzögerungsglied zugeführt wird, werden die io pazität 49 entlädt, selbst wenn das vom Verzöge-Hilfsthyristoren nicht eingeschaltet, so daß die Wick- rungsglied abzugebende Steuersignal noch nicht erlungen über das ganze Zeitintervall voll erregt sind. schienen ist.

Wie es in der vorstehend beschriebenen Ausfüh- Normalerweise verwendete Tachomctergenerato-

rungsform der Erfindung aufgezeigt worden ist, kann ren und Wechselstromgeneratoren können als Dreh-

das Drehmoment und somit auch die Drehzahl leicht »s zahlistwertgeber verwendet werden. Als Drehzahl-

durch Einstellung der Verzögerungszeit der Verzöge- sollwertgeber können ein Gleichspannungsgenerator

rungsglieder 27 und 28 proportional zur Differenz und Oszilator verwendet werden,

der Ausgangssignale vom Drehzahlistwertgeber 44 In der vorstehenden Ausführungsform gemäß

und dem Drehzahlsollwertgeber 45 innerhalb des F i g. 1 werden bidirektionale Thyristoren als Schalt-

Zeitintervalls geregelt werden, in welcher die Stator- 20 elemente verwendet,

wicklungen 4,5 und 6 erregt sind. Die Schaltung der F i g. 4 ist eine andere Ausfüh-

In F i g. 1 sind zwei Kombinationen eines Verzöge- rungsform dieser Erfindung, welche unidirektionale

rungsgliedes mit jeweils einem Hilfsthyristor, z. B. 27 Thyristoren als Schaltelemente verwendet,

mit 29 und 28 mit 30, dargestellt. Die Drehzahl kann F i g. 5 zeigt die gegenseitige Anordnung von Ro-

jedoch auch durch nur ein»* einzige Kombination und 25 tor, Statorwicklungen, Scheibe und Stellungssignal-

Weglassung der anderen erzielt werden. empfängern für die Schaltung der Fi g. 4.

F i g. 3 zeigt eine Ausführungsform der Verzöge- Die Statorwicklungen 60, 61 und 62 werden nach-

rungsglieder 27 und 28. Das vom Verstärker 46 ver- einander erregt und bewirken die kontinuierliche

stärkte Abweichungssignal der Drehzahl gelangt auf Dichung des Rotors 58 über die Hauptthyristoren

die Eingangsklemmen 51 und 52 und lädt den Kon- 30 68, 69 und 70, welche durch Triggersignale von den

densator 49 mit einer Zeitkonstanten, die von dem mit der Scheibe 64 gekoppelten Steliungssignalemp-

Widerstands- und dem Kapazitätswert des Wider- fängern 65, 66 und 67 über die Differenzierschaltun-

standes 50 und des Kondensators 49 abhängt, auf. gen 71,72 und 73 eingeschaltet werden.

Da die Spannung über den Kondensator 49 an die Die Hauptthyristoren 68, 69 und 70 werden durch

Emitterelektrode des Flächentransistors 47 gelangt, 35 den ersten Satz Kondensatoren 74, 75 und 76 und

wird die Spannung am Emitter des Flächentransi- auch von einem Hilfsthyristor 77, einem Widerstand

stors 47 linear erhöht. Dieser wird dann plötzlich lei- 78 und den zweiten Satz Kondensatoren 79, 80 und

tend und gibt ein impulsförmiges Ausgangssignal 81 auf eine der Ausführungsform gemäß Fig. 1

über dem Widerstand 57 zu dem Zeitpunkt ab, an und 2 ähnliche Weise abgeschaltet,

dem die Spannung am Emitter die Durchbruchsspan- 40 Darüber hinaus wird eine automatische Drehzahl-

nune erreicht. Der Ausgang des Verzögerungsgliedes regelung durch den Drehzahlistwertgeber 85, den

ist mit der Steuerelektrode des zugeordneten Hilfs- Drehzahlsollwertgeber 86, den Verstärker 84, das

thyristors über die Klemmen 53 und 54 verbunden. Verzögerungsglied 83 und das Addierglied 82 ir

Wenn das vom Verstärker 46 verstärkte Abwei- ähnlicher Weise wie in der Ausführungsform dei

chungssignal groß ist, wird der Kondensator 49 früh +5 F i g. 1 und 2 erreicht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Hauptthyristoren. Ferner sind weitere Hilfsthyristo-

   Patentanspruch: ren erforderlich, um die Hilfsthyristoren zu löschen.

   Hierbei ist nachteilig, daß sowohl die Haupt- als

   Anordnung zur Drehzahlregelung eines bür- auch die Hilfsthyristoren durchgeschaltet sein müsstenlosen Gleichstrommotors mit einem perma- 5 sen, um die Ständerwicklungen zu erregen. Wenn nentmagnetischen Rotor, mit einer Anzahl von außerdem die Versorgungsspannung nicht größer als Statorwicklungen, die nacheinander über Haupt- die Anoden-Kathoden-Sättigungsspannung der Thythyristoren an eine Gleichspannungsquelle anleg- ristoren ist, senkt der Spannungsabfall über den Thybar sind, mit mindestens einem Hilfsthyristor, der ristoren den Wirkungsgrad der Anordnung. Weiter- die Hauptthyristoren zwangsweise löscht und die io hin ist hierbei nachteilig, daß weitere Thyristoren er-Erregungszeit der Statorwicklungen nach Maß- forderlich sind, um die Hilfsthyristoren zu löschen, gäbe der Istwert-Sollwert-Differenz der Drehzahl Aus der französischen Patentschrift 1448 909 ist

   einstellt, mit einem Drehstellungsdetektor, der oin kollektorloser Gleichstrommotor bekannt, bei die Drehstellung des Rotors erfaßt und eine sich dem jeder Hauptthyristor durch Entladen von Konsynchron mit dem Rotor drehende Scheibe auf- 15 densatoren die anderen Hauptthyristoren löscht, so weist, in Abhängigkeit deren Lage in den Stator- daß immer nur ein Hauptthyristor durchgeschaltet wicklungen zugeordneten Stellungssignalempfän- ist. Die Kondensatoren sind hierbei zwischen die gern von ciii-.r Stellungssignalquelle je ein Stel- Anoden jeweils zweier benachbarter Hauptthyristolungssignal erzeugbar ist, weiche Stellungssignale ren eingeschaltet. Der bekannte Motor ist jedoch die Hauptthyristoren und die Hilfsthyristoren 20 nicht mit einer Drehzahlregelvorrichtung ausgestatsteuern, dadurch gekennzeichnet, daß tet.

   jeder Hilfsthyristor (29, 30; 77) über einen Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung zur

   Widerstand (33, 34; 78) an den Klemmen (31, Drehzahlregelung für einen bürstenlosen Gleich-32: - -) der Gleichspannungsquelle angeschlos- strommotor zu scl.affen, die auf eine einfache Weise sen ist. daß die Anode jedes Hauptthyristors (14 25 die an die Statorwicklungen gelieferte Eingangsleibis 19; 68 bis 70) mit den Anoden der übrigen stung regelt, ohne über die Hilfsthyristoren Span-Hauptthyristoren über einen ersten Satz Konden- nungsverluste zu verursachen.

   satoren (35 b'· 37; 74 bis 76) und mit den An- Diese Aufgabe wird bei einer Einrichtung zur

   öden jedes Hilfsthyristors (29 30; 77) über einen Drehzahlregelung der eingangs genannten Art nach zweite.. Satz Kondensatoren (38 bis 40, 41 bis 30 der Erfindung dadurch gelöst, daß jeder Hilfsthyri-43; 79 bis 81) verbunden ist, dr3 die Hauptthyri- stör über einen Widerstand an den Klemn-.en der stören unmittelbar von den Stellungssignalen und Gleichspannungsquelle angeschlossen ist, daß die die Hilfsthyristoren von Steuersignalen aussteuer- Anode jedes Hauptthyristors mit den Anoden der bar sind, die durch Addieren der Stellungssignale übrigen Hauptthyristoren über einen ersten Satz in Addiergliedern (25, 26; 82) und anschließen- 35 Kondensatoren und mit den Anoden jedes Hüfsthyrides Verzögern derselben in Verzögerungsgliedern stors über einen zweiten Satz Kondensatoren verbun-(27. 28: 83) entstehen, und daß die Verzöge- den ist, daß die Hauptthyristoren unmittelbar von rungszeit der Verzögerungsglieder durch die Ist- den Stcllungssignalen und die Hilfsthyristoren von wert-SolIwert-Differenz der Drehzahl variierbar Steuersignalen aussteuerbar sind, die durch Addieren ist. 40 der Stellungssignale in Addiergliedern und anschlie

   ßendes Verzögern derselben in Verzögerungsgliedern

   entstehen, und daß die Verzöge rungszeit der Verzögerungsglieder durch die Istwert-Sollwert-Differenz der Drehzahl variierbar ist.

   45 In der erfindungsgemäßen Anordnung liegt der

   Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung Hilfsthyristor nicht in Reihe mit den Hauptthyristozur Drehzahlregelung eines bürstenlosen Gleich- ren und den Statorwicklungen; der Spannungsabfall Strommotors mit einem permanentmagnetischen Ro- über dem Hilfsthyristor ist also nicht mehr schädlich, tor, mit einer Anzahl von Statorwicklungen, die Außerdem wird bei der Anordnung nach der vorlienacheinander über Hauptthyristoren an eine Gleich- 50 genden Erfindung der Hilfsthyristor nur dann durchspannungsquelle anlegbar sind, mit mindestens einem geschaltet, wenn die den Statorwicklungen zuge-Hilfsthyristor, der die Hauptthyristoren zwangsweise führte Leistung sinken soll. Werden die Statorwicklöscht und die Erregungszeit der Statorwicklungen lungen voll erregt, befindet sich der Hilfsthyristor im nacn Maßgabe der Istwert-Sollwert-Differenz der gesperrten Zustand. Im Hilfsthyristor und dessen Drehzahl einstellt, mit einem Drehstellungsdetektor, 55 Anodenwiderstand wird also bei voller Erregung dei der die Drehstellung des Rotors erfaßt und eine Sich Statorwicklungen keine Verlustleistung verbraucht,
   synchron mit dem Rotor drehende Scheibe aufweist, Eine Ausführungsform der Erfindung wird nach-

   in Abhängigkeit deren Lage in den Statorwiicklungen folgend als Beispiel unter Bezugnahme auf die Zeichzugeordneten Stellungssignalempfängern von einer nungen beschrieben, in denen

   Stellungssignalquelle je ein Stellungssignal erzeugbar 60 Fig. 1 ein Schaltbild der erfindungsgemäßer ist, welche Stellungssignale die Hauptthyristoren und Drehzahlregeleinrichtung eines Gleichstrommotors die Hilfsthyristoren steuern. und

   Eine derartige Anordnung zur Drehzahlregelung F i g. 2 die Anordnung von Rotor, Statorwicklun-

   ist aus der deutschen Auslegeschrift 1 2Oi? 803 be- gen, Scheibe und Stellungssignalempfängern zeigt;
   kannt. Bei dieser bekannten Anordnung wird der 65 Fig.3 zeigt eine Ausführungsform eines Verzöge-Strom in den Ständerwicklungen durch die Haupt- rungsgliedes;

   thyristoren kommutiert. Die mit den Hauptthyristo- F i g. 4 zeigt eine weitere Ausführungsforrr. der Er-

   rcn in Reihe liegenden Hilfsthyristoren löschen die findung;