DE1937870A1 - Kommutierungseinrichtung fuer einen buerstenlosen Gleichstrommotor mit Dauermagnetlaeufer - Google Patents
Kommutierungseinrichtung fuer einen buerstenlosen Gleichstrommotor mit DauermagnetlaeuferInfo
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- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/14—Electronic commutators
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- Power Engineering (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Description
Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH J " ο / 8 7 O
6 Frankfurt 70, Theodor-Stern-Kai 1
Herrmann/ktz B I 69/61 Hr
Kommutierungseinrichtung für einen bürstenlosen Gleichstrommotor
mit Dauermagnetläufer
Die Erfindung betrifft eine Kommutierungseinrichtung für
einen Gleichstrommotor, bei welchem anstelle eines herkömmlichen mechanischen Kommutators eine aus elektronischen
Elementen bestehende Kommutierungseinrichtung vorgesehen
ist. Derartige elektronisch kommutierte Motoren sind mit Dauermagnetläufern ausgerüstet. Die Ständerspulen
des Motors werden über Transistoren gespeist, deren Stromdurchlässigkeit von magnetfeldabhängigen Elementen über
Steuertransistoren in Abhängigkeit von der Läuferstellung gesteuert wird. Als magnetfeldabhängige .Elemente sind bei
dem Gleichstrommotor nach der vorliegenden Erfindung
Magnetdioden vorgesehen.
Bekannt ist es, in Kommutierungseinrichtungen für Gleichstrommotoren
mit Dauermagnetläufern zur Durchsteuerung der Speisetransistoren in Abhängigkeit von der Läuferstellung
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Hochfrequenz-Oszillatoren, Hallsonden, magnetfeldabhängige
Widerstände und in Verbindung mit einer oder mehreren Lichtquellen Fotoelemente vorzusehen. Bei Verwendung dieser magnetfeldabhängigen
Elemente ergeben sich jedoch verschiedene Nachteile. Hochfrequenz-Oszillatoren können andere in ihrer Nähe
befindliche elektronische Geräte beeinflussen und müssen daher, um das zu vermeiden, abgeschirmt werden. Mit Hilfe von
Hallsonden kommutierte Gleichstrommotoren besitzen einen verminderten Wirkungsgrad, da die Hallsonden einen eigenen
Speisestrom benötigen. Magnetfeldabhängige Widerstände sind im Vergleich zu anderen elektronischen Schaltelementen verhältnismäßig
unempfindlich gegen Magnetfeldänderungen, so
daß entsprechende Maßnahmen zur Verstärkung der magnetfeldabhängigen Signale erforderlich sind. Die Anwendung von
Fotoelementen in einer Kommutierungseinrichtung für Gleichstrommotoren
ist wegen der Notwendigkeit von entsprechenden Lichtquellen besonders aufwendig. Es wurde daher auch schon
angeregt, anstelle der genannten magnetfeldabhängigen Schaltelemente Magnetdioden zu verwenden. Dazu wurde eine Schaltung
vorgeschlagen, bei welcher jeweils zwei Magnetdioden mit entgegengesetzten magnetfeldabhängigen Widerstandscharakteristiken
an der Eingangsspannung liegende Spannungsteiler bilden, deren Mittelpunkte mit den Basen von Steuertransistoren
verbunden sind, die die Stromdurchlässigkeit der Speisetransistoren der Arbeitswicklungen eines Gleichstrommotors
steuern. Die Emitter dieser Steuertransistoren sind mit dem Emitter eines Regeltransistors verbunden,
über welchen die Drehzahl des Motors auf einen konstanten Wert eingestellt wird. Durch die Verbindung zweier Magnetdioden
mit entgegengesetzten magnetfeldabhängigen Widerstandscharakteristiken
werden die bei Magnetdioden in der Regel erheblichen Temperatureinflüsse auf ihre Leitfähigkeit kom-
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pensiert. Die vorgeschlagene Koimutierungseinrichtung ist
wegen der großen Anzahl der erforderlichen Bauteile sehr
aufwendig. Darüber hinaus ist mit der vorgeschlagenen Kommut ie rungs einrichtung eine saubere Trennung der Kommutierungsstufen
nicht gewährleistet, wodurch der Wirkungsgrad des Motors verringert wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für einen elektronisch kommutierten Gleichstrommotor mit Dauermagnetläufer
und transistorgespeisten Ständerspulen unter Vermeidung der Nachteile der bereits vorgeschlagenen Kommutierungseinrichtungen
eine einfach aufgebaute Kommutierungseinrichtung mit Magnetdioden anzugeben, bei welcher
darüber hinaus die einzelnen Kommutierungsstufen klar voneinander getrennt sind.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß die Basen der Speisetransistoren mit den Kollektoren von
Steuertransistoren verbunden sind, deren Basis-Emitter-Strekken in den Nullzweigen von Brückenschaltungen liegen, deren
Zweige jeweils von Widerständen und Magnetdioden in Reihenschaltung gebildet sind, wobei die in den Zweigen einer
Brückenschaltung liegenden Magnetdioden entgegengesetzte magnetfeldabhängige Widerstandscharakteristiken aufweisen
und gleiche Magnetdioden der verschiedenen Brückenschaltungen über einen gemeinsamen Widerstand am Pluspol einer Spannungsquelle
liegen. Um eine Einwirkung von Streufeldern im Motor auf die Kommutierung auszuschalten, wird nach der Erfindung
weiter vorgeschlagen, die Kollektoren der Speisetransistoren in zyklischer Folge mit den Emittern der den
zugehörigen Steuertransistoren vorangehenden Steuertransistouen jeweils über einen Widerstand und eine Diode zu verbinden,
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann in die an den
Basen der Steuertransistoren liegenden Brückenglieder ein von einem von den Ständerwicklungen abgegriffenen drehzahlabhängigen
Regelpotential beaufschlagter Regelkreis über die Basis-Kollektor-Strecke eines Regeltransistors eingreifen.
Auf diese Weise ergibt sich eine Drehzahlregelung für den erfindungsgemäß kommutierten Motor.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß sich durch die geringe Anzahl von Elementen
ein einfacher Aufbau der erfindungsgemäßen Kommutierungseinrichtung
ergibt. Die Anordnung der Magnetdioden mit jeweils entgegengesetzten magnetfeldabhängigen Widerstandscharakteristiken
in zwei Zweigen einer Brücke bewirkt eine Vergrößerung der Spannungsdifferenz zwischen den beiden Zweigen
der Brücke und damit eine erhöhte Wirksamkeit der Steuertransistoren, die mit ihren Basis-Emitter-Strecken in den
Nullzweigen der Brücken liegen. Gleichzeitig wird damit erreicht, daß Temperatureinflüsse auf die Leitfähigkeit der
Magnetdioden kompensiert werden. Durch die erfindungsgemäße
Verbindung der Kollektoren der Speisetransistoren mit den
Emittern der jeweils den zugehörigen Steuertransistoren vorangehenden Steuertransistoren wird darüber hinaus erreicht,
daß bis auf die gerade arbeitende alle Kommutierungsstufen
ausgeschaltet sind. Durch diese erfindungsgemäße Verbindung wird also der Einfluß von Streufeldern auf die gerade nicht
an Spannung liegenden Arbeitswicklungen ausgeschaltet, wodurch der Wirkungsgrad des Motors beträchtlich erhöht wird.
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kommutierungseinrichtung
für einen drehzahlgeregelten Gleichstrommotor mit Dauermagnetläufer ist in der Zeichnung dargestellt.
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Das Schaltungsbeispiel ist ausgelegt für einen Motor mit
drei um 120° gegeneinander versetzten Ständerspulen und·einem
Läufer, der an seinem Umfang zwei um 90 gegeneinander
versetzte Polpaare aufweist.
Mit 1, 2, 3 sind die Ständerspulen des Motors "bezeichnet, die
nach Schließen des Schalters 35 über die Emitter-Kollektor-Strecken der Transistoren 4·, 5 und 6 aus der Spannungsquelle
36 gespeist werden. Die Basen der Speisetransistoren 4, 5 und 6 sind mit den Kollektoren von Steuertransistoren 7» 8
und 9 verbunden, deren Basis-Emitter-Strecken die Nullzweige von Brückenschaltungen bilden. In einem Zweig der Brückenschaltungen
sind Jeweils mit Widerständen 23, 25, 27 in
Reihe geschaltete Magnetdioden 10, 11, 12 und in dem anderen Zweig der Brückenschaltungeh entsprechend die Magnetdioden
10', 11', 12' und Widerstände 24, 26, 28 vorgesehen.
Die magnetfeldabhängige Widerstandscharakteristik der Magnetdioden 10, 11, 12 ist der der Magnetdioden 10', 11', 12'
entgegengesetzt. Die in ihrer Widerstandscharakteristik übereinstimmenden Magnetdioden 10, 11, 12 bzw. 10', 11', 12»
sind jeweils über einen gemeinsamen Widerstand 33 bzw. 34 mit dem Pluspol der Spannungsquelle 36 verbunden. Ein Regelkreis
greift über die Basis-Kollektor-Strecke eines Rege !transistors 17 in die Brückenglieder ein. Zwischen den
Kollektoren der Speisetransistoren 4, 5* 6 und den Emittern
der den zugehörigen S-t&ertransistoren 75 8, 9 jeweils
in zyklischer'Folge vorangehenden Steuertransistoren 9» 7»
8 liegen in Reihe geschaltet jeweils ein Widerstand 31» 30 oder 29 und eine Diode 20, 18 oder 19.
Die Punktionsweise der im Ausführungsbeispiel beschriebenen erfindungsgemäßen Kommutierungseinrichtung ist folgende;
Der Widerstand der Magnetdiode 10 sei durch den Einfluß des
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Dauermagnetfeldes gegenüber seinem Normalwert herabgesetzt.
Gleichzeitig ist der Widerstand der Magnetdiode 10' größer
als sein Normalwert· Bei Schließen des Schalters 35 erhält die Basis des Transistors 7 positives Potential und der
Transistor 7 wird leitend. Dieser Effekt wird erfindungsgemäß noch verstärkt durch die unter dem Einfluß des Magnetfeldes
erfolgte Vergrößerung des Widerstandes der Magnetdiode 10' und damit der Potentialdifferenz längs der Basis-Emitter-Strecke
des Steuertransistors 7· Gleichzeitig mit dem Transistor 7 wird der Transistor 4· stromdurchlässig.
Durch die Ständerwicklung 1 fließt ein Strom, und der Läufer beginnt zu rotieren. Damit nimmt die Wirkung des Magnetfeldes
auf die Mägnetdioden 10, 10' ab, wodurch der Transistor
7 und der Transistor 4- in den nichtleitenden Zustand übergehen, während die Transistoren 8 und 5 leitend werden und
die Ständerwicklung 2 Strom erhält. Gleichzeitig wird über den Widerstand 30 und die Diode 18 eine noch an der Basis-Emitter-Strecke
des Transistors 7 liegende Potentialdifferenz weiter herabgesetzt, so daß der Transistor 7 völlig
sperrt und die erste Kommutierungsstufe abschaltet. Bei Überschreiten der vorgesehenen Drehzahl wird der Eegeltransistor
-17 stromdurchlässig und der Regelkreis sperrt die
Steuertransistoren 7» 8» 9 und damit auch die Speisetransistoren
4, 5» 6. Die Drehzahl sinkt bis sie ihren Sollwert
wieder erreicht hat. Durch den regelbaren Widerstand 22 kann die Drehzahl auf einen beliebigen Wert eingestellt
werden.
6 S. Beschreibung 3 Patentansprüche 1Bl. Zeichnung m. 1 Figur
Patentansprüche
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Claims (3)
1 9 ? 7 ·] 7 O
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P a t e η t a η s ρ r ü c !ι e
( 1.)K_pmmutierungseinrichtung für einen bürstenlosen Gleichstrommotor
mit Dauermagnetlaufer und Ständerspulen, die
über Transistoren gespeist werden, deren Stromdurchlässigkeit von Magnetdioden über Steuertransistoren in Abhängigkeit
von der Läuferstellung gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Basen der Speisetransistoren (4,
5, 6) mit den Kollektoren von Steuertransistoren (7, 8, 9) verbunden sind, deren Basis-Emitter-Strecken in den
Nullzweigen von Brückenschaltungen liegen, deren Zweige
jeweils von Widerständen und Magnetdioden in Reihenschaltung gebildet sind, wobei die in den Zweigen einer Brückenschaltung
liegenden Magnetdioden (10, 10*, 11, 11', 12, 12') entgegengesetzte magnetfeldabhängige Widerstandscharakteristiken
aufweisen und gleiche Magnetdioden (10, 11, 12 bzw. 10', 11', 12') der verschiedenen Brückenschaltungen über einen gemeinsamen Widerstand (33 bzw. 34) stm
Pluspol einer Spannungsquelle liegen.
2. Kommutierungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kollektoren der Speisetransistoren (4-, 5, 6) in zyklischer Folge mit den Emittern der den
zugehörigen Steuertransistoren (7, 8, 9) vorangehenden Steuertransistoren (9, 7, 8) jeweils über einen Widerstand
(31, 30, 29) und eine Diode (20, 18, 19) verbunden sind.
3. Kommutierungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die an den Basen der Steuertransistoren
(7, 8, 9) liegenden Brückenglieder über die Ba-
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sis-Kollektor-Strecke eineB-Regeltransistors (17) ein
von einem von den Ständerwicklungen (1, 2, 3) abgegriffenen
drehzahlabhängigen Regelpotential beaufschlagter Regelkreis eingreift.
ORJGINALiNSPECTED 009885/1296
Priority Applications (3)
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---|---|---|---|
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Publication Number | Publication Date |
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DE1937870A1 true DE1937870A1 (de) | 1971-01-28 |
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Family Applications (1)
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DE19691937870 Pending DE1937870A1 (de) | 1969-07-22 | 1969-07-22 | Kommutierungseinrichtung fuer einen buerstenlosen Gleichstrommotor mit Dauermagnetlaeufer |
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FR (1) | FR2055410A5 (de) |
NL (1) | NL7010829A (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE2263242A1 (de) * | 1972-12-23 | 1974-06-27 | Papst Motoren Kg | Kollektorloser gleichstrommotor |
DE3042497A1 (de) * | 1980-11-11 | 1982-07-29 | Magnet Bahn Gmbh | Elektrischer antrieb oder generator |
US6863159B2 (en) | 2000-08-31 | 2005-03-08 | Maha Maschinenbau Haldenwang Gmbh & Co. Kg | Vehicle lifting platform |
-
1969
- 1969-07-22 DE DE19691937870 patent/DE1937870A1/de active Pending
-
1970
- 1970-07-21 FR FR7026862A patent/FR2055410A5/fr not_active Expired
- 1970-07-22 NL NL7010829A patent/NL7010829A/xx unknown
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US6863159B2 (en) | 2000-08-31 | 2005-03-08 | Maha Maschinenbau Haldenwang Gmbh & Co. Kg | Vehicle lifting platform |
US7028811B2 (en) | 2000-08-31 | 2006-04-18 | Maha Maschinenbau Haldenwang Gmbh & Co. Kg | Vehicle lifting platform |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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FR2055410A5 (de) | 1971-05-07 |
NL7010829A (de) | 1971-01-26 |
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