DE2308449A1 - Gleichstrommotor - Google Patents
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- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D3/00—Control of position or direction
- G05D3/12—Control of position or direction using feedback
- G05D3/14—Control of position or direction using feedback using an analogue comparing device
- G05D3/18—Control of position or direction using feedback using an analogue comparing device delivering a series of pulses
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- 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
- H02P6/06—Arrangements for speed regulation of a single motor wherein the motor speed is measured and compared with a given physical value so as to adjust the motor speed
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- H02P6/30—Arrangements for controlling the direction of rotation
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Description
Canon K. K. Case
Gleichstrommotor
Die Erfindung betrifft einen Hotor mit Hall-Generatoren,
bei dem eine Transistoren aufweisende Treibschaltung in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen von Hall-Generatoren
getätigt wird, v/elche die Rotorwinkelposition eines Motorpermanentmagneten abtastet, um ein Drehmagnetfeld
zur Drehung des Rotors zu erzeugen.
Die elektrischen Signale, die an den Ausgangsanscnlüssen eines Hall-Generators erscheinen, wenn ein magnetisches
Feld an diesen angelegt wird, werden auf eine Steuerschaltung zur sequentiellen Energieversorgung oder
Kommutierung der Y/indungen eines Motorstators angelegt. Es ist ein Motor mit Hall-Generatoren bekannt, bei dem die
Hall-Generatcren neben dem Rotor eines Permanentmagneten
angeordnet sind, um dessen V/inkelposition abzutasten. Im
bekannten Motor mit Hall-Generatoren sind mehr als vier Windungen in Drehmoment erzeugender Beziehung zum Rotor
angeordnet. Der durch jede der V/indungen fließende Strom v/ird intermittierend unterbrochen, und zwar in Abhängigkeit
vom Ausgangssignal des Hall-Generators, das sich seinerseits
in Abhängigkeit von der Winkelposition des Rotors ändert. Deshalb ist der Stromfluß durch jede der V/indungen für eine
beträchtlich lange Zeit unterbrochen, so daß der bekannte
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Motor mit dem Hall-Generator den Nachteil hat, daß der Wirkungsgrad der Windungen niedrig ist.
Um die Drehrichtung eines bürstenlosen Gleichstrommotors mit Hall-Generatoren umzuändern, ist einerseits die
Methode bekannt, die Richtung des Stromflusses durch die Hall-Generatoren zu ändern, andererseits kennt man die
Methode, die Richtung des durch die Windungen des Stators fließenden Stroms umzuschalten. Erstere Methode hat den
Nachteil, daß die Steuerschaltung im Aufbau kompliziert ist und letztere Methode hat die Nachteile, daß ein
Schaltungsaufbau der Umschaltvorrichtung ebenfalls kompliziert ist und die Verbindungsanschlüsse mit der
Anzahl der Windungen ansteigen.
Es ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die den bekannten Motoren anhaftenden Probleme und Mangel zu
überwinden.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Motor mit Hall-Generatoren verfügbar zu machen, bei
welchem in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen einer Schalt- oder Umkehrschaltung zum Steuern der Umkehr der
Motordrehrichtung die Richtung des durch die nall-Generatoren
fließenden Stromes gesteuert wird.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Motor mit Hai?-Generatoren verfügbar zu machen, bei
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welchem eine Treibschaltung zur Steuerung der Energieversorgung
der Windungen auf dem Stator in Abhängigkeit von der Statorwindungskonfiguration mit den Hall-Generatoren
verbunden ist, und bei welchem eine Schalt- oder Umkehrschaltung zur Steuerung der Hall-Generatoren, und dadurch
zur Umkehr der Drehrichtung des Motors, vorgesehen ist, zusammen mit einem logischen Ausgangssignalgenerator, der
die Schalt- oder Umkehrschaltung steuert.
Ein v/eiteren Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Motor mit Hall-Generatoren verfügbar zu machen, der
in einem geschlossenen Servoschleifensystem verwendet werden
kann, in welchem eine Vorrichtung zum Abtasten der Drehgeschwindigkeit des Motors mit dem logischen Ausgangssignalgenerator
der oben beschriebenen Art verbunden ist, so daß das Ausgangssignal vom logischen Ausgangssignalgenerator
Null v/erden kann.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, einen Motor mit Hall-Generatoren verfügbar zu machen, bei dem das Ausgangssignal
der Vorrichtung zum Abtasten der Motordrehgeschwindigkeit rückgekoppelt wird, um den Motor zu dämpfen oder zu
bremsen.
In der zugehörigen Zeichnung zeigen:
Fig. 1 A ein Schaltungsdiagrarani einer ersten Ausführungsform
eir>es erfindungsgemäßen Motors mit Hall-Generatoren;
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Fig. 1 B eine Vorderansicht eines Rotors, eines Stators xind eines Hall-Generators, die
in der in Fig. 1 A dargestellten Ausführungsform verwendet werden;
Fig. 2 ein Schaltungsdiagramm einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform mit einem
Servosystem;
Fig. 3 ein Schaltungsdiagramm einer dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform;
Fig. 4 ein Schaltungsdiagramm einer vierten erfindungsgemäßen Ausführungsform, bei welcher zwei
unabhängige Windungen auf einem Stator befestigt sind;
Fig. 5 A ein Schaltungsdiagramm, eine Variation einer
in Fig. 4 gezeigten Schalt- oder Umkehrschaltung, welche die Vorwärts- und Rückwärtsdrehung des
Motors auf digitale Weise steuert;
Fig. 5 B ein Schaltungsdiagramm einer anderen Variation, die zur Ausführung einer analogen Steuerung
fähig ist;
Fig. 5 C eine Blockschaltung einer Variation des in Fig. 4 gezeigten logischen Ausgangsgenerators;
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Fig. 6 eine perspektivische Ansicht eines Rotors von Statorwindungen und üall-Generatoren
des in Fig. 4 gezeigten Motors; und
Fig. 7 A bis 7 D die Richtung des durch die Windungen
des in Fig. 4 oder 6 gezeigten Motors fließenden Stroms bei vier Drehstellungen des Rotors,
die sich jeweils um den gleichen Winkel voneinander unterscheiden.
In Verbindung mit den Fig. 1 A und 1 B wird die erste erfindungsgemäße Ausführungsform eines Gleichstrommotors
mit Hall-Generatoren beschrieben. Der Gleichstrommotor weist einen Rotor R mit Hagnetpolpaaren entgegengesetzter
Polarität auf, flußerzeugende Windungen L1 - L4, die so miteinander verbunden sind, daß sie eine Ringschaltung
bilden, und die in drehmomenterzeugender Beziehung zum Rotor angeordnet sind, Weiterhin weist der Gleichstrommotor
ein einziges Paar üall-Generatoren H1 und H2 auf, die in fester Beziehung zum Rotor R angeordnet sind und
voneinander einen Winkelabstand haben, der gleich ist einem elektrischen Winkel zwischen den magnetischen Polen
von 90° auf dem Rotor, und die in einer magnetischen Beziehung zum Rotor angeordnet sind, derart, daß die Größe
der Rotorflußdichte als eine Funktion der Rotorwinkelstellung abgetastet wird. Die Verbindung zwischen den
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Statorwindungen L1 bis L4 ist im Detail in Fig. 1B dargestellt.
Das bedeutet, jede der V/indungen L1 bis L4 ist auf dem Joch Yo aus magnetischem Material befestigt und die
Verbindungspunkte a, b, c und d sind mit einer Motortreibschaltung verbunden, die unten im Detail beschrieben wird.
Die Anschlüsse a1, b', c1 und d1 des in Fig. 1 B dargestellten
Motors sind elektrisch mit den in Fig. 1 A gezeigten Verbindungspunkten a, b, c und d verbunden.
Die Hall-Generatoren H1 und H2 weisen Eingangsanschlüsse al
und b1 bzw. d und d1 und Ausgangsanschlüsse e und f bzw. g und h auf.
pnp-Transitoren Q1 und Q 2 und npn-Transitoren Q3 und Q4 bilden
eine Schalt- oder Umkehrschaltung CH zum Schalten oder Umkehren der durch die Hall-Generatoren H1 und H2 fließenden
Ströme. Die Eingangsanschlüsse al und b1 der Hall-Generatoren H1 und H2 sind über V.'iderstände R1 und R3 mit einer gemeinsamen
Kollektorschaltung der Transistoren Q1 und Q3 verbunden, während die anderen Eingangsanschlüsse b1 und d1 über Widerstände
R1 bzw. R4 mit einer gemeinsamen Kollektorschaltung der Transitoren Q2 und Q4 verbunden sind. Dioden D1 und D2,
die zum Abhalten der reversen Ströme dienen, sind zwischen die Kollektoren der Transistoren Q 1 und Q3 bzw. zwischen die
Kollektoren der Transitoren Q2 und Q4 eingefügt. Die Basis des Transistors Q1 ist mit dem Kollektor des Transistors Q4
verbunden, die Basis dos Transistors Q2 dagegen mit dem Kollektor des Transxstors Q3. Die Basen der Transitoren Q3
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und Q4 sind mit einer logischen Ausgangssignalerzeugungsvorrichtung
verbunden, die unten ausführlich beschrieben wird.
Die Treibschaltung weist vier Paare Transistoren Q5 und Q6;
Q7 und Q8; Q9 und Q1O; und Q11 und Q12 zur Energieversorgung
der flußerzeugenden Windungen L1 bis L4 auf. Dioden D3 bis D6, die zur Abhaltung der Gegenströme dienen, sind
eingefügt zwischen die Verbindungspunkte a1, b1, c1 und d'
und die Kollektoren der Transistoren Q5, Q7, Q9 bzw. Q11.
Die Emitter der Transistoren Q6, Q8, Q1O und Q12 sind über
einen EIN-AUS-Schalter S mit dem positiven Anschluß einer
Gleichstromquelle E verbunden, während die Emitter der Transitoren Q5, Q7, Q9 und Q11 mit dein negativen Anschluß
verbunden sind.
Als nächstes wird die Arbeitsweise des Gleichstrommotors mit Hall-Generatoren beschrieben. Es wird angenommen, daß
das Signal positiver Polarität vom logischen Ausgangssignalgenerator an den Eingangsanschluß A1 der Schalt- oder Umkehrschaltung
CH angelegt wird, und daß der EIlM-AUS-Schalter S
geschlossen ist. Dann befindet sich der Transistor Q3 in leitendem Zustand, so daß auch der Transistor Q2 leitet. Als
Folge davon fließt der Strom durch die Hall-Generatoren in den durch durchgezogene Pfeile angegebenen Richtung. In
diesem Fall wird weiterhin angenommen, daß der RotorrR sich
in der in Fig. 1A gezeigten Stellung befindet, wobei der Pol
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N des Rotors sich gegenüber dem Hall-Generator H1 befindet. Dann wird das Potential des AusgangsanscJilusses e des Hall-Generators
H1 höher als das Potential am Ausgangsanschluß f, und das Ausgangssignal des Hall-Generators H1 wird den
Basen der Transistoren Q5 und Q7 in der Treib schaltung zugeführt,
so daß der Transistor Q5 leitend, der Transistor Q7 jedoch gesperrt ist. Als Folge davon leitet der Transitor
Qb, während der Transistor Q8 gesperrt ist, so daß der Schaltkreis geschlossen ist, der am positiven Anschluß der
Gleichstromquelle E beginnt, über den Transistor Q6, den Verbindungspunkt c, eine Parallelschaltung
Windung L2 > Windung IA
Windung L3 * Windung LA
den Verbindungspunkt a, die Diode D3 und den Transistor Q 5
geht, und am negativen Anschluß der Spannungsquelle E endet. Daher wird das den Rotor R in der Richtung des durchgehenden
Pfeiles drehende Drehmoment erzeugt.
Wenn beim Drehen des Rotors R als nächstes der Pol N des Rotors R in eine Stellung gegenüber dem Hall-Generator H2
kommt, wird das Potential am Ausgangsanschluß g des Hall-Generators H2 höher als das Potential des Ausgangsanschlusses
h, so daß die Transistoren Q9 und Q10 in der Treibschaltung leitend sind. Als Folge davon wird ein elektrischer Schaltkreis
geschlossen, der am positiven Anschluß der Stromquelle E beginnt, über den Transistor Q1O, den Verbindungspunkt b1,
die Parallelschaltung
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y Windung L2 * Windung j_o >^
Windung L1 > \7indung LA *^^
den Verbindungspiintk d, die Diode D5 und den Transitor
Q9 geht, und am negativen Anschluß der Stromquelle E endet. Deshalb behält der Rotor R seine Drehung in der durch den
durchgehenden Pfeil angedeuteten Richtung bei.
Befindet sich der Pol S des Rotors R gegenüber dem Hall-Generator H1, so erscheint die Betriebsspannung am Ausgangsanschluß f- des Hall-Generators H1, so &ß die Transisotren
Q7 und Q8 leitend sind. Deshalb ergibt sich ein elektrischer Schaltkreis, der anfängt am positiven Anschluß der Stromquelle
E, der über den Transitor Q8, den Verbindungspunkt a, die Parallelschaltung
Windung L1 V V/indung
Windung LA > Windung
den Verbindungspunkt c, die Diode D4 und den Transistor Q7
geht, und am negativen Anscnluß der Stromquelle E endet. Als Folge davon v/ird der Rotor R weiter in der durch den
durchgezogenen Pfeil angegebenen Richtung gedreht.
Kommt der Pol S des Rotors R in eine Stellung gegenüber dem Hall-Generator H2, so erscheint das hohe Potential am Ausgangsanschluß
h des Hall-Generators ü2, so daß beide Transistoren
Q11 und Q12 leitend sind. Deshalb ergibt sich ein elektri-
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scher Schaltkreis, der am positiven Anschluß der Stromquelle E anfängt, über den Transistor Q12, den Verbindungspunkt d,
die Parallelschaltung
Windung L· '■ Windung L1 Windung L3 ^V/indung
den Verbindungspunkt b, die Diode D6 und den Transistor Q11 geht, und am negativen Anschluß der Stromquelle E endet.
Deshalb wird der Rotor R noch weiter in der durch den durchgehenden Pfeil angegebenen Richtung gedreht. Somit kann sich
der Rotor fortlaufend in der durch den durchgezogenen Pfeil
angegebenen Richtung drehen.
Wenn das positive Signal als nächstes an den Eingangs ans chluß
A2 angelegt wird, sind die Stromflüsse durch die Hall-Generatoren H1 und H2 umgekehrt, also in entgegengesetzter
Richtung zu den Pfeilen, so daß, wenn der Pol N des Rotors R sich gegenüber dem Hall-Generator H1 befindet, das Potential
am Ausgangsanschluß f höher wird, während, wenn der Pol S sich gegenüber dem Hall-Generator HI befindet, das Potential
am Ausgangsanschluß E höher wird. Wenn aber die Pole N und S des Rotors R sich gegenüber dem Mall-Generator H2 befinden,
sind die Ausgangswerte des Hall-Generators H2 denen entgegengesetzt, die vom Hall-Generator n1 erhältlich sind. Deshalb
dreht sich der Rotor R in der durch die gestrichelten Pfeile angegebenen Richtung, d. h. in der zu den durchgezogenen
Pfeilen entgegenge?itzten Richtung. Da die Treibstrüme immer
durch die Windungen L1 bis L4 fließen, kann das durch den
Gleichstrommotor erzeugte Drehmoment beträchtlich übertroffen
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werden und die Drehung des Rotors R kann auf einfache Weise in der Richtung umgekehrt werden, indem das Signal an den
Eingangsanschluß A1 oder A2 angelegt wird.
Ein Servosystem kann vorgesehen werden, das den Gleichstrommotor der bezüglich der Fig. 1A und 1B beschriebenen Art
umfaßt, bei welchem der Rotor in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung gedreht werden kann durch Anlagen des Eingangssignals vom logischen Eingangssignalgenerator, wie einem
digitalen Signalgenerator, an den EingangsanSchluß A1 oder
A2, so daß eine Brückenschaltung symmetriert werden kann.
Die zweite, in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform ist speziell zur Verwendung bei einer automatischen Blendensteuervorrichtung
für Kameras geeignet. Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform befinden sich die Windungen L1 bis
IA in Sternschaltung. Aber man sieht, daß der Ringschaltungsmotor vorgesehen v/erden kann, wenn die Ausgangsanschlüsse
e, f, g und h der in Fig. 1 gezeigten Hall-Generatoren mit den in Fig. 2 gezeigten Verbindungspunkten e1, f, g' bzw.
h1 verbunden werden.
Der logische Ausgangssignalgenerator zur Abgabe der Eingangssignale an die Schalt- oder Umkendschaltung, welche die
Richtung des durch die üall-Generatoren fließenden Stroms
steuert, v/eist in der zweiten, in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform eine Brückenschaltung mit einem fotoelektrischen Element
3 und variablen Widerständen 5, 6 und 7 auf. Das fotoelektrische
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Element 3 ist hinter einer Blendenvorrichtung 4 angeordnet, welche das Licht von einem Objekt steuert, so daß sich der
Widerstandswert des fotoelektrischen Elementes 3 in Abhängigkeit von der hierauf auftreffenden Lichtintensität ändert.
Die variablen Widerstände 5, 6 und 7 sind steuerbar und
repräsentieren die Belichtungsfaktoren, die eingestellt werden müssen. Eine mit einem Brückenarm verbundene Anpaßschaltung
8 steuert die Geschwindigkeit des Gleichstrommotors. D. h., die Anpaßschaltung 8 steuert den Pegel des
an die Brückenschaltung anzulegenden Eingangssignals in
Abhängigkeit von dem die Drehgeschwindigkeit des Rotors repräsentierenden Signals, so daß auf den Rotor eine Bremsoder
Verzögerungskraft einwirken kann.
Die Ausgangsanschlüsse A und B der Brückenschaltung sind über Widerstände R5 bzw. R6 mit einem Operationsverstärker
9 verbunden, dessen Ausgangsanschluß mit einer Vorzeichendetektorschaltung 10 verbunden ist, die das Vorzeichen des
hieran angelegten Signals abtastet, um festzustellen, an welches der beiden Ausgangssysteme das Ausgangssignal angelegt
wird. Die beiden Ausgangsanschlüsse der Vorzeichendetektorschaltung 10 werden mit der Schalt- oder Umkehrschaltung
11 verbunden, welche die Hall-Generatoren H1 und H2 und die beiden Transistorpaare Q1, Q2 und Q3, Q4 aufweist.
Die Ausgangsanschlüsse der Schalt- oder ümkehrschaltung 11 sind mit den Basen von Transistoren 12, 13, 14 und 15 verbunden,
welche die Treibschaltung bilden. Die Ausgangs-
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anschlüsse oder Kollektoren dieser Transistoren 12 bis 15 sind mit den vier Statorwindungen L1' bis IA1 verbunden,
die sich in Sternschaltung befinden. Der Rotor des Motors 20 weist ein Paar Pole N und S auf und der
gemeinsame Emitteranschluß der Transitaen 12 bis 15 ist
mit dem negativen Anschluß der Stromquelle E verbunden, während die Kollektoren über Dioden 16 bis 19 mit der
Anpaßschaltung 8 verbunden sind. Die Dioden 16 bis 19
dienen zum Abtasten der Motorgeschwindigkeit. Der gemeinsame Anschluß der in Sternschaltung befindlichen
Windungen L1' bis.IA; ist über den EIN-AUS-Schalter S
mit dem positiven Anschluß der Stromquelle E verbunden. Wie in der ersten, in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform sind die Hall-Generatoren durch einen Winkel von
90° voneinander getrennt. Eine Spule 21 zum Abtasten der Drehgeschwindigkeit des Rotors ist an jeder der Windungen
L1' bis IA1 befestigt und über eine Anpaßschaltung 22,
wie ein Impedanzelement, mit den Ausgangsanschlüssen A und B der Brückenschaltung verbunden.
Als nächstes wird die Betriebsweise der zweiten Ausführungsform mit der obigen Anordnung beschrieben. Wenn die Brückenschaltung
aus dem fotoelektrischen Element 3 und den variablen Widerständen 5, 6 und 7 unsymmetrisch ist, existiert zunächst
eine Differenz zwischen den an den Ausgangsanschlüssen A und
B erscheinenden Ausgangsspannungeri. Die Potentialdifferenz zwischen den Ausgangsanschlüssen A und B wird durch den
Operationsverstärker 9 verstärkt, so daß die positive oder
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negative Ausgangsspannung abgeleitet und auf die Vorzeichendetektorschaltung
10 gegeben werden kann. Die beiden Ausgangssignale der Vorzeichendetektorschaltung 10 werden auf die
beiden Eingahgsanschlüsse der Schalt- oder Umkehrschaltung 11 gegeben, welche die beiden Hall-Generatoren H1 und H2
umfaßt. Der Grund, warum die Drehung des Servomotors umgekehrt wird, ist bereits oben beschrieben worden. Die Ausgangssignale
der beiden hall-Generatoren H1 und H2 ändern sich mit der
Drehung des Rotors, und die Schalt- oder Umkehrschaltung 11 betätigt somit sequentiell die Transistoren 12 bis 15 in der
Treibschaltung, so daß die Windungen L1' bis IA1 mit Energie
versorgt werden, um den Rotor in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung zu drehen. Die Blendensteuerungsvorrichtung 4, die
antriebsmäßig-mit dem Gleichstrommotor 20 gekoppelt ist, wird
deshalb so gesteuert, daß sich das auf das fotoelektrische Element 3 auftreffende Licht ändert, wodurch die Brückenschaltung
symmetriert wird. In diesem Fall v/erden die in der Treibschaltung erzeugten kontraelektromotoriscnen Kräfte durch
die Dioden 16 bis 19 abgetastet, so daß sie auf die Brückenschaltung
rückgekoppelt werden, wodurch die Anpaßschaltung betätigt wird. Deshalb wird der Servomotor 20 gebremst oder
verzögert.
Des weiteren kann die in der Abtastspule 21, die auf den
Windungen L1' bis L41 befestigt ist, induzierte Spannung den
Ausgangsanschlüssen A und B der Brückenschaltung über die Anpaßschaltung 22 zugeführt werden, so daß die Drehung des
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Servomotors 20 verzögert werden kann. Befinden sich die Windungen L1· bis L41 in der Ringschaltung, kann die
Treibschaltung derart verwendet werden, wie sie im Zusammenhang mit Fig. 1 oben beschrieben worden ist.
Die dritte, in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform ist mit einer Auslassungsschaltung und mit einem Gegendrehmomentgenerator
versehen, um den Servomotor an einem zu schnellen Drehen zu hindern. Zur Bezeichnung von
Komponenten, die denen der im Zusammenhang mit Fig. 2 beschriebenen zweiten Ausführungsform gleich sind, werden
dieselben Bezugszeichen verwendet. Die Komponententeile, die der zweiten Ausführungsform gemeinsam sind, werden
in der dritten Ausführungsform nicht detailliert beschrieben.
Der logische Ausgangsgenerator 23 umfaßt eine Wheatston'sehe
Brückenschaltung oder eine Vergleichsschaltung,und sein
Ausgangsanschluß ist mit dem Verstärker 9 verbunden. Der Motor 20 ist im Aufbau, dem in Fig. 2 gezeigten gleich, aber
es kann auch der Motor der in Fig. 1 A gezeigten Art verwendet werden. Die Treibschaltung umfaßt Transistoren 12' bis 15',
die mit den Windungen L1', L21, L31 bzw. IA1 verbunden sind.
Die Dioden 16 bis 19, welche die Spannung abtasten, um den Motor zu bremsen, sind mit dem Eingangsanschluß einer Bremssteuerschaltung
1 verbunden, die Transitoren 2k und 25 auf-
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weist. Der Ausgangsanschluß der Bremssteuerschaltung 1 ist mit dem Eingangsanschluß der die Hall-Generatoren
H1 und H2 umfassenden Umkehrschaltung 11 verbunden.
Die Ausgangsanschlüsse der Anpaßschaltungen 27 bis 30
sind mit den Basen der Transistoren 12' bis 15' verbunden,
während die Eingangsanschlüsse über eine NAND-Schaltung
26 mit der Schalt- oder Umkehrschaltung 11 verbunden sind. Der Ausgangsanschluß der Schalt- oder Umkehrschaltung 11
ist mit dem Eingangsanschluß einer Auslassungsschaltung 31
verbunden, die eine vorausbestimmte Erregungsfolge der Statorwindungen L1· bis LA' auszulassen vermag, und der
Ausgangsanschluß der Auslassungsschaltung 31 ist mit einer Mischschaltung 32 verbunden, deren Ausgangsanschluß auf
den Eingangsanschluß der NAND-Schaltung 26 geht. Die Schaltoder Umkehrschaltung ist des weiteren über einen Schalter
34 mit dem Eingangsanschluß des Gegendrehmomentgenerators 33 verbunden, der die Windungen L1 · bis L41 so erregt, daß
das umgekehrte Drehmoment erzeugt wird. Der Ausgangsanschluß des Gegendrehmomentgenerators 33 ist mit der Mischschaltung
32 verbunden.
Generell ist die Betriebsweise der dritten Ausführungsform praktisch der der zweiten Ausführungsform gleich, die oben
im Zusammenhang mit Fig. 2 beschrieben v/orden ist, ausgenommen
die Funktionsweisen zur Erzeugung des Gegendrehmoments und des Auslassens, die unten ausführlich beschrieben werden.
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Eines der wichtigsten Merkmale der dritten Ausführungεform
besteht darin, daß die Spannungen über den Windungen L1'
bis ΙΛ1 über die Dioden 16 bis 19 und die die Transistoren
24 und 25 enthaltende Steuerschaltung rückgekoppelt v/erden auf die die beiden Hall-Generatoren H1 und H2 umfassende
Schalt- oder Umkehrschaltung 11. Es sei angenommen, daß die Drehgeschwindigkeit des Rotors übermäßig angewachsen ist.
Dann werden die hohen Spannungen über den Windungen L1' bis
L41 auf die die Transitoren 24 und 25 enthaltende Steuerschaltung
gegeben,und das Ausgangssignal der Steuerschaltung
wird seinerseits an die Schalt- oder Umkehrschaltung 11 angelegt.
In Abhängigkeit vom Ausgangssignal der Umkehrschaltung
11 wird die Auslassungsschaltung 31 angeregt, so daß deren Ausgangssignal über die Mischschaltung 32 auf die NAND-Schaltung
26 gelangt. Somit v/erden in Abhängigkeit sowohl des Ausgangssignals der Mischschaltung 32 als auch des
Ausgangssignals der Schalt- oder Umkehrschaltung 11 die
NAIID-Schaltung 26 und die Anpaßschaltungen 27 bis 30
betätigt, um die Transistoren 12' bis 15' sequentiell zu
treiben. Somit kann eine vorausbestimmte Erregungsfolge der Windungen L1f bis L41 in geeigneter Weise ausgelassen werden,
so daß die Drehge schv/indigke it des Motors 20 reduziert werden kann.
Wenn der Schalter 34 geschlossen ist, wird außerdem der Ausgang des Gegendrehmomentgenerators 33 auf die Mischschaltung
32 geführt. Daher steuert die NAND-Schaltung 26 die Treibschaltung
so, daß die Windungen L1' bis LA1 zur Erzeugung des
Gegendrehmomentes erregt v/erden. Somit kann der Servomotor
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daran gehindert werden, sich mit einer übermäßig hohen Drehgeschwindigkeit zu drehen.
Im Zusammenhang mit den Fig. 4, 6 und 7 wird die vierte Ausführungsform beschrieben, bei welcher der Stator ein
einziges Windungspaar aufweist und der Gleichstrommotor als Servomotor in einem Servosystem verwendet wird.
Zunächst wird unter Bezugnahme auf Fig. 6 der Aufbau des Motors ausreichend beschrieben. Der Rotor R ist durch eine
Welle Sh drehbar gelagert und hat magnetische Pole N und S entgegengesetzter Polarität, der Stator hat eine erste
und eine zweite flußerzeugende Windung L1a und L2a, die bezüglich
der Rotorpole elektrisch um 90° versetzt sind, und die zum Rotor R in drehmomenterzeugender Beziehung stehen. Die
beiden Hall-Generatoren H1 und H2 sind um einen Winkel von 90 gegeneinander versetzt, der dem Winkel zwischen den
Polen des Rotors R gleich ist. Eine Windung L eines Tachogenerators ist um die !/indungen L1a und L2a in einem
Winkel gewunden, um die Drehgeschwindigkeit des Rotors R abzutasten.
Wie aus Fig. 4 zu entnehmen ist, umfaßt der logische Ausgangsgenerator die Brückenschaltung mit variablen Widerständen
R11, R12, R13 und R14 und einer Vergleichsschaltung
cp, bei der es sich um einen üblichen Differenzialverstärker
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handeln kann. Es ist ein Servosystem vorgesehen, in welchem das die Drehgeschwindigkeit des Motors repräsentierendes
Signal so rückgekoppelt wird, daß der Widerstandswert des variablen Widerstandes R11 in Abhängigkeit von der Änderung
der Motorgeschwindigkeit variiert werden kann. Die Ausgangsanschlüsse A und B der Brückenschaltung sind mit den Eingangsanschlüssen der Vergleichsschaltung cp verbunden, deren
Ausgangsanschluß mit dem Eingangsanschluß einer logischen Schaltung LO verbunden ist. Die Ausgangsanschlüsse der logischen
Schaltung LO sind über die Anschlüsse A1' und A21 mit den
Basen der Transistoren Q3 bzw. Q4 der Eingangsstufe der
Schalt- oder Umkehrschaltung CH verbunden, deren Anordnung und Arbeitsweise gleich der bezüglich Fig. 1 A beschriebenen
ist.
Als nächstes wird ein Paar Treibschaltungen beschrieben, deren Eingangsanschlüsse el, f1, g1 und h1 mit den Ausgangsanschlüssen
e, f, g und bzw. h der Hall-Genratoren H1 und H2 in der Schaltoder Umkehrschaltung CH verbunden sind. Widerstände 51, 65, 71
und 85 sind Lastwiderstände von Transistoren 53, 67, 73 und 87 der ersten Stufe, und Dioden 45, 46, 47 und 48 sind zwischen
die Lastwiderstände 51, 65, 71 und 85 und die Kollektoren der Transistoren 53, 67, 73 und 87 geschaltet. Vier Paare
Transistren 54 und 55; 63 und 64; 74 und 75; und 83 und 84 bilden die komplementären Verstärker in den Treibstufen, und
die beiden Transistorgruppen 56, 57, 61 und 62; und 76, 77, 81 und 82 bilden die Ausgangsstufen. Widerstände 52 und 72,
die zur Strombegrenzung dienen, sind zwischen die gemeinsamen Emitteranschlüsse zwischen den Transitoren 54, 55, 63 und 64
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und zwischen den gemeinsamen Emitteranschlüssen zwischen den
Transitoren 74, 75, 83 bzw. 84 geschaltet. Zwischen die gemeinsamen Emitterverbindungspunkte der Transistoren 53 und
67; und 73 und 87 und den Leitungsdraht Ie2 sind Widerstände 100 bzw. 101 eingefügt.
Der Tachogenerator 102 hat eine Spule L (siehe Fig. 6), die sich gemeinsam mit dem Rotor dreht. Ein Verstärker 103, der
den Ausgang des Tachogenerators abtastet, ist über eine Anpaßschaltung 104, die zur Impedanzanpassung oder dergl.
an die Vergleichsschaltung cp eingefügt ist, zwischen die
Ausgangsanschlüsse A und B der Brückenschaltung geschaltet.
Als nächstes wird die Funktionsweise beschrieben« Es sei angenommen,
daß die Brückenschaltung unsymmetrisch ist, so daß
die Ausgangsspannung am Anschluß A1', die über die Vergleichsschaltung
cp und die logische Schaltung LO abgeleitet ist, höher als die Ausgangs spannung am Anschluß A21 ist. Der logische
Ausgangsgenerator wird unten ausführlicher beschrieben. Dann ist der Transistor Q3 in der Eingangsstufe der Schalt- oder
Umkehrschaltung CH leitend, der Transistor Q4 hingegen bleibt gesperrt. Der Transitor Q2 ist leitend, so daß ein elektrischer
Kreis eingerichtet wird, der vom Leitungsdraht Ie1 über den positiven Anschluß der Stromquelle E, den Transistor Q2, die
Parallelschaltung
Widerstand R2—Hall-GeneratorH1—Widerstand R1
Widerstand R4—Hall-GeneratorH2—Widerstand R3
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den Transistor Q3 und den Leitungsdraht Ie3 auf den negativen Anschluß der Stromquelle E führt. Daher fließt
der Strom durch die Windung L2a in der durch den durchgezogenen Pfeil angegebenen Richtung, so daß sich der Rotor
R in Uhrzeigerrichtung dreht.
Wenn sich der S-PoI des Rotors R gegenüber dem Hall-Generator
H1 befindet, wie es in Fig. 7 B gezeigt ist, v/ird die Ausgangsspannung am Anschluß e des Hall-Generators höher
als am Anschluß f, so daß der Transistor 67 leitet. Deshalb entsteht der elektrische Schaltkreis, der vom positiven
Anschluß der Stromquelle E über den Leitungsdraht Ie1,
den Transistor 56, die Windung L1a und den Transitor 62
zum Leitungsdraht Ie2 führt, so daß der Strom durch die Windung L1a in der durch den durchgezogenen Pfeil angegebenen
Richtung fließt, um ein Drehmoment und eine Drehung des Motors in Uhrzeigerichtung zu erzeugen.
Wenn sich der Rotor R durch den 3/2K-Punkt dreht, so daß
sich der S-PoI des Rotors gegenüber dem Hall-Generator H2 befindet, wie es in Fig. 7 C gezeigt ist, so v^ird die
Spannung an dessen Ausgangsanschluß h höher als am Anschluß g. Dann ist der Transistor 87 leitend, so daß die Transitoren
84, 82, 76 und Ik alle leitend sind. Als Folge daovn ergibt
sich ein elektrischer Schaltkreis, der vom positiven Anschluß der Stromquelle E über den Leitungsdraht Ie1, den Transistor
76, die Windung L2a, den Transistor 82 und den Leitungsdraht Ie2 zum negativen Anschluß der Stromquelle E führt, so daß
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der Strom durch die Windung L2a in der Richtung fließt, die der durch den Pfeil angegebenen entgegengesetzt ist.
Folglich wird die Rotordrehung im Uhrzeigersinn fortgesetzt.
Wenn sich der N-PoI des Rotors gegenüber dem Hall-Generator
H1 befindet, \ienn der Rotor durch den Punkt 2 ir dreht, wie
es in Fig. 7 D gezeigt ist, wird die Ausgangs spannung am Anschluß f des Hall-Generators H1 höher als am Anschluß e,
so daß der Transistor 53 leitet. Daher leiten die Transistoren 57, 61 und 63, so daß sich der elektrische Schaltkreis
ergibt, der vom positiven Anschluß der Stromquelle E über den Leiterdraht Ie1, den Transistor 61, die Windung L1a,
den Transistor 57 und den Leitungsdraht Ie2 zum negativen Anschluß der Stromquelle E führt. Als Folge davon fließt
der Strom durch die Windung L1a in der Richtung, die der durch den Pfeil angedeuteten Entgegengesetzt ist, so daß
sich der Rotor weiterhin im (Uhrzeigersinn dreht. In der
oben beschriebenen V/eise wird der Treibstrom umgekehrt, so daß der Rotor so lange fortfährt, sich in der Uhrzeigerrichtung
weiter zu drehen, wie die Bruckenschaltung unsymmetrisch ist, und daß er anhält, wenn die Brückerischaltung
vollkommen oder praktisch symmetrisch ist.
Die Betriebsweise für den Fall, daß die Ausgangsspannung am Anschluß A21 höher wird als am Anschluß A1 ', wird durch
den Fachmann auf Grund der obigen Beschreibung leicht
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verstanden, so daß keine atisführliche Beschreibung gemacht
zu werden braucht. Es sei aber bemerkt, daß der Strom durch die Hall-Generatoren IH und H2 in der Richtung fließt, die
der durch die Pfeile angegebenen entgegengesetzt ist, und daß die Beziehung der Äusgangsspannungen an den Anschlüssen
der Hall-Generatoren entgegengesetzt zu den oben beschriebenen sind, so daß der Rotor sich im Gegenuhrzeigersinn dreht.
In der vierten Ausfuhrungsform ist eine geschlossene Schleife zum Abtasten der Drehgeschwindigkeit des Rotors und zum Rückkoppeln
des Signals in den logischen Ausgangsgenerator vorgesehen, um den Motor zu bremsen. Das Ausgangssignal des Tachogenerators
102, das die Drehgeschwindigkeit des Rotors abtastet, wird durch den Verstärker 103 verstärkt und über die
Anpaßschaltung 104 dem logischen Ausgangsgenerator zugeführt, so daß der Widerstandswert des variablen Widerstandes 11
variiert wird, um dei Brückenschaltung zu symmetrieren.
Als nächstes wird der logische Ausgangsgenerator, der die anzulegenden Ausgangssignale auf die Schalt- oder Umkehrschaltung
CH gibt, und eine Schaltung zur Verarbeitung der Ausgangssignale des logischen Ausgangsgenerators unter
Bezugnahme auf die Fig. 4 und 5 beschrieben. Die Arbeitsweise
der logischen Schaltung LO (siehe Fig. 4) ist folgende:
Die Ausgangsspannung des Ausgangsanschlusses A der Brückenschaltung
ist
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(I.) Höher als die Ausgangsspannung am Anschluß B,
(II.) niedriger als die Ausgangsspannung am Anschluß B,
oder
(III.) gleich der Ausgangsspannung am Anschluß B. Die logische Schaltung LO gibt die Signale
"1" am Anschluß A11, aber in "0" am Anschluß A21 im
Fall von (I.),
11O" am Anschluß A1f aber "1" am Anscnluß A21 im Fall
von (II.) oder
"0" an beiden Anschlüssen A1· und A21,
wobei "1" eine Ausgangsspannung repräsentiert, die höher als die Schwellenv/ertspannung der Transistoren Q3 und QA ist, und
"0" eine Ausgangsspannung repräsentiert, die niedriger als
die Schwellenv/ertspannung ist.
Die vierte Ausführungsform ist darüber hinaus mit einem
Schalt-Schaltkreis 105 (siehe Fig. 5 C) versehen, der zwischen
die Ausgangsanschlüsse e-h der Hall-Generatoren H1 und n'2
und die Eingangsanschlüsse e1-h1 der Treibschaltung geschaltet ist, um den im dritten Ausführungsbeispiel zusammen mit Fig.3
beschriebenen Auslassungsvorgang zu erhalten. Ein Vorwähl-
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Programmierer 106 und ein variabler Impulsgenerator 108 sind mit dem Schalt-Schaltkreis 105 verbunden, um letzteren zu
betätigen. Das bedeutet, der Schalt-Schaltkreis 105 wird auf das Signal positiver Polarität ("1") vom variablen Impulsgenerator
108 hin betätigt, so daß die Schalter auf die Ausgangssignale vom logischen Ausgangsgenerator 107 hin
geschlossen werden, wodurch die Signale auf die Treibschaltung übertragen werden.
In der Vorrichtung, in der die Windungen L1a und L2a
sequentiell erregt werden, und die Drehgeschwindigkeit des Motors infolge der hohen logischen Ausganssignale übermäßig
ansteigt, muß eine Dämpfvorrichtung vorgesehen sein. Zu diesem Zweck ist die vierte Ausführungsform mit dem Vorwählprogrammierer
106 versehen, der die Erregungsfolge der V/indungen L1a und L2a
in Abhängigkeit vom Pegel des Ausgangssignals des logischen Ausgangsgenerators 107 ändert oder überspringt. Die den
Servomotoren innewohnenden Probleme, wie Pendeln, können somit eliminiert werden, und die Stabilität des Servosystems
kann sichergestellt werden.
Variationen des logischen Aus^an.gsgenerators der Fig. 4,
5A und 5B
Fig. 5A zeigt ein Diagramm einer Schaltung zum Abtasten der Ausgangssignale des logischen Ausgangsgenerators, um die
Drehrichtung des Motors zu bestimmen. Die Komponententeile, die den in der vierten, in Fig. k gezeigten Ausführungsform
verwendeten gleich sind, v/erden durch dieselben Bezugszeichen
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gekennzeichnet. Ein digitaler Signalgenerator PG, der die digitalen Signale "1" und "O" abgibt, ist mit dem Eingangsanschluß A verbunden, der seinerseits über einen Widerstand
R 20 mit der Basis eines Schalttransistors Q5 verbunden ist, der als Inverter arbeitet. Die Basis ist ebenfalls
über einen Widerstand R 24 mit der Basis des Transistors Q4 in der Schalt- oder Umkehrschaltung verbunden. Der Emitter
des Transitors 0.5 ist mit dem negativen Anschluß der Stromquelle verbunden, während der Kollektor über einen Widerstand
R 21 mit dem positiven Anschluß der Stromquelle und über einen Widerstand R 23 mit der Basis des Transistors
Q 3 verbunden ist. Mit Ausnahme der oben geschriebenen Anordnung ist die Schalt- oder Uiakehrschaltung CH im wesentlichen
der in Fig. 4 gezeigten gleich. Die Ausgangsanschlüsse e, f, g und h der Hall-Generatoren H1 und H2, die mit den
Ausgangsanschlüssen der Schalt- oder Umkehrschaltung verbunden sind, können mit den Eingangsansciilüssen der Treibschaltung
der in Fig. 1 oder 4 gezeigten Art verbunden sein.
Als nächstes wird die Arbeitsweise beschrieben. Das digitale
Signal vom digitalen Ausgangssignalgenerator PG wird auf den Anschluß A gegeben. Auf das digitale Eingangssignal "1" wird
der Motor umgekehrt, während der Motor auf das digitale Signal 11O" in Uhrzeigerrichtung gedreht v/ird. Der Drehwinkel des
Motorrotors kann in Abhängigkeit von der Anzahl der digitalen Signale in der Form von Impulsen gesteuert werden.
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Wenn das Signal n1n am Anschluß A erscheint, ist der
Transistor Q5 leitend, so daß seine Kollektorspannung reduziert wird. Deshalb bleibt der Transistor Q3
gesperrt. Das Signal "1" wird über den Widerstand R24
außerdem auf die Basis des Transistors Q4 gegeben, so
daß letzterer leitend ist. Als Folge davon ist der Transistor Q1 ebenfalls leitend, so daß der Strom in der
durch den durchgezogenen Pfeil angegebenen Richtung durch die Hall-Generatoren H1 und H2 fließt. Daher kann der
Motor in einer V/eise umgekehrt werden, die im wesentlichen der oben beschriebenen gleich ist.
Wenn das Signal "O11 am Anschluß A erscheint, werden die
beiden Transistoren Q4 und Q5 gesperrt, so daß das Kollektorpotential des Transistors Q5 ansteigt. Als Folge
davon v/erden die Transistoren Q 3 und Q2 leitend, so daß der Strom in der durch die gestrichelten Pfeile angegebenen
Richtung durch die Hall-Generatoren H1 und H2 fließt. Daher dreht sich der Motor in Uhrzeigerrichtung.
Eine andere, in Fig. 5 B gezeigte Variation wird in einem
Servosystem verwendet, in welchem der Ausgang des logischen Ausgangsgenerators abgetastet wird, um eine Brückenschaltung
zu symmetrieren, bei der es sich um den logischen Ausgangsgenerator
handelt. Diese Variation ist speziell zum Abtasten des Ausgangcsignals der Brückenschaltung in analoger Weise
geeignet, um den Servomotor in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung
zu drehen.
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2308U9
In Fig·. 5 B bilden variable Widerstände R 11 bis R 14 die Brückenschaltung in gleicher Weise wie in Fig. 4 gezeigt
ist, und der variable Widerstand R 11 wird in Abhängigkeit vom Signal gesteuert, das für die Drehgeschwindigkeit des
Servomotors repräsentativ ist, um einen Vorwahlpunkt zu erreichen. Der Ausgangsanschluß A der Brückenschaltung ist
über einen Widerstand R 25 mit der Basis eines Transistors Q 16 verbunden, während der Ausgangsanschluß B über einen
Widerstand R 26 mit der Basis eines Transitors Q 15 verbunden, ist. Die Transistoren Q 15 und Q 16 bilden einen
Differenzverstärker, und ihre Emitter sind über einen Widerstand R 27 mit dem negativen Anschluß der Stromquelle verbunden.
Die Kollektoren der Transistoren Q 15 und Q 16 sind mit den Basen von Transistoren Q 13 und Q 14 in der Eingangsstufe der Umkehrschaltung, und über Vorspannungseinstelldioden
D 11 und D12, vier Transistoren Q 11, Q 13 bzw. Q 12,
Q 14 und Widerstände R 28 und R 29 mit dem positiven Anschluß der Stromquelle verbunden. Mit Ausnahme der oben beschriebenen
Anordnung ist die Schalt- oder Umkehrschaltung CH im wesentlichen der in Fig. 5 A gezeigten gleich, und die gleichen
Komponententeile sind mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
Als nächstes wird die Arbeitsweise beschrieben. Es sei angenommen,
daß die Ausgangsspannung am Ausgangsanschluß A der Brückenschaltung höher ist als am Ausgangsanschluß B. Dann
sperrt der Transistor Q 15 im Differenzverstärker, während der Transistor Q 16 leitend ist, so daß die Transistoren Q 13
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und Q 12 in der Schalt- oder Umkehrschaltung gesperrt bleiben, während die Transistoren Q 14 und Q 11 leitend
sind. Als Folge davon ergibt sich der elektrische Schaltkreis, der vom positiven Anschluß der Stromquelle über
den Transistor Q11, eine Parallelschaltung
^ Widerstand R1—Hall-Generator H1—Widerstand R2 ^^
Widerstand R2—Hall-Generator H2—Widerstand R4 ^
und den Transistor Q 14 auf den negativen Anschluß der Stromquelle führt. Deshalb fließt der Strom in der
durch den durchgezogenen Pfeil angegebenen Richtung durch die Hall-Generatoren H1 und H2, so daß der Rotor umgekehrt
wird, wie im Fall der in den Fig. 1 und 4 gezeigten ersten und vierten Ausführungsform. Der Widerstandswert des
variablen Widerstandes R 11 in der Brückenschaltung wird in Abhängigkeit von der Drehgeschwindigkeit des Motors
geändert, so daß die Brückenschaltung symmetriert werden kann. Somit werden, wenn keine Differenz zwischen den
Ausgangsspannungen an den Ausgangsanschlüssen A und B der Brückenschaltung vorliegt, die Potentiale an den
Basen der Transistoren Q 15 und Q 16 einander gleich, so daß die Schalttransistoren Q 14 und Q 11 gesperrt sind.
Als Folge davon v/erden die Stromflüsse durch die Hall-Generatoren H1 und H2 unterbrochen, so daß der Motor
seine Drehung beendet.
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~30~ 2308U9
Wenn die Ausgangsspannung am Ausgangsanschluß A niedriger als am Ausgangsanschluß B ist, leitet der Transistor Q15,
während der Transitor Q 16 gesperrt ist, so daß die Transistoren Q13 und Q12 in der Schalt- oder Umkehrschaltung
leitend sind. Deshalb ergibt sich ein elektrischer Schaltkreis, der vom positiven Anschluß der Stromquelle über den
Transistor Q 12, eine Parallelschaltung
•Widerstand R2—Hall-Generator ri1—Widerstand R1
Widerstand R4—Hall-Generator H2—Widerstand R3
und den Transistor Q13 auf den negativen Anschluß der Stromquelle
führt, so daß der Strom in der durch die gestrichelten Pfeile angedeuteten Richtung durch die Hall-Generatoren H1
und H2 fließt, d. h. in der Richtung, die der durch die durchgezogenen Pfeile angegebenen entgegengesetzt ist. Deshalb
dreht sich der Motor in der Vorwärts- oder Uhrzeigerrichtung und hält an, wenn die Brückenschaltung vollständig oder
praktisch symmetrisch ist. In Abhängigkeit vom Pegel des am Anschluß B oder A erscheinenden Ausgangs signals wird der
Leitzustand der Transistoren Q 15 und Q 16 des Differenzverstärkers verändert, so daß die Größe des durch die HaIl-Generatren
H1 und H2 fließenden Stromes in Abhängigkeit von der Größe der Ausgangsspannung der Brückenschaltung variiert
wird. D. h., es ist ein analoges Servosystem verfügbar.
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Wie oben beschrieben worden ist, sieht die vorliegende Erfindung eine Schalt- oder Umkehrschaltung zur Steuerung
der Stromflußrichtung durch die Hall-Generatoren für den mit Hall-Generatoren versehenen bekannten Gleichstrommotor
derart, bei welcher die Umkehrung der Energieversorgung der drehmomenterzeugenden Y/indungen auf dem Stator durch
die Hall-Generatoren gesteuert wird. Des weiteren ist der logische Ausgangsgenerator vorgesehen, um die an die
Schalt- oder Umkehrschaltung anzulegenden digitalen oder analogen Signale zu erzeugen, so daß die Drehrichtung des
Gleichstrommotors automatisch umgekehrt werden kann. Der logische Ausgangsgenerator kann eine V.Tieatston'sche Brückenschaltung
aufweisen, so daß die für die Drehgeschwindigkeit und Drehrichtung des Motors repräsentativen Signale zur
Brückenschaltung rückgekoppelt werden können, wodurch ein Servosystem geschaffen wird, in dem der Motor als Servomotor
verwendet werden kann. Ferner kann eine Dämpf- oder Bremsschaltung
zur Verhinderung des Pendeins des Motors zugefügt werden, um die Stabilität des Servosystems sicherzustellen.
Darüber hinaus kann der Stator lediglich ein Paar drehmomenterzeugender
Windungen haben, und der Stromfluß kann in Abhängigkeit von der Phasenänderung umgekehrt werden, so daß
die V/irkung der Windungen erhöht werden kann. Wenn wenigstens vier Windungen verwendet werden, kann der Strom so durch die
mit den Windungen verbundenen Treibschaltungen gesteuert werden, daß er normal durch sie fließt. Deshalb kann die Zahl
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der verwendeten Windungen auf das Vierfache der Anzahl erhöht werden, wie sie bei bekannten Gleichstrommotoren
mit Hall-Generatoren verwendet wird.
Die vorliegende Erfindung ist natürlich durch die beschriebenen Ausführungsformen nicht begrenzt, und' je nach Bedarf können
verschiedene Modifiaktionen und Variationen ausgeführt werden. Beispielsweise können die Transistoren in der Schalt- oder
Umkehrschaltung durch Dioden ersetzt werden, die die gleiche Charakteristik zeigen und symmetrisch geschaltet sind.
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Claims (9)
1. !Gleichstrommotor mit einem Hagnetpole entgegengesetzter
Polarität aufweisenden Rotor, einem ein Paar flußerzeugende, in drehmomenterzeugender Beziehung zum Rotor angeordnete
V/indungen aufweisenden Stator, einem Paar Hall-Generatoren, die den Fluß der Magnetpole abtasten, einer
Treibvorrichtung zum Zuführen von Strömen an die Statorwindungen, und einer Gleichspannungsquelle,
gekennzeichnet durch
eine Schalt-oder Umkehrvorrichtung (CH) zum Umschalten
der Richtung des von der Quelle durch die Hall-Generatoren fließenden Stroms, die mit den Eingangsanschlüssen (al,
b1, c1, d1) der Hall-Generatoren verbunden ist und zwei
Paar Eingangsanschlüsse (A1, A2; A1', A2!) aufweist,
und einen Steuersignalgenerator (3, 5, 6, 7; 23; R11, R12,
R13, R14; 107; PG), der mit den Eingangsanschlüssen der
Schalt- oder Umkehrvorrichtung zur Steuerung von deren Arbeitsweise verbunden ist,
wodurch in Abhängigkeit von den an die Eingangsanschlüsse der Schalt- oder Umkehrvorrichtung angelegten Steuersignalen
die Richtung des Stromflusses durch die Hall-Generatoren automatisch geändert und dadurch die Drehrichtung des Rotors
umgekehrt wird.
2. Gleichstrommotor nach Anspruch 1,· dadurch gekennzeichnet, daß die Schalt- oder Umkehrvorrichtung (CH) symmetrisch miteinander
verbundene und zwischen die Quelle und die Hall-Generatoren geschaltete Halbleiterbauelemente (Q1, 02, Q3, Q4) zur
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automatischen Richtungsänderung des Stromflusses von der Quelle durch die Hall-Generatoren aufweist.
3. Gleichstrommotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Steuersignalgenerator eine Wheatson'sche Brückenschaltung
(3, 5, 6, 7; R11, R12, R13, R14) aufweist mit einem Paar Ausgangsanschlüssen (A, B) und einem in einen Brückenarm
eingefügten variablen Widerstand (3, R11), der seinen Widerstandswert
in Abhängigkeit von der Drehgeschwindigls.t cles
Rotors ändert, wodurch die Brückenschaltung symmetriert wird,
h. Gleichstrommotor nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Detektorvorrichtung (21; 102) zum Abtasten der Drehgeschwindigkeit des Motors neben diesem angeordnet
und mit dem Ausgangsanschluß des Steuersignalgenerators verbunden ist, so daß dessen Ausgangssignalpegel gesteuert
werden kann,
5. Gleichstrommotor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (16, 17,
18, 19) zum Abtasten der Rotordrehgeschwindigkeit und zum Erzeugen des dafür repräsentativen Signals vorgesehen ist,
das zum Bremsen des Rotors verwendet wird, und daß das Anfangssignal der Einrichtung auf den Eingang
des Steuersignalgenerators rückgekoppelt wird, um die Leistung zur Betätigung des Steuersignalgenerators zu
steuern.
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6. Gleichstrommotor nach einem oder mehreren der Ansprüche
1 bis 5, gekennzeichnet durch eine zwischen die Umkehr- und die Treibvorrichtung geschaltete Gegendrehmomenterzeugungsvorrichtung
zur Erzeugung eines der Drehrichtung des Rotors entgegengesetzten Drehmomentes.
7. Gleichstrommotor nach einem oder mehreren der Ansprüche
1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Statorwindungen (L1, L2, L3, IA), durch welche normalerweise die durch die
Treibvorrichtung gegebenen Ströme fließen, im Ring geschaltet sind.
8. Gleichstrommotor nach einem oder mehreren der Ansprüche
1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Statorwindungen (L11, L2\ L3\ IA1) im Stern geschaltet sind.
9. Gleichstrommotor nach einem oder mehreren der Ansprüche bis 8, gekennzeichnet durch eine Auslassungsvorrichtung
(31i 105, 106) zum Überspringen der Erregungsfolge der
Statorwindungen in Abhängigkeit vom Ausgangssignalpegel des Steuersignalgenerators.
Statorwindungen in Abhängigkeit vom Ausgangssignalpegel des Steuersignalgenerators.
Λ0» Gleichstrommotor nach einem oder mehreren der Ansprüche
1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuersignalgenerator eine digitale logische Ausgangssignalerzeugungsschaltung
(LO, PG) aufweist.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8235 | Patent refused |