DE2414336B2

DE2414336B2 - Buerstenloser elektromotor

Info

Publication number: DE2414336B2
Application number: DE19742414336
Authority: DE
Inventors: Toshihide Tokio Hanada
Original assignee: Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 1973-03-26
Filing date: 1974-03-25
Publication date: 1977-12-15
Also published as: JPS5634551Y2; DE2414336A1; JPS50408U

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen bürstenlosen Elektromotor mit mehreren Erregerwicklungen, die über durch Steuertransistoren ausgesteuerte Leistungstransistoren an eine Spannungsquelle schaltbar sind, mit einer Einrichtung zur Erfassung von durch die Wellenform der Wicklungsströme verursachten Drehmomentschwankungen des Rotors und zur phasengerechten Korrektur der Drehmomentschwankungen durch Überlagerung von die Drehmomentschwankungen ausgleichenden Wicklungsströmen.

Ein derartiger bürstenloser Elektromotor ist aus der US-PS 36 28 111 bekannt.

In der aus der US-PS 36 28 111 bekannten Schaltung werden Drehzahlunregelmäßigkeiten eines Synchronmotors vermieden, in dem die Polarität und die Größe des Gleichstroms durch variable Widerstände verändert werden; es ist dabei eine Verstellung der variablen Widerstände in solch exakter Weise erforderlich, daß die Unregelmäßigkeiten des in die Ankerwicklungen gespeisten Gleichstromes kompensiert werden.

Aus der US-PS 35 41408 ist eine Schaltung zur Geschwindigkeitssteuerung bürstenloser Gleichstrommotore bekannt, mit der abhängig von Geschwindigkeitsänderungen gegenüber einem Geschwindigkeitssollwert ein Korrekturstromsignal erzeugt wird, welches die Dauer des in den Erregerwicklungen fließenden Stromes bestimmt. Eine Drehzahlverringerung wird durch Verkürzung der Dauer des durch die betreffende Erregerwicklung fließenden Stromes mit Hilfe von Steuertransistoren ausgeführt.

Bei der aus der US-PS 35 64 370 bekannten Schaltung wird ein Korrektursignal erzeugt, welches in seiner Größe der Spannungsänderung entspricht und entgegengesetzte Phase zu der zu kompensierenden Spannungsänderung hat. Die durch Eingangsspannungen hervorgerufenen Schwankungen werden somit durch Erzeugung eines Korrektursignals gleicher Frequenz und gleicher Amplitude wie der Änderungswert der Spannung, jedoch mit entgegengesetzter Phase, vermieden.

In der DT-AS 22 51 292 ist ferner eine Schaltung zur Drehzahlregelung eines kollektorlosen Gleichstrommotors vorgeschlagen worden, mit der eine Addition der ίο induzierten Spannungen ausgeführt wird, um die Frequenz und/oder die Phasenlage der Welligkeit der Ausgangsspannung eines Gleichrichters zu verbessern, um auch bei hohen Drehzahlen eine günstigere Regelung zu erreichen. Dabei sollen die Drehmomentwelligkeiten möglichst weitgehend ausgesiebt werden.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen bürstenlosen Elektromotor zu schaffen, dessen Drehzahl abhängig von der die DrehmomentweJligkeit und den Drehzahlen entsprechenden Signalen konstant gehalten werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem bürstenlosen Gleichstrommotor der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß bei einem Elektromotor mit Drehzahlregelung die Einrichtung eine der Drehmor.iemschwankung entsprechende Korrekturspannung dem einen Eingang eines Differenzverstärkers zuführt, dessen zweiten Eingang ein der Drehzahlabweichung proportionales Steuersignal zuführbar ist und in Abhängigkeit dessen Ausgangssignale die Wicklungsströme veränderbar sind.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß bei einem in Abhängigkeit von einem aus Hallgeneratoren und einem Steuerpermanentmagneten aufgebauten Drehstellungsdetektor gesteuerten

bürstenlosen Gleichstrommotor, der Differenzverstärker mit den Steuertransistoren über weitere Transistoren verbunden ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Elektromotor wird eine der Drehmomentwelligkeit entsprechende Korrekturspannung erzeugt, die den durch die Leistungstransistoren fließenden Strömen überlagert werden, um Drehmomentwelligkeiten zu beseitigen. Die Korrekturspannungen werden abhängig von den in den Hallgeneratoren erfaßten Drehmomentwelligkeitskomponenten erzeugt. Die von der Drehmomentwelligkeit und der Drehzahl abhängigen Signale werden einem Differenzverstärker zugeführt, dessen Ausgang den in den Leistungstransistoren fließenden Strömen überlagert wird.

Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen bürstenlosen Elektromotors anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Schaltbild der Schaltung mit den Steuer- und Leistungstransistoren,

F i g. 2 eine graphische Darstellung des durch die Wicklungen fließenden Stromes abhängig von der Zeit,
F i g. 3 den Verlauf der Spannung am Punkt A der in F i g. 1 gezeigten Schaltung, und
Fig.4 die Gleichlaufschwankungscharakteristik des

to erfindungsgemäßen Elektromotors.

Bei der in F i g. 1 dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen bürstenlosen Elektromotors weist dieser Motor drei Wicklungen Wi, W2, W3 auf, die von drei Leisiungsiransistorcn TrI, Tr 2 bzw. Tr 3

h5 gesteuert werden. Der Rotor des Elektromotors wird aufgrund des Drehmagnetfeldes gedreht, welches von den Wicklungen VVl, W2, W3 hervorgerufen wird. An dem Rotor ist ein Permanentmagnet befestigt, und der

Stator weist drei Hallgeneratoren Wl₁ H2, H 3 auf. Wenn der Rotor gedreht wird, wirkt das Magnetfeld des Permanentmagneten nacheinander auf jeden Hallgenerator. Die Hallgeneratoren schalten somit die Transistoren Tr4, 7>6, TrS sowie die Transistoren 775, Tr 7, 7>9 nacheinander in den Leitzustand, wodurch zugeordnete Leistungstransistoren Tr 1, Tr 2 und 7V3 angesteuert werden. Weitere Transistoren TrIO, TrW und Tr 12 sind vorgesehen, um den durch die Transistoren Tr 4 bis 7r 9 fließenden Strom zu steuern.

Jeder Leistungstransistor Tr 1, Tr2 und Tr 3 dient dazu, an die zugeordnete Wicklung Wl, W2 und W3 eine Spannung anzulegen, die den in F i g. 2 gezeigten Verlauf hat. Infolgedessen unterliegt der Rotor einer Drehmomentänderung entsprechend dem Spannungsverlauf nach Fig. 2.

Die in F i g. 1 gezeigte Steuerschaltung soll eine derartige Drehmomentänderung bzw. Drehmoment-Schwankung beseitigen. Die Drehmomentschwankung des Rotors wird erfaßt und es wird ein Steuersignal über einen Eingang P an die Basis eines Transistors Tr 13 gegeben, wobei das Steuersignal eine der Drehmomentschwankung entsprechende Spannung ist. Der Transistor Tr 13 bildet mit einem Transistor Tr 14 einen Differenzverstärker. Ein Signal, welches der Differenz zwischen dem Steuersignal am Punkt P und dem Spannungswert am Punkt A bzw. an der Basis des Transistors Tr 14 entspricht, wird an die Basis eines Transistors Tir 15 angelegt, welcher die Transistoren TrIO bis Tr 12 steuert. Die Spannung am Punkt A wird durch Widerstände R ! und R 2 auf einen Bezi.igswert E eingestellt; dieser ßezugsspannungswert kann sich jedoch durch die Wirkung der Spannungsänderung ändern, wie dies auf F i g. 3 hervorgeht, wobei die Spannungsänderung über einen Kondensator C und Widerstände R 3, R 4 und RS auf den Bezugsspannungswert einwirkt. Die Widerstände R 3, R 4 und R 5 sind an einen zugeordneten Kollektor der Transistoren Tr4, Tr6, TrS angeschlossen. Die Änderung der Spannung in Fig.3 entspricht somit der Drehmoment-

H Schwankung des Rotors. Damit fließt durch die Transistoren TrI bis Tr 3 ein Strom, der sich durch die Überlagerung des durch die Leistungstransistoren gemäß F i g. 2 fließenden Stromes und der Komponente der Drehmomentschwankung (Fig.3) ergibt. Jede Drehmomentschwankung des Rotors kann infolgedessen wirksam beseitigt werden. Fig. 4 zeigt die Gleichlaufschwankungscharakteristik des erfindungsgemäßen Elektromotors bei 3 KHz und 33V₃ Umdrehungen und veranschaulicht deutlich, daß bei dem erfindungsgemäßen Elektromotor eine praktisch vernachlässigbare Drehmomentschwankung auftritt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Bürstenloser Elektromotor mit mehreren Erregerwicklungen, die über durch Steuertransistoren ausgesteuerte Leistungstransistoren an eine Spannungsquelle schaltbar sind, mit einer Einrichtung zur Erfassung von durch die Wellenform der Wicklungsströme verursachten Drehmomentschwankungen des Rotors und zur phasengerechten Korrektur der Drehmomentschwankungen durch Überlagerung von die Drehmomentschwankungen ausgleichenden Wicklungsströmen, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Elektromotor mit Drehzahlregelung die Einrichtung eine der Drehmomentschwankung entsprechende Korrekturspannung dem einen Eingang (A) eines Differenzverstärkers (Transistoren TRu, Tr^) zuführt, dessen zweiten Eingang (P) ein der Drehzahlabweichung proportionales Steuersignal zuführbar ist und in Abhängigkeit dessen Ausgangssignale die Wicklungsströme veränderbar sind.

2. Bürstenloser Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem in Abhängigkeit von einem aus Hallgeneratoren und einem Steuerpermanentmagneten aufgebauten Drehstellungsdetektor gesteuerten bürstenlosen Gleichstrommotor der Differenzverstärker Transistoren Tr\y, Τγη) mit den Steuertransistoren (Tu bis Tr₉) über weitere Transistoren (Tn ο bis
verbunden ist.