DE2428718B2 - Bürstenloser Gleichstrommotor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen beispielsweise aus der DE-PS 1108312 bekannten bürstenlosen Gleichstrommotor gemäß dem Oberbegriff des ersten Patentanspruches.

Bei derartigen Motoren werden die durch den sich drehenden Rotor in Wicklungen induzierten Spannungen verwendet, υτη eine Kommutierung des Stromes von Phase zu Phase durchzuführen. Bei stehendem Rotor kann jedoch die Kommutierung nicht erfolgen, so daß zum Anlaufen des Rotors weitere Mittel vorgesehen werden müssen. So ist bei dem aus der DE-PS 1108312 bekannten bürstenlosen Gleichstrommotor auf dem Stator ein Hilfsmagnet angeordnet, durch den der Rotor in einer Ruhelage festgehalten wird. Durch Betätigen eines Schalters soll auf die Statorwicklung ein Stromimpuls gegeben werden, um den Rotor in der einen oder anderen Drehrichtuug anlaufen zu lassen. Es sind weiterhin auf dem Stator Steuerwicklungen vorgesehen, welche bei drehendem Rotor die zur Kommutierung erforderlichen Signale erzeugen. Der genannte Hilfsmagnet ergibt ein den Wirkungsgrad des Motors verschlechterndes F'.astmoment. Weiterhin ist der sichere Anlauf des Rotors nicht gewährleistet, denn wenn der genannte Schalter zu lange betätigt wird, bleibt der Rotor nach einer kleinen Drehung vor der angesteuerten Phase der Statorwicklung wiederum stehen. Andererseits wird bei zu kurzer Betätigung des

Schalters dar Stromimpuls nicht ausreichen, um den Anlauf zu bewirken.

Ferner ist aus der DE-AS 12 38 984 ein Impulsfolgemotor bekannt, bei welchem mehrere Phasen einer StatorwickJung ansteuerbar sind, um einen mit Permanentmagneten versehenen Rotor in eine definierte Ruhelage zu stellen und festzuhalten. Es geht hierbei um das bei Impulsfolge- oder Schrittmotoren bekannte Problem, den Rotor nach Durchführung vorgegebener Drehschritte in der eingenommenen Endlage so lange festzuhalten, bis in Abhängigkeit weiterer von außen zugeführter Impulse eine weitere Drehung des Rotors erfolgen soll. Hierzu sind eine umfangreiche logische Verknüpfungsschaltung, Stellungssensoren und Impulsgeber erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit geringem schaltungstechnischen Aufwand einen bürstenlosen Gleichstrommotor zu schaffen, welcher einen guten Wirkungsgrad aufweist und sicher in die geforderte Drehrichtung anläuft.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des ersten Patentanspruchs angegebenen Merkmale gelöst.

Der erfindungsgemäße Motor zeichnet sich aus durch einen einfachen Aufbau und gewährleistet einen sicheren Anlauf. Mittels einer preiswerten Schaltvorrichtung, welche konventionelle Bauelemente enthält, wird der Rotor elektronisch zunächst in eine Ruhestellung gebracht, aus welcher dann der Anlaui erfolgen kann. Die Ruhestellung des Rotors wird in vorteilhafter Weise lediglich durch Ansteuern einer oder mehrerer Phasen der Statorwicklung erreicht. Anschließend wird durch zeitlich verzögertes Abschalten bzw. Einschalten weiterer Phasen auf den Rotor ein oder mehrere Drehimpulse gegeben, um den Aniauf in einer vorgegebenen Drehrichtung zu bewirken. Die Zeitdauer der Ansteuerung der Wicklungsphasen wird in vorteilhafter Weise an die Bauart des Motors angepaßt, wobei insbesondere das Anfahrdrehmoment, das Trägheitsmoment und die Polpaarzahl zu berücksichtigen sind. Aufgrund der vorgeschlagenen Ausbildung der Komrnutierungseinrichtung wird es möglich, den Einsatzpunkt und die Dauer des Stromflusses durch die Phasen der Statorwicklung den gewünschten Bedingungen anzupassen, so daß praktisch alle Motor- und Drehzahlcharakteristiken realisierbar sind. Insbesondere kann so eine Überlappung der Ströme bei der Kommutierung vermieden und damit ein guter Wirkungsgrad des Motor? erreicht werden. Wird ein Lagesensor vorgesehen, welcher vorzugsweise als magnetfeldabhängiger W'derstand ausgebildet ist, so wird entsprechend der geometrischen Anordnung für einen bestimmten Winkelbereich ein Signal erzeugt und damit die Zeitdauer des Stromflusses beeinflußt. Enthält die Kommutierungseinrichtung gemäß einer bevorzugten Aiisführungsform ein Widerstandsnetzwerk, so läßt sich in sehr einfacher Weise durch geeignete Dimensionierung der einzelnen Widerstände die Ctromflußdauer durch die Phasen der Statorwicklung vorgeben. Der Aufwand an Bauteilen ist dabei äußerst gering. Es ist ferner von Vorteil, die Schaltvorrichtung mit zwei RC-Gliedern auszurüsten, um somit sehr einfach deren Zeitkonstanten vorzugeben. Damit wird es mit einem geringen .Schaltungsaufwand ermöglicht, den Rotor zunächst in seine Ruhestellung zu bringen, aus welcher er dann nach Ablauf der ersten Zeitdauer sofort herauiiläuft. Es hat sich weiterhin als besonderer Vorteil erwiesen, nicht nur eine Phase, sondern insbesondere zwei Phasen der Statorwicklung zunächst gemeinsam anzusteuern, da auf diese Weise der Rotor schnell in die Ruhelage eingestellt werden kann und ein Pendeln um die Ruhelage verhindert wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel mit einer Schaltvorrichtung enthaltend einen Lagesensor,

ίο Fig.2 ein Ausführungsbeispiel mit einer Schaltvorrichtung enthaltend Zeitglieder,

Fig.3 ein drittes Ausführungsbeispiel, bei welchem ähnlich wie in F i g. 1 mittels den in der Statorwicklung induzierten Spannungen die Kommutierung bewirkt wird,

Fig.4 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einer Kommutierungseinrichtung, wobei die Differenzverstärker über Rückführwiderstände zyklisch miteinander verschaltet sind.

F i g. 1 zeigt ein erstes Ausfi^rungsbeispiel einer Schaltungsanordnung eines bürstenlcen Gleichstrommotors mit einer dreiphasigen Statorwicklung, wobei die drei Wicklungsphasen 1 bis 3 in Stern gescheltet sind und die gemeinsamen Enden an der Spannungsquelle Um .'legen. Der nicht dargestellte Rotor enthält Permanentmagnete, derart, daß falls die genannten Phasen der Statorwicklung in geeigneter Weise von Strom durchflossen werden, auf den Rotor in bekannter Weise ein Drehmoment wirksam wird. Die freien Enden 4 bis 6 der Phasen sind mit einer Kommutierungseinrichtung 7 verbunden, enthaltend drei Differenzverstärker 10 bis 12. Dabei ist jeweils eines der Enden 4 bis 6 mit einem der ersten Eingänge der Differenzverstärker verbunden. Die zweiten negativ bewerteten Eingänge sind jeweils mit einem Ende einer benachbarten Phase verbunden, so daß beispielsweise am Ausgang des Verstärkers 10 dann ein positives Signal ansteht, wenn die in der Phase 1 induzierte Spannung größer ist als die in der Phase 2 induzierte Spannung. Den Differenzverstärker 10 bis 12 sind Inverterstufen 16 bis 18 sowie NAND-Gatter 19 bis 21 nachgeschaltet. Dabei ist beispielsweise ein Ausgang des vorgeschalteten Differenzverstärkers 10 über die Inverterstufe 16 mit dem NAND-Gatter 19 verbunden, dessen !weiter Eingang

■*> mit dem Ausgang des Differenzverstärkers 12 verbunden ist. In entsprechender Weise sind auch die weiteren NAND-Gatter mit dem vorgeschalteten Differenzverstärkern verbunden. Der Kommutierungseinrichtung 7 ist eine Verstärkerstufe 9 nachgeschaltet, welche Transistoren 27, 29, 31 aufweist. Die Ausgänge der genannten NAND-Gatter sind über Widerstände jeweils mit der Basis eines der Transistoren 26, 28, 30 verbunden, deren Kollektoren jeweils mit der Basis der Leistungstransistoren 27, 29, 31 verbunden sind. Die freien Enden der Phasen 4, 5, 6 liegen jeweils am Kollektor der genannten Leistungstransistoren, deren Emitter an Masse liegen. Der Einfachheit halber sind die Klemmen der Schaltung, welche an einer gemeinsamen Spannungsquelle Ue liegen mit einem +-Zeichen

'·" versehen. Es sind weiterhin eine Schaltvorrichtung 33 vorgesehen um den Rotor zum Anlaufen zu bringen. Diese enthält als Lagesensor für die Rotorstellung einen magnetfeldabhängigen Widerstand 34, welcher mit einem Widerstand 35 einen Spannungsteiler bildet zur

'■' Erzeugung der Basisspannung eines Transistors 36. Der Kollektor des Transistors 36 ist direkt mit der Basis des Leistungstransistors 31 und über eine Dioclr 37 mit einem Schalter 39 verbunden. Der ve nannte Srhaltpr IQ

ist weiterhin über eine Diode 38 mit dem Mittenabgriff eines Spannungsteilers aus den Widerständen 22, 23 verbunden, welche in der Basisstrecke des Transistors 28 liegen. Es ist weiterhin eine Prüfanordnung 41 vorgesehen, mit welcher nach Erreichen einer vorwählbaren Rotordrehzahl der Transistor 36 gesperrt wird. Die Prüfanordnung enthält einen Differenzverstärker 43 sowie einen Frequenz-Spannungsumformer 42 bekannter Bauart, welcher mit dem Ausgang des Differenzverstärkers 12 verbunden ist. Der Ausgang des Verstärkers 43 liegt an der Basis des Transistors 36.

Die Funktionsweise der angegebenen Schaltung ist folgende: Durch Schließen des Schalters 39 bei zunächst stillstehendem Rotor wird die Basis der Transistoren 28 und 31 auf Masse-Potential gelegt, so daß der Leistungstransistor 29 öffnet, während der Leistungstransistor 31 gesperrt ist. Somit wird aufgrund des durch die Phase 2 fließenden Stromes der Rotor in eine definierte R'.ihe^cie!!un^iT f^^f^^h' Anfirrnr»/-! A&r cn^nn^p. trischen Anordnung des als ein magnetfeldabhängiger Widerstand 34 ausgebildeten Lagesensors wird mittels des Transistors 36 ein Signal erzeugt, welches jedoch über die Diode 37 zunächst unwirksam gemacht wird. Nach dem öffnen des Schalters 39 wird der Stromfluß in der Phase 2 unterbunden, während infolge des nun wirksamen Signals des Lagesensors ein Strom durch die Phase 3 fließen wird. Damit erhält der Rotor einen Drehimpuls und er läuft aus der Ruhestellung in die vorgegebene Drehrichtung an. Es sei darauf hingewiesen, daß der Lagesensor derart angeordnet ist, daß der Strom durch die Phase 3 nur so lange fließt, wie es zur Erzeugung eines Drehimpulses erforderlich ist. Ein »Festhalten« des Rotors in einer neuen Stellung tritt somit nicht ein. Für den Fall, daß mit dem genannten Drehimpuls in den Phasen 1 bis 3 ausreichend starke Spannungen induziert werden, werden über die Kommutierungseinrichtung 7 und die Verstärkerstufe 9 zunächst die Phase 1 und nachfolgend sämtliche Phasen zyklisch nacheinander von Strom durchflossen. Die StromfluBdauer und der jeweilige Durchschaltzeitpunkt der Phasen 1 bis 3 kann dabei durch den Differenzverstärkern 10 bis 12 nachgeschaltete logische Verknüpfungen wie oben beschrieben vorgegeben werden. Der Rotor läuft somit bei einem guten Wirkungsgrad auf die mit der Motorspannung Um vorwählbare Drehzahl. Für den Fall, daß die mit dem ersten Drehimpuls induzierten Spannungen nicht stark genug sind, dreht sich der Rotor weiter bis gesteuert durch den Lagesensor die Phase 3 wiederum vom Strom durchflossen wird und ein erneuter Drehimpuls erzeugt wird. Dies wiederholt sich so lange, bis die induzierten Spannungen ausreichen, um die oben beschriebene, induktive Kommutierung zu übernehmen. Um während des normalen Laufes des Rotors einen unnötigen Einfluß des Lagesensors auszuschließen, ist die Prüfanordnung 41 vorgesehen. Hat der Rotor eine bekannte Drehzahl erreicht so gelangt über den Frequenz-Spannungs-Umformer 42 ein Signal zu dem Differenzverstärker derart, daß dessen Ausgang negativ wird und der Transistor 36 sperrt. Anstelle des oben beschriebenen Umformers 42 kann zum Sperren des Transistors 36 auch direkt die in wenigstens einer der Phasen 1 bis 3 induzierte Spannung verwendet werden.

In Fig.2 ist eine weitere Schaltungsanordnung für einen bürstenlosen Gleichstrommotor dargestellt wobei außer der Statorwicklung noch eine Steuerwicklung mit dsn Phasen 51, 52, 53 vorgesehen ist. Die Steuerwicklung weist in bezug auf die Statorwicklung einen entgegengesetzten Wicklungssinn auf und ist ebenfalls in Stern geschaltet. Die freien Enden 54 bis 56 sind auf ein zu einem Ring verbundenen Widerstandsnetzwerk 57 bis 62 geschaltet, wobei jeweils zwei Widerstände zwischen zwei freien Enden liegen. Die anderen gemeinsamen Verbindungspunkte zweier benachbarter Widerstände sind über weitere Widerstände 66 bis 68 jeweils auf Eingänge von drei Differenzverstärkern 75 bis 77 geführt. Die freien Enden 54 bis 56 sind außerdem über in Sperrichtung betriebene Dioden 69 bis 71 auf die genannten Eingänge geführt. Es ist an die Spannungsquelle Uf. ein Spannungsteiler 73, 74 angeschlossen, dessen Mittenabgriff sowohl auf den Sternpunkt der Steuerwicklung als auch auf die zweiten Eingänge der Differenzverstärker 65 bis 77 geführt ist. Es ist eine Verstärkerstufe 78 nachgeschaltet, enthaltend Leistungstransistoren 79 bis 81, über welche die Phasen 1, 2, 3 der Statorwicklung angesteuert werden. Die ersten Eingang? dpr niffprpn/vprstärker sind darüber hinaus mittels der Dioden 84 bis 86 mit einer Schaltvorrichtung 87 verbunden. Diese enthält einen Schalter 89 mit welchem ein RC-Glied 90, 91 und ein Differenzverstärker 92 verbunden ist. Der Ausgang des Differenzverstärkers ist über eine Diode 93 mit einem weiteren RC-Glied 94,95 und über die Diode 85 mit dem Verstärker 75 verbunden. Der gemeinsame Punkt des RC-Giiedes 94, 95 liegt über die Diode 84 am Eingang des Vertärkers 76. Zusätzlich ist noch ein Schalttransistor 96 vorgesehen, dessen Kollektor über die in Sperrichtung geschaltete Diode 86 mit dem Eingang des Verstärkers 77 verbunden ist. Der Kollektor-Emitterstrecke des Transistors 96 ist ein RC-Glied 98a, 98 parallel geschaltet, dessen gemeinsamer Verbindungspunkt über eine Diode 99 mit dem ersten Eingang des Differenzverstärkers 77 verbunden ist. Der mit der Basis des Transistors 96 verbundene Widerstand 97 kann bevorzugt auch durch den gestrichelt dargestellten Kondensator 97a ersetzt werden. Damit wird mit einem geringen Aufwand erreicht, daß bei entsprechender Dimensionierung der RC-Glieder 94, 95 bzw. 97a, 976 auf den Rotor zeitlich nacheinander zwei Drehimpulse wirksam werden. Dies ist für den Anlauf von besonderer Bedeutung.

Die Funktionsweise der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 2 ist folgende:

Durch Betätigen des Schalters 89 liegt am Ausgang des Differenzverstärkers 92 ein positives Signal, so daß zum einen über die Diode 85 der Transistor 79 und über die Dioden 93, 84 der Transistor 80 durchgeschaltet werden. Gleichzeitig wird der Transistor 96 durchgeschaltet, so daß der Transistor 81 mit Sicherheit i^errt. Aufgrund des Stromflusses durch die Phasen 1, 3 wird der permanentmagnetische Rotor des Gleichstrommotors in eine definierte Ruhestellung gebracht Nach einer gewissen durch die Dimensionierung des RC-Gliedes 90, 91 vorwählbaren Zeitdauer verschwindet am Ausgang des Verstärkers 92 das genannte Signal, so daß über den Verstärker 75 der Strom durch die Phase 3 unterbrochen wird. Aufgrund der Sperrwirkung der Diode 93 bleibt jedoch für eine vorwählbare Zeitdauer das positive Signal am Kondensator 95 bestehen, so daß auch die Phase 1 noch vom Strom durchflossen wird Damit wird auf den Rotor ein Drehimpuls gegeben um ihn aus seiner Ruhestellung zum Anlaufen zu bringen. Durch geeignete Dimensioniening des RC-Gliedes 94, 95 wird die Zeitdauer des Stromflusses derart vorgegeben, daß auf den Rotor kein Bremsmoment wirksam werden kann. Der Transistor 96 dient wie

bereits ausgeführt zunächst dazu über die Diode 86 und den Differenzverstärker /7 den Transistor 81 so lange zu sperren, wie die Transistoren 79 bzw. 80 Strom führen. Mittels l'-s dem Transistor 96 vorgeschalteten RC-Gliedes wird weiterhin erreicht, daß der Transistor 96 nach Abschalten der Phase 2 verzögert sperrt und über das RC Glied 98a, 98 und die Diode 99 der Tranv.lor 81 und die Phase 2 kurzzeitig von Strom durchflossen wird. Durch geeignete Dimensionierung der RC-Glieder 94,95 bzw. 97a, 97b wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß die Phasen 1, 2 nacheinander von Strom durchflossen werden, und auf den Rotor somit zwei Drehimpulse wirksam werden. Der genannte Drehimpuls reicht aus. daß durch den permanent-magnetischen Rotor in der Steuerwicklung ausreichend starke Spannungen induziert werden, mit welchen über die Kommutierungseinrichtung 50 nun das Schalten der Leitungstransistoren bewirkt wird. Dies sei für die Phasr 1 narhfnlurnH rrläiitrrt. wnhri rlavnn aiisopuan

gen sei. daß in der Steuerwicklung 51 bis 53 um jeweils 120° el. versetzte Spannungen durch den Rotor induziert werden. Mittels der benachbarten Widerstände 61, 62 wird aus den Spannungen der Phasen 3 und 1 der Mittelwert gebildet, entsprechend des Widerstandsverhältnisses. Überschreitet der genannte Mittelwert des durch den Spannungsteiler 73, 74 gebildete Bezugspotential, so erscheint am Ausgang des Verstärkers 77 ein positives Signal, und die Phase 2 wird durchgeschaltet. Wird der Mittelwert größer als die Spannung der Phase 53, so wird diese Spannung über die Diod 71 auf den Eingang des Verstärkers 77 gelegt. Unterschreitet die Spannung der Phase 53 das Bezugspotential, wobei der Vollständigkeit halber auch noch der Spannungsabfall an der Diode 71 zu berücksichtigen ist, so wird die Phase 2 gesperrt. Durch entsprechende Dimensionierung der benachbarten Widerstände 61, 62 kann dabei der Einschaltzeitpunkt der Phase 2 verschoben, die Einschaltdauer kleiner oder größer als 120° el. eingestellt werden, so daß mit der angegebenen Schaltung praktisch alle gewünschten Motor- und Drehzahlcharakteristiken realisierbar sind. Insbesondere ist somit die überlappungsfreie Kommutierung der Phasen 1 bis 3 ohne besonderen Aufwand realisierbar. Die Schaltungsanordnung gemäß Fig. 2 kann zur Einsparung von Bauteilen in bevorzugter Weise modifiziert werden. Dem Transistor 81 wird ein NOR-Gatter vorgeschaltet, welches die Ausgänge der Differenzverstärker 75, 76 miteinander verknüpft. Der Differenzverstärker 77 und die vorgeschalteten Widerstände 61, 62, 68 entfallen hierbei ebenso wie der Transistor 96 aus der Schaltvorrichtung. Im Hinblick auf den sicheren Anlauf wird auf diese Weise erreicht, daß auf den Rotor hintereinander zwei Drehimpulse wirksam werden. Der erste wird wie oben beschrieben durch Ansteuern der Phase 1 bewirkt Nach Beendigung des Stromflusses der Phase 1, dessen Zeitdauer durch das RC-GIied 94, 95 vorgegeben ist, wird über das genannte NOR-Gatter der Transistor 81 durchgeschaltet und somit ein zweiter Drehimpuls auf den Rotor gegeben. Auch diese Schaltungsvariante bietet den erheblichen Vorteil von zwei nacheinander auf den Rotor wirksamen Drehimpulsen, so daß der Rotor sicher in der vorgegebenen Richtung anlaufen wird.

Fig.3 zeigt eine bevorzugte Schaltungsanordnung, weiche sich von der in F i g. 2 gezeigten im wesentlichen dadurch unterscheidet, daß keine gesonderte Steuerwicklung vorgesehen ist Die zur Kommutierung erforderlichen Spannungen werden vielmehr direkt aus der Statorwickliing ausgekoppelt. Der Sternpunkt der Statorwicklung 1 bis 3 liegt auf Massepotential, während die freien Enden der Statorwicklung mit den Eingangsklemmen 54 bis 56 der Kommutierungseinrichtung 50 % verbunden sind. Der Einfachheit halber sind die sich entsprechenden Bauelemente aus F i g. 2 und F i g. 3 mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Dem Widerstandsnetzwerk 57 bis 68 sind entsprechend dem obigen Beispiel drei Differenzverstärker 105 bis 107 nachge-

in schaltet, deren positiv bewerteten Eingänge auf Massepotential liegen. Die Ausgänge der genannten Verstärker sind über nicht näher bezeichnete Widerstände jeweils auf die Basis der Transistoren 108 bis 110 geführt. Deren Emitter liegen an der positiven

r> Spannungsquelle Ue, während die Kollektoren über Spannungsteiler mit der Basis der Leistungstransistoren 79 bis 81 verbunden sind. Die Emitter der genannten Leistungstransistoren sind mit einer negativen Motorspanniingsniielle Uu verbunden. Das Anlaufen des Motors erfolg·, wie oben bereits beschrieben, mittels der Schaltvorrichtung 87, wobei beispielsweise für eine gegenüber Masse positive Spannung am negativ bewerteten Eingang des Verstärkers 105, an dessen Ausgang ein negatives Signal erscheint, so daß Transistoren 108 und 79 geöffnet werden und durch die Phase 3 ein Strom fließen kann. Im übrigen entsprechen sich die Funktionsweise der Schaltungsanordnungen aus F i g. 2 und F i g. 3.

Soll weiterhin die Drehzahl des bürstenlosen Gleichstrommotors einen bestimmten Wert nicht überschreiten, so kann das in vorteilhafter Weise durch Abschalten wenigstens einer Phase der Statorwicklung über eine Regeleinrichtung 112 erreicht werden. Hierzu wird mittels einer Gleichrichterschaltung, enthaltend

j5 Dioden 114 bis 116 eine der momentanen Drehzahl des Rotors proportionale Spannung gebildet. In der Schaltungsanordnung gemäß F i g. 3 sind die genannten Dioden mit den freien Enden der Statorwicklung 1 bis 3 verbunden. Ist gemäß Fig. 2 eine Steuerwicklung vorgesehen, so werden die Dioden zweckmäßigerweise mit dieser verbunden. Die genannte Spannung wird über ein RC-GIied 117, 118 auf den negativ bewerteten Eingang eines Differenzverstärkers geführt, an dessen zweiten Eingang über einen Spannungsteiler 121, 122 eine Bezugsspannung Ur liegt. Der Ausgang des Differenzverstärkers 120 liegt über eine in Sperrichtung geschaltete Diode 124 am Eingang des der Phase 2 zugeordneten Differenzverstärkers 107. Überschreitet die der Drehzahl proportionale Spannung die Bezugsspannung Ur, so wird der Ausgang des Verstärkers 120 negativ und damit auch der Eingang des Verstärkers 107. Die Phase 2 kann daher auch wenn über das Widerstandsnetzwerk 57 bis 68 entsprechende Signale anstehen, so lange nicht durchgeschaltet werden, bis die Drehzahl des Rotors wieder den mit der Bezugsspannung Ur vorgewählten Wert erreicht hat

Die Drehzahlregelung kann auch dadurch erreicht werden, daß der Motor in bekannter Weise mit einer äußeren Steuerfrequenz synchronisiert wird. Hierbei wird die Frequenz der in der Statorwicklung 1 bis 3 oder in die Steuerwicklung induzierten Spannung in einer Frequenzvergleichseinrichtung mit der äußeren Steuerfrequenz verglichen. Sind die genannten Frequenzen bei Erreichen der Solldrehzahl gleich, so wird mittels der Vergleichseinrichtung ein Signal erzeugt, welches wenigstens eine Phase der Statorwickiung abschaltet oder zumindest den Stromflußwinkel reduziert Die aufgrund des einfachen Aufbaus bevorzugte

Schaltungsanordnung gemäß F ig. 4 enthält eine Koni· mutieriingseinrichtung 130 mit Differenzverstärkern 10 bis 12, deren Eingänge ähnlich wie in F i g. I dargestellt, mit den Steuerwicklungen 131 bis 133 verbunden sind. Im Unterschied zu F i g. I sind jedoch den Differenzverstärkern keine Inverterstufen und Gatter nachgeschaltet, sondern es sind lediglich zyklisch verschaltete Rückführwiderstände 138 bis 140 vorgesehen.

So ist beispielsweise der Ausgang des Differenzverstärkers 11 mittels des Rückführwiderstandes 138 auf den negativ bewerteten Eingang des Differenzverstärkers 10 geschaltet. Mittels der genannten Kommutierungseinrichtung werden ähnlich wie in F i g. I beschrieben durch die in den Steuerwicklungen 131 bis 133 induzierten Spannungen die Transistoren der nachgeschalteten Verstärkerstufe 9 zyklisch nacheinander von Strom durchflossen. Zum Anlauf des Rotors ist eine Schaltvorrichtung 87;) vorgesehen, die in Aufbau und Wirkungsweise im wesentlichen der Schaltvorrichtung 87 entspricht.

5 Obgleich die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele sich auf Gleichstrommotoren mit dreiphasiger Statorwicklung beziehen, sei ausdrücklich darauf hingewiesen, daß die Erfindung Motore mit mehrphasiger Statorwicklung betrifft. Wesentlich ist in allen Fällen, daß der Rotor durch Ansteuern einer oder mehrerer Phasen der Statorwicklung zunächst in eine Ruhestellung gebracht wird und daß nachfolgend eine oder mehrere Phasen nacheinander zyklisch für eine vorwählbare Zeitdauer angesteuert werden und den Rotor zum Anlaufen zu bringen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Bürstenloser Gleichstrommotor enthaltend einen Rotor mit Permanentmagneten, eine mehrphasige, mittels einer Kommutierungseinrichtung ansteuerbare Statorwicklung, wobei der Kommutierungseinrichtung in Abhängigkeit von durch den drehenden Rotor induzierten Spannungen Stellungssignale zugeführt werden und der Rotor Für den Anlauf in eine definierte Ruhelage stellbar ist, ι ο dadurch gekennzeichnet, daß die Kommutierungseinrichtung (7, 50) mit einer Schaltvorrichtung (33, 87) verbunden ist, daß mittels der Schaltvorrichtung (33, 87) während des Anlaufs derart Signale erzeugt werden, daß der Rotor durch Ansteuerung vorgegebener Phasen der Statorwicklung (1, 2, 3) in die Ruhelage gestellt wird und anschließend wenigstens eine Phase für eine vorwählbare Zeitdauer angesteuert wird, um den Rotor in einer vorgegebenen Drehrichtung zu drehen und daß die Kommutierungseinrichtung zur Verarbeitung der Stellungssignale eine Anordnung mit Gattern (19 bis 21) und/oder ein Netzwerk mit ohmschen Widerständen (57 bis 68) und mit Differenzverstärkern (10 bis 12 bzw. 75 bis 77) aufweist.

2. Bürstenloser Gleichstrommotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei freie Enden der Statorwicklung über ohmsche Widerstände zyklisch vertauscht auf die Eingänge der Differenzvei stärker (10 bis 12) gelegt sind, daß jedem Verstärker (IC bis 12* eine Inverterstufe (16 bis 18) nachgeschaltet ^;st, welche mit jeweils einem NAND-Gatter (19 bis 21) verb; iden sind, wobei die zweiten Eingänge der genannten Gatter (19 bis 21) jeweils direkt mit einem Ausgang eines der Differenzverstärker verbunden ist, und daß die Ausgänge der genannten Gatter mit der Basis jeweils eines Transistors (26, 28 bis 30) verbunden sind, an deren Kollektoren die Signale zum *o Ansteuern der Verstärkerstufe (9) abgreifbar sind.

3. Bürstenloser Gleichstrommotor nach Anspruch

1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltvorrichtung einen vorzugsweise als magnetfeldabhängigen Widerstand (34) ausgebildeten Lagesensor aufweist, welcher, sofern der Rotor seine Ruhestellung einnimmt, ein Signal abgibt.

4. Bürstenloser Gleichstrommotor nach Anspruch

2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltvorrichtung (33) einen Schalter (39) aufweist, >o welcher im geschlossenen Zustand die Kathoden zweier Dioden (37) an Massepotential legt, daß die Anode der Diode (38) mit der Basis des Transistors (28) verbunden ist und daß die Anode der Diode (37) mit den Kollektoren der Transistoren (30) und (36) >> verbunden ist, wobei die Basis des Transistors (36) an einem Spannungsteiler, enthaltend den magnetfeldabhängigen Widerstand (34) liegt.

5. Bürstenloser Gleichstrommotor nach Anspruch

I, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommutierungs· wi einrichtung (50, 100) ein zu einem Ring geschaltetes Widerstandsnetzwerk (57 bis 62) aufweist, wobei zwischen den freien Enden (54 bis 56) der Phasen (1 bis 3; 51 bis 53) jeweils zwei Widerstände liegen, deren Mittenabgriffe über einen weiteren Wider- >■ ■ stand (66 bis 68) mit einem Eingang eines nachgeschalteten Differenzverstärkers (75 bis 77; 105 bis 1071 verbunden sind, und daß die freien Enden (54 bis 56) über in Sperrichtung geschaltete Dioden (69 bis 71) auf die genannten Eingänge geführt sind.

6. Bürstenloser Gleichstrommotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei freien Enden einer Steuerwicklung (131 bis 133) oder der Statorwicklung über ohmsche Widerstände zyklisch vertauscht auf die Eingänge der Differenz'-erstärker (10 bis 12) gelegt sind, daß die Ausgänge der Differenzverstärker jeweils mittels eines Rückführwiderstandes (138 bis 140) zyklisch mit einem Eingang eines der genannten Differenzverstärkers verbunden sind, und daß die Ausgänge der Differenzverstärker mit der Verstärkerstufe (9) verbunden sind.

7. Bürstenloser Gleichstrommotor nach einem der Ansprüche 1,5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schaltvorrichtung (87) vorgesehen ist, mit welcher vorzugsweise zwei Phasen der Statorwicklung gleichzeitig für eine erste vorwählbare Zeitdauer ansteuerbar sind um den Rotor in die Ruhestellung zu stellen, und daß anschließend eine der genannten Phasen abschaltbar ist, während die andere Phase noch für eine zweite vorwählbare Zeitdauer angesteuert bleibt

8. Bürstenlo??r Gleichstrommotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltvorrichtung (87) einen Differenzverstärker (92) aufweist, an dessen Eingang ein erstes RC-Glied (90, 91) angeschlossen ist zum Vorwählen der ersten Zeitdauer, daß der Ausgang des Differenzverstärkers über Dioden (84, 85) mit der Kommutierungseinrichtung zum Ansteuern von zwei Phasen verbunden ist, wobei der Diode (84) eine weitere Diode (93) sowie ein zweites RC-Glied (94, 95) vorgeschaltet ist zum Vorwählen der zweiten Zeitdauer.