DE4301515A1

DE4301515A1 - Elektronisch kommutierter Motor

Info

Publication number: DE4301515A1
Application number: DE4301515A
Authority: DE
Inventors: Hans Hermann Rottmerhusen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-06-16
Filing date: 1993-01-21
Publication date: 1993-12-23

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Motoren mit elektronischer Kommutierung.

Zum Stand der Technik wird Bezug auf die Schriften: R. Müller: "Gleichstrommotoren mit elektronischem Kommutator . . ." in VDI-Berichte Nr. 432, 1983, sowie auf die Patentschriften US 34 44 406 und US 44 79 078 genommen.

Elektronisch kommutierte Motoren mit hoher Leistungs aufnahme bedürfen oft einer Anlaufstrombegrenzung. Zur Drehzahlsteuerung solcher Motoren findet im allgemeinen eine digitale Steuerelektronik mit Pulsweitenmodulation Anwendung.

Aufgabe der Erfindung ist es, elektronisch kommutierte Motoren mit einer Anlaufstrom- und Nennstrombegrenzung zu versehen, sowie mit einer Drehzahl und Konstantdreh zahlregelung.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale der nebengeordneten Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die erfindungsgemäßen Lösungen haben die Vorteile, daß durch die Anordnung einer Phasenanschnittsteuerung vor der Gleichrichterbrückenschaltung des Leistungsteils der Anlauf- und Nennlaststrom begrenzt, sowie die Drehzahl und eine Konstantdrehzahl reguliert werden kann, wobei es besonders vorteilhaft ist, daß durch den der Gleich richterbrückenschaltung nachgeschalteten Kondensator ein annähernd gleichmäßiges Drehmoment erzielt wird, und keine Drehmomentlücken durch den Phasenanschnitt vorhanden sind.

Alternativ kann durch die Anordnung eines Spannungsteilers zur Steuerelektronik der Anlauf- und Nennlaststrom regu liert werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung an Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Dabei zeigt:

Fig. 1 eine Schaltungsanordnung der Elektronik zur Kommutierung der Wicklungsstränge des Motors,

Fig. 2 eine Schaltungsanordnung zur Regulierung der Anlauf- und Nennlaststrombegrenzung,

Fig. 3, 4 und 5 eine Schaltungsanordnung zur Regulierung der Anlaufstrombegrenzung.

Elektronisch kommutierte Motoren zeigen eine grobe Typen vielfalt, von einsträngigen und einpulsigen bis zum drei strängigen und sechspulsigen Motor. Motoren mit mehr als sechspulsiger Ansteuerung bieten kaum technische und wirtschaftliche Vorteile.

Als Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 1 einen dreisträngigen und dreipulsigen Motor.

Um den Motor aus einem Wechselstromnetz betreiben zu können, ist eine Gleichrichterbrückenschaltung 6 den Wicklungssträngen a, b und c vorgeschaltet. Zur Kommu tierung der Wicklungsstränge ist jeweils einem Wicklungs strang ein Leistungshalbleiter zugeordnet. Den Leistungs halbleitern d, e, f ist eine digitale Steuerelektronik zugeordnet, z. B. bestehend aus einer Leuchtdiode 2, zwei Fototransistoren 3 und einem ROM bzw. einem BCD zu Dezimal-Dekoder, IC 2. Der zweite Fototransistor ist durch den Anschluß 3′ sinnbildlich dargestellt. Als Lage melder finden auch anstatt Fototransistoren Hallgenera toren oder Magnetsensoren Anwendung.

Bei Motoren mit sehr hohen Drehzahlen und einem PM erregten Läufer ist es erforderlich, den Anlaufstrom zu begrenzen. Für diese Aufgabe ist in der Fig. 1 der Gleichrichter brückenschaltung 6 eine Phasenanschnittsteuerung 20 vorge schaltet, womit der Anlaufstrom, die Drehzahl, der Nenn laststrom und eine Konstantdrehzahl reguliert und ge steuert werden kann.

Damit beim Phasenanschnitt der Laststrom der Wicklungs stränge nicht über den minusseitigen Anschluß 8′ der Steuerelektronik fließen kann ist es erforderlich, eine netzgetrennte Stromversorgung der Steuerelektronik vorzu sehen. Eine solche Maßnahme wird vorteilhaft mit einem Trenntrafo erzielt. Der Trenntrafo kann zum Beispiel eine Leistung von 0,5 VA besitzen, und er ist vor dem Phasenan schnitt der Phasenanschnittsteuerung angeordnet. Dem Trenntrafo ist ein Gleichrichter 4 und dem Gleich richter ein Spannungskonstantregler IC 1 nachgeschaltet.

Um beim Phasenanschnitt Drehmomentlücken zu verhindern ist der Gleichrichterbrückenschaltung 6 ein Kondensator 5 nachgeschaltet. Durch die Eigenschaften eines Kondensators wird bei jeder phasenanschnittbedingten Drehzahl ein an nähernd gleichmäßiges Drehmoment erzielt.

Der Anlaufstrom und der Überlaststrom kann auch vorteil haft über einen Spannungsteiler reguliert werden.

Fig. 2 zeigt eine derartige Lösung. In dem minusseitigen Anschluß 8 der Gleichrichterbrücken schaltung 6 ist ein Shunt 9 angeordnet, und dem Shunt ist ein Spannungsverstärker IC 4 zugeordnet. Der Spannungsver stärker steuert einen Transistor 10, der mit der Eingangs seite an dem Ausgang des Spannungskonstantreglers IC 1 an geschlossen ist, und der Ausgang des Transistors führt zum minusseitigen Anschluß 8 der Gleichrichterbrückenschaltung 6. Dem Transistor 10 ist ein Widerstand 11 vorgeschaltet, und zwischen dem Widerstand 11 und dem Transistor 10 be findet sich der Anschluß 12 der Versorgung für die Steuer elektronik. Der Anschluß 12 ist in der Fig. 1 gestrichelt dargestellt.

Die Spannung des Versorgungsanschlusses 12 für die Steuer elektronik wird somit durch einen Spannungsteiler bestimmt. Der Versorgungsanschluß 13 führt zu den Wicklungssträngen a, b, c, Fig. 1.

Der Spannungsabfall am Shunt, verursacht durch die Leistungsaufnahme der Wicklungsstränge a, b, c wird vom Span nungsverstärker verstärkt, wodurch der Transistor 10 ent sprechend aufgesteuert wird, hierdurch fällt die Spannung des Versorgungsanschlusses 12 der Steuerelektronik ab, wo durch die Leistungshalbleiter d, e, f der Fig. 1 entspre chend der Vorgabe der Schaltschwelle des Spannungsverstär kers IC 4 abgeschnürt werden. Die Schaltschwelle des Span nungsverstärkers kann gleitend über einen Potentiometer einstellbar sein, hiermit ist die Drehzahl regulierbar. Die Lagemelder werden durch den Anschluß 1 versorgt.

Fig. 3 zeigt eine Schaltungsanordnung für eine Anlaufstrom begrenzung, bei der die Steuerelektronik über einen Trans formator 14 versorgt wird. Der Transformator ist vor der Gleichrichterbrückenschaltung 6 angeordnet. Dem Transfor mator ist ein Gleichrichter 15 nachgeschaltet, aus dem der Spannungskonstantregler IC 1 versorgt wird.

Der Anlaufstrom des Motors wird durch ein Zeitglied be stimmt: bestehend aus einem Widerstand 16, einem selbst leitenden Transistor 17 und einem Kondensator 18. Der Ein gang des Transistors 17 ist zwischen dem Widerstand 16 und dem Kondensator 18 angeschlossen, und der Ausgang an Null des mittigen Abgriffs des Transformators 14. Der Transistor 17 wird durch eine negative Spannung gesteuert, die an der Minusseite des Gleichrichters 15 anliegt.

Wird nun der Motor über das Schaltglied P 1 eingeschaltet, so wird der selbstleitende Transistor 17 abgeschnürt, und der Kondensator 18 über den Widerstand 16 geladen, wodurch die Spannung an dem Versorgungsanschluß 12 der Steuerelek tronik abfällt, hierdurch wird die Stromaufnahme der Wick lungsstränge a, b, c über die Leistungshalbleiter d, e, f begrenzt, Fig. 1. Wird der Motor abgeschaltet, so entlädt sich der Kondensator 18 umgehend über dem selbstleitenden Transistor 17.

Die Fig. 4 und 5 zeigen alternative Schaltungsanordnungen für eine Anlaufstrombegrenzung, wobei auch hier der An laufstrom des Motors durch ein Zeitglied bestimmt wird. In der Fig. 4 wird der Spannungskonstantregler IC 1 aus dem Versorgungsanschluß 13 Fig. 2 gespeist. Das Zeit glied besteht auch hier aus einem Widerstand 16, einem selbstleitenden Transistor 17 und einem Kondensator 18. Die negative Spannung zum Ansteuern des Transistors 17 liefert ein Spannungsinvertierer 21.

In der Fig. 5 besteht das Zeitglied aus dem Widerstand 16, dem Kondensator 18 und aus einem Reedrelaisschalter 19. Beim Einschalten des Motors wird der Reedrelaisschalter geöffnet, und beim Abschalten geschlossen, wodurch der Kondensator 18 kurzgeschlossen wird.

Die dargestellten Ausführungsbeispiele finden bei elek tronisch kommutierten Motoren im allgemeinen gute An wendung.

Claims

1. Elektronisch kommutierter Motor, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichrichterbrückenschaltung (6) eine Phasen anschnittsteuerung (20) vorgeschaltet, und ein Konden sator (5) nachgeschaltet ist, und vor dem Phasenan schnitt der Phasenanschnittsteuerung ist ein Trenn trafo zur Versorgung der Steuerelektronik angeordnet, wobei dem Trenntrafo ein Gleichrichter (4) und ein Spannungskonstantregler (IC1) nachgeschaltet sind, (Fig. 1).

2. Elektronisch kommutierter Motor, dadurch gekennzeichnet, daß im minusseitigen Anschluß (8) ein Shunt (9) ange ordnet ist, und dem Shunt ist ein Spannungsverstärker (IC4), und dem Spannungsverstärker ist ein Spannungs teiler zugeordnet: bestehend aus einem Transistor (10) und einem Widerstand (11), wobei der Transistor mit der Eingangsseite an dem Ausgang des Spannungskonstantreglers (IC1) angeschlossen ist, und der Ausgang des Transis tors (10) führt zum minusseitigen Anschluß (8) der Gleichrichterbrückenschaltung (6), und der Widerstand (11) ist dem Transistor (10) vorgeschaltet, wobei zwischen dem Widerstand (11) und dem Transistor (10) sich der Anschluß (12) der Versorgung für die Steuer elektronik befindet, (Fig. 2).

3. Elektronisch kommutierter Motor, dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuerelektronik aus einem Transformator (14) mit einem mittigen Abgriff versorgt wird, und daß der Transformator vor der Gleichrichterbrückenschaltung (6) angeordnet ist,
daß dem Transformator ein Gleichrichter (15) nachge schaltet ist, aus dem der Spannungskonstantregler (IC1) versorgt wird,
daß der Anlaufstrom des Motors durch ein Zeitglied bestimmt wird: bestehend aus einem Widerstand (16), einem selbstleitenden Transistor (17) und einem Kondensator (18),
daß der Transistor (17) durch eine negative Spannung gesteuert wird, die an der Minusseite des Gleichrichters (15) anliegt, (Fig. 3).

4. Motor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungskonstantregler (IC1) aus dem Ver sorgungsanschluß (13, Fig. 2) gespeist wird, daß dem selbstleitenden Transistor (17) für die nega tive Spannungsansteuerung ein Spannungsinvertierer (21) zugeordnet ist, (Fig. 4).

5. Motor nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (18) über ein Reedrelaisschalter (19) kurzgeschlossen wird, (Fig. 5).