DE2205238A1

DE2205238A1 - Elektronische Steuervorrichtung, insbesondere für einen Motor mit veränderlichem magnetischem Widerstand

Info

Publication number: DE2205238A1
Application number: DE19722205238
Authority: DE
Inventors: Raymond Meudon Hauts-de-Seine; Lefevre Claude Saint-Maur; Dolbachian (Frankreich)
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1971-02-05
Filing date: 1972-02-04
Publication date: 1972-08-17
Also published as: US3769555A; ES399437A1; JPS5245003B1; FR2123928A5; IT948414B; CA932795A; GB1371985A

Description

Dr. Herbert Sskcla

Patentanwalt

Anmelde": M.V. H LiPS¹ G-.OEiLAMPENFABRIEKEH

A!sto: PHU- 5630
Anmeldung vom: 3· 2.72

N. V. Philips' Gloeilompenfabrieken, Eindhoven, Hi oder lan do

Elektronische Steuervorrichtung, insbesondere für einen Motor mit veränderlichem magnetischem Widerstand.

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektronische Steuervorrichtung für einen Elektromotor mit einem Stator mit mindestens vier Gruppen von Spulen, einem Rotor mit mindestens vier hart- oder v/eichmagnetischen 'Polen und einem Lagendetektor mit zwei Ausgängen, der die Lage des Rotors in bezug-auf "den Stator angibt, welche Vorrichtung einen von Hand betätigbaren und mit einem Impulsgenerator verbundenen Regler, mindestens vier elektronische Schalter und mindestens zwei UND-Gatter "enthält.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere, aber nicht ausschließlich, auf die Steuerung eines Reluktanzmotor, der mit zwei Statorkränzen mit einer Anzahl bewickelter trapezförmiger Pole versehen ist, zwischen denen sich ein gezahnter Rotor aus weichmagnetischem Material bewegen kann, wobei einerseits die Länge der erwähnten Zähne gleich dem Zweifachen der Polteilung ist, während andererseits die Anzahl von Zähnen gleich dem Viertel der Anzahl von Polen jedes Statorkranzes ist.

Dieser Motortyp wird namentlich für elektrisch fortbewegte Fahrzeuge verwendet, bei denen der Antrieb, die Bremsung, die Steuerung, der Richtungswechsel, usw. lediglich durch elektronische Steuerung zweier Motoren stattfinden, die direkt auf der Nabe jedes Hinterrades einer dreiräderigen Plattform befestigt sind, während die benötigte Energie von einem Akkumulator geliefert wird.

PHN 5630 Pz/S. - 2 -

209834/0839

In diesem Motortyp wird die Drehbewegung durch zyklische Kommutierung der Statorspulengruppen mit Hilfe eines Lagendetektors erhalten, der die Lage der Rotorzrähne in bezug aiii" die Pole angibt.

Noch einer bekannten Ausführungsform wird die Kommutierung der Statorspulengruppen jedes Motors mit Hilfe von Tier Leistungsthyristoren erhalten, die zyklisch paarweise gezündet werden, wobei da3 Zeitintervall, während dessen ein Strom die beiden Thyristoren durchfließt, den mittleren die Ststorspulen durchfließenden Strom und auf diese Weise somit die an der Motorwelle verfügbare Leistung bestimmt.

Die Thyristoren eignen sich weniger gut zur Steuerung großer Ströme bei.verhältnismäßig niedrigen Spannungen; in diesem Falle bildet der Spannungsabfall zwischen der Anode und der " Kathode einer solchen Vorrichtung einen nicht vernschiässigebaren Teil der Spannung der Spanmmgsquelle; der Zustand verschlechtert sich noch weiter in dem Sonderfall der Steuerung eines Reluktanzmotors, weil dann stets zwei Thyristoren in Reihe in der Speisequelle gezündet werden. Dies bewirkt eine Herabsetzung des Y/irkungsgrades bei Vollast und außerdem eine erhebliche Temperaturerhöhung, wodurch eine starke Kühlung notwendig ist,

Obendrein werden die Thyristoren mittels Impulse großer Amplitude und kurzer Zeitdauer gezündet, die von "Sperr"-Oszillatoren geliefert werden; bei der bekannten Vorrichtung ist daher jeder der vier Transistoren mit einem Zündkreis versehen, der u.a. eine Drosselspule und einen Transformator enthält.

Schließlich ist es bekannt, daß die Unterbrechung des einen Thyristors durchfließenden Gleichstroms nur durch das Abschalten der Speiαespannung oder durch kurzzeitiges Umkehren der

209834/0839

Spannung zwischen der Anode und der Kathode erzielt werden kann; bei der bekannten Vorrichtung ist daher die Anwendung zweier Löschschaltungen erforderlich, die je u.a. einen Kondensator, zwei Transformatoren und einen Thyristor enthalten. .

Aus Obenstehendem geht hervor, daß die Anwendung von Thyristoren den Wirkungsgrad herabsetzt und zusätzliche Schaltungen erfordert, die ziemlich verwickelt sind und die große und kostspielige Einzelteile enthalten.

Die Erfindung bezweckt, die zyklische Kommutierung der Spulen eines Reluktanzmotors mit Hilfe von-Signalen des Lagendetektors sofort nach Verstärkung dieser Signale durchzuführen, sowie den mittleren Strom durch die.Spulen derart

zu regeln, daß der Wärmeverlust in den aktiven und passiven Teilen der Steuerschaltung auf ein Mindestmaß hersbge- " setzt wird.

Nach der Erfindung sind zwei Spulengruppen mit je einem Ausgang eines elektronischen Schalters verbunden, wobei diese Schalter je einen ersten Eingang aufweisen, welche Eingänge mit einer ersten Klemme einer Gleichspannungsquelle verbunden sind, während ihre zweiten Eingänge, die in bezug aufeinander invertiert sind,- über einen gemeinsamen Verstärker zu dem ersten Ausgang des Lagendetektors führen und die beiden anderen Spulengruppen ebenfalls mit je einem Ausgang eines elektronischen Schalters verbunden sind, welche Schalter je einen ersten Eingang besitzen, welche Eingänge mit der anderen Klemme der Gleiehspannungsquelle verbunden sind, während ihre zweiten Eingänge je zu dem Ausgang eines UND-Gatters führen, wobei die ersten Eingänge dieser Gatter, die in bezug aufeinander invertiert sind, über einen gemeinsamen Verstärker zu dem zweiten Ausgang des Lagendetektors führen, während die zweiten Eingänge beide mit dem Ausgang des Impulsgenerators verbunden sind.

- 4 209834/0839

Auf diene Weise wirken zwei 'ier vier Schalter im Takt der von dem Lagendetektor gelieferten Signale, während die beiden übrigen Schalter während der Periode der erwähnten Signale über den Impulsgenerstor unter der Einwirkung des von Hand gesteuerten Reglers in einem veränderlichen Zj'klus schalten.

Die Anwendung von· Geriaaniunferonsistoren in Verbindung mit besonderen Steuerschaltungen hot zur Folge, daß die Wärmeverluste auf ein Mindestmaß hciübgesetzt werden, wodurch das mii/der erwähnten Vorrichtung arbeitende Fahrzeug einen maximalen Aktionsradius mit der im Akkumulator vorhandenen Menge Energie erhalten kann.

Die Erfindung wird für ein Auöführungsbeispiel an Hend der Zeichnung nachstehend-näner erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 das Blockschaltbild der Torrichtung nach der Erfindung,

Fig. 2 das Prinzipschaltbild dieser Vorrichtung,

X'ig. 3 einen !Dell der Stator- und Rotorelemente des Motors, sowie .den Lagendetekto"?,

Fig. 4, 5> 6 u. 7 die vier Herstellungsstufen der Verbindungen

zwischen den einzelnen Spulengruppen des Motors,

Fig. 8 den Verlauf der von dem Detektionsglied gelieferten Signale,

Fig. 9 die Reihenordnung des öffnens und des Schließens jedes ι der elektronischen Schalter bei konstanter Geschwindigkeit und zunehmender Motorbelestung, und

Fig. 10 den Verlauf des von Akkumulator gelieferten Stromes während der in Fig. 9 dargestellten Stufen.

In Fig. 1 sind die vier Klemmen 6, 7, 8 und 9 eines Elektromotors 1 mit den Ausgangsklemmen von vier elektronischen Schal-

~ 5

209834/083$

tern 10, 11, 12 und 13 verbunden. Dieser Motor 1 enthält vier Gruppen 2n, 3n, 4n und 5n in sternförmiger Anordnung mitein-' ander verbundener Spulen.

Die miteinander verbundenen Eingangsklemmen der elektronischen Schalter 10 und 12 sind über einen Leiter 14 mit der negativen Klemme eines Akkumulators 15 verbunden, während die miteinander verbundenen Eingänge der Schalter 11 und 13 über einen Leiter 16 mit der positiven Klemme des erwähnten Akkumulators verbunden sind.

Einer der Ausgänge 18 eines Lagendetektcrs 17_} das die Lage des Stators in bezug auf den Rotor des Motors angibt, ist mit dem Eingang eines ersten Verstärkers 19 verbunden, dessen Ausgang einerseits mit dem zweiten Eingang 20 des Schalters 10 und andererseits mit dem das invertierte Signal führenden* zweiten Eingang'des Schalters 12 verbunden ist.

Ein zweiter Ausgang 22 des Lagendetektors" 17 ist mit· dem Eingang eines· zweiten Verstärkers 23 verbunden, dessen Ausgang einerseits mit einem ersten Eingang 24 eines UND-Gatters 25 und andererseits mit einem das invertierte Signal führenden ersten Eingang 26 eines UND-Gatters 27 verbunden ist;' die Ausgänge der UND-Gatter 25'und 27 sind mit den zweiten Eingängen 28 bzw. 29 der Schalter 11 und 13 verbunden.

Der Ausgang eines von Hand gesteuerten Reglers 30 ist mit deip, Eingang eines Generators 31 zur Lieferung von Impulsen mit veränderlicher Breite und Wiederholungefrequenz verbunden.

Der Ausgang 32 des Impulsgenerator 31 ist mit den miteinander verbundenen zweiten Eingängen 33 und 34 der UND-Gatter 25 und 27 verbunden.

In Pig* 2 in der entsprechende Seile mit den gleichen Bezugs- *i££ern wie in Pig. 1 bezeichne',; sind, ist der AnecKLuß 6 des

983 4/0339

Motors 1 mit dem Emitter eines pnp-Schalttransistors 35 verbunden, dessen Kollektor über einen "Widerstand 36 niit einer negativen Speiseleitung 14 verbunden ist, die ihrerseits milder negativen Klemme des Akkumulators 15 verbunden ist.

Über einen Widerstand 37 ist der Anschluß 7 des Motors 1 mit dem Kollektor eines pnp-Schalttransistors 38 verbunden, dessen Emitter mit der Kathode -einer Sperrdiode 39 verbunden ist, deren Anode mit der positiven Speiseleitung 16 verbunden ist, die ihrerseits mit der positiven Klemme des Akkumulators 15 verbunden ist.

Der Anschluß des Motors 1 ist mit dem Emitter eines pnp-Schalttransistors 40 verbunden, dessen Kollektor mit der negativen Speiseleitung 14 über einen Widerstand 41 verbunden ist. . ·

Über einen Widerstand 42 ist der- Anschluß 9 des Motors 1 mit dem Kollektor eines pnp-Schalttransistor3 43 verbunden, dessen Emitter mit der Kathode der Diode 39 verbunden ist.

Die Anschlüsse 6 und 8 des Motors 1 sind mit den Anoden zweier Schutzdioden 44 bzw. 45 verbunden, deren Kathoden mit der positiven Speiseleitung 16 verbunden sind. Die Kathoden zweier weiterer Schutzdioden 46 und 47 sind mit den Kollektoren der Transistoren 38 bzw. 43 verbunden, während die Anoden der erwähnten Dioden 46 und 47 mit der negativen Speiseleitung 14 verbunden sind. Zwei weitere Schutzdioden 48 und 49 befinden sich zwischen den Basis- und Emitter-Elektroden der • !Transistoren 35 und 40, wobei die Anoden dieser Dioden mit den Basis-Elektroden dieser Transistoren verbunden sind.

Die Basis-Elektroden 38 und 43 sind mit den Anoden zweier weiterer Schutzdioden 50 bzw. 51 verbunden, deren Kathoden mit der positiven Speiseleitung 16 verbunden sind.

— 7 — 209834/0839

Der zweite Eingang 20 ist mit des iiiode einer Schwell endiode 52 verbunden, deren Kathode mit der Basis eines npn-VerStärkertransistors 53 verbunden ist, dessen Emitter mit der negativen Speiseleitung 14 verbunden ist; die Anode der Diode 52 ist mit der negativen Speiseleitung 14 über einen Widerstand 54 verbunden, während die Kathode der erwähnten Mode mit derselben Leitung über einen Widerstand 55 verbunden ist. Der Kollektor des !transistors 53 wird über einen Widerstand 55 aus der Spannungsleitung 57 gespeistj die mit einer mittleren Klemme 58 des Akkumulators 15 verbunden ist und, die die Masse 59 der Anordnung bildet.

Der Kollektor des Transistors 53 ist mit der Basis eines npn-iransistors 60 über ein Netzwerk verbunden, das durch einen Widerstand 61 und einen zu diesem Widerstand parallel geschalteten Elektrolytkondensator" 62 gebildet wird.. Der Emitter des Transistors 60, der mit dem Transistor 35 eine Darlingtonschaltung bildet, ist direkt mit der nega-tiven Speiseleitung 14 verbunden, während der Kollektor des Transistors 60 mit der Basis des Transistors 35 verbunden ist.

Der zweite Eingang 21, dem das in bezug auf das Signal des zweiten Eingangs 20 invertierte Signal zugeführt wird, ist mit der Basis eines npn-Verstärkertransistors 63 verbunden, welche Basis auch mit der negativen Speiseleitung 14 über einen Widerstand 64 verbunden ist. Der Kollektor des Transistors 63 ist über einen weiteren Widerstand 64 mit Masse 59 verbunden.

Der Kollektor des. Transistors 63 ist mit der Basis eines npn-Transistors 65 über ein Netzwerk verbunden, das durch · einen Widerstand 66 und einen zu diesem Widerstand parallel geschalteten Elektrolytkondensator 67 gebildet wird. .

Der Emitter des Transistors 65j der mit dem Transistor 40 eine Darlingtonschaltung bildet, ist dir-ekt mit der nsga-

209834/0839

22Ü5238

tiven Speiseleitung 14 verbunden, während dor Kollektor dec Transistors 6J5 mit dor Bnsis dienen Transistors 40 verbunden ist.

Der crate Eingang 24 des UND-Gatters 25 ist mit der Kathode oiner Schwellendiode 68 verbunden, deren Anode mit der Basis einen pnp-Yerstärkcrtransistors 69 verbunden ißt, dessen Emitter mit der positiven Speiselei tung 16 verbunden ist; die Kathode der Diode 68 ist mit diener Leitung. 16 über einen Widerstand 70 verbunden, während die Anode der erwähnte?) Diode mit derselben Loiturig. 16 über einen Wi derstand 71 vn3'bun~ den ist. Der Kollektor des Transistors 69 ist über einen Widerstand T? mit Masse'59 verbunden«

Der den Ausgang 28 des IJ]JD-Gn ttnrs 25 (J¹Mg. 1) bildende Kollektor des Transistors 69 ist m'it der Basis einen pnp-Tränsistors 73 über ein Netzwerk verbunden, dnn durch einen Widerstand 74 und einen zu diesem Widerstand paroll'ol gcrsehrlteten Elektrolytkondensator 75 gebildet wird. Die Basis öcs Transistors 73, der mit dem Transistor 38 eine Darlington-, schaltung bildet, ist mit der positiven Speiseleitung 16 über einen Widerstand 76 verbunden; während der Emitter des erwähnten Transistors 73 mit derselben Leitung über einen Widerstand 77 verbunden ist und eine Sporrdiodo 78 !wirsehen der Basis und dem Jümittor des Transistors 73 eingeschaltet ist, wobei die Kathode dieser Diode n:it dem Emitter verbunden ist; außerdem ist der Emiiter des Transistors 73 direkt mit der Basis des Transistors 38 verbunden, während der Kollektor des Transistors 73 mit dom Anschluß 7 deo Motors 1 verbunden ist.

Der zweite Eingang 26 der; UHD-Gattern ''7, dem dnc in be;-;ug auf das Sign«] am zweiten Eingang ?A invertierte Signa] zugeführt wird, ist v\\ t der Bs sir? cino;:- prm-Yerstarkori rs¹¹.-iii fstors 79 vorbundcn, währond di(-oo Bc:!?.:? auch mit (Vr jio,'^¹--

209834/0 839

tiven Speiselei bung 16 über einen Widerstand 80 verbunden ist. Der Kollektor des Trans i.n tor« 79 ist mit der Manne 59 über einen Widerstand 81 verbunden.

Der den Ausgang 29 des UND-Gatters 27 (Fig. 1) bildende Kollektor den Transistors 79 ist mit der Basis eines pnp-Transistorn 82 über ein Netzwerk verbunden, das durch die Parallelschal bung eines Widerstandes 83 und eines Elektrolytkondendotoi'B 84 gebildet wird. Die Basis und der Emitter des Transistors 82, der mit dem Transistor 43 eine Darlingtonschaltung bildet, sind mit der positiven Speiseleitung 16 über die Widerstände 85 bzw. 86 verbunden, 'währ-end eine Sperrdiode 87 zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors 82 eingeschaltet ist, wobei die Kathode dieser Diode mit diesem Emitter verbunden int; außerdem ist der erwähnte Emitter des Transistors 82 direkt mit der Basis des Transistors 43 ver- · bunden, während der Kollektor des Transistors 82 mit dem · Anschluß 9 des Motors 1 verbunden ist.

Über zwei Viderstände 88 und 89 ist der Ausgang 32 des Impulsgenerators 31 (Fig. 1) mit den Kathoden zweier .Dioden . 90 bzw. 91 verbunden, die die zweiten Eingänge 33 und 34 : zweier. UND-Gatter 25 bzw. 27 bilden (Fig. 1), wobei die Anoden der erwähnten Dioden mit den ersten Eingängen 24 und 26 der erwähnten UND-Gatter 25 und 27 verbunden sind.

Eine zwischen dem Kollektor des Transistors 38 und der positiven Speiseleitung 16 angeordnete Spannungsverdopplungsschaltung enthält einen Widerntand 92, zwei Elektrolytkonden- ^n boren 93 und 94 und zwei Dioden 95 und 96.

ff-'·.- Vu'-'i-nt-nmi 9? liegt zwischen dem Kollektor des Tran-S-.·■!■■]":. Ό und ■!■■}■■ ΓΚ'π-qtLven Klemme den Kondensators 9^, dessen ιοίίι i το }„")..;., . . .;i.ru:i.·.'fi.'."5¹ mit der Kathode der Diode 95 urui iincl.':i:orr>e L t i^; :1er· -■[:■*.'-.- Λ·-ν Linde 96 verbunden int,

BAD ORIGINAL

2 G 9 8 :U / 0 Ο - ;i

- ίο -

DLe negative Klemme deü Kondensators 94 und die Anode der Diode 95 sind mit der positiven Speiseleitung 16 verbunden, während die positive Klemme des Kondensators 94 und die Kathode der Diode 96, die den Ausgang der Spannungsverdopplungsschaltung bildet, mit den Basin-Elektroden der Transistoren 35 und 40 über Widerstände 97 bzw. 98 verbunden sind.

Ln Fig. 3> in der entsprechende Teile mit den gleichen Bezugrsziffern wie in den Figuren 1 und 2 bezeichnet sind,- ist ein Teil des Stators des Motors 1 dargestellt, dessen Spulen auf Pole aufgewickelt sind, die einen Teil eines Magnet Irr crises 100 bilden, wobei· die Teile der Spulen 2a, 2b, 2c usw., 3a, 3b, 3c usw, 4a, 4b, 4c usw., 5a, 5b, 5c usw. entweder in Reihe oder in Parallel miteinander verbunden sind, wodurch, die vier Spulengruppen 2n, 3n, 4n und 5n gebildet werden.

Der.Rotor enthält Zähne 101a, 101b, 101c... 101η aus einem Material, das entweder v.^reioh oder hartmagnetisch ist, wobei die erwähnten Zähne fest mit einer nicht dargestellten Welle verbunden sind.

Die Ausgänge 18 und 22 des Lagendetektofs 17 entsprechen zwei Aufnehmern 102 und 103, die in der Nähe des Rotors und des Stators angeordnet sind, wobei ein positiver Ausgang 104 müder Masse 59 verbunden ist.

Zur Vereinfachung der Figur wurde nur ein Teil eines Statorkranzes dargestellt; in Wirklichkeit gibt es zwei ähnliche Kränze, die sich zu beiden Seiten der Rotorzähne befinden; die zu den Spulenteilen derselben Gruppe gehörigen Pole liogen selbstverständlich auf derselben Linie.

ίΜ·ν· V/.I rki ι η [i αν/ 'Λ'ΐ e der Vorrichtung nach der Erfindung läßt ξι Loh /i ■ i';>l/";t erklären:

j.'ii Fig. 1 ist mit den stark ausgezogenen Linien die Lei f:tunr;:j" ßchaltung und mit den dünn aungeaogonen Li.nif-n die ε !.rent-

2 0 9 9 3 4/0839 bad original - 11

liehe Steuerschaltung dargestellt. Die Spulengruppen 2n, 3n, 4n, 5n werden über die Schalter 10, 11, 12 und 13 gemäß einen Zyklus gespeist, der vier Stufen a, b, c und d umfaßt, die in den Figuren A₁ 5j 6 und 7 gezeigt sind.

wird bemerkt, daß in jeder Stufe nur zwei mit den Klemmen des Akkumul otors 15 verbundene Schalter angeschlossen sind; es ist also ersichtlich, dnß/lie Spulengruppen 2n und 3n . während der Stufe 3 (Pig. 4), die- Gruppen 3n und 4n während der Stufe b (T¹Ig. 5), die Gruppen 4n und 5n während der Stufe c (Pig. 6) und die Gruppen 2n und ?n während der Stufe d (Pig. 7) gespeist werden.

Die Reihen-'ordming der Stufen wird durch die logischen Signale (Pig. S) beßtirant, die von den Aufnehmern 102 und 10" des Lggendotektors 17 (Piß- 3) geliefert v/erden.

Es sei bemerkt, "daß der Lagendetektor .17 derart susgebildet ist, dsß er die logischen Signole liefern-kann, wenn.der Rotor stillsteht; in diesen FnIle befindet sich der von Hand gesteuerte Regler in der Loge "Stillstand", wodurch die Wirkung der· Ir.-nulsgenerators 31 verhindert wird, l'/enn der Motor in., der Stufe a z.B. still steht, ist der Schalter 10 geschlossen, während der Schalter 12 an dem zweiten Eingang, an dem das invertierte Signal auftritt, geöffnet ist.

Dagegen sind die Schalter 11 und 13 infolge der Sperrung der UND-Gatter 25 und·27, deren Eingänge 33 und 34 keine Signale Kugefuhrt werden, geöffnet.

V/enn der von Hand gesteuerte Regler 30 sich in der Lage "langsam" befindet, liefert der Generator 31 kurze Impulse, während das UND-Gatter 25 geöffnet int; zu diesem Zeitpunkt werden die Spulengruppen 2n und 3n von einem impulsförmigen StroTTi (lurrhflonr.cin (l'eHUgsniffc-r 11 in Pig. 9) und der Motor läuft an. Die Tatsache, daß die Pole 101a, 101b... die Auf-

BAD ORIGINAL

209834/0839

nehmer 102 und 103 passieren, bewirkt dann die Änderung der Pegel der logischen Ausgangssignale dieser Aufnehmer, wodurch der Schalter 10 geöffnet und der Schalter 12 geschlossen wird, während ' der Schalter 11 während der Anwesenheit der Impulse geschlossen bleibt(Stufe b).

Während der Stufe c wird der Schalter 11 geöffnet, während der Schalter 13 beim Vorhandensein der Impulse geschlossen wird (Bezugsziffer 13, Pig. 9), während in der Stufe d die Schalter 10 und 13 geschlossen sind, wonach sich der Zyklus wiederholt.

In Fig. 9 ist eine graphische Darstellung der Wirkung bei konstanter Geschwindigkeit und zunehmender Mehrbelastung (was z.B. beim Ersteigen eines Abhangs der Fall ist); unter diesen Umständen wird gefunden, daß die Zeitdauer der vom Generator 31 gelieferten Impulse allmäiich zunimmt, bis diese Zeitdauer gleich der des vom Lagendetektor gelieferten Sperrsignals wird. Der Motor wirkt dann mit voller Kraft.

Aus Fig. 10, in der die Zeitskala gleich der in den Figuren 8 und 9 ißt, ist ersichtlich, daß der der Quelle 15 entnommene Strom dann eine Reihenfolge γόη Rechtecksignalen aufweist, deren Breite zunimmt bis zu dem Zeitnunkt, zu dem der Motor mit voller Kraft wirkt, wobei der Strom dann nicht wieder von den Impulsen unterbrochen wird.

Auf eine in der Zeichnung nicht dargestellte Weise wird der Motor im einen-oder anderen Drehsinn durch gleichzeitiges Invertieren der den Eingängen 20 und 21 der elektronischen Schalter 10 und 12 zugeführten Signale einerseits und der den Eingängen 28 und 29 der elektronischen Schalter 11 und 13 gelieferten Signale andererseits angelassen.

Zur Vereinfachung der Figur sind an dem Schalter 12 und an der) Gatter 27 Eingänge vorgesehen, die die sugeführten Signale in-

814/0839

vertieren; in V7irklichke.it wird dies mittels eines Inverters erzielt, der sich zwischen diesen Eingängen einerseits und den Ausgängen der Verstärker 19 und 23 andererseits befindet.

In Fig. 2 wird der Schalter 10 der Fig. 1 durch die Transistoren 35 und 60 in Darlingtonschaltung gebildet, wobei eine Verstärkerstufe 53 diesen Transistoren vorangeht, während der Schalter 12 durch die Transistoren 40 und 65 gebildet wird, denen der Transistor 63 vorangeht.

Auf gleiche Weise wird der Schalter 11 durch die Transistoren 38 und 73 gebildet, denen der.Transistor69 -vorangeht, .während der Schalter 15 durch die Transistoren 43 und 82 gebildet wird, denen der Transistor 79 vorangeht.

Die Schwellendioden 52 und 68, die zwischen dem Eingang 20 und der Basis des Transistors 53 einerseits und dem Eingang 24 und der Basis des Transistors 69 andererseits liegen, bilden die Elemente zur Herstellung der Verbindung mit 'den Ausgängen der· Verstärker 19 und 23 (Fig. 1).

Wie beereits in Bezug auf das Blockschaltbild nach'Fig. 1 "" angedeutet wurde, führen die Klemmen 21 und 26 die logischen in Bezug auf die Signale an den Klemmen 20 und 24 invertierten Signale, was mit Hilfe zweier nicht dargestellter Inverter erzielt wird.

Die Widerstände 3*6, 37, 41 und 42, deren ohmscher Wert sehr niedrig ist, müssen die Sättigung der Transistoren 35, 38, 40 und 43 durch Erhöhung der Emibberpotentiale der Transistoren 35 und 40 einerseits und durch Erhöhung der Kollektorpotentiale der Transistoren 73 und 82 in Bezug auf die, Kollektoren der Transistoren 38 und 43 andererseits ermöglichen.

Die Elektrolytkondensatoren 62, 75» 67 und 84 gestatten, eine sohenelle Sperrung der Transistoren 60, 73, 65 nnd 82 zu dem

-14-209834/0333

-H-

Zeitpunkt, zu dem die Transistoren 53, 69, 63 und 79 geschaltet werden.

Die Sperrung der Transistoren 38 und 43 wird auf konventionelle V/eise durch eine gemeinsame Diode 39 sichergestellt, während die Sperrung der Transistoren 35 und 40 während des Drehens des Motors 1 von einer Sponmmgsverdopplungsschaltung gesteuert wird; die Lösung ist dem Anbringen einer Sperrdiode in der Emitterstrecke jedes der Transistren 35 und 40 vorzuziehen; denn wenn die nötigen Leistungen "berücksichtigt werden, ist die Anwendung einer Spannungsverdopplungsschaltung viel wirtschaftlicher und der Verbrauch dieser Schaltung, trotz der großen Anzahl von Schaltungselementen dieser Schältung, praktisch vernachlässigbar. Die Schaltspannung, die zwischen dem Kollektor des .Transistors 38 und der positiven Speiseleitung 16 entnommen wird, wird einer Spannungsverdopr)-lungsschaltung vom Schenkel-Typ zugeführt, deren an der positiven Klemme des· Kondensators 94 verfügbare Ausgangssnannung den Ba3is-Elektroden der Transistoren 35 und 4Ό zugeführt wird; der Wert des Sperrstromes wird durch die Widerstände 97 und 9S derart begrenzt, daß er beträchtlich niedriger als der des Steuerstromes des leitenden Transistors ist und außerdem die effektive Sperrung des· nichtleitenden Transistors sicherstellt.

Wenn der Motor nicht in Bewegung ist, sind die Transistoren 38 und 43 gesperrt; der Basis eines der Transistoren 35, 40 wird aber ein Signal zugeführt, das diesen Transistor leitend zu machen versucht, weil der Aufnehmer 17 den Eingängen 20 und 21 stets ein logisches Signal liefert. Unter diesen Umständen und z.B. in der Annahme, daß der Transistor 35 leitend ist, ist der Stromkreis also über die Sp.ulengrupnen 2n und 4n, die Diode 49, den Widerstand 98 und die Dioden 96 und 95 geschlossen; der Ruhestrom, der durch den Widerstand 98 auf einen niedrigen Wert begrenzt wird, übt auf die Rotorpole kein nennenswertes mechaniaches Moment aus.

- 15 209834/0839

Die Dioden78 und 87 übertragen den positiven Sperrimpuls auf die Basis-Elektroden der !Transistoren 38 und 43, während die Dioden 44, 46, 45 und 47 die Transistoren 35, 38, 40 bzw. 43 vor Schaltspitzen induktiven Ursnrungs an den Klemmen der Spulengruppen des Motors schützen.

Wenn der von Hand gesteuerter Regler 30 plötzlich von dem Betrieb in der Vorwärtsrichtung auf den Betrieb in der Rückwärtsrichtung umschaltet, ändert sich die Polarität der StfitzensOannung an den Klemmen der Smilen,· solange der Motor die Drehung im gleichen Sinne fortsetzt. Dies hat zur Folge, daß die KollektorsDannung der Transistoren 38 und 43 in Bezug auf die Eraiib er spannung positiv wird; da diese Transistoren aus Germanium hergestellt sind, was bedeutet, daß diese Transistoren eine Leitung im entgegengesetztem Sinne gestatten, wird die Schutzwirkung einfach durch die Dioden 50 und 51 erhalten, die die Basis-Elektroden aus der ■Dositiven Speiseleitung 16 während der Periode der leitung in entgegengesetztem Sinne speisen.

Auf gleiche Weise gestatten die Dioden 48 und 49 die Wirkung der Transistoren 35 und 40 bei Leitung in entgegengesetzem Sinne und begrenzen außerdem die inverse Spannung, die zwischen den Basis- und Emitter-Elektroden dieser Transistoren zugef 'hrt wird.

Um den in den Speisungswiderständen 56, 72, 64 und 81 der Basis-Elektroden der Transistoren 60, 73, 65 und 82 herbeigeführten Leistungsverlust auf die Hälfte herabzusetzen, enden diese Widerstände an einem mittleren Punkt 58 des Akkumulators 15, wobei dieser Punkt die Masse 59 bildet, gegenüber der sämtliche den Eingängen der Vorrichtung zugeführten Signale bestimmt werden.

Der Einfachheit halber wurde die Strombegrenzungsschaltung, mit der die Vorrichtung nach der Erfindung bestückt ist,

209834/0839 "^1β -

nicht dargestellt. Diese Schaltung benutzt den Spannungsabfall in den Widerständen 36 und 41 der Kollektorstrecken der Transistoren 35 und 40 und gestattet die Regelung des durch jede Gruppe von Induktionswicklungen des Motors 1 fließenden Stromes.

Eine derartige Strombegrenziungsschaltimg ist in der französischen Patentschrift 1.378.235 und auch in der Zusatzpatentanneldung 182.084 beschrieben. Es soll berücksichtigt werden, daß, wenn die Steuerschaltung nach der Erfindung in einen Reluktanzmotor verwendet werden soll, dessen Rotorpole aus einem •weichmagnetisehen Material bestehen, diese Steuerschaltung auf ähnliche Weise f'r einen Synchronmotor verwendet werden kann, dessen Rotor-onle aus Dauermagneten bestehen, vorausgesetzt, daß dieser Motor mit einem Glied versehen ist. das die gegenseitigen Lagen des Rotors in Bezug auf den Stator angibt. ■

Patentansprüche:

- 17 209834/0839

Claims

Patentansprüche:

/ 1. !Elektronische Steuervorrichtung für einen Elektromotor mit einem Stator mit mindestens vier Gruppen von Spulen, einem Rotor mit mindestens vier hart- oder weichmagnetischen Polen und einem Lagendetektor mit zwei Ausgängen, der die Lage des Rotors in bezug auf den Stator angibt, welche Vorrichtung einen von Hand betätigbaren und mit einem Impulsgenerator verbunden Regler, mindestens vier elektronische Schalter und mindestens zwei Und-Gatter enthält, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Spulengruppeh (2n, 4n) mit je einem Ausgang (6,7,8,9) eines elektronischen Schalters (10, 12) verbunden sind, wobei diese Schalter je einen ersten Ein.gang aufweisen, welche Ein-¹ gänge mit einer ersten Klemme einer Gleichspannungsquelle (15) verbunden sind, während ihre zweiten Eingänge (20, 21), die in bezug aufeinander invertiert sind, über.einen ersten gemeinsamen Verstärker (19) zu dem ersten Ausgang des Lagendetektors (17) führen, und die beiden anderen Spulengruppen ' (3n, 5n) ebenfalls mit je einem Ausgang eines elektronischen Schalters (11, 13) verbunden sind, welche Schalter je einen ersten Eingang besitzen, welche Eingänge mit der anderen Klemme der Gleichspannungsquelle (15) verbunden sind, während ihre zweiten Eingänge (28, 29) zu je dem Ausgang eines Und-Gatters (25, 27) führen, wobei die ersten Eingänge dieser Gatter, die in bezug aufeinander invertiert sind, über einen zweiten gemeinsamen Verstärker (23) zu dem zweiten Ausgang (22) des Lagendetektors (17) führen, während die zweiten Eingänge (33, 34) beide mit dem Ausgang des Impulsgenerators (31) verbunden sind.
2. Elektronische Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronischen Schalter (10, 11, 12, 13) aus mindestens zwei Transistoren in Darlingtonschaltung bestehen.

- 18 -

209834/0839
3. Elektronische Steuervorrichtung nach Anspruch 1$ dadurch gekennzeichnet, daß eine Spannungsverdopplungsschaltung zwischen einer der Klemmen der Gleichstromspeisequelle (15) und einer der Ausgangselektroden eines der Leistungstransistoren angebracht ist.
4. Elektronische Steuervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der Spannungsverdopplungsschaltung über zwei Widerstände mit den Steuerelektroden zweier der Leistungstransistoren verbunden ist.

.^Elektronische Steuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ä/r gekennzeichnet, daß die Basis-Elektroden der Schälttransistoren der Darlingtonschaltung über Widerstände mit einer Mittelanzapfung der Gleichstromspeisequelle verbunden sind.

ORIGINAL INSPECTED