DE2263598A1

DE2263598A1 - CONTROL PROCEDURE FOR DC MOTORS WITH A CONTACTLESS COMMUTATOR AND DEVICE FOR ITS REALIZATION

Info

Publication number: DE2263598A1
Application number: DE19722263598
Authority: DE
Inventors: Ewald Akimowitsch Lodochnikow
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-12-27
Filing date: 1972-12-27
Publication date: 1974-07-04

Description

STEUERVERFAHREN FUR GL@ICHSTROMMOTORE MIT EINEM KONTAKTFREIEN KOMMUTATOR UND EINRICHTUMG ZU SEINER VERWIRKLICHUNG Die Erfindung bezieht sich auf Steuerverfahren fur kontaktfreie Gleichstrommotore, insbesondere auf Steuerverfahrenfttr Gleichstrommotore mit einem kontaktfreien Kommutator.CONTROL PROCEDURE FOR GL @ ICHSTROMMOTORE WITH A CONTACT-FREE COMMUTATOR AND EQUIPMENT FOR REALIZING IT The invention relates to control methods for non-contact DC motors, especially for control methods for DC motors with a non-contact commutator.

Der Gleichsttommotor ist der beste motortyp in der Beziehung, daß er eine stufenlose Regulierung -der Drehzahl durch die Einwirkung auf seine Erregungs- und Ankerwicklung ermöglicht. The DC motor is the best type of motor in the relationship that he a stepless regulation of the speed by acting on his excitation and armature winding.

Allerdings weist ein Gleichstrommotor bei allen seinen bekannten Vor teilen die auf Kontakte angewiesene Stromwendung uber einen Kommutator auf, was seine. Zuverlässigkeit infolge des Verschleißes des Kommutators und der Bürsten vermindert, insbesondere bei Stoßbelastungen, bei denen das Auftreten von Funkenbildung und sogar von Bürstenrundfeuer möglich ist. However, a DC motor has at all its known Before dividing the commutation dependent on the contacts via a commutator, what his. Reliability due to commutator and brush wear reduced, especially with shock loads where the occurrence of Sparks and even brush round fire is possible.

Zur Boseitigung der angegebenen Nachteile wurde seinerzeit vorgeschlagen, den Kommutator mit Bürsten durch einen Halbleiterkommutator zu ersetzen und einen Geber der Läuferstellung zweck seiner Steuerung anzuwenden. To eliminate the specified disadvantages, it was proposed at the time, to replace the commutator with brushes with a semiconductor commutator and a Use the encoder of the rotor position for the purpose of its control.

Der Kommutator des Glcichstrommotors wird unmittelbar vom Geber der Läuferstellung oder über zusätzliche Einrichtungen gesteuert, nenn die Konstanthaltung der Drohgeschwindigkeit bei einer Ändorung der Spannung einer Speisequelle mit begrenzter Leistung oder beim Auftreten von Belastungsstößen erforderlich ist, sowie bei einer Notwendigkeit der Änderung Motorgeschwindigkeit nach einem vorgegebenen Gesetz. The commutator of the DC motor is directly from the encoder The rotor position or controlled by additional devices is called constant maintenance the threatening speed with a change in the voltage of a supply source with limited Performance or when load surges occurs, as well as when a Need to change the engine speed according to a given law.

Es sind Regelverfahren für die Geschwindigkeit des Gleichstrommotors mit einem kontaktfreien Kommutator mit technischen Mitteln durch das Verstellen des Ständers des Gebers gegenüber der Achse des Magnetflusses des Motorläufers und mit elektrischen Mitteln durch die Änderung der Größe der Speisespannung, die an die Phasen des Motors gelegt wird, bokannt. There are control methods for the speed of the DC motor with a non-contact commutator with technical means by adjusting of the stator of the encoder opposite the axis of the magnetic flux of the motor rotor and with electrical means by changing the magnitude of the supply voltage that is connected to the phases of the motor is set, bokannt.

Es ist ebenfalls ein Regelverfahren für die Geschwindigkeit eines solchen Motors durch die Änderung der Lage der Achse des Magnotflusses des Stänßers des Geners gegenüber der Achse des Magnetflusses des Motorläufers bekannt, wozu man in den Steuerstromkreis des Gebers der Läuferstellung sin Verzögerungselement einführt. It is also a control method for the speed of a vehicle such a motor by changing the position of the axis of the Magnot flux of the stirrer of the gene opposite the axis of the magnetic flux of the motor rotor known, for which purpose one into the control circuit of the rotor position sender sin delay element introduces.

Bekannt ist auch ein Regelverfahren für die Geschwindigkeit des Motors mit einem kontaktfreien Kommutator durch eine zusätzliche Steuerung des Kommutators, welche z.B. mittels eines Pulsdauermodulators ausgeführt wird. Derselbe Effekt, jedoch mit einer größeren Stabilisierungsgenauigkeit, kann durch das Anlassen des Motors mit dem Geber bei einem nachfolgenden ersetzen des letzten durch eine stabilisierte Quelle variabler Frequenz erreicht werden. Obwohl das erste Verfahren für die Stabilisierung und Regelung der Geschwindigkeit eines Gleichstrommotors Vorteile gegenüber dem zweiten aufweist, da es einen größeren Regelbereich der Geschwindigkeit gewährleistet, hat es teine wesentliche Anwendung infolge seiner relativen Kompliziertheit gerunden. A control method for the speed is also known of Motor with a non-contact commutator through an additional control of the commutator, which is carried out e.g. by means of a pulse duration modulator. Same effect however, with greater stabilization accuracy, starting the Motor with the encoder in a subsequent replacement of the last with a stabilized one Source of variable frequency can be achieved. Although the first method for stabilization and regulating the speed of a DC motor has advantages over the second, as it ensures a larger control range of the speed, It has rounded its essential application owing to its relative complexity.

Was die Anwendung eines Pulsdauermodulators im angegebenen Regelsystem eines solchen Rotors anbetrifft, so gewahrt das zeine ausreichende Genauigkeit der Stabilisierung der Geschwindigkeit, obwohl dieses Verfahren auch höhere Energiekennwerte aufweist. As for the use of a pulse duration modulator in the specified control system Such a rotor is concerned, the zeine ensures sufficient accuracy of the Stabilization of the speed, although this method also has higher energy values having.

Umgekehrt, indem man im stationären Betrieb den GeDer der Läuferstellung durch eine stabilisierte Quelle variable: Frequenz ersetzt, gelingt es, eine ausreichena none GenauLgkeit der Stabilisierung zu erreichen, dabei sinken aber gleichzeitig die Energiekennwerte des Motors. Conversely, by changing the rotor position in stationary operation Replaced by a stabilized source variable: frequency, succeeds in obtaining a sufficienta none to achieve the accuracy of the stabilization, but decrease at the same time the energy parameters of the motor.

Es ist ein Steuerverfahren des Gleichstrommotors mit einem kontaktfreien Kommutator bekannt, welche die Synchronisierung und Steuerung des rotors in einem breiten Regelbereich seiner Geschwindigkeit durch automatische Änderung der Größe und der Phase der Spannung an seinen Wicklungen gewährleistet. It is a control method of the DC motor with a non-contact Commutator known, which synchronizes and controls the rotor in one wide control range its speed through automatic change the magnitude and phase of the voltage on its windings.

Bekannt ist auch eine Einrichtung zur Steuerung des Gleichstrommotors mit einem kontaktfreien Kommutator, gemäß der französischen Patentschrift Nr. 1.598.291, welche die größte Zahl von gemeinsamen Merkmalen mit der das vorfahren nach der vorliegenden Patentanmeldung verwirklichenden Einrichtung aufweist, die einen Dauermagnetmotor, einen Halbleiter-Kommutator mit Starkstrom- und Hilfstransistoren enthält, welcher die Stromwendung in den Phasen des Motors nach den Signalen vom Geber der Läuferstellung ausführt, der auf Hall-Elementen aufgebaut ist und mittels einer Brücke gesteuert wird. A device for controlling the direct current motor is also known with a non-contact commutator, according to French patent no. 1.598.291, which has the greatest number of common characteristics with the ancestor after the present patent application realizing device, which has a permanent magnet motor, contains a semiconductor commutator with heavy current and auxiliary transistors, which the commutation in the phases of the motor according to the signals from the rotor position encoder executes, which is built on Hall elements and controlled by means of a bridge will.

Die vorliegende Erfindung bezweckt die Entwicklung eines Gleichstrommotors mit einem Halbleiter-Kommutator, welcher in einem breiten Temperaturberetch una oei Vibrationen stabil arbeiten könnte. Das isitere Ziel aer vorliegenden Erfindung besteht in aer Gewährleistung der Stabilisierung der Motorgeschwindigkeit in einem vorgegebenen GeschwindigkeitsbereXch. The present invention aims to develop a direct current motor with a semiconductor commutator, which can be used in a wide range of temperatures oei vibration could work stably. The further object of the present invention consists in ensuring the stabilization of the motor speed in one specified speed range.

Der Erfindung ist ein solches Steuerverfahren des Gleichstromosoros zugrunde gelegt, welcher eine Erweiterung seiner Anwendungsberiches dank einer neuen schematischen Lösung er -möglichte. The invention is one such control method of the direct current osoros based on which an expansion of its application area thanks to a new schematic solution made possible.

Das wird dadurch erreicht, daß im Steuerverfahren des Gleichstrommotors mit einem kontaktfreien, mit Halbleiterbauelementen bestückten sommutator, der das abwechselnde Zuschalten der Motorphasen an die Speisequelle nach den Signalen des Gebers der Läuferstellung, die von seinen Sekundärwicklungen eintreffen, ausführt, erfindungsgemäß das Sìgnal-von der Stellung des Motornegative phasen läufers als Rückkopplung mit dem modulierten Signal seiner Geschwindigkeit summiert und den Halbleiterelementen des Kommutators zugeführt wird.-* Zweckmäßigerweise wird gemäß dem vorliegenden Verfahren, eine Einrichtung ausgeführt, die einen Dauermagnetmotor, einen Geber der Lauferstellung und einen Sollwertgenerator enthält, in dem erfindungsgemäß ein Geber der Motorgeschwindigkeit, ein phasenempfindliches Element, ein Halbleiterschalter und eine Kippschaltung mit drei stabilen Lagen angewendet sind, deren Ausgang an den Eingang des angegebenen, auf Halbleiterbauelementen aufgebauten Kommutators und die Eingänge an den Geber der Läuferstellung des Motors und den Geber seiner Geschwindigkeit über den Halbleiterschalter und das phasenempfindliche Element angeschlossen sind, dessen Eingang mit dem Sollwertgenerator gekoppelt ist. This is achieved in that in the control method of the DC motor with a non-contact commutator equipped with semiconductor components, which enables the alternating connection the motor phases to the supply source the signals from the rotor position sender arriving from its secondary windings, executes, according to the invention, the signal from the position of the negative motor phase runner as feedback with the modulated signal its speed is summed and is fed to the semiconductor elements of the commutator .- * Appropriately according to the present method, a device running a permanent magnet motor, contains a generator of the run creation and a setpoint generator in which according to the invention a sensor of the motor speed, a phase-sensitive element, a semiconductor switch and a flip-flop with three stable positions are applied, the output of which is on the input of the specified commutator built on semiconductor components and the inputs to the encoder of the rotor position of the motor and the encoder of its Speed connected via the semiconductor switch and the phase sensitive element whose input is coupled to the setpoint generator.

Das ermöglichte es bei einem relativ geringen Arbeitszeitaufwand, auf Grund von industriellen Mustern der Gleichstrommotoren mit einem Halbleiterkommutator (Serie M5 ) stabilisierte und regelbare Servomotoren bei gleichen Abmessungen fur diese Reihe von Kommutatoren in einem Leistungsbereich von 0,5 W bis 100W und mit Nenngeschwindigkeiten von óOO bis 10000 U/min zu erhalten. Dabei bleibt die vorgegebene Drehgeschwindigkeit *Erfindungsgemäß werden also mittels eines Geschwindigkeitsgebers (der drehstellungsabhängige Impulse liefert, deren Frequenz mithin proportional der Drehzahl ist) Signale zum Abschalten der Motorphasen gewonnen. This made it possible with a relatively small amount of working time, based on industrial samples of DC motors with a semiconductor commutator (Series M5) stabilized and adjustable servomotors with the same dimensions for this series of commutators in a power range from 0.5 W to 100W and with Get nominal speeds from 100 to 10000 rpm. The default remains Speed of rotation * According to the invention, therefore, by means of a speed sensor (which supplies rotational position-dependent pulses, the frequency of which is therefore proportional the speed is) signals for switching off the motor phases obtained.

eines beliebigon Motors aus dor anegebenen Serie bei Schwankunden der Spannung um # 5o? oder der Belastung um # 60% konstant. Die elektromechanische Zeitkonstante von diesen llotoren liegt im Bereich von 20 bis 5020-³ ³ s.any motor from the specified series for fluctuating customers the tension at # 5o? or the load by # 60% constant. The electromechanical Time constant of these motors is in the range of 20 to 5020-³ ³ s.

Der Erfindungsgegenstand wird nachfolgend anhand der beigelegten @eichnungen ausführlicher beschrieben, wobei aus Grunden der Eindeutigkeit eine konkrete spezifische Terminologie angewendet ist, der Anwndungsbereich der Erfindung darr allerdings durch die angewendeten Bachausdrücke nicht verengt werden, und es ist zu berücksichtigen, daß jeder Fachausdruck alle äquivalenten Elemente umfaßt, die auf die gleichartige Weise arbeiten und zur Losung derselben Aufgaben wie auch die vorliegende Erfindung dionon, so ist z.B. unter einem Halbleiterkommutator nicht nur ein mit Transistoren bestückter Kommutator sondern auch ein Kommutator zu verstehen, welcher auf Thyristoren, Semistoren, voilständig geste@erben Ventilen aufgebaut ists die nicht nur nach der Brückenschaltung sondern auch nach anderen bekannten Schaltungen gneschaltet sind. Der Motor kann nicht nur dteiphasig sondern auch m-pnasig sein. The subject of the invention is described below with reference to the attached @drawings described in more detail, with a specific specific terminology employed is the scope of the invention darr, however, are not narrowed by the Bach expressions used, and es it must be taken into account that every technical term includes all equivalent elements, who work in the same way and to solve the same problems as well the present invention is dionon, for example, under a semiconductor commutator is not to understand only a commutator equipped with transistors but also a commutator, which is built on thyristors, semistors, fully gestated valves is it not only after the bridge circuit but also after other known ones Circuits are switched on. The motor can not only have two-phase but also m-phase be.

Es ist ebenfalls zu berücksichtigen, daß auch andere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung außer den oben anggebenen beider nachfolgenden Beschreibung anhand der Zeichnungen hervortreten werden. Es zeigen : Fig. 1 - Blockschaltplan zur Erläuterung des Verfahrens; ig. 2 - vorzugsweise Einrichtung nach dem vorgeschlagenen Verfahren. It should also be noted that there are other goals and benefits as well of the present invention other than those given above and the following descriptions will emerge from the drawings. They show: Fig. 1 - block diagram to explain the procedure; ig. 2 - preferably device according to the proposed one Procedure.

Fig. 3 - mechanische Trennlinie des Motors Die Steuersignale werden vom Sollwertgenerator 1 (Fig.1) der primärwicklung des Gebers 2 der Läuferstellung des Motors 3 und dem ersten eingang des phasenempfindlichen Elementes 4 zugeführt. Der Geber 2 der Läuferstellung verteilt die Signale vom Sollwertgenerator 1 unter den Eingängen einer Kippschaltung 5 mit drei stabilen Lagen. An den zweiten Eingang vom phasenempfindlichen Element 4 gelangt ein Signal von einem Geber 6 für die Geschwindigkeit des Motors 3. Vom Ausgang des phasenempfindlichen Elementes 4 wird das Signal an einen Halbleiterschalter 7 und dann an die -erwähnte Kippschaltung 5 gegeben. Fig. 3 - mechanical dividing line of the motor The control signals are from the setpoint generator 1 (Fig. 1) of the primary winding of the encoder 2 of the rotor position of the motor 3 and the first input of the phase-sensitive element 4 is supplied. The encoder 2 of the rotor position distributes the signals from the setpoint generator 1 the inputs of a flip-flop 5 with three stable positions. At the second entrance the phase-sensitive element 4 receives a signal from a sensor 6 for the speed of the motor 3. From the output of the phase-sensitive element 4, the signal is on a semiconductor switch 7 and then given to the flip-flop circuit 5 mentioned.

Das Hauptsignal vom Geber 2 der Läuferstellung wird als Gegenkopplung mit dem Signal von dem Geschwindigkeitsgeber 6 summiert. Das Summensignal vom Ausgang der Kippschaltung 5 steuert einen Halbleiterschalter 8 aus, der die Phasen des motors 3 abwechselnd an das Gleichstromnetz schaltet.The main signal from encoder 2 of the rotor position is used as a negative feedback summed with the signal from the speed sensor 6. The sum signal from the output the flip-flop 5 controls a semiconductor switch 8 that controls the phases of the motor 3 alternately switches to the direct current network.

Der Geber 2 der Läuferstellung des Motor 3 (Fig. 2) ist auf Grund des bekannten Types des Mehrphasengebers der Läuferstellung ausgefUhrt. sie sekundärwicklungen jeder der Phasen 9 und 10, ii und 12, 13 und 14 des Gebers 2 sind differential angeschlossen und in Stern geschaltet. Die Primärwicklungen 15, 16, 17, 18, 19, LO sind in Reihe geschaltet und an den Sollwertgenerator 1 angeschlossen. The encoder 2 of the rotor position of the motor 3 (Fig. 2) is due of the known type of multi-phase encoder for the rotor position. they secondary windings each of the phases 9 and 10, ii and 12, 13 and 14 of the encoder 2 are connected differentially and connected in star. The primary windings 15, 16, 17, 18, 19, LO are in series switched and connected to the setpoint generator 1.

Das phasenempfindliche Element 4 ist mit zwei Transistoren 21 und 22 bestückt. Die Basis des Transistors 21 ist mit die von dem Kollektor des Tiansistors 22 über Parallelschaltung @ Widerstand 23 und Kondensutor 24, und die Basis des Transistors 22 die von uber Parallelschaltung Widerstand 25 und Kondensator 26 gekoppelt. Den Kollektoren der Transistoren 2' und 22 sind Widerstände 27 und 28 vorgeschaltet. An die Basis des 'l'ransistors 21 ist die Minuselektrode einer Diode 29 angeschlossen. Die Pluselektrode der Diode 29 ist mit einem Widerstand 30 und einem Kondensator 31 verbanden. Das andere Ende des Widerstandes 30 ist mit den Emittern der Transistoren 21 und 22 und das andere Ende des Kondensators 31 mit einer der Klemmen des Sollvertgenerators 1 vorbunden. Die Basis des Transistors 22 ist über Londensator 32 mit dem Geschwindigkeitsgeber 6 gekoppelt. The phase sensitive element 4 has two transistors 21 and 22 equipped. The base of the transistor 21 is with those from the collector of the Tiansistor 22 via parallel connection @ resistor 23 and capacitor 24, and the base of the transistor 22 that of the resistor 25 and capacitor connected in parallel 26 coupled. The collectors of the transistors 2 'and 22 are resistors 27 and 28 upstream. The negative electrode is connected to the base of the transistor 21 Diode 29 connected. The positive electrode of the diode 29 has a resistor 30 and a capacitor 31 are connected. The other end of the resistor 30 is with the emitters of the transistors 21 and 22 and the other end of the capacitor 31 pre-tied to one of the terminals of the Sollvertgenerator 1. The base of the transistor 22 is coupled to speed sensor 6 via capacitor 32.

Die Kippschaltung 5 mit drei stabilen Lagen ist aus drei Transistoren 32, 33, 34 ausgeführt, deren Kollektoren untereinsind ander über Widerstände 35, 36, 37 verbundene Die Basen der Transistoren 32, 3n, 34 sind untereinander über je einen der in Reihe geschalteten Widerstände 39, 41, 43 und Zener-Dioden 40, 42, 44 verbunden, wobei die Zenerdioden 40, 42, 44 mit ihren Minuselektroden an die Basen der Transistoren 32, 33, 34 angeschlossen sind. Der Kollektor des Transistors 32 ist mit den Pluselektroden der Zener-Dioden 42 und 44 über je eine der Dioden 45 und 46 gekoppelt, wobei die Dioden 45, 46 mit ihren Pluselektroden an den Kollektor des Transistors 32 angeschlossen sind. Der Kollektor des Transistors 33 ist mit den Pluselektroden der Zener-Dioden 40 und 44 über je eine der Dioden 47 und 48 gekoppelt. Die Dioden 4?, 48 sind an den Kollektor des Transistors 33 mit ihren Pluselektroden angeschlossen. Der Kollektor des Transistors 34 ist mit den Pluselektroden der Zenerdioden 40 und 42 Uber je eine der Dioden 49-und 50 gekoppelt. Die Dioden 49, 50 sind an den Kollektor des Transistors 34 mit ihren Pluselektroden angeschlossen. Die Basen der Transistoren 32, 33, 34 sind mit den Wicklungen 9, 11, 13 des Gebers 2 fUr die Läuferstellung. des rotors 3 über je eine der Dioden 51, 52, 53 bekoppelt, die mit ihren Minuselektroden an die Basen angeschlossen sind. * Der Schalter 7 ist aus dem Transistor 38 aufgebaut, dessen Kollektor mit den Emittern der Transistoren 32, 33, 34 und dessen Basis über eine Diode 54 mit dem Kollektor des Transistors 21 des phasenempfindlichen Elementes 4 gekoppelt sind. The flip-flop 5 with three stable layers is made up of three transistors 32, 33, 34, the collectors of which are below one another via resistors 35, 36, 37 connected. The bases of transistors 32, 3n, 34 are connected to each other one of the series-connected resistors 39, 41, 43 and Zener diodes 40, 42, 44 connected, the Zener diodes 40, 42, 44 with their negative electrodes to the Bases of the transistors 32, 33, 34 are connected. The collector of the transistor 32 is connected to the positive electrodes of the Zener diodes 42 and 44 via one of the diodes 45 and 46 coupled, with the diodes 45, 46 having their positive electrodes connected to the collector of transistor 32 are connected. The collector of transistor 33 is with the positive electrodes of the Zener diodes 40 and 44 via one of the diodes 47 and 48 each coupled. The diodes 4?, 48 are connected to the collector of the transistor 33 with their positive electrodes connected. The collector of transistor 34 is connected to the positive electrodes of the Zener diodes 40 and 42 are coupled via one of the diodes 49 and 50 each. The diodes 49, 50 are on connected to the collector of transistor 34 with their positive electrodes. The bases the transistors 32, 33, 34 are connected to the windings 9, 11, 13 of the transmitter 2 for the Runner position. of the rotor 3 via one of the diodes 51, 52, 53 coupled with their negative electrodes are connected to the bases. * Switch 7 is off the transistor 38 built, whose collector with the emitters of the transistors 32, 33, 34 and its base via a diode 54 to the collector of the transistor 21 of the phase-sensitive element 4 are coupled.

Die Minuselektrode der Diode 54 des Schalters 7 ist an die Basis des Transistors 38 und einen Widerstand 55 angeschlossen, dessen zweites Ende mit einer zusätzlichen Gleichstromquelle 56 verbunden ist.The negative electrode of the diode 54 of the switch 7 is connected to the base of the Transistor 38 and a resistor 55 connected, the second end of which with a additional DC power source 56 is connected.

Der Halbleiterschalter 8 ist als eine dreiphasige, mit Transistoren 57-62 bestückte Brücke ausgeführt und an das Gleichstromnetz angeschlossen. Die Kollektoren der Transistoren 57, 58 59 sind mit der Minusklemme des Gleichstromnetzes und die Emitter mit den Kollektoren der Transistoren 60, 61, 62 gekoppelt. The semiconductor switch 8 is designed as a three-phase, with transistors 57-62 equipped bridge and connected to the direct current network. the The collectors of the transistors 57, 58, 59 are connected to the negative terminal of the direct current network and the emitters coupled to the collectors of transistors 60, 61, 62.

Die Emitter dieser Transistoren sind an die Plusklemme des Gleichstromnetzes angeschlossen. An die verbindungspunkte der * Der Geschwindigkeitsgeber 6 erzeugt drehstellungsabhängige Impulse, deren Folgefrequenz der Drehzahl direkt proportional ist.The emitters of these transistors are connected to the positive terminal of the direct current network connected. At the connection points of the * The speed sensor 6 generates Rotational position-dependent pulses whose repetition frequency is directly proportional to the speed is.

Transistoren 57 und 60, 58 und 61, 59 und 62 sind clle in Dreieck oder Stern geschalteten Phasenwicklungen des Motors 3 angeschlossen Zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors 57 ist die Reihenschaltung aus Widerstand 63 und zusätzlicher Gleichstromquelle 64 angeordnet. Zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors 58 ist die Reihenschaltung aus Widerstand 65 und zusätzlicherGleichstromquelle 66 angeoordnet. Zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors 59 ist die Reihenschaltung aus Widerstand 67 und zusätzlicher Gleichstromquelle 68 angeordnet.Transistors 57 and 60, 58 and 61, 59 and 62 are clle in triangle or star-connected phase windings of the motor 3 connected between the The base and the emitter of the transistor 57 is the series connection of resistors 63 and additional direct current source 64 arranged. Between the base and the The emitter of transistor 58 is the series connection of resistor 65 and an additional direct current source 66 arranged. The series connection is between the base and the emitter of the transistor 59 from resistor 67 and additional direct current source 68 arranged.

An die Emitter der Transistoren 57, 58 59 sind die Plusklemmen der zusätzlichen Gleichstromquellen 64, 66, 68 angeschlossen Zwischen den basen und Emittern der Transistoren 60 , 61, 62 sind die Widerstände 69, 70, 71, jeweils in Reihe mit der zusätzlichen Gleichstomquelle 56 angeordnet, wobei die Plusklemme der Quelle 56 mit den Emittern der Transistoren 60, 61, 62 verbunden ist. An die Basen der Transistoren 60, 61, 62 sind die Koliektoren von Transistoren 72, 73, 74 angeschlossen, deren Emitter mit den Emittern der Transistoren 60, 61 und 62 über die zusätzliche Gleichstromquelle 75 gekoppelt sind, wobei deren Plusklomme an die Emitter der Transistoren 72, 73, 74 angeschlossen ist, deren Basen über die Widerstände 7o, 77, 78 mit der Minusklemme der Gleichstromquelle 56 und über Dioden 79, 80, 81 mit den Kollektoren der Transistoren 32, 33, 34 der Kippschaltung 5 mit drei stabilen Lagen verbunden sind. The positive terminals of the transistors 57, 58 59 are connected to the emitters additional DC power sources 64, 66, 68 connected between the bases and The emitters of the transistors 60, 61, 62 are the resistors 69, 70, 71, in each case in Row with the additional direct current source 56 is arranged, the plus terminal the source 56 is connected to the emitters of the transistors 60, 61, 62. To the Bases of transistors 60, 61, 62 are the coliectors of transistors 72, 73, 74 connected, the emitters of which with the emitters of the transistors 60, 61 and 62 are coupled via the additional direct current source 75, the plus terminals is connected to the emitters of the transistors 72, 73, 74, the bases of which via the Resistors 7o, 77, 78 to the negative terminal of the direct current source 56 and via diodes 79, 80, 81 with the collectors of the transistors 32, 33, 34 of the flip-flop 5 with three stable layers are connected.

Die Dioden 79, 80, 81 sind mit ihren Minuselektroden an die Basen der Transistoren 72, 73, 74 angekoppelt. Die Emitter der Transistoren 72, 73, 74 sind mit dem Emitter des Transistors 38 ü'ber eine zusätzliche Gleichstromquelle 82 verbunden, deren Plusklemme an den Imitter des Transistors 38 angeschlossen ist, an dem auch die Minusklemme einer zusätzlichen Gleichstromquelle 83 liegt, deren Plusklemme mit der Pluskiemme der zusätzlichen Gleichstromquelle 84 gekoppelt ist. vie Minusklemme der wleichstromquelle 84 ist an die Widerstände 27, 28 des pnasenemfindlichen Elementes 4 und an die Widerstände 39, 35, 41, 36, 43, 37 aer Kippschaltung 5 mit drei stabilen Lagon angeschlossen. The diodes 79, 80, 81 are connected to the bases with their negative electrodes of transistors 72, 73, 74 coupled. The emitters of the transistors 72, 73, 74 are connected to the emitter of transistor 38 via an additional direct current source 82 connected, the plus terminal of which is connected to the imitter of transistor 38, at which also the negative terminal of an additional direct current source 83 is, whose Plus terminal is coupled to the plus terminal of the additional direct current source 84. vie minus terminal of the direct current source 84 is connected to the resistors 27, 28 of the phase sensitive Element 4 and the resistors 39, 35, 41, 36, 43, 37 of the flip-flop 5 with three stable lagons attached.

Der Anlauf des Motors geht folgenderweise vor sich. The motor starts up as follows.

Impulse geringer Dauer vom Sollwertgenerator , mit einer Frequenz = m.p.n 60 Worin p - die Polp@arzahl des Motors 3, m - die Phasenzahl des Motors und n - -die vorgegebene Geschwindigkeit des Motors im stationären Betrieb bedeuten, gelangen an die Primärwicklungen 15, 16, 17, 18, 19, ao des Gebers 2 der Läuferstellung und an das phasenempfindliche Element 4, was zum Schließen des Transistors 21, zum Öffnen des Transistors 22 und zur Sättigung des Transistors 38 führt. Pulses of short duration from the setpoint generator, with one frequency = m.p.n 60 Where p - the number of poles of the motor 3, m - the number of phases of the motor and n - mean the specified speed of the motor in steady-state operation, get to the primary windings 15, 16, 17, 18, 19, ao of the encoder 2 of the rotor position and to the phase-sensitive element 4, which closes the transistor 21, for Opening of transistor 22 and saturation of transistor 38 leads to.

Je nach der Lage des Läufers des Motors 3 gegenüber dem. Depending on the position of the rotor of the motor 3 relative to the.

Stator des Gebers 2 der Läuferstellungd werden EMK in entsprechenden Sekundärwicklungen, z.B. 9, 13, 14, induziert.Stator of the encoder 2 of the rotor positiond are EMF in corresponding Secondary windings, e.g. 9, 13, 14, induced.

Von der Wicklung 13, 14 kommt; kein Signal, weil sich die EMK infolge der gegensinnigen Schaltung der Wicklungen 13, 14 gegenseitig aufheben. Das Signal von der Wicklung 9 des Gebers 2 sperrt den Transistor 32 dabei werden die Transistoren 33, 34 gesättigt und schließen über die Dioden 80, 81 die Transistoren 73, 74. From the winding 13, 14 comes; no signal because the emf is a result the opposite connection of the windings 13, 14 cancel each other out. The signal of the winding 9 of the transmitter 2 blocks the transistor 32 while the transistors 33, 34 are saturated and the transistors 73, 74 close via the diodes 80, 81.

Das führt dazu, daß die Transistoron 60, 61 in den gesattigten Zustand übergehen, der durch dio zusätzliche Gleichstromquelle 5G sichergestellt wird. Dabei sind die Transistoren 57, 58 geschlossen und der Transistor 59 gesättigt, wodurch die Wicklungen des Motors 3 von einem Strom durchflossen werden. This leads to the transistor 60, 61 in the saturated state override, which is ensured by the additional direct current source 5G. Included the transistors 57, 58 are closed and the transistor 59 is saturated, whereby a current flows through the windings of the motor 3.

Es entsteht cin elektromagnetisches Moment, welches eine Drehung des Läufers des Motors 3 herbeiführt, da aber der Geschwindigkeitsgeber 6 starr mit dem Motorläufer verbunden ist, so gibt der Geber 6 einen Impuls an die Basis des Transistors 22 des phasenempfindlichen elementes 4. Das phasenempfindliche Element 4 schaltet in die andere stabile Lage um, und der Schalter 7 öffnet sich bis zum Eintreffen des folgenden Steuerimpulses.An electromagnetic moment arises, which causes a rotation of the Runner of the motor 3 brings about, but since the speed sensor 6 is rigid with is connected to the motor rotor, the encoder 6 sends a pulse to the base of the Phase sensitive element transistor 22 4. The phase sensitive element 4 switches to the other stable position and switch 7 opens until Arrival of the following control impulse.

Da beim Anlauf die Frequenz des Sollwertgenerators 1 wesentlich höher als die Drehirequenz des Motors 3 ist, wird die Steuer-EMK mehrmals auftreten, z.B. an der Wicklung 12 des Gebers 2 der La'uferstellung, während der Läufer des rotors 3 sich um einen Winkel gleich 2 ./i dreht. Since the frequency of the setpoint generator 1 is significantly higher during start-up than the rotational frequency of the motor 3, the control emf will occur several times, e.g. on the winding 12 of the encoder 2 of the rotor position, while the rotor of the rotor 3 rotates through an angle equal to 2 ./i.

mp * d. h. der Transistor 38 wird nicht leitend Nachdem sich der Läufer um einen solchen Winkel gedreht hat, wird das Steuersignal des Sollwertgcnerators 1 vom Geber 2 der Läuferstellung auf seine nächste Schundärwicklung, z.B0 Ein Wicklung 11, umverteilt was die schaltung der nächsten Phase des Motors 3 an das Netz zur Folge hat. Das Itochlaufen des Motorläufers wird so lange fortgesetzt, bis die Umschaltzeit der Phasen des Motors 3 gleich der Folgeperiode von Steuerimpulsen des Sollwertgenerators 1 wird. mp * d. H. the transistor 38 is not conductive After this the rotor has rotated through such an angle, the control signal of the setpoint generator 1 from encoder 2 of the rotor position to its next secondary winding, e.g. 0 one winding 11, redistributed what the circuit of the next phase of the motor 3 to the mains Consequence. The start-up of the motor rotor continues until the switchover time of the phases of the motor 3 equal to the subsequent period of control pulses from the setpoint generator 1 will.

Beim Auftreten der stationären Betriebsart wird die Zeit des geschlossenen Zustandes des Schalters 7 vom Verschiebungswinkol zwischen der Frequenz des Sollwertgenerators 1 und der Signalfrequenz des Geschwindigkeitsgebers 6 des Autors 3 bestimmt. Dieser Winkel wird von der Große der Netzspannung und des Belastungsmomentes sowie ton der Frequenz des Sollwertgenerators 1 abhangen. When the stationary operating mode occurs, the time of the closed State of the switch 7 from the displacement angle between the frequency of the setpoint generator 1 and the signal frequency of the speed sensor 6 of the author 3 is determined. This The angle is determined by the size of the mains voltage and the load moment as well as ton depend on the frequency of the setpoint generator 1.

Bei einer Änderung der Frequenz des Sollwertgenorators 1, z.B. bei einer Verminderung der Frequenz, vergrößert sich die zeit, während der die Motorwicklungen von der Speisequelle abgeschaltet sind, d.h. vermindert sich der Mittelwert der an die Motorwioklungen gelegten Spannungen und somit die Gescliwindigkeit des Motors. If the frequency of the setpoint generator 1 changes, e.g. at A decrease in frequency increases the time the motor winds are switched off from the supply source, i.e. the mean value of the voltages applied to the motor windings and thus the speed of the motor.

Dabei erhält man die starre Drehmomentkennlinie des Motors 3 bei der Zuführung einer Steuerfrequenz vom Sollwertgenerator 1 unter der Leerlaufgeschwindigkoit des Llotors, die Spannung an den Phasenwicklungen des Motors 3 wird sich aber selbsttätig in Abhängigkeit von der Frequenz des Sollwertgenerators 1 andern. The rigid torque characteristic of the motor 3 is obtained in this case the supply of a control frequency from the setpoint generator 1 below the idle speed of the Llotors, the voltage on the phase windings of the motor 3 is automatic in Change depending on the frequency of the setpoint generator 1.

nur Änderung des Drehsimnes des Motors 3 genügt es, die Polarität der Steuerimpulse des Sollwertgenerators 1 zu ändern, die an den weber 2 der Läuferstellung des Motors 3 gelangen. just changing the speed of rotation of the motor 3 suffices, the polarity to change the control pulses of the setpoint generator 1, which are sent to the weber 2 of the rotor position of the motor 3 arrive.

In stationären Betrieb wird die Geschwindigkeit des Motors 3 streng der frequenz und dc.m Drehsinn der Polarität der Impulse geringer Dauer vom Sollwertgenerator ents2rechen.In the stationary operation, the speed of the motor 3 becomes strict the frequency and dc.m direction of rotation of the polarity of the pulses of short duration from the setpoint generator agree.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, vermindert sich das Gebiet der starren Dechmomentkennlinis des Motors mit steigender Frequenz des Sollwertgeneratore, und der Motor geht bei überkritschen Frequenz auf eine weiche Drchmomentkennlinie über. As can be seen from Fig. 3, the area of the rigid decreases Torque characteristics of the motor with increasing frequency of the setpoint generator, and the motor changes to a soft torque characteristic at an overcritical frequency.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Anordnung liegt also im Prinzip darin, daß die Einschaltung der Phasenwicklungen des Motors ausgelöst wird durch die Impulse des die Solldrehzahl vorgebenden Sollwertgenerators 1, wobei der Stellungsgeber 2 festlegt, welche der Phasenwicklungen einzuschalten sind, und daß die Abschaltung der eingeschalteten Phasenwicklungen auf Grund der Signale des Geschwindigkeitsgebers 6 erfolgt, welcher drehzahl- und drehstellungsabhängige Impulse erzeugt. The mode of operation of the arrangement according to the invention is therefore in principle in that the switching on of the phase windings of the motor is triggered by the pulses of the setpoint generator 1, which specifies the setpoint speed, the position transmitter 2 defines which of the phase windings are to be switched on and that the switch-off the switched-on phase windings based on the signals from the speed sensor 6 takes place, which generates speed and rotational position dependent pulses.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E

1. Control method of the DC motor with a non-contact, Commutator (8) equipped with semiconductor components, which enables the alternating connection the motor phases to the supply source according to the signals from a sender (2) of the rotor position Ausfhnrt, d u r c h e k e n n -z e i c h n e t, that another rotation position-dependent Signal from a speed sensor (6) to switch off the motor phases from the supply source serves.

2. Control device of the DC motor with a non-contact, with semiconductor components equipped commutator which the method according to claim 1 realized, and a permanent magnet motor (3), a weaver (2) of the rotor position and a reference word generator (1) contains, d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that in it a sensor (6) of the motor speed, a phase sensitive Element (4), a semiconductor switch (7) and a toggle switch (5) ulrt arei stable The states angel ends, the output of which goes to the input of the specified, with semiconductors @ auolementen equipped commutator (8) and the inputs to the encoder (2) of the Läuforstollung of the motor and the encoder (6) of its speed via the semiconductor switch (7) and the phase-sensitive element (4), whose input is connected to the specified Solk value generator coupled, are connected.