DE2547764A1

DE2547764A1 - Buerstenloser dreiphasen-gleichstrommotor

Info

Publication number: DE2547764A1
Application number: DE19752547764
Authority: DE
Inventors: Kinzo Wada
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1974-10-30
Filing date: 1975-10-24
Publication date: 1976-05-13
Also published as: US4039912A; DE2547764C3; DE2547764B2

Description

C ^l Τ-'

^ iz.

München, 24. Oktober 1975

Victor Company of Japan, Limited Yokohama, Japan

Bürstenloser Dreiphasen-Gleichstrommotor Die Erfindung betrifft einen bürstenlosen Dreiphasen-Gleichstrommotor.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf einen bUrstenlosen Dreiphasen-Gleichstrommotor, der zur Kommutierung der Statorströme Hall-Elemente verwendet.

Bei einem bekannten bürstenlosen Dreiphasen-Gleichstrommotor sind Hall-Elemente jeweils mit drei Statorwicklungen verbunden, um die Kommutierung der Wicklungsströme zu bewirken. Die Betriebseigenschaf-

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ten bzw. Arbeitskennlinien der Hall-Elemente und insbesondere das Gleichstrompotential von deren Hallspannungselektroden ist von Hall-Element zu Hall-Element verschieden. Die ungleichförmigen Eigenschaften wUrden in unterschiedlichen Wicklungsströmen und Kommutierungsintervallen resultieren. Je größer die Zahl der verwendeten Hall-Elemente ist, um so schwieriger wird es demnach, die Gleichförmigkeit der Wicklungsströme und der Kommutierungsintervalle herzustellen.

Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, die Zahl der für einen bUrstenlosen Dreiphasen-Gleichstrommotor verwendeten Hall-Elemente auf ein Minimum zu reduzieren.

Der erfindungsgemäße bUrstenlose Dreiphasen-Gleichstrommotor weist einen Permanentmagnetrotor, drei Statorwicklungen, die elektrisch gegeneinander um 120 versetzt sind, zwei Hall-Elemente bzw. Halleffekt-Einrichtungen, drei Leistungstransistoren, von denen jeder mit jeder der drei Statorwicklungen verbunden ist, drei Schalttransistoren, welche jeweils die Steuerung jedes Leistungstransistors gestatten sollen, sowie ein Spannungsteilernetzwerk auf. Die Hall-Elemente besitzen jeweils ein Paar von Hallspannungselektroden und ein Paar von Steuerstromelektroden. Die einen Steuerstromelektroden der Hall-Elemente sind mit dem Anschluß positiver Polarität einer Gleichspannungsquelle verbunden, während die entgegengesetzten Elektroden mit

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dem Anschluß negativer Polarität der Gleichspannungsquelle in Verbindung stehen. Erste und zweite Schalttransistoren sprechen auf die Hallspannungen an, die von einem der beiden Hall-Elemente abgegeben werden, während der dritte Schalttransistor auf diejenige Hallspannung anspricht, die von wenigstens einem der Hall-Elemente geliefert wird. Das Spannungsteilernetzwerk befindet sich in den Verbindungen zwischen den Schalttransistoren und den Hall-Elementen, so daß die Hallspannungen in vorbestimmte Spannungswerte unterteilt werden. Die Statorwicklungen sind jeweils mit einem Ende zusammengeschaltet und an die positive Gleichspannungsklemme angeschlossen, während die entgegengesetzten Enden über Kollektor-Emitter-Kreise der Leistungstransistoren an die negative Spannungsklemme angelegt sind. Die Basiselektroden der Leistungstransistoren sind mit den Kollektorelektroden der Schalttransistoren verbunden. Die Emitterelektroden der Schalttransistoren sind gemeinsam über einen stromregelnden Transistor an die positive Spannungsquelle angeschlossen, während die Kollektorelektroden an die Basiselektroden der Leistungstransistoren angelegt sind, um ihrerseits eine aufeinanderfolgende Steuerung der Leistungstransistoren zu gestatten. Die Kollektorelektroden der Schalttransistoren sind ferner über entsprechende Lastwiderstände an die negative Spannungsklemme angeschlossen, so daß sie einen Differentialverstärker bilden; ein Schalten eines der Schalttransistoren tritt demzufolge dann auf, wenn die Hall-Eingangsspannung größer als

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eine der anderen beiden Hallspannungen ist, die an diese Transistoren angelegt wird.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die Hall-Elemente elektrisch um 120 + (180 ·η) gegeneinander versetzt, wobei η eine ganze Zahl darstellt. Die in diesem Ausführungsbeispiel an den entgegengesetzten Elektroden jedes Hall-Elements auftretenden Hallspannungen werden durch ein Spannungsteilernetzwerk an die Basiselektrode jedes Schalttransistors angelegt, so daß die Spannung an der Basiselektrode jedes Transistors halb so groß ist wie die Hallspannung und gegeneinander eine Phasenverschiebung von 120 aufweisen. Die Schalttransistoren werden während gleicher Zeitintervalle nacheinander eingeschaltet, damit die Leistungstransistoren nacheinander leitend sind, um Ströme durch die Statorwicklungen zu erzeugen.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind die Hall-Elemente um einen Winkel gegeneinander elektrisch versetzt, der sich von dem V/inkelbetrag von 120 + (180 *n) unterscheidet, wobei in letzterem Fall η eine ganze Zahl darstellt. Bei dieser Ausführungsform liefert das Spannungsteilernetzwerk unterschiedliche Ausgangsspannungen an die Basiselektroden der Schalttransistoren. Einer der sinusförmigen Spannungsausgänge ist während eines Intervalls von 120 größer als zwei andere Ausgangsspannungen. Aufgrund der Wirkung des Differentialverstärkers leiten die Schalttransistoren aufgrund der rezyklisch auftretenden höchsten Ausgangsspannung nacheinander.

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Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung zur Erläuterung weiterer Merkmale anhand von Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform eines bürstenlosen Gleichstrommotors nach der Erfindung, mit drei Statorwicklungen und zwei Hall-Elementen, die gegeneinander um 120 elektrisch versetzt sind,

Fig. 2 eine Schaltung einer ersten Ausführungsform der Erfindung mit Hall-Elementen, die elektrisch um 120 + (180 · n) gegeneinander versetzt sind,

Fig. 3 eine schematische Ansicht einer gegenüber Fig. 1 abgewandelten Ausführungsform mit sechs Wicklungszweigen, die elektrisch um 120 gegeneinander verlagert sind,

Fig. 4 eine Schaltungsanordnung einer zweiten AusfUhrungsform der Erfindung mit Hall-Elementen, die elektrisch um 90 gegeneinander versetzt sind,

Fig. 5 eine Darstellung von Wellenformen zur Erläuterung der Arbeitsweise der Schaltung nach Fig. 2,

Fig. 6 ein Vektordiagramm der sinusförmigen Spannungen an verschiedenen Punkten der Schaltung nach Fig. 2,

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Fig. 7 eine schematische Darstellung eines bürstenlosen Gleichstrommotors nach der Erfindung, bei dem die Hall-Elemente um 90 gegeneinander elektrisch versetzt sind,

Fig. 8 eine Darstellung der Wellenformen zur Erläuterung der Schaltung nach Fig. 4,

Fig. 9 eine Schaltung einer abgewandelten Ausführungsform, bei der die Hall-Elemente um 98_f2 elektrisch gegeneinander versetzt sind,

Fig. 10 eine Schaltung einer zweiten Abwandlung der Erfindung,

bei der die Hall-Elemente um 60 gegeneinander elektrisch versetzt sind,

Fig. 11 und 12 Schaltungen von gegenüber der Schaltung nach Fig. 10 abgewandelten Ausführungsformen,

Fig. 13 eine Darstellung von Wellenformen zur Erläuterung der Arbeitsweise der Schaltung nach Fig. 9, und

Fig. 14 eine Darstellung der Wellen formen zur Erläuterung der Arbeitsweise der Schaltungen nach den Figuren 10 bis 12.

Nach den Figuren 1 und 2 weist der Stator 10 eines bürstenlosen Gleichstrommotors nach der Erfindung Wicklungen Wl bis W3 auf. Der Permanentmagnetrotor 12 des Motors besitzt diametral einander

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gegenüberliegende Pole N und S. Zwei Halleffekt-Einrichtungen bzw. Hall-Elemente Hl und H2 sind in der Nähe der zugeordneten Statorwicklungen W 1 und W 2 angeordnet. Nach einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind diese Hall-Elemente um 120 gegeneinander versetzt.

Ein Ende der Statorwicklungen W 1 bis W3 ist an den Anschluß positiver Polarität der nicht gezeigten Gleichspannungsquelle gemeinsam angeschlossen, während die anderen Enden mit der Kollektorelektrode eines zugeordneten Leistungstransistors Tl bis T3 verbunden sind. Es ist zu beachten, daß das Hall-Element H2 so angeordnet werden kann, wie es in Fig. 1 bei 13 dargestellt ist, wobei dieses Hall-Element von dem Hall-Element Hl um 300° ( =120° + 180°) elektrisch versetzt ist. Jede Statorwicklung Wl bis W3 weist ein Paar von Wicklungszweigen α und b auf, die in Reihe oder parallel geschaltet sind, wie dies aus Fig. 3 hervorgeht; der Rotor enthält zwei Paar von Magnetpolen und die Hall-Elemente Hl und H2 können um(i20 + 180/*n elektrisch gegeneinander versetzt sein, wobei η = 0,1,2,3 ... .

Die Emitter der Leistungstransistoren TI bis T3 sind gemeinsam über einen Widerstand RO mit der Klemme negativer Polarität der Gleichspannungsquelle verbunden.

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Damit die Leistungstransistoren Tl bis T3 durch die Hall-Elemente gesteuert werden können, sind die Basen der Leistungstransistoren TI und T2 an die Kollektorelektroden der Schalttransistoren T4 bis 16 angeschlossen. Die Emitterelektroden der Schalttransistoren T4 bis 16 sind gemeinsam über den Kollektor-Emitter-Kreis des Transistors 17 und eine η Widerstand Ra an die Klemme positiver Polarität der Gleichspannungsquelle angeschlossen. Die Basis des Transistors 17 muß mit der Steuersignal-Quelle verbunden werden, um die Steuerung der Ströme zu bewirken, welche in die entsprechenden Schalttransistoren T4 bis 16 fließen.

Die Kollektorelektroden der Schalttransistoren T4 bis 16 stehen außerdem über Widerstände R1, R2 und R3 mit der Klemme negativer Polarität der Spannungsquelle in Verbindung, so daß sie einen Differentialverstärker bilden. Die Leistungstransistoren Tl bis T3 werden durch diejenigen Spannungen eingeschaltet bzw. in den Leitzustand verbracht, die an dem zugeordneten Widerstand Rl bis R3 entstehen.

Damit die Schalttransistoren T4 bis 16 von den Hall-Elementen gesteuert werden können, sind die Basiselektroden der Schalttransistoren T4 und T5 über den Widerstand R4 bzw. R5 an eine der Hallspannungselektroden der Hall-Elemente Hl und H2 angeschlossen. Die anderen Hallspannungselektroden der Hall-Elemente Hl und H2 sind durch Widerstände R6a und R6b mit gleichem Widerstandswert miteinander verbunden und

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liegen außerdem über Widerstände R8 bzw. R9 an den Basiselektroden der Schalttransistoren T4 und T5 an. Die Basiselektrode des Schalttransistors T 6 ist an die Verbindung zwischen den Widerständen R6a und Rob angeschlossen.

Die Steuerstromelektroden der Hall-Elemente HI und H2 sind über den Widerstand RIO bzw. RII an die Klemme positiver Polarität der Gleichspannungsquelle bzw. des Gleichspannungsnetzes angeschlossen. Die anderen Steuerstromelektroden der Hall-Elemente HI und H2 liegen über Widerstände R12 bzw. R13 und über einen Widerstand Rc an der Klemme mit negativer Polarität der Gleichspannungsquelle an. Die Widerstände RIO bis R13 sind zur Einstellung der Werte der Ströme vorgesehen, die über die Steuerstromelektroden durch die Hall-Elemente HI und H2 fließen, so daß die Hall-Elemente Hi und H2 ein gleichmäßiges Gleichspannungspotential an ihren Hallspannungselektroden liefern. Wenn die Hall-Elemente HI und H2 gleiche Betriebskennlinie besitzen, sollten die Widerstände R 11 bis R13 gleichen Widerstandswert besitzen.

Die Auswahl der Widerstandswerte der Widerstände RlI bis Ri3 muß sorgfältig vorgenommen werden, wenn die Hall-Elemente HI und H2 unterschiedliche Arbeitskennlinien aufweisen, so daß gleiche Potentiale an den Hallspannungselektroden der Hall-Elemente abgegeben werden.

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Wenn die Hall-Elemente H 1 und H2 derart ausgelegt sind, daß sie ein gleiches Gleichspannungspotential an ihren Anschlüssen abgeben, werden sinusförmige Spannungen β.,-β.. und e_, -e_ an den gegenüberliegenden Spannungselektroden der Hall-Elemente HI und H2 abgegeben. Die Spannungen e. und e« besitzen gleiche Amplitude, sind jedoch um 120 gegeneinander phasenverschoben.

Eine sinusförmige Spannung e„, welche eine Vektorsumme aus den Spannungen -e, und -e~ darstellt, wird an der Verbindung zwischen den Widerständen R6a und Rob erzeugt und an die Basis des Transistors 16 (vergl. Fig. 6) angelegt. Die Spannung e_o ist gegenüber den Spannungen e, und e„ um 120 phasenverschoben und besitzt eine Amplitude, die halb so groß ist wie diejenige der Spannungen e. oder e„, weil die Spannungen -e. und -e„ durch das Verhältnis der Widerstände R6a/R6a + R6b oder R6b/R6a+R6b halbiert werden.

Damit die Schalttransistoren T4 und T5 zu exakten Zeitpunkten ein- und ausgeschaltet werden können, werden die Spannungen el und el, die an ihre Basiselektroden angelegt werden, gleich der Spannung e~ gewählt. Die Spannung ei wird von dem Widerstandsnetzwerk abgegeben, welches aus dem Widerstand R4 und R8 besteht, während die Spannung el von dem aus den Widerständen R5 und R9 bestehenden Widerstandsnetzwerk geliefert wird. Die Spannung el ergibt sich aus folgender Gleichung:

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" ^U " 2 b 4 7 7 6

ι _
^e1 "

R8 R4

_ 1 " R4 + R8 ⁶I " R4 + R8 ^Θ1

R8 - R4

⁼ R4 + R8 ^e1

Wenn das Widerstandsverhältnis der Widerstände R4 bis R8 1:3 beträgt, wird die Spannung e' halb so groß wie die Spannung e-.

Wenn das Verhältnis der Widerstände R5 bis R9 1 :3 beträgt, wird in ähnlicher Weise die Spannung el halb so groß wie die Spannung e„. Da die Spannungen e- und e. gleiche Amplitude haben, sind die Spannungen el und e' einander gleich und außerdem gleich der Spannung e_ sowie gegeneinander um 120 phasenverschoben, wie in Fig. 5 dargestellt ist.

Da die Schalttransistoren T4 und T6 einen Differentialverstärker bilden, läßt die Spannung el den Transistor T4 während des Zeitintervalls einschalten, welches von -30 bis 90 reicht; die Spannung e' schaltet den Transistor T5 während des Zeitintervalls ein, welches von 90 bis 210 reicht, während die Spannung e_Q den TransistorTö während desjenigen Zeitintervalls einschaltet, das von 210 bis reicht.

Beim aufeinanderfolgenden Schalten der Transistoren T4 bis T6 werden die Leistungstransistoren TI bis T3 aufeinanderfolgend eingeschaltet,

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so daß Ströme i-, i_o und i_ durch die Wicklungen WI, W2 und W3 und durch ihre zugeordneten Kollektor-Emitter-Kreise fließen.

Die Erfindung läßt sich derart abwandeln, wie dies unter Bezugnahme auf Fig. 4 bei einer zweiten Ausführungsform dargestellt ist. Der bürstenlose Dreiphasen-Gleichstrommotor nach Fig. 4 ist im allgemeinen der oben unter Bezugnahme auf Fig. 2 erläuterten Ausführungsform ähnlich, unterscheidet sich jedoch in der nachstehend erklärten Weise. Die gegenüber der Ausführungsform nach Fig. 2 ähnlichen Teile sind in Fig. 4 mit gleichen Bezugsziffern versehen.

Eine der Spannungselektroden des Hall-Eleraents Hl ist direkt an die Basis des Schalttransistors T4 angeschlossen, während die andere Spannungselektrode offen ist. Eine der Spannungselektroden des Hall-Elements H2 ist über den Widerstand R5 an den Transistor T5 angeschlossen und außerdem über Widerstände R5, R9 und R14 mit der anderen Spannungselektrode verbunden. Die Basis des Schalttransistors 16 steht über den Widerstand Rl4 mit der anderen Spannungselektrode des Hall-Elements H2 in Verbindung.

Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Hall-Elemente Hl und H2 elektrisch um einen Winkel gegeneinander versetzt, der andere Größe besitzt als dies bei der ersten Ausführungsform der Fall ist; die Anordnung der Hall-Elemente ergibt sich aus Fig. 7, wobei hier das

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Hall-Element H2 um 90 gegenüber dem Hall-Element Hl elektrisch versetzt angeordnet ist. Bei dieser Gestaltung ist vorauszusetzen, daß, wie bei der ersten Ausfüh-rungsform, die Hall-Elemente Hl und H2 an ihren jeweiligen Spannungselektroden das gleiche Gleichspannungspotential liefern. Sinusförmige Spannungen e, und e., die von den entsprechenden Spannungselektroden der Hall-Elemente Hl und H2 geliefert werden, ergeben sich wie folgt:

e.. = -E cos θ

e₂ = -E cos (0 - 90°)

wobei E den Spitzenwert der Amplitude bedeutet.

Die Werte der Widerstände R5, R9 und Rl4 werden derart gewählt, daß die Widerstände R5 und Rl4 gleichen Widerstandswert aufweisen und daß das Verhältnis der Widerstände R5 bis R9 etwa 1:2,73 entspricht. Die Spannung el, die an die Basis des Transistors T5 angelegt wird, ergibt sich aus folgender Gleichung:

, R14 + R9 R5

^e2 ⁼ R5 + R14 + R9 ^e2 " R5 + R14 + R9 ^e2

R5 + R9 _ / _ __on R5 _ f_{n nn}os

= - 2R5TR9 E cos ( 0 - 90 ) ₊ ^-^ E cos (Q - 90 )

3,73 E sin 9 E sin Q
⁼ " 4,73 ⁺ 4,73

= - 0,577 E sin 0 (2)

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In ähnlicher Weise ergibt sich die Spannung e. an der Basis des Transistors To aus folgendem Ausdruck:

e„ = + 0,577 E sin 0 (3)

Die Spannungen e' und e„ sind demzufolge um 180 phasenverschoben und haben die gleiche Scheitelspannung, die ein 0,577-faches des Scheitelwertes der Amplitude der Spannung e.. beträgt. Die resultierenden Spannungskurven sind in Fig. 8 veranschaulicht. Da die Schalttransistoren T4 bis 16 in der gleichen Schaltungsanordnung verbunden sind, wie dies bei der Schaltung der zuerst erläuterten Ausführungsform der Fall ist, um einen Differentialverstärker zu bilden, wird der Transistor T4 während eines Zeitabschnitts zwischen -60 und + 60 durch die Spannung e, eingeschaltet bzw. in den Leitzustand geschaltet. In dem darauf folgenden Abschnitt von 60 bis 180 wird der Transistor T5 durch die Spannung e' eingeschaltet. In ähnlicher V/eise wird der Transistor T6 während des Abschnitts zwischen 180 und 300 durch die Spannung e_ eingeschaltet. Es ist verständlich, daß

die Statorströme i-, i~ und i„ während unterschiedlicher Zeitintervalle mit 120 , d.h. 120 entsprechenden Zeitintervallen fließen.

Eine abgewandelte Ausführungsform der Schaltung nach Fig. 4 ist in Fig. 9 veranschaulicht. Bei dieser Ausführungsform sind die Hall-Elemente Hl und H2 elektrisch um 98,2 gegeneinander versetzt und

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entsprechende Spannungselektroden von ihnen sind über Widerstände R15 und R16, die gleiche Widerstandswerte besitzen, miteinander verbunden; die Verbindung zwischen den Widerständen RI5 und Rio ist an die Basis des Transistors To angeschlossen. Die anderen Spannungselektroden der Hall-Elemente H1 und H2 sind direkt an die Basis des Transistors T4 bzw. T5 angeschlossen.

Wenn die Hall-Elemente HI und H2 in dieser Schaltungsanordnung vorgesehen und angeschlossen sind, ergeben sich die Spannungen e. und e„, die an den Basiselektroden der Transistoren T4 und T5 auftreten, aus folgenden Ausdrucken:

e. = - E cos G

e₂ = - E cos (0 - 98,2°)

Die an der Basiselektrode des Transistors To auftretende Spannung

e_o ergibt sich dann aus
ο

e„ = « fcos 0 + cos (0 - 98,2°)}
= E cos ( 0 - 49,1°) cos 4?.1°
= 0,655 E cos (0 - 49,1°) (4) .

Die sich daraus ergebenden Spannungskurven sind in Fig. 13 aufgezeichnet und es ist ersichtlich, daß der Transistor T4 während der Periode zwischen -70,9 bis +49,1 leitet, während der Transistor T5

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in der Periode zwischen 49,1 und 169_rl leitet; der Transistor T6 leitet während der Periode zwischen 169,1 und 289,1 .

Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind in den Figuren 10 bis gezeigt. Bei dieser Ausführungsform sind die Hall-Elemente Hl und H2 elektrisch um 60 gegeneinander verschoben. Die Spannungselektroden des Hall-Elements Hi sind über Widerstände R17 und R18 mit gleichen Widerstandswerten zusammengeschaltet. In ähnlicher Weise sind die Spannungselektroden des Hall-Elements HI über Widerstände Ri9 und R20 miteinander verbunden. Die Verbindung zwischen den Widerständen R17 und Rl8 sowie die Verbindung zwischen den Widerständen R19 und R20 sind am Punkt P zusammengeführt, an den auch die Basis des Transistors T6 angeschlossen ist. Die entsprechenden Spannungselektroden der Hall-Elemente HI und H2 sind direkt an die Basiselektroden der Transistoren T4 bzw. T5 angeschlossen.

Bei einer derartigen Anordnung ergeben sich die an den Basiselektroden der Transistoren T4 und T5 auftretenden Spannungen e- bzw. e„ zu

e. = - E cos 0

e₂ = - E cos (0 - 60°).

Da die Spannungselektroden der Hall-Elemente HI und H2 über gleiche Widerstände miteinander verbunden sind, beträgt die am Punkt P auftretende Spannung e„ und somit die an der Basiselektrode des

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Transistor 16 auftretende Spannung Null. Dadurch werden die in Fig. 4 veranschaulichten Spannungskurven hervorgerufen.

Aus Fig. 14 ergibt sich deutlich, daß sich der Transistor T4 während der Periode von -90 bis +30 im Leitzustand befindet, während der Transistor T5 in dem Abschnitt von 30 bis 150 leitend ist. Obgleich die Basiselektrode des Transistors T6 auf Null-Potential gehalten wird, wird der Transistor 16 in dem Intervall zwischen 150 bis 270 eingeschaltet, weil dessen Basispotential unterhalb das Potential abfällt, welches an den Basiselektroden der Transistoren T4 und T5 während dieses Phasenintervalls vorliegt.

Die Schaltung nach Fig. 10 kann ersichtlicherweise derart abgewandelt werden, wie es in Verbindung mit den Figuren 11 und 12 dargestellt ist. Bei der Schaltung nach Fig. 11 sind die Spannungselektroden des Hall-Elements Hl durch Widerstände Rl7 und R18 mit gleichem Widerstandswert miteinander verbunden ; die Verbindung zwischen den Widerständen R17 und R18 ist dabei an die Basis des Transistors 16 angeschlossen und eine der Elektroden fUr die Hallspannung ist mit der Basis des Transistors T4 verbunden. Eine der Spannungselektroden des Hall-Elements Hl2 ist direkt an die Basis des Transistors T5 angeschlossen, während die andere Spannungselektrode keinen Anschluß aufweist. Bei der Schaltung nach Fig. 12 sind die Spannungselektroden des HaIl-

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Elements H2 über Widerstände Rl 9 und R20, die gleichen Widerstandswert besitzen, miteinander verbunden; der Verbindungspunkt zwischen diesen beiden Widerständen R19 und R20 steht mit der Basis des Transistors T6 in Verbindung und eine der Elektroden für die Hallspannung ist an die Basis des Transistors T5 angelegt. Von dem Hall-Element Hl liegt eine der Spannungselektroden direkt an der Basis des Transistors T4 an, während die andere Elektrode keinen Anschluß besitzt, d.h. offen ist.

Vorstehend wurde ein bürstenloser Dreiphasen-Gleichstrommotor beschrieben, der zwei Hall-Elemente sowie ein Spannungsteilernetzwerk zur Lieferung von drei Ausgangsspannungen verwendet, um drei entsprechende Schalttransistoren während gleicher Zeitintervalle zu schalten. Das Spannungsteilernetzwerk kann ferner entsprechend der Anordnung der Hall-Elemente abgewandelt werden, die um einen Winkel gegeneinander elektrisch versetzt sind, der einen anderen Wert einnimmt als in Verbindung mit der vorstehenden Beschreibung erläutert wurde.

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Claims

Ρα te η ta η s p r U c he

( 1.1 Bürstenloser Dreiphasen-Gleichstrommotor mit einem Permanentmagnetrotor und drei Statorwicklungen,
dadurch gekennzeichnet, daß die Statorwicklungen (Wl, W2, W3) elektrisch um 120 gegeneinander versetzt sind, daß der Motor von einer Gleichspannungsquelle gespeist wird, welche erste und zweite Anschlüsse aufweist, daß erste und zweite Hall-Elemente (Hl, H2) mit den Statorwicklungen verbunden sind und um einen vorbestimmten Betrag gegeneinander versetzt sind, daß die Hall-Elemente jeweils ein Paar erster und zweiter Hallspannungselektroden und ein Paar von Steuerstromelektroden aufweisen, daß die einen Endender Statorwicklungen gemeinsam an den ersten Anschluß der Gleichspannungsquelle angeschlossen sind, daß erste, zweite und dritte Leistungstransistoren (TI, T2, T3) mit jeweils Emitter-, Basis- und Kollektorelektroden sowie einem Kollektor-Emitter-Kreis vorgesehen sind, daß die anderen Enden der Statorwicklungen über den Kollektor-Emitter-Kreis eines der zugeordneten Leistungstransistoren an den zweiten Anschluß der Gleichspannungsquelle angeschlossen sind, daß erste, zweite und dritte Schalttransistoren (T4, T5, T6) mit entgegengesetztem Leitungstyp an die Leistungstransistoren angeschlossen sind und jeweils Basis-Emitter- und Kollektorelektroden besitzen, daß der erste, zweite und dritte Schalttransistor mit ihren Emitter-Elektroden zusammengeschaltet und an den ersten Anschluß der Gleichspannungsquelle

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angelegt sind, daß die Basiselektroden des ersten und zweiten Schalttransistors an wenigstens eine der ersten und zweiten Hallspannungselektrode des ersten bzw. zweiten Hall-Elements angelegt sind, daß die Basiselektrode des dritten Schalttransistors wenigstens mit einer der zweiten Spannungselektroden des ersten und zweiten Hall-Elements verbunden ist, daß ein Spannungsteilernetzwerk in wenigstens einer Verbindung zwischen den Basiselektroden des ersten, zweiten und dritten Schalttransistors und den Hallspannungselektroden angeordnet ist, daß die Basiselektroden des ersten, zweiten und dritten Leistungstransistors mit den Kollektorelektroden des ersten bzw. zweiten bzw. dritten Schalttransistors verbunden sind, daß die Steuerstromelektroden der Hall-Elemente an den ersten Anschluß der Gleichspannungsquelle und die andere Steuerstromelektrode des Hall-Elements mit dem .zweiten Anschluß der Gleichspannungsquelle in Verbindung stehen, daß die elektrische Verschiebung bzw. Versetzung zwischen dem ersten und zweiten Hall-Element und die Spannungsteilung des Spannungsteilernetzwerks derart gewählt ist, daß der erste, zweite und dritte Schalttransistor während gleicher Intervalle nacheinander eingeschaltet werden.
2. Gleichstrommotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hall-Elemente (Hl,H2) um 120° + (180° · n) elektrisch gegeneinander versetzt angeordnet sind, wobei η eine ganze Zahl ist, daß das

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Spannungsteilernetzwerk einen ersten und einen zweiten Widerstand aufweist, daß der erste Widerstandskreis zwischen die erste und zweite Hallspannungselektrode des ersten Hall-Elements und der zweite Widerstandskreis zwischen die erste und zweite Hallspannungselektrode des zweiten Hall-Elements geschaltet sind und daß ein dritter Widerstandskreis zwischen die zweiten Hallspannungselektroden des ersten und zweiten Hall-Elements gelegt ist.
3. Gleichstrommotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Widerstandskreis einen ersten Widerstand enthalten, der zwischen die erste Hallspannungselektrode des zugeordneten Hall-Elements und die Basiselektrode eines zugeordneten ersten oder zweiten Schalttransistors angeschlossen ist, daß ein zweiter Widerstand zwischen die erste und zweite Hallspannungselektrode des zugeordneten Hall-Elements gelegt ist und daß das Verhältnis der Widerstandswerte des ersten und des zweiten Widerstands 1:3 beträgt.
4. Gleichstrommotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Widerstandskreis aus einer Serienschaltung eines ersten und zweiten Widerstands besteht, daß der erste und zweite Widerstand gleiche Widerstandswerte besitzen und daß dieser dritte Widerstandskreis zwischen den zweiten Hallspannungselektroden des ersten und

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zweiten Hall-Elements liegt und daß die Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Widerstand mit der Basis des dritten Schalttransistors verbunden ist.
5. Gleichstrommotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine stromregelnde Einrichtung vorgesehen ist und daß die Emitter des ersten , zweiten und dritten Schalttransistors über die stromregelnde Einrichtung an den ersten Anschluß der Gleichspannungsquelle angeschlossen sind.
6. Bürstenloser Dreiphasen-Gleichstrommotor mit einem Permanentmagnetrotor und drei Statorwicklungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Statorwicklungen um 120 gegeneinander versetzt sind, daß der Motor von einer Gleichspannungsquelle mit einem ersten und zweiten Anschluß gespeist wird, daß erste und zweite Hall-Elemente (HI, H2) mit den Statorwicklungen verbunden und um einen vorbestimmten Wert gegeneinander elektrisch versetzt sind, daß die Hall-Elemente jeweils ein Paar erster und zweiter Hallspannungselektroden sowie ein Paar von Steuerstromelektroden aufweisen, daß die einen Enden der Statorwicklungen zusammengeschaltet und mit dem ersten Anschluß der Gleichspannungsquelle verbunden sind, daß ein erster, zweiter und dritter Steuertransistor Emitter-, Basis- und Kollektor elektroden sowie einen Kollektor- Emitter- Kreis aufweisen, daß das andere Ende der Statorwicklungen Über den Kollektor-Emitter-Kreis

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des zugeordneten Leistungstransistors an den zweiten Anschluß der Gleichspannungsquelle angeschlossen sind, daß ein erster, zweiter und dritter Schalttransistor mit jeweils entgegengesetztem Leitungstyp an die Leistungstransistoren angeschlossen sind und jeweils Basis-, Emitter- und Kollektorelektroden aufweisen, daß die Emitterelektroden des ersten, zweiten und dritten Schalttransistors miteinander verbunden und an den ersten Anschluß der Gleichspannungsquelle angeschlossen sind, während deren Kollektorelektroden über zugeordnete Widerstände an den zweiten Anschluß der Gleichspannungsquelle, angelegt sind, um einen Differentialverstärker zu bilden, daß die Basiselektroden des ersten und zweiten Schalttransistors an wenigstens eine der ersten und zweiten Hallspannungselektroden der beiden Hall-Elemente angelegt und die Basiselektrode des dritten Schalttransistors an wenigstens eine der zweiten Spannungselektroden des ersten und zweiten Hall-Elements angeschlossen ist, daß ein Spannungsteilernetzwerk in wenigstens einer Verbindung zwischen den Basiselektroden des ersten, zweiten und dritten Schalttransistors und den Hallspannungselektroden angeordnet ist, daß die Basiselektroden des ersten, zweiten und dritten Leistungstransistors an die Kollektorelektrode des ersten bzw. zweiten bzw. dritten Schalttransistors angeschlossen sind,daß eine der Steuerstromelektroden der Hall-Elemente mit dem ersten Anschluß der Gleichspannungsquelle und die andere Steuerstromelektrode des Hall-Elements mit dem zweiten Anschluß der Gleichspannungsquelle

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verbunden sind, daß die elektrische Versetzung zwischen dem ersten und dem zweiten Hall-Element und die Spannungsteilung aufgrund des Spannungsteilernetzwerks derart gewählt sind, daß der zweite und dritte Schalttransistor während gleicher Intervalle nacheinander eingeschaltet werden.
7. Gleichstrommotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und zweite Hall-Element um 90 gegeneinander elektrisch versetzt sind, daß das Spannungsteilernetzwerk erste, zweite und dritte Widerstände aufweist, daß der erste Widerstand zwischen die erste Hallspannungselektrode des zweiten Hall-Elements und die Basiselektrode des zweiten Schalttransistors gelegt ist, daß der zweite und dritte Widerstand in Serie geschaltet sind und zwischen der zweiten Hallspannungselektrode des zweiten Hall-Elements und der Basiselektrode des zweiten Schalttransistors liegen, daß der Verbindungspunkt zwischen dem zweiten und dritten Widerstand an die Basis des dritten Schalttransistors gelegt ist und daß das Verhältnis der Widerstandswerte zwischen dem ersten und zweiten Widerstand 1:2,73 beträgt, während das Verhältnis des ersten und dritten Widerstands 1:1 beträgt und daß die Basis des ersten Schalttransistors direkt an die erste Hallspannungselektrode des ersten Hall-Elements angeschlossen ist.

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~²⁵" 2 b 4 7 7 B 4
8. Gleichstrommotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und zweite Hall-Element um 98,2 elektrisch gegeneinander versetzt sind, daß das Spannungsteilernetzwerk einen ersten und einen zweiten Widerstand mit gleichem Widerstandswert aufweist, die in Serie zueinander liegen und zwischen den zweiten Hallspannungselektroden des ersten und zweiten Hall-Elements angeordnet sind, daß der Verbindungspunkt zwischen dem ersten und zweiten Widerstand an die Basiselektrode des dritten Schalttransistors angeschlossen ist und daß die Basiselektroden des ersten und zweiten Schalttransistors an die erste Hallspannungselektrode des ersten bzw. zweiten Hall-Elements angeschlossen sind.
9.Gleichstrommotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und zweite Hall-Element elektrisch um 60 gegeneinander versetzt sind, daß das Spannungsteilernetzwerk einen ersten und zweiten Widerstand mit gleichem Widerstandswert aufweisen, die in Serie zueinander und zwischen die erste und zweite Hallspannungselektrode wenigstens eines der ersten und zweiten Hall-Elemente geschaltet sind und daß ein Verbindungspunkt zwischen dem ersten und zweiten Widerstand an die Basiselektrode des dritten Schalttransistors angeschlossen ist.

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