DE3132483C2

DE3132483C2 -

Info

Publication number: DE3132483C2
Application number: DE3132483A
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Komagane Nagano Jp Miyazaki; Jinichi Ina Nagano Jp Ito
Original assignee: Sankyo Seiki Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nidec Instruments Corp
Priority date: 1980-08-20
Filing date: 1981-08-17
Publication date: 1990-03-08
Also published as: JPS5740384A; JPS6310676B2; US4403174A; DE3132483A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen kollektorlosen Gleichstrommotor.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 wird ein konventioneller kollektorloser Gleichstrommotor beschrieben. Spulen 2 und 3 und Spulen 4 und 5 sind koaxial auf der Fläche eines Statorjochs 1 angeorndet. Die Spulen 2 und 3 sind zur Bildung einer Statorwicklung L _A für eine Phase A in Reihe geschaltet, während die Spulen 4 und 5 zur Bildung einer Statorwicklung L _B für die andere Phase B in Reihe geschaltet sind. Entsprechend der Statorspulen L _A und L _B auf der Fläche des Statorjochs 1 ist ein Permanentmagnetrotor 6 derart magnetisiert, daß er zehn Pole aufweist, so daß eine sinusförmige Verteilung des Magnetflusses die Folge ist, wie es in der Figur durch eine zweipunktierte Linie angegeben ist. Die Statorwicklungen L _A und L _B, welche die zwei Phasen bilden, sind derart angeorndet, daß die Phasen sich voneinander durch ein ungerades Vielfaches um 90° im elektrischen Winkel unterschieden. In Übereinstimmung mit den Statorwicklungen L _A und L _B der Phasen A und B sind Hallelemente 7 und 8 an Stellen angeordnet, die sich in der Phase um einen elektrischen Winkel von 90° unterschieden, um die Pole des Rotormagnets zu ermitteln.

Die Antriebsschaltung für diese Anordnung ist wie folgt aufgebaut: Der Ausgang des Hallelements 7 entsprechend der Phase A ist an einen Verstärker 9 angeschlossen, dessen Ausgang an eine Ausgangsschaltung 10 angeschlossen ist. Der Ausgang der Ausgangsschaltung 10 ist mit der Statorwicklung L _A verbunden. Für die andere Phase B sind das Hallelement 8, ein Verstärker 11, eine Ausgangsschaltung 12 und die Statorwicklung L _B in ähnlicher Weise verbunden, wie im Falle der Phase A. Die Eingangsklemmen der Hallelemente 7 und 8 sind in Reihe miteinander und mit einem Stromregler 13 verbunden. Der Stromregler 13 regelt die Eingangsströme der Hallelemente 7 und 8 entsprechend einer Signalspannung proportional zur Drehzahl des Motors, welche durch einen Frequenz/Spannungs-Wandler 15 und einen Tiefpaßfilter 16 von der Spule 14 eines Sensors erhalten wird, welcher die Drehzahl des Rotormagnets 6 ermittelt.

Auf diese Weise sind bei der konventionellen Antriebsschaltung die Eingangsströme der Hallelemente 7 und 4 durch den Ausgang des Frequenzgenerators 14 gesteuert, wodurch die Ausgangsspannungen der Hallelemente 7 und 8 zur Steuerung der Beträge des auf die Statorwicklung L _A und L _B geführten Stroms verändert werden und hierdurch die Drehzahl des Permanentmagnetrotors 6 geregelt wird.

Die Betriebszustände des Motors werden nachfolgend berücksichtigt. Wenn der Motor mit geringer Drehzahl oder unter einer geringen Last betrieben wird, ist die Größe des auf die Statorwicklungen L _A und L _B geführten Stroms klein. In diesem Fall sind die Ausgangsspannungen der Hallelemente 7 und 8 niedrig und die Offsetspannungen der Verstärker 9 und 11 können deshalb nicht vernachlässigt werden.

Mit anderen Worten wird die Ausgangsspannung V _H des Hallelements, wie in Fig. 3a dargestellt, zur Offsetspannung V _O des Verstärkers hinzuaddiert. wie in Fig. 3b dargestellt ist. Die resultierende Spannung besitzt eine Wellenform, bei welcher der Spitzenwert auf der positiven Seite sich von dem auf der negativen Seite unterscheidet. Da diese Spannung verstärkt wird, wird auf die Statorwicklung ein Strom I _L mit einer Amplitude an der positiven Seite gegeben, die sich von der auf der negativen Seite unterscheidet, wie in Fig. 3c dargestellt ist. Auf diese Weise ist es unmöglich, den Rotor gleichmäßig zu drehen.

Ein kollektorloser Gleichstrommotor der eingangs genannten Art ist aus der DE-AS 23 09 380 bekannt. Durch die Verstärkung der Ausgangssignale der beiden magnetisch sensitiven Elemente in Form von Hallelementen mit Hilfe von zwei Differenzverstärkern, anstelle der Einfachverstärker in der vorstehend beschriebenen Antriebsschaltung, werden Schwankungen im Ruhepotential der Hallelemente-Anschlußklemmen eliminiert, die sich andernfalls ungünstig auf die Motordrezahl auswirken würden. Steuerfehler aufgrund von Offsetspannungen der Differenzverstärker führen jedoch auch bei diesem bekannten Gleichstrommotor zu einem ungleichmäßigen Lauf des Rotors.

Aus der DE-OS 27 56 332 ist es bekannt, die Verstärkung eines Signalverstärkers zu regeln. Eine Verstärkungsregelung für einen Differenzverstärker in der US-PS 36 84 974 angegeben.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen kollektorlosen Gleichstrommotor der eingangs genannten Art bezüglich seiner Gleichlaufeigenschaft zu verbessern.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs.

Demnach werden Offsetspannungen der Differenzverstärker, die sich ungünstig auf die Gleichlaufeigenschaften des Gleichstrommotors auswirken, dadurch eliminiert, daß Differenzverstärker mit regelbarer Verstärkung verwendet werden, wobei die Regelgröße das drehzahlproportionale Tachogeneratorsignal ist.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt

Fig. 1 eine Ansicht der Anordnung von Statorwicklungen und Hallelementen eines konventionellen kollektorlosen Gleichstrommotors,

Fig. 2 ein Blockdiagramm der Antriebsschaltung des Gleichstrommotors von Fig. 1,

Fig. 3a ein Diagramm zur Darstellung einer wellenförmigen Ausgangsspannung eines Hallelements in Fig. 2,

Fig. 3b ein Diagramm einer Wellenform einer Offsetspannung eines Verstärkers nach Fig. 2,

Fig. 3c ein Diagramm zur Darstellung der Wellenform eines Stroms einer Statorwicklung des Gleichstrommotors von Fig. 1,

Fig. 4 ein Blockdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform der Antriebsschaltung für den erfindungsgemäßen kollektorlosen Gleichstrommotor nach,

Fig. 5 eine grafische Darstellung von charakteristischen Eingangs- und Ausgangskurven eines geregelten Differenzverstärkers der Antriebsschaltung von Fig. 4,

Fig. 6 ein detailliertes Schaltdiagramm der Antriebsschaltung von Fig. 4,

Fig. 7 ein Schaltdiagramm einer weiteren Ausführungsform einer Antriebsschaltung des erfindungsgemäßen kollektorlosen Gleichstrommotors.

Unter Bezugnahme auf Fig. 4 wird zunächst ein Ausführungsbeispiel einer Antriebsschaltung für einen kollektorlosen Gleichstrommotor beschrieben.

Ein Hallelement 7 für eine Phase C weist Ausgangsklemmen 7 a und 7 b auf, welche mit den Eingangsklemmen 17 a und 17 b eines geregelten Differenzverstärkers 17 verbunden sind, dessen Ausgangsklemmen 17 c und 17 d mit den Eingangsklemmen 18 a und 18 b einer Ausgangsschaltung 18 entsprechend verbunden sind. Die Ausgangsklemmen 18 c und 18 d der Ausgangsschaltung 18 sind mit der Statorwicklung L _A des Gleichstrommotors verbunden.

Ein Hallelement 8 für die andere Phase D weist Ausgangsklemmen 8 a und 8 b auf, welche mit den Eingangsklemmen 19 a und 19 b eines weiteren geregelten Differenzverstärkers 19 verbunden sind, dessen Ausgangsklemmen 19 c und 19 d mit den Eingangsklemmen 20 a und 20 b einer Ausgangsschaltung 20 entsprechend verbunden sind. Die Ausgangsklemmen 20 c und 20 d der Ausgangsschaltung 20 sind mit der Statorwicklung L _B des Gleichstrommotors verbunden.

Die Hallelemente 7 und 8 und die Statorwicklungen L _A und L _B sind in der gleichen Weise angeordnet, wie es in Zusammenhang mit dem konventionellen Gleichstrommotor unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben worden ist.

Die Generatorspule 14 eines Tachogenerators zur Ermittlung der Drehgeschwindigkeit des Permanentmagnetmotors 6 ist mit den Eingangsklemmen 15 a und 15 b eines Frequenz/Spannungswandlers 15 verbunden, dessen Ausgangsklemmen 15 c und 15 d jeweils mit den Eingangsklemmen 16 a und 16 b eines Tiefpaßfilters 16 verbunden sind. Die Ausgangsklemmen 16 c und 16 d des Tiefpaßfilters 16 sind mit den Eingangsklemmen 21 a und 21 b einer Umkehrsteuerschaltung 21 verbunden, deren Ausgangsklemmen 21 c und 21 d mit den Steuerklemmen 17 e und 17 f des geregelten Differenzverstärkers 17 und den Steuerklemmen 19 e und 19 f des geregelten Differenzverstärkers 19 jeweils verbunden sind. Wenn ein Signal S auf die Steuerklemme 21 e der Umkehrsteuerschaltung 21 aufgegeben wird, invertiert die Schaltung 21 das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 16.

Die Eingangsklemme 7 c des Hallelements 7 ist über einen Widerstand R₁ mit einer Stromquelle +V _cc und die Eingangsklemme 7 d ist mit einer Eingangsklemme 8 c des Hallelements 8 verbunden. Eine Ausgangsklemme 8 d des Hallelements 8 ist über einen Widerstand R₂ mit Masse verbunden.

Die auf diese Weise aufgebaute Antriebsschaltung arbeitet wie folgt: Die Ausgangsspannung der Hallelemente 7 und 8, welche die Drehung des Permanentmagnetrotors 6 ermittelt, wird durch die Differenzverstärker 17 und 19 verstärkt. Andererseits ergibt die Generatorspule 14 des die Drehgeschwindigkeit des Rotors 6 ermittelnden Tachogenerators ein Ausgangssignal mit einer Frequenz proportional zur Drehgeschwindigkeit des Rotors 6. Dieses Ausgangssignal wird in einem Wandler 15 für die Ausgangsspannung gewandelt. Die Ausgangsspannung wird auf den Tiefpaßfilter 16 gegeben, wo harmonische Bestandteile entfernt werden. Das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 16 wird auf die Umkehrsteuerschaltung 21 gegeben, dessen Ausgangssignal an die Steuerklemmen 17 e, 17 f, 19 e und 19 f des Differenzverstärkers 17 angelegt wird.

Das Vorhandensein oder Fehlen des Steuersignals S an der Umkehrsteuerschaltung 21 bestimmt, ob die Differenzspannung zwischen den Steuerklemmen 17 e und 17 f des Differenzverstärkers 17 und die Differenzspannung zwischen den Steuerklemmen 19 e und 19 f des Differenzverstärkers 19 positiv oder negativ sind. Mit anderen Worten bestimmt das Vorhandensein oder das Fehlen des Steuersignals S ob oder ob nicht die Phasen der in die Wicklungen L _A und L _B gelangenden Ströme um 180° verändert werden, um dadurch die Drehrichtung des Rotors 6 zu bestimmen.

Die Verstärkungsfaktoren der geregelten Differenzverstärker 17, 19 sind durch die Eingangsspannungen bestimmt, mit welchen die Steuerklemmen 17 e und 17 f sowie 19 e und 19 f beaufschlagt sind. Die Ausgangsspannungen der Hallelemente 7 und 8 werden entsprechend den Verstärkungsfaktoren verstärkt, die auf diese Weise bestimmt sind, die Ausgangsschaltungen 18 und 20 zu betreiben, um die Ansteuerungsströme jeweils auf die Statorwicklungen L _A und L _B zu geben.

Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, wird die Geschwindigkeit des Rotors 6 durch Veränderung der Verstärkungsfaktoren der geregelten Differenzverstärker 17, 19 gesteuert anstelle der Eingangsströme auf die Hallelemente. Deshalb werden stets ausreichend starke Ströme auf die Hallelemente gegeben. Somit sind sogar dann, wenn der Motor mit geringer Drehzahl oder unter einer leichten Last betrieben wird, die Ausgangsspannungen der Hallelemente derart hoch, daß die Eingangsspannungen an den Differenzverstärkern 17, 19 hoch und die Offsetspannungen der Differenzverstärker unbedeutend sind. Die Ausgangsspannungen der Hallelemente werden unmittelbar verstärkt und Ansteuerungsströme proportional zu den Ausgangsspannungen der Hallelemente, welche proportional zu den Polveränderungen des Rotors 6 sind, werden auf die Statorwicklungen gegeben, so daß der Rotor 6 stetig gedreht wird.

Unter der Annahme, daß an den Differenzverstärkern 17, 19 eine Eingangsspannung V _H, eine Steuerspannung V _G und eine Ausgangsspannung V _OUT anliegt, verändert sich, wie aus Fig. 5 hervorgeht, die Relation zwischen der Eingangsspannung V _H und der Ausgangsspannung V _OUT, da sich die Steuerspannung ändert, wie bei V ₁, V _{G 2}, -V _{G 2} und -V _{G 1} angegeben ist. Da der Absolutwert der Eingangsspannung V _H groß wird, nähert sich die Ausgangsspannung V _OUT asymptotisch einem bestimmten Wert. Somit ändert sich die Ausgangsspannung V _OUT sehr wenig, wenn die Eingangsspannung V _H hoch ist, und das sogar dann, falls die Eingangsspannung V _H leicht fluktuiert. Das heißt, sie kann als konstant betrachtet werden.

Bei einem Differenzverstärker mit den oben beschriebenen Charakteristika, ist sogar in dem Fall ausreichend großer Eingangsströme der Hallelemente und wie vorstehend erläutert hohe Ausgangsspannungen der Hallelemente, die Ausgangsspannung des Hallelements 7 für eine Phase unterschiedlich von der des Hallelements 8 für die andere Phase und die Ausgangsspannungen V _OUT sind wenig beeinflußt durch die Differenz in der Ausgangsspannung zwischen den Hallelementen. Somit werden Ströme mit derselben Wellenform auf die Statorspulen L _A, L _B für die zwei Phasen gegeben. Auf diese Weise dreht der kollektorlose Gleichstrommotor stabiler.

Ein typisches Beispiel einer Schaltung für eine der zwei Phasen, beispielsweise die Phase C, des kollektorlosen Gleichstrommotors wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 6 beschrieben.

Beim Differenzverstärker 17 bilden die Transistoren Q₁ und Q₂, Q₃ und Q₄ sowie Q₅ und Q₆ jeweilige Differenzstufen. Der Kollektor des Transistors Q₅ ist mit den gemeinsam verbundenen Emittern der Transistoren Q₁ und Q₂ verbunden. Der Kollektor des Transistors Q₆ ist mit den gemeinsam verbundenen Emittern der Transistoren Q₃ und Q₄ verbunden. Eine Ausgangsklemme 7 a des Hallelements 7 ist mit der gemeinsamen Basis der Transistoren Q₂ und Q₃ verbunden, d. h. einer Differenzverstärker-Eingangsklemme 17 a. Die andere Ausgangsklemme 7 b des Hallelements 7 ist mit der gemeinsamen Basis der Transistoren Q₁ und Q₄ verbunden, d. h. der anderen Differenzverstärker-Eingangsklemme 17 b. Der Kollektor des Transistors Q₁ ist über einen Widerstand R₃ mit der Stromquelle +V _cc verbunden. Der Kollektor des Transistors Q₄ ist über einen Widerstand R₄ mit der Spannungsquellle +V _cc verbunden. Die Kollektoren der Transistoren Q₁ und Q₃ sind miteinander zu einer Differenzverstärker-Ausgangsklemme 17 c verbunden und die Kollektoren der Transistoren Q₂ und Q₄ sind mit der anderen Differenzverstärker-Ausgangsklemme 17 d verbunden.

Im Falle einer stabilisierten Spannungsquelle 22 ist die Basis eines Transistors Q₇ mit dem Verknüpfungspunkt zwischen einer Zenerdiode D _z und einem Widerstand R₁₆ verbunden. Der Emitter ist mit einer Reihenschaltung der Widerstände R₅ und R₆ und einem Transistor Q₈ verbunden.

Die Basis des Transistors Q₅, nämlich die eine Differenzverstärker-Steuerklemme 17 e, und die Basis des Transistors Q₆, nämlich die andere Differenzverstärker-Steuerklemme 17 f, sind mit den Ausgangsklemmen 21 c und 21 d der Umkehrsteuerschaltung 21 (Fig. 4) verbunden. Die Verbindungen zwischen der Umkehrsteuerschaltung 21 und der Generatorspule 14 sind in Fig. 4 dargestellt. Die gemeinsam verbundenen Emitter der Transistoren Q₅ und Q₆ sind mit dem Kollektor Q₉ verbunden, dessen Emitter über einen Widerstand R₇ mit Masse verbunden ist. Die Transistoren Q₈ und Q₉ bilden eine Stromspiegelschaltung.

In der Ausgangsschaltung 18 bilden die Transistoren Q₁₀ bis Q₁₃ eine Brückenschaltung. Die Statorwicklung L _A, zusammengesetzt aus den Spulen 2 und 3, ist zwischen den gemeinsam verbundenen Kollektoren der Transistoren Q₁₀ und Q₁₂ angeschlossen, nämlich einem Verknüpfungspunkt E, und den miteinander verbundenen Kollektoren der Transistoren Q₁₁ und Q₁₃, nämlich einem Verknüpufngspunkt F. Die Emitter der Transistoren Q₁₀ und Q₁₁ sind mit der Spannungsquelle +V _cc verbunden und die Emitter der Transistoren Q₁₂ und Q₁₃ sind mit Masse verbunden. Die Transistoren Q₁₄ und Q₁₅ bilden eine Gegentaktschaltung. Die miteinander verbundenen Emitter der Transistoren Q₁₄ und Q₁₅ sind über einen Widerstand R₈ mit dem Verknüpfungspunkt E verbunden. Der Kollektor des Transistors Q₁₄ ist mit der Basis des Transistors Q₁₀ verbunden, wohingegen der Kollektor des Transistors Q₁₅ mit der Basis des Transistors Q₁₂ verbunden ist. Die Transistoren Q₁₆ und Q₁₇ bilden ebenfalls eine Gegentaktschaltung, deren miteinander verbundene Emitter über einen Widerstand R₉ mit dem Verknüpfungspunkt F verbunden sind. Der Kollektor des Transistors Q₁₆ ist mit der Basis des Transistors Q₁₁ verbunden, während der Kollektor des Transistors Q₁₇ mit der Basis des Transistors Q₁₃ verbunden ist. Ein Widerstand R₁₀ ist zwischen den miteinander verbundenen Emittern der Transistoren Q₁₄ und Q₁₅ und den miteinander verbundenen Emittern der Transistoren Q₁₆ und Q₁₇ angeschlossen bzw. verbunden. Eine Reihenschaltung der Widerstände R₁₁, R₁₂ und R₁₃ ist zwischen den Verknüpfungspunkten E und F angeschlossen.

In der Ausgangsschaltung 18 sind zwei Operationsverstärker 23 und 24 vorgesehen. Eine Eingangsklemme 23 a des Operationsverstärkers 23 ist mit einer Ausgangsklemme 17 c des Differenzverstärkers 17 verbunden und die andere Eingangsklemme 23 b ist mit einem Verbindungspunkt G zwischen den Widerständen R₁₂ und R₁₃ verbunden. Die Ausgangsklemme 23 c des Operationsverstärkers 23 ist mit den miteinander verbundenen Basen der Transistoren Q₁₆ und Q₁₇ verbunden. Eine Eingangsklemme 24 a des anderen Operationsverstärkers 24 ist mit der anderen Ausgangsklemme 17 d des Differenzverstärkers 17 verbunden und die andere Eingangsklemme 24 b ist mit einem Verknüpfungspunkt H zwischen den Widerständen R₁₁ und R₁₂ verbunden. Die Ausgangsklemme 24 c des Operationsverstärkers 23 ist mit der gemeinsamen Basis der Transistoren Q₁₄ und Q₁₅ verbunden.

Der in Fig. 6 dargestellte Stromkreis arbeitet wie folgt: Da die Gleichspannungsdiode D _z mit der Basis des Transistors Q₇ verbunden ist, fließt ein konstanter Strom I₁ zwischen dem Kollektor und dem Emitter des Transistors Q₇. Da der Transistor Q₈ an der Emitterseite des Transistors Q₇ vorgesehen ist und der Transistor Q₉ im Differenzverstärker 17 eine Stromspiegelschaltung in der oben beschriebenen Weise bildet, strömt ein konstanter Strom I₂ entsprechend dem Strom I₁ im Transistor Q₉. Die Ströme I₃ und I₄ strömen in den Transistoren Q₅ und Q₆ als Komponenten des Stroms I₂, welcher nach Maßgabe der jeweils auf die Differenzverstärker-Steuerklemmen 17 e und 17 f aufgegebenen Eingangsspannungen erzeugt wird. Die Ströme I₅ und I₆ fließen in den Transistoren Q₁ und Q₂ als Komponenten des Stroms I₃, welcher nach Maßgabe der an die Differenzverstärker-Eingangsklemmen 17 b und 17 a jeweils angelegten Eingangsspannungen bestimmt ist. In ähnlicher Weise fließen die Ströme I₇ und I₈ in den Transistoren Q₃ und Q₄ als Komponenten der an die Differenzverstärker-Eingangsklemmen 17 a und 17 b jeweils angelegten Spannungen.

Falls die Widerstandswerte der Widerstände R₃ und R₄ gleich und durch R _c dargestellt sind und die Kollektorspannungen der Transistoren Q₁ und Q₄ jeweils durch V _A und V _B repräsentiert sind, gilt

V _A = V _cc - R _c (I₅+I₇) (1)

und

V _B = V _cc - R _c (I₆+I₈). (2)

Die Ausgangsspannung V _OUT, welche über die Differenzverstärker-Ausgangsklemmen 17 c und 17 d entsteht, beträgt

V _OUT = V _A-V _B
= R _c (I₆+I₈-I₅-I₇)
= R _c (I₆-I₅)+R _c (I₈-I₇) (3)

Die Gleichung (3) gibt an, daß die Ausgangsspannung der aus den Transistoren Q₁ und Q₂ aufgebauten Differenzverstärkerstufe zur Ausgangsspannung der aus den Transistoren Q₃ und Q₄ aufgebauten Differentialverstärkerstufe zuaddiert wird. Da die beiden Differenzverstärkerstufen die Ausgangsspannung vom selben Hallelement 7 aufnehmen, wird eine sinusförmige Ausgangsspannung als Ausgangsspannung V _OUT vom Differenzverstärker 17 entsprechend der Ausgangsspannung V _H des Hallelements abgegeben.

Die Verhältnisse zwischen den Eingangsspannungen V _G an den Steuerklemmen des Differenzverstärkers 17, den Eingangsspannungen V _H an den Eingangsklemmen und den Ausgangsspannungen V _OUT an den Ausgangsklemmen sind in der durch die grafische Darstellung in Fig. 5 angegebenen Weise.

Abhängig von der Polarität (positiv oder negativ) der Ausgangsspannung V _OUT, werden die Transistoren Q₁₄ und Q₁₇ und die Transistoren Q₁₅ und Q₁₆ durch die Differenz der Ausgangsspannung zwischen den Operationverstärkern 23 und 24 wiederholt und alternierend leitend und nichtleitend gemacht. Deshalb fließt der Strom durch die Transistoren Q₁₀, Q₁₄, Q₁₇ und Q₁₃ und die Transistoren Q₁₀ und Q₁₃ sind leitend gemacht, so daß ein Strom I _L vom Verknüpfungspunkt E zum Verknüpfungspunkt F strömt. Das heißt, der Strom I _L fließt in der Statorwicklung L _A. Wenn die Polarität der Ausgangsspannung V _OUT umgekehrt wird, strömt der Strom durch die Transistoren Q₁₁, Q₁₆, Q₁₅ und Q₁₂. Die Transistoren Q₁₁ und Q₁₂ werden leitend gemacht. Deshalb fließt der Strom I _L vom Verknüpfungspunkt F zum Verknüpfungspunkt E.

Andererseits sind die Eingangsklemmen 23 a und 23 b des Operationsverstärkers 23 und die Eingangsklemmen 24 a und 24 b des Operationsverstärkers 24 in einen imaginären Kurzschluß-Zustand gelegt. Deshalb wird die Ausgangsspannung V _OUT unmittelbar über den Verknüpfungspunkten G und H erzeugt. Auf diese Weise kann ein im Widerstand R₁₂ fließender Strom I₉ durch V _OUT/R₁₂ dargestellt werden. Die Wellenform dieses Stroms ist sinusförmig. Dementsprechend gilt für eine Spannung V _L über der Statorwicklung L _A:

V _L = I₉ (R₁₁+R₁₂+R₁₃)
= V _OUT (R₁₁+R₁₂+R₁₃)/R₁₂

Somit ist die Spannung V _L sinusförmig mit einer Amplitude proportional zur Ausgangsspannung des Hallelements. Entsprechend ist auch der in der Statorwicklung L _A fließende Strom I _L sinusförmig.

Derselbe Stromkreis wie oben beschrieben ist für die andere Phase D vorgesehen und arbeitet in ähnlicher Weise.

Beim vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die Ausgangsklemmen 21 c und 21 d der Umkehr-Steuerschaltung 21 mit den Steuerklemmen 17 e und 17 f des Differenzverstärkers 17 verbunden. Allerdings kann, wie aus Fig. 7 hervorgeht, die Differenzverstärker-Steuerklemme 17 e, d. h. die Basis des Transistors Q₅, mit dem Verbindungspunkt zwischen den Widerständen R₁₄ und R₁₅ verbunden sein. In diesem Fall ist der Widerstand R₁₄ mit dem Emitter des Transistors Q₇ und dem Widerstand R₁₅ an Masse angeschlossen. Deshalb wird an die Basis des Transistors Q₅, nämlich die Differenzverstärker-Steuerklemme 17 e, eine konstante Spannung angelegt. Die Differenzspannung zwischen den Ausgangsklemmen 21 c und 21 d sollte an die andere Diffferenzverstärker-Steuerklemme 17 f angelegt werden. Die Drehrichtung des Motors ist nach der Maßgabe bestimmt, ob ein Wert V _s-E _s (wobei V _s die vorerwähnte Differenzspannung und E _s die auf die eine Differenzverstärker-Steuerklemme 17 e aufgegebene konstante Spannung ist) positiv oder negativ ist, wobei der absolute Wert |V _s-E _s| die Drehzahl bestimmt.

Wie vorstehend beschrieben wird die Drehzahl des Motors durch die Eingangssignale gesteuert, welche an die Steuerklemmen der geregelten Differenzverstärker 17, 19 angelegt werden. Deshalb werden ausreichend große Eingangsströme auf die magnetisch sensitiven Elemente 7, 8 gegeben und ausreichend hohe Ausgangsspannungen erhalten. Damit sind die Offsetspannungen der Verstärker unbedeutend und können vernachlässigt werden. Da somit in den in den Statorwicklungen fließenden Strömen keine Fehlerkomponenten aufgrund der Offsetspannungen enthalten sind, wird der kollektorlose Gleichstrommotor ständig gleichmäßig gedreht.

Falls die Eingangsspannung eines jeden geregelten Differenzverstärkers 17, 19 hoch ist, nähert sich die Differenzverstärker-Ausgangsspannung asymptotisch einem Sättigungswert. Dadurch werden Fluktuationen in den Ausgangsspannungen der magnetisch sensitiven Elemente 7, 8 unbedeutend gemacht, indem die Ausgangsspannungen der magnetisch sensitiven Elemente 7, 8 erhöht werden. Darüber hinaus ist es nicht erforderlich, die Ausgangsspannungen der magnetisch sensitiven Elemente 7, 8 einzustellen.

Des weiteren ist es bei der Erfindung vorteilhaft, daß die Drehrichtung des Motors und das Anlassen und Anhalten des Motors in einfacher Weise gesteuert werden können.

Claims

Gleichstrommotor mit einem Permanentmagnetrotor, der eine Anzahl magnetischer Pole aufweist, Statorwicklungen, magnetisch sensitiven Elementen zur Ermittlung der Rotorposition, die zwei komplementäre Ausgangssignale erzeugen, welche mit Differenzverstärkern verstärkt werden und über weitere Verstärkungslgieder die Statorwicklungen ansteuern, und einem Tachogenerator, der ein drehzahlproportionales Signal für die Drehzahlregelung des Gleichstrommotors erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenzverstärker (17, 19) eine geregelte Verstärkung aufweisen, wobei die Regelgröße das drehzahlproportionale Signal ist.