DE4222949A1

DE4222949A1 - Brushless DC motor

Info

Publication number: DE4222949A1
Application number: DE4222949A
Authority: DE
Inventors: Randolf Dipl Ing Rolff
Original assignee: Leybold AG
Current assignee: Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Priority date: 1992-07-11
Filing date: 1992-07-11
Publication date: 1994-01-13
Anticipated expiration: 2012-07-12
Also published as: DE4222949B4; WO1994001925A1

Abstract

The d.c. motor has stator coils (L1-L4) to which commutation signals are successively applied via switches (S1-S4). The commutation signals are generated by a PLL circuit (17) which receives a pulsed signal (U4) depending on the rotor frequency which is taken from a stator coil (L1). The PLL circuit (17) generates an output voltage (U5), the frequency of which corresponds to a whole multiple of the rotor frequency. This signal is taken to a counter (35), the status of which is decoded by a decoder (36). The commutation signals are thereby successively generated, their frequency and phase being automatically matched to the current rotor frequency.

Description

Die Erfindung betrifft einen kollektorlosen Gleich strommotor, und insbesondere einen Motor, bei dem die Kommutierung ohne Sensoren, die auf das Magnetfeld reagieren, erfolgt.The invention relates to a collectorless equal current motor, and in particular a motor in which the Commutation without sensors on the magnetic field react, takes place.

Kollektorlose Gleichstrommotore werden insbesondere für hohe Drehzahlen benutzt. Üblicherweise haben die Motore zwei Hall-Sensoren, die unter 90° zueinander in bezug auf die Rotorachse angeordnet sind und die Winkellage des drehenden Magnetfeldes ermitteln, um in Abhängig keit davon Kommutierungsschalter für die Statorspulen zu steuern. Solche Hall-Sensoren stellen zusätzliche Bauteile dar, die wärmeempfindlich sowie radioaktiv empfindlich sind und auch durch Vibrationen beschädigt werden können. Collectorless DC motors are used especially for high speeds used. Usually the motors have two Hall sensors that are at 90 ° to each other are arranged on the rotor axis and the angular position of the rotating magnetic field to determine in dependence commutation switch for the stator coils to control. Such Hall sensors provide additional Components that are sensitive to heat and radioactive are sensitive and also damaged by vibrations can be.

Aus DE 32 09 392 A1 ist ein kollektorloser Gleichstrom motor bekannt, der ohne Magnetfeldsensoren auskommt. Die Spannungen an drei Statorspulen werden gemessen und untereinander in einem Mikroprozessor nach komplizier ten Kriterien verknüpft und verarbeitet, um Kommutie rungssignale zu erzeugen. Die vom Mikroprozessor durch zuführenden Berechnungen belasten den Mikroprozessor insbesondere bei hohen Drehzahlen. Sie erfordern einen hohen Anteil der Zeit des Mikroprozessors, so daß dieser für andere Aufgaben weniger verfügbar ist.DE 32 09 392 A1 describes a collectorless direct current known motor that does without magnetic field sensors. The voltages at three stator coils are measured and among themselves in a microprocessor after complicated ten criteria linked and processed to commutation generating signals. The by the microprocessor the microprocessor is burdened with calculations especially at high speeds. They require one high proportion of the time of the microprocessor, so that it is less available for other tasks.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen kollek torlosen Gleichstrommotor zu schaffen, der eine relativ einfache Steuereinrichtung aufweist und keine komplexe Signalverarbeitung erfordert.The invention has for its object a collector to create goalless dc motor which is a relative has simple control device and no complex Signal processing requires.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen.This object is achieved with the invention the features specified in claim 1.

Bei dem erfindungsgemäßen kollektorlosen Gleichstrom motor wird ein Impulssignal, das von einer der Stator spulen abgeleitet ist, als Referenzsignal für eine PLL-Schaltung benutzt, deren Ausgangssignal eine Frequenz hat, die ein Vielfaches der Rotorfreqenz dar stellt. Die PLL-Schaltung erzeugt an ihrem Ausgang eine Impulsfolge, die höherfrequent ist als das von der Rotorfrequenz abhängige Impulssignal und zu diesem Impulssignal eine feste Phasenlage hat. Dies bedeutet beispielsweise, daß die Anstiegsflanke jedes n-ten Impulses des Ausgangssignals in Phase ist mit der Anfangsflanke des von der Rotorfrequenz abhängigen Impulssignals. Die PLL-Schaltung (Phase Lock Loop) ist eine rückgekoppelte Impulsschaltung, die einen Phasenkomparator und einen spannungsgesteuerten Oszillator enthält, wobei der von dem Phasenkomparator gesteuerte Oszillator das Ausgangssignal liefert und durch die Rückkopplung bewirkt wird, daß dieses Aus gangssignal phasengleich mit dem Referenz-Eingangs signal des Phasenkomparators ist. Nach der Erfindung enthält die Rückkopplungsschleife der PLL-Schaltung einen Frequenzteiler, so daß nicht das Ausgangssignal des Oszillators unmittelbar rückgekoppelt wird, sondern ein Signal mit einer geteilten, niedrigeren Frequenz. Dadurch, daß in der PLL-Schaltung die Phasenlage des Rückkopplungssignals auf diejenige des von einer der Statorspulen abgeleiteten Referenzsignals abgestimmt wird, erzeugt die PLL-Schaltung ein Ausgangssignal, dessen Frequenz ein ganzzahliges Vielfaches der Frequenz des Referenzsignals ist. Die Impulse dieses Ausgangssignals haben gleiche Abstände und sie werden zur Erzeugung der Kommutierungssignale für die umfangs mäßig verteilt angeordneten Statorspulen benutzt. Auf diese Weise werden die Kommutierungssignale in Abhän gigkeit von der Rotorfrequenz erzeugt, wobei das Referenzsignal nur von einer einzigen Rotorspule ab geleitet wird.In the collectorless direct current according to the invention motor gets a pulse signal from one of the stator is derived as a reference signal for a coil PLL circuit used, the output signal of a Frequency that is a multiple of the rotor frequency poses. The PLL circuit generates one at its output Pulse sequence that is higher frequency than that of the Rotor frequency dependent pulse signal and to this Pulse signal has a fixed phase position. this means for example, that the rising edge every nth The pulse of the output signal is in phase with the Starting edge of the dependent on the rotor frequency Pulse signal. The PLL circuit (phase lock loop) is a feedback pulse circuit that one Phase comparator and a voltage controlled Contains oscillator, the one of the phase comparator controlled oscillator delivers the output signal and is caused by the feedback that this off output signal in phase with the reference input signal of the phase comparator. According to the invention contains the feedback loop of the PLL circuit a frequency divider so that not the output signal of the oscillator is immediately fed back, but a signal with a divided, lower frequency. The fact that in the PLL circuit, the phase position of Feedback signal to that of one of the Stator coils derived reference signal matched the PLL circuit generates an output signal, whose frequency is an integer multiple of Frequency of the reference signal. The impulses of this Output signals have equal distances and they will to generate the commutation signals for the circumferentially moderately distributed stator coils used. On this way the commutation signals are dependent generated by the rotor frequency, the Reference signal only from a single rotor coil is directed.

Die Steuereinrichtung ist mit wenigen kommerziell ver fügbaren Bauelementen zu realisieren. Sie arbeitet auch bei hohen Motordrehzahlen zuverlässig und paßt die Kommutierungsfrequenz exakt an die jeweilige Rotor frequenz an, so daß jede der Statorspulen immer genau phasenrichtig mit Strom beaufschlagt wird, um die existierende Drehzahl aufrechtzuerhalten.The control device is commercially few realizable components. She works too reliable at high engine speeds and fits Commutation frequency exactly to the respective rotor frequency, so that each of the stator coils is always accurate is supplied with current in the correct phase in order to maintain existing speed.

Der erfindungsgemäße Gleichstrommotor eignet sich für hohe Drehzahlen, von z. B. 860 U/sec, wobei zu berück sichtigen ist, daß die Kommutierungsfrequenz ein Viel faches der Umdrehungsfrequenz ist. The DC motor according to the invention is suitable for high speeds, e.g. B. 860 U / sec, taking into account It is clear that the commutation frequency is a lot times the rotation frequency.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat das der PLL-Schaltung zugeführte Referenzsignal die Frequenz des Rotors und das Ausgangssignal der PLL-Schaltung hat die Kommutierungsfrequenz, d. h. die Rotorfrequenz multipliziert mit der Anzahl der Stator spulen. Es ist aber auch möglich, das Referenzsignal z. B. mit der doppelten Rotorfrequenz zu erzeugen.In a preferred embodiment of the invention the reference signal supplied to the PLL circuit Frequency of the rotor and the output signal of the PLL circuit has the commutation frequency, i.e. H. the Rotor frequency multiplied by the number of stators do the washing up. But it is also possible to use the reference signal e.g. B. to generate at twice the rotor frequency.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.The following is with reference to the drawings an embodiment of the invention explained in more detail.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 ein Blockschaltbild des kollektorlosen Gleich strommotors und Fig. 1 is a block diagram of the collectorless DC motor and

Fig. 2 Spannungsverläufe, die an den in Fig. 1 be zeichneten Stellen auftreten. Fig. 2 voltage waveforms that occur at the locations shown in Fig. 1 be.

Gemäß Fig. 1 weist der kollektorlose Gleichstrommotor einen Rotor 11 mit einem Magneten auf, dessen Nordpol mit N und dessen Südpol mit S bezeichnet ist. Der Stator 10 enthält bei diesem Ausführungsbeispiel vier Statorspulen L1, L2, L3, L4, von denen jede sich über etwa 180° erstreckt. Die Statorspulen L1 und L3 bilden ge meinsam einen Ring und die Statorspulen L2 und L4 bilden gemeinsam einen Ring, der zu dem Ring der Statorspulen L1, L3 um 90° versetzt angeordnet ist. Alle Statorspulen L1 bis L4 sind mit einem Ende an den Plus pol einer Gleichspannungsquelle 12 angeschlossen, während das andere Ende mit einem der Kommutierungs schalter S1, S2, S3, S4 verbunden ist. Die Kommutierungs schalter schalten das jeweilige Spulenende an den Minuspol der Gleichspannungsquelle 12 an, wenn sie an ihrem Steuereingang ein entsprechendes Signal empfangen. Referring to FIG. 1, the brushless DC motor has a rotor 11 with a magnet whose north pole is denoted by N and its south pole and the S. In this exemplary embodiment, the stator 10 contains four stator coils L1, L2, L3, L4, each of which extends over approximately 180 °. The stator coils L1 and L3 together form a ring and the stator coils L2 and L4 together form a ring which is arranged offset by 90 ° to the ring of the stator coils L1, L3. All stator coils L1 to L4 are connected at one end to the positive pole of a DC voltage source 12 , while the other end is connected to one of the commutation switches S1, S2, S3, S4. The commutation switches switch the respective coil end to the negative pole of the DC voltage source 12 when they receive a corresponding signal at their control input.

Das mit dem Kommutierungsschalter S1 verbundene Ende der Statorspule L1 ist an eine Impulsgeberschaltung 13 angeschlossen, die über eine Ausgangsleitung 16 ein Impulssignal an die PLL-Schaltung 17 liefert.The end of the stator coil L1 connected to the commutation switch S1 is connected to a pulse generator circuit 13 , which supplies a pulse signal to the PLL circuit 17 via an output line 16 .

Die Impulsgeberschaltung 13 enthält einen Übertrager TR, dessen Primärwicklung zwischen die Statorspule L1 und dem Pluspol der Gleichspannungsquelle 12 geschaltet ist. Die Spannung an der Primärwicklung ist mit U1 be zeichnet. Die Senkundärwicklung des Übertragers TR ist an einem Ende mit Masse und am anderen Ende mit dem Eingang eines Integrators 14 verbunden. Die Eingangs spannung des Integrators ist mit U2 bezeichnet. Die Ausgangsspannung U3 des Integrators 14 wird einem Komparator 15 zugeführt, der das von der Rotorfrequenz abhängige Impulssignal U4 über die Leitung 16 zur PLL-Schaltung 17 abgibt.The pulse generator circuit 13 contains a transformer TR, the primary winding of which is connected between the stator coil L1 and the positive pole of the DC voltage source 12 . The voltage on the primary winding is marked U1. The secondary winding of the transformer TR is connected to ground at one end and to the input of an integrator 14 at the other end. The input voltage of the integrator is labeled U2. The output voltage U3 of the integrator 14 is fed to a comparator 15 , which outputs the pulse signal U4, which is dependent on the rotor frequency, via the line 16 to the PLL circuit 17 .

In Fig. 2 sind unter anderem die Spannungsverläufe U1 bis U4 dargestellt. Die Spannung U1 an der Statorspule L1 hat einen trapezförmigen Verlauf. Eine Umdrehungs periode ist in gleiche Intervalle t1 bis t4 unterteilt. Im ersten Intervall t1 ist U1 gleich Null. Im zweiten Intervall t2 steigt U1 linear an, im dritten Intervall t3 behält U1 seinen Maximalwert bei und im vierten Intervall t4 fällt U1 linear ab. Aufgrund der Kommutierung entsteht zwischen den Intervallen t1 und t2 kurzzeitig eine positive Spannungsspitze 20 und zwischen den Intervallen t3 und t4 eine kurze negative Spannungsspitze 21.In FIG. 2, inter alia, the voltage curves are shown U1 to U4. The voltage U1 on the stator coil L1 has a trapezoidal shape. A revolution period is divided into equal intervals t1 to t4. In the first interval t1, U1 is zero. In the second interval t2 U1 increases linearly, in the third interval t3 U1 maintains its maximum value and in the fourth interval t4 U1 falls linearly. Due to the commutation, a brief positive voltage peak 20 arises between the intervals t1 and t2 and a short negative voltage peak 21 between the intervals t3 and t4.

Der Übertrager TR entfernt die Gleichanteile (z. B. Spannungsschwankungen der Spannungsquelle 12) aus der Spannung U1, so daß die Spannung U2 gegenüber Masse den Gleichanteil Null hat. Anstelle des Übertragers TR kann auch eine andere Schaltung verwendet werden, mit der der Gleichanteil der Spannung U1 eliminiert werden kann, z. B. ein Differenzverstärker. Die Spannung U2 wird vom Integrator 14 integriert, wodurch die Spannung U3 entsteht. Anstelle des Integrators 14 kann auch ein anderes Tiefpaßfilter verwendet werden, jedoch hat der Integrator den Vorteil, daß die Amplitude der Spannung U3 nahezu unabhängig von der jeweiligen Rotorfrequenz stets konstant ist. Bei hohen Rotorfrequenzen entsteht eine entsprechend hohe Induktionsspannung, jedoch wird gleichzeitig die Integrationsperiode kleiner.The transformer TR removes the DC components (eg voltage fluctuations of the voltage source 12 ) from the voltage U1, so that the voltage U2 has the DC component zero with respect to ground. Instead of the transformer TR, another circuit can also be used with which the DC component of the voltage U1 can be eliminated, e.g. B. a differential amplifier. The voltage U2 is integrated by the integrator 14 , which creates the voltage U3. Instead of the integrator 14 , another low-pass filter can also be used, but the integrator has the advantage that the amplitude of the voltage U3 is always constant, regardless of the rotor frequency. At high rotor frequencies, a correspondingly high induction voltage arises, but at the same time the integration period becomes smaller.

Die Spannung U3 wird dem Eingang des Komparators 15 zugeführt, der einen Nulldurchgangsdetektor darstellt. Bei jedem Nulldurchgang der Spannung U3 von Plus nach Minus entsteht eine positive Flanke 22 des Impuls signals U4. Bei jedem Nulldurchgang der Spannung U3 von Minus nach Plus entsteht eine Rückflanke 23 des Impuls signals U4, die wegen der Schalthysterese des Komparators 15 geringfügig verzögert ist. Bei dem vor liegenden Ausführungsbeispiel werden nur die positiven vorderen Impulsflanken 22 ausgewertet. Diese Impuls flanken 22 werden im Periodenabstand der Spannung U1 erzeugt. Das Impulssignal U4 ist ein Rechtecksignal, bei dem die positiven Flanken 22 eine definierte Phase zur Rotorlage haben. Aus diesem Signal werden die vier Schaltpunkte der Kommutierungsschalter 51 bis 54 ge bildet.The voltage U3 is fed to the input of the comparator 15 , which represents a zero crossing detector. With each zero crossing of the voltage U3 from plus to minus, a positive edge 22 of the pulse signal U4 arises. At each zero crossing of the voltage U3 from minus to plus, there is a trailing edge 23 of the pulse signal U4, which is slightly delayed due to the switching hysteresis of the comparator 15 . In the exemplary embodiment lying before, only the positive front pulse edges 22 are evaluated. These pulse edges 22 are generated at intervals of the voltage U1. The pulse signal U4 is a square-wave signal in which the positive edges 22 have a defined phase with respect to the rotor position. From this signal, the four switching points of the commutation switches 51 to 54 are formed.

Die PLL-Schaltung 17 ist ein Regelkreis, der das Impulssignal U4 an Leitung 16 als Führungsgröße em pfängt und daraus die positiven Flanken 22 auswertet. Die PLL-Schaltung enthält einen Phasenkomparator 25, dessen A-Eingang das Impulssignal U4 empfängt und dessen B-Eingang an eine Rückkopplungsleitung 26 an geschlossen ist, an der die Spannung U7 entsteht. Am Ausgang des Phasenkomparators 25 entstehen Impulse, deren Amplitude oder Dauer proportional zur Phasen verschiebung der Impulse an den Eingängen A und B ist. Diese Ausgangsspannung wird einem PI-Regler 27 zu geführt, der aus der Reihenschaltung der Widerstände 28, 29 und des Kondensators 30 besteht. Der PI-Regler liefert das Eingangssignal für den Spannungseingang IN des spannungsgesteuerten Oszillators VCO (Voltage Controled Oscillator) 31. Der spannungsgesteuerte Oszillator VCO liefert an seinem Ausgang f ein Recht ecksignal US, dessen Frequenz von der Spannung am Eingang IN abhängt. Das Signal US ist das Ausgangs signal der PLL-Schaltung 17.The PLL circuit 17 is a control circuit which receives the pulse signal U4 on line 16 as a reference variable em and evaluates the positive edges 22 therefrom. The PLL circuit contains a phase comparator 25 , the A input of which receives the pulse signal U4 and the B input of which is connected to a feedback line 26 at which the voltage U7 is generated. At the output of the phase comparator 25 there are pulses whose amplitude or duration is proportional to the phase shift of the pulses at the inputs A and B. This output voltage is fed to a PI controller 27 , which consists of the series connection of the resistors 28 , 29 and the capacitor 30 . The PI controller supplies the input signal for the voltage input IN of the voltage-controlled oscillator VCO (Voltage Controlled Oscillator) 31 . The voltage-controlled oscillator VCO supplies a square-wave signal US at its output f, the frequency of which depends on the voltage at the input IN. The signal US is the output signal of the PLL circuit 17th

Die PLL-Schaltung 17 enthält ferner einen Frequenz teiler 33, dem das Ausgangssignal US zugeführt wird. Der Frequenzteiler 33 reagiert auf die negativen Flanken des Ausgangssignals US und erzeugt im Ausgang der ersten Teilerstufe ein Signal U6 und am Ausgang der zweiten Teilerstufe ein Signal U7, das der Rückkopp lungsleitung 26 zugeführt wird. Das Signal U6 wird mit der halben Frequenz des Signals US und phasengleich mit diesem erzeugt. Das Signal U7 wird mit einer Frequenz erzeugt, die einem Viertel der Frequenz des Ausgangs signals U5 entspricht. Im Phasenkomparator 25 wird das Signal U7 mit dem Signal U4 verglichen. Die PLL-Schaltung 17 regelt die Phase und Frequenz des Signals U7 so, daß dieses Signal phasengleich mit dem Impulssignal U4 erzeugt wird. Auf diese Weise wird das Ausgangssignal US der PLL-Schaltung 17 phasengleich mit dem Impulssignal U4 an Leitung 16 erzeugt, jedoch mit der vierfachen Frequenz. The PLL circuit 17 also includes a frequency divider 33 to which the output signal US is supplied. The frequency divider 33 reacts to the negative edges of the output signal US and generates a signal U6 in the output of the first divider stage and a signal U7 at the output of the second divider stage, which is fed to the feedback line 26 . The signal U6 is generated at half the frequency of the signal US and in phase with it. The signal U7 is generated at a frequency that corresponds to a quarter of the frequency of the output signal U5. The signal U7 is compared with the signal U4 in the phase comparator 25 . The PLL circuit 17 controls the phase and frequency of the signal U7 so that this signal is generated in phase with the pulse signal U4. In this way, the output signal US of the PLL circuit 17 is generated in phase with the pulse signal U4 on line 16 , but at four times the frequency.

Das Ausgangssignal U5 der PLL-Schaltung 17 wird einem Zähler 35 zugeführt, der auf die positiven Flanken dieses Ausgangssignals reagiert. Der Zähler 35 ist ein modulo-vier-Zähler, dessen Kapazität der Anzahl der Statorspulen entspricht. Der Zähler 35 hat demnach zwei Zählerstufen, an deren Ausgängen die Signale U8 und U9 entstehen, wobei das Signal U9 die halbe Frequenz des Signals U8 hat. Diese Spannungen U8 und U9 werden einem Dekodierer 36 zugeführt, der vier Ausgangsleitungen hat, an denen die Signale U10, U11, U12 und U13 ent stehen. Das Signal U10 steuert den Kommutierungs schalter S1, das Signal U11 den Kommutierungsschalter S2, das Signal U12 den Kommutierungsschalter S3 und das Signal U13 den Kommutierungsschalter S4. Wie Fig. 2 zeigt, wird das Signal U10 in dem Intervall t1, das Signal U11 in dem Intervall t2, das Signal U12 in dem Intervall t3 und das Signal U13 in dem Intervall t4 erzeugt. Auf diese Weise erhält jede der Statorspulen 1 bis 4 jeweils in demjenigen Intervall einen Impuls, in dem ihre Spannung normalerweise Null wäre. Durch diesen Impuls werden die ohmschen Verluste ausgeglichen und die Statorspulen werden phasenrichtig angestoßen.The output signal U5 of the PLL circuit 17 is fed to a counter 35 , which reacts to the positive edges of this output signal. The counter 35 is a modulo four counter, the capacity of which corresponds to the number of stator coils. The counter 35 accordingly has two counter stages, at the outputs of which the signals U8 and U9 are produced, the signal U9 having half the frequency of the signal U8. These voltages U8 and U9 are fed to a decoder 36 , which has four output lines on which the signals U10, U11, U12 and U13 arise. The signal U10 controls the commutation switch S1, the signal U11 the commutation switch S2, the signal U12 the commutation switch S3 and the signal U13 the commutation switch S4. As shown in FIG. 2, the signal U10 is generated in the interval t1, the signal U11 in the interval t2, the signal U12 in the interval t3 and the signal U13 in the interval t4. In this way, each of the stator coils 1 to 4 receives a pulse in the interval in which its voltage would normally be zero. The ohmic losses are compensated by this pulse and the stator coils are triggered in the correct phase.

Der Zähler 35 weist einen Rücksetzeingang auf, der mit dem Ausgang eines NOR-Tores 37 verbunden ist. Das NOR-Tor 37 empfängt an einem invertierten Eingang das Ausgangssignal US und an weiteren Eingängen die Signale U6 und U7. Es erzeugt ein Signal U14 mit einem Rück setzimpuls 38, wenn die Signale U6 und U7 Null sind und wenn das Ausgangssignal US "1" ist. Dies ist am Anfang des vierten Intervalls t4 der Fall. Damit wird der Zäh lerstand des Zählers 35 immer eindeutig zur Rotorstellung synchronisiert. The counter 35 has a reset input which is connected to the output of a NOR gate 37 . The NOR gate 37 receives the output signal US at an inverted input and the signals U6 and U7 at further inputs. It generates a signal U14 with a reset pulse 38 when the signals U6 and U7 are zero and when the output signal US is "1". This is the case at the beginning of the fourth interval t4. Thus, the count of the counter 35 is always clearly synchronized with the rotor position.

Aus Fig. 2 ist zu ersehen, daß die Kommutierungs signale U10 bis U13 nacheinander in den Intervallen t1 bis t4 erzeugt werden. Jedes der Kommutierungssignale hat eine Dauer, die einem Viertel der Periodendauer einer Umdrehung des Rotors entspricht.From Fig. 2 it can be seen that the commutation signals U10 to U13 are generated in succession in the intervals t1 to t4. Each of the commutation signals has a duration that corresponds to a quarter of the period of a revolution of the rotor.

Da die Statorspule L1 eine Spannung U1 erst induziert, wenn der Rotor 11 dreht, arbeitet die Schaltung erst ab einer Mindestdrehzahl. Die Beschleunigung auf die Mindestdrehzahl kann mit Hilfe einer Startlogik erzeugt werden, die im Dekodierer 36 enthalten ist oder extern angeschlossen wird. In der Anlaufphase des Motors übt der Dekodierer 36 seine Dekodierfunktion nicht aus. Die Startlogik zwingt die Kommutierungsschalter S1 bis S4 im Synchronlauf mit steigender Frequenz auf die oben erwähnte Mindestdrehzahl des Motors.Since the stator coil L1 only induces a voltage U1 when the rotor 11 is rotating, the circuit only works from a minimum speed. The acceleration to the minimum speed can be generated with the aid of a start logic which is contained in the decoder 36 or is connected externally. In the start-up phase of the motor, the decoder 36 does not perform its decoding function. The start logic forces the commutation switches S1 to S4 in synchronous operation with increasing frequency to the above-mentioned minimum speed of the motor.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebene Verwendung von vier Statorspulen beschränkt und auch nicht auf den Fall, daß sämtliche Statorspulen mit ihren einen Enden zusammengeschaltet sind. Die Erfindung kann auch bei solchen Motoren angewandt werden, bei denen die Stator spulen an beiden Enden umgeschaltet werden.The invention is not based on the use described of four stator coils and not limited to the Case that all stator coils with their one ends are interconnected. The invention can also such motors are used in which the stator coils can be switched at both ends.

Der erfindungsgemäße Gleichstrommotor eignet sich ins besondere bei Vakuumanwendungen, z. B. für Turbo-Pumpen. Er ist strahlungs- und störunempfindlich, vakuumfest und benötigt wenig Leitungen und Leitungsdurchführun gen. Die Spannung einer einzigen Statorspule wird zur Steuerung der Kommutierung sämtlicher Statorspulen benutzt. Dadurch wird eine komplizierte und teure Hardware und Software entbehrlich. Durch den Verzicht auf einen komplexen Mikrocomputer und infolge der Ver wendung einer einfachen Schaltung ist die Störungs gefahr verringert. Hohe Drehzahlen werden nicht durch eine maximale Prozessorgeschwindigkeit begrenzt.The DC motor according to the invention is suitable especially in vacuum applications, e.g. B. for turbo pumps. It is insensitive to radiation and interference, vacuum-proof and requires few cables and cable bushings The voltage of a single stator coil becomes Control of the commutation of all stator coils used. This makes it complicated and expensive Hardware and software unnecessary. By doing without on a complex microcomputer and as a result of Ver A simple circuit is the fault danger reduced. High speeds are not guaranteed limits a maximum processor speed.

Claims

1. Collectorless DC motor with a stator ( 10 ) which has at least one stator coil (L1-L4) for generating a rotating field, a rotor having a permanent magnet ( 11 ) and a control device for controlling the commutation of the rotating field as a function of the voltage at least a stator coil (L1), characterized in that the control device contains a pulse generator circuit ( 13 ) which generates a pulse signal (U4) from the voltage of at least one stator coil (L1), the frequency of which depends on the rotor frequency, so that the pulse signal (U4 ) triggers a PLL circuit ( 17 ), which provides an output signal (U5), the frequency of which represents an integer multiple of the rotor frequency and is at least as large as the commutation frequency, and that from the output signal (U5) of the PLL circuit Commutation signals (U10-U13) can be obtained that have fixed phase positions with respect to the rotor rotation.

2. Collectorless DC motor according to claim 1, characterized in that the pulse generator circuit ( 13 ) means (transformer TR) for removing the DC component from the voltage of the stator coil (L1), a low-pass filter ( 14 ) and a comparator ( 15 ) for detection contains the zero crossings of the output signal (U3) of the low-pass filter and for the delivery of the pulse signal (U4).

3. Collectorless DC motor according to claim 2, characterized in that the low-pass filter ( 14 ) is an integrator.

4. Collectorless DC motor according to one of claims l to 3, characterized in that the PLL circuit ( 17 ) contains a divider ( 33 ) which the output signal (U5) of the PLL circuit after division by an integer on an input (B) the PLL circuit feeds back.

5. Collectorless DC motor according to one of claims 1 to 4, characterized in that the output signal (US) of the PLL circuit is fed to a counter ( 35 ) to which a decoder ( 36 ) is connected, which is different for each counter reading delivers a commutation signal (U10-U13) from several output lines.

6. Collectorless DC motor according to claim 5, characterized in that the counter reading of the counter ( 35 ) depending on the signal status of the stages of the divider ( 33 ) can be reset.

7. Collectorless DC motor according to claim 5, characterized in that the decoder ( 36 ) for starting the rotor ( 11 ) can be deactivated.