DE69708351T2

DE69708351T2 - Gerät zur Detektion der externen Induktion für die Kommutierung eines Motors mit veränderlicher Reluktanz

Info

Publication number: DE69708351T2
Application number: DE69708351T
Authority: DE
Inventors: Scott E. Blackburn
Original assignee: Dana Inc
Current assignee: Dana Inc
Priority date: 1996-02-15
Filing date: 1997-02-07
Publication date: 2002-05-16
Anticipated expiration: 2017-02-08
Also published as: DE69708351D1; US5661381A; EP0790700A1; EP0790700B1

Description

1. Technisches Anwendungsgebiet

Die Erfindung befaßt sich allgemein mit einem System zum Steuern eines Motors mit variabler Reluktanz (VR), und insbesondere mit einer Vorrichtung zur externen Induktanzerfassung zum Steuern der VR Motorkommutation.

2. Diskussion des Standes des Technik

Geräte mit variabler Reluktanz (VR) oder, wie sie alternativ auch genannt werden, Geräte mit geschalteter Reluktanz (SR), sind Gegenstand vieler Untersuchungen und Fortentwicklung infolge ihrer großen Anzahl von Vorteilen, welche sie in einem weitgestreuten Bereich von Anwendungsgebieten einsetzbar machen. Ein VR-Gerät arbeitet auf der Basis einer sich ändernden Reluktanz und der Mehrzahl von magnetischen Schaltkreisen. Insbesondere handelt es sich bei derartigen Geräten im allgemeinen um Doppelzungenmotoren, d. h. sie haben Zähne oder Pole am Stator und am Rotor. Die Statorzähne haben Wicklungen, welche Gerätephasen des Motors bilden. Bei einer üblichen Ausgestaltung sind die Statorwicklungen auf den diametral gegenüberliegenden Polen zur Bildung einer Phase des Geräts in Serie geschaltet.
Wenn eine Statorphase erregt wird, wird das nächstliegende Rotorpolpaar in Richtung zu dem Statorpolpaar angezogen, welches die erregte Statorwicklung besitzt, wodurch die Reluktanz des Magnetflußweges minimiert wird. Wenn man aufeinanderfolgende Statorwicklungen erregt (d. h. Phasen des Geräts) und diese Aufeinanderfolge auf eine zyklische Weise durchgeführt wird, so kann ein Drehmoment erzeugt werden und somit erfolgt eine Drehbewegung des Rotors entweder in Uhrzeigerrichtung oder in Gegenuhrzeigerrichtung.
Ferner ändert sich die Induktanz an einer jedem Statorpolpaar zugeordneten Statorwicklung als eine Funktion der Rotorposition. Insbesondere ändert sich die Induktanz ausgehend von einem niedrigen Wert, wenn ein Rotorpol nicht zu einem zugeordneten Statorpol ausgerichtet ist, und dieser Wert steigt auf einen oberen oder maximalen Wert an, wenn der Rotorpol und der Statorpol zueinander fluchtgerecht ausgerichtet sind. Wenn daher der Rotorpol eine Drehbewegung ausführt und an einem Statorpol vorbei streicht, ändert sich die Induktanz der Statorwicklung unter Durchgang durch untere-obere-untere Induktanzwerte. Diese Charakteristik der Induktanz bezogen auf die Rotorposition ist insbesondere von Bedeutung für den Steuervorgang des Motors. Insbesondere muß der Strom, der durch die Statorwicklung fließt, vor (d. h. in Voreilung) geschaltet werden, und während der Induktanzanstiegsperiode aufrecht erhalten werden, um ein positives Drehmoment zu erzeugen. Da der positive Phasenstrom während des Induktanzabnahmeintervalls ein negatives Drehmoment oder ein Bremsmoment erzeugt, muß der Phasenstrom umgeschaltet werden, bevor dieses Intervall auftritt, um ein negatives Drehmoment zu vermeiden. Somit ist die Rotorpositionserfassung ein integrales Teil eines Motorantriebsystems mit geregelter, variabler Reluktanz, um in geeigneter Weise die Drehmomenterzeugung zu steuern.
Im Stand der Technik gibt es dem Grundprinzip nach zwei gegensätzlich gerichtete Fortentwicklungen zur Bestimmung der Rotorposition. Es gibt direkte Verfahrensweisen und indirekte Verfahrensweisen. Die direkten Verfahrensweisen umfassen den Einsatz von direkten Rotorpositionssensoren, wie optischen Dekodierern und Hall-Effekteinrichtungen, die üblicherweise bei geregelten Motorantrieben zum Zwecke der Phasenstromkommutation eingesetzt werden. Der Einsatz derartiger Sensoren erhöht jedoch die Kosten des Antriebssystems und ferner sind diese Sensoren nicht ausreichend widerstandsfähig insbesondere bei der Anwendung auf dem Gebiet von Kraftfahrzeugen (d. h. sie arbeiten relativ unzuverlässig).
Indirekte Verfahrensweisen wurden insbesondere im Hinblick auf die Nachteile bei den zuvor angegebenen direkten Techniken untersucht. Bei einer indirekten Verfahrensweise werden Voreilsteuertheorietechniken eingesetzt, wie ein variables Modell mit Beobachtungsbasis, um die Rotorposition unter Einsatz der Betriebsparameter, wie des Phasenstroms, der Spannung oder der Induktanz der entregten Statorwicklungen, abzuschätzen. Ein Nachteil bei dieser Vorgehensweise ist darin zu sehen, daß eine teure Verarbeitungseinrichtung, wie ein Mikroprozessor, erforderlich ist, um die Vielzahl von Abtastungen zu erfassen und auszuwerten, die notwendig sind, um die Rotorposition zu bestimmen. Ferner ist das Leistungsvermögen im allgemeinen relativ ungünstig bei diesen Verfahrensweisen an den äußeren Grenzbereichen des Motorbetriebsbereichs (d. h. bei sehr niedriger Geschwindigkeit und sehr hoher Geschwindigkeit).
In EP 0 422 226 ist eine Positiondetektionseinrichtung beschrieben, welche drei Sensorwicklungen 10a, 10b und 10c hat, welche fest am Stator 16 mit (elektrischen) Intervallen von 120º angebracht sind, und es sind hierbei "Luftkern"-Spulen vorgesehen. Die Sensorwicklungen 10a, 10b und 10c sind nicht um die Statorpole angeordnet.
In US 5,489,845 ist ein Sensor zum Detektieren der Rotorposition beschrieben, aber es wird dort nichts ausgeführt, wie die Defektorrotorposition benutzt wird, um die Erregung der Statorspulen zu steuern.
Es besteht daher ein Bedürfnis nach einer verbesserten Vorrichtung zur Kommutationssteuerung eines Geräts mit variabler Reluktanz, bei der eine oder mehrere der vorstehend genannten Schwierigkeiten überwunden werden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Gemäß einem ersten Aspekt nach der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Kommutationssteuerung eines Geräts mit variabler Reluktanz bereitgestellt, wobei das Gerät einen Rotor, einen Stator, eine Mehrzahl von Statorwicklungen, die eine Mehrzahl von Gerätephasen bilden, und einen Sensor umfaßt, welche eine Mehrzahl von Sensorwicklungen hat, welche Vorrichtung folgendes aufweist:
eine Einrichtung zur Erregen der Sensorwicklung und zum Erzeugen eines ersten Signals in Abhängigkeit hiervon, welches einen Strom wiedergibt, der durch die erregte Sensorwicklung geht, wobei die Sensorwicklung unabhängig von einer der Phasen des Geräts zugeordnet ist, die Sensorwicklung um einen ersten Abschnitt von ersten und zweiten Statorpolen des Stators angeordnet ist, und die Statorwicklung der Gerätephase um einen zweiten Abschnitt der ersten und der zweiten Statorpole des Stators angeordnet ist;
eine Einrichtung, welche auf das erste Signal zum Erzeugen eines zweiten Signals anspricht, welches eine Induktanzwellenform wiedergibt, die der erregten Sensorwicklung zugeordnet ist, wobei die Induktanzwellenform eine Funktion einer tatsächlichen Position des Rotors ist, und
eine Einrichtung zum Vergleichen des zweiten Signals mit einem Wellensignal zum Erzeugen eines Kommutationssignals zur Steuerung der Erregung wenigstens einer der Statorwicklungen, um hierdurch die Drehbewegung des Rotors zu steuern.
Gemäß einem zweiten Aspekt nach der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Kommutationssteuerung eines Geräts mit variabler Reluktanz bereitgestellt, welches einen Rotor, einen Stator und eine Mehrzahl von Statorwicklungen umfaßt, welche eine Mehrzahl von Phasen des Geräts bilden, welche Vorrichtung folgendes aufweist:
einen Sensor, welcher eine Mehrzahl von Sensorwicklungen unabhängig von den Statorwicklungen umfaßt, wobei jede Sensorwicklung einer entsprechenden Statorwicklung zugeordnet ist, und jede Sensorwicklung eine Induktanzcharacteristik hat, welche sich nach Maßgabe einer aktuellen Position des Rotors ändert;
eine Einrichtung zum Erregen wenigstens einer der Sensorwicklungen und zum Erzeugen eines zerhackten Signals in Abhängigkeit hiervon, welches einen elektrischen Strom wiedergibt, der durch die erregte Sensorwicklung geht, wobei die Sensorwicklung unabhängig hiervon und einer der Phasen des Geräts zugeordnet ist, die Sensorwicklung um einen ersten Abschnitt von ersten und zweiten Statorpolen des Stators angeordnet ist, und die Statorwicklung der Phase des Geräts um einen zweiten Abschnitt der ersten und zweiten Statorpole des Stators angeordnet ist;
eine Einrichtung, welche auf das zerhackte Signal zur Erzeugung eines die Induktanz wiedergebenden Signals anspricht, welches eine Induktanzwellenform wiedergibt, die der erregten Sensorwicklung zugeordnet ist, wobei die Induktanzwellenform eine Funktion der tatsächlichen Funktion des Motors ist; und
eine Einrichtung zum Vergleichen des die Induktanz wiedergebenden Signals mit einem aktuellen Signal und zum Erzeugen eines Kommutationssignals in Abhängigkeit hiervon, um die Erregung einer der Mehrzahl von Statorwicklungen zu steuern, die der erregten Sensorwicklung zugeordnet ist, um hierdurch die Drehbewegung des Rotors zu steuern.
Gemäß einem dritten Aspekt nach der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Kommutationssteuerung eines Geräts mit variabler Reluktanz bereitgestellt, welches einen Rotor, einen Stator und eine Mehrzahl von Statorwicklungen zur Bildung einer Mehrzahl von Phasen des Geräts umfaßt, welche Vorrichtung folgendes aufweist:
einen Sensor, welcher eine Mehrzahl von Sensorwicklungen umfaßt, die elektrisch von den Statorwicklungen isoliert sind, wobei jede Sensorwicklung mit einer zugeordneten Statorwicklung verbunden ist, und jede Sensorwicklung eine zugeordnete Induktanzcharakteristik hat, welche sich nach Maßgabe einer aktuellen Position des Rotors ändert;
eine Abtastschaltung, welche mit den Sensorwicklungen zum selektiven Erregen wenigstens einer der Sensorwicklungen verbunden ist, um eine Mehrzahl von Stromimpulse zu erzeugen, wobei die Mehrzahl von Stromimpulsen den Strom wiedergeben, welcher durch die erregte Sensorwicklung geht;
eine Einrichtung zum Erzeugen eines ersten Signals in Abhängigkeit von der Erregung der Sensorwicklungen, welches einen Strom wiedergibt, welcher durch die erregte Sensorwicklung geht, wobei jede Sensorwicklung unabhängig von und einer der Phasen des Geräts zugeordnet ist, wobei wenigstens eine Sensorwicklung um einen ersten Abschnitt der ersten und zweiten Statorpole des Stators angeordnet ist und die zugeordnete Statorwicklung der Phase des Geräts um einen zweiten Abschnitt der ersten und zweiten Statorpole des Stators angeordnet ist;
einen Generator, welcher auf die Stromimpulse zur Erzeugung eines die Induktanz wiedergebenden Signals anspricht, welche eine Induktanzwellenform darstellt, die der erregten Sensorwicklung und der zugeordneten Statorwicklung zugeordnet ist, wobei die Induktanzwellenform eine Funktion der aktuellen Position des Rotors ist; und
einen Komparator zum Vergleichen des die Induktanz wiedergebenden Signals mit einem Schwellsignal, um in Abhängigkeit hiervon ein Kommutationssignal zur Steuerung der Erregung der zugeordneten Statorwicklung zu erzeugen, um hierdurch die Drehbewegung des Rotors zu steuern.
Die Erfindung stellt eine verbesserte Vorrichtung zur Kommutationssteuerung eines Geräts mit variabler oder geschalteter Reluktanz bereit, bei dem eine externe Induktionserfassung erfolgt. Die Vorrichtung kann in geeigneter Weise derart beschaffen und ausgelegt sein, daß sie in Verbindung mit einem VR- Motor eingesetzt werden kann, welcher einen Rotor, einen Stator und eine Mehrzahl von Statorwicklungen umfaßt, welche eine Mehrzahl von Phasen des Geräts bilden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung ist ein Sensor bei der Vorrichtung vorgesehen, und dieser wird von einer Mehrzahl von Lamellen gebildet (bei dem es sich um die für den Motorlamellen identischen Lamellen handeln kann), und sie umfaßt eine Mehrzahl von Sensorwicklungen unabhängig von den Statorwicklungen. Insbesondere ist jede Sensorwicklung mit einer zugeordneten Statorwicklung verbunden, und hat eine Induktanzcharakteristik, welche sich nach Maßgabe einer aktuellen Position des Rotors ändert.
Die Vorrichtung zur Kommutationssteuerung umfaßt eine Einrichtung zur Erregung wenigstens einer der Sensorwicklungen und zum Erzeugen eines einen Strom wiedergebenden Signals in Abhängigkeit hiervon, welches den Strom wiedergibt, der durch die erregte Sensorwicklung geht. Die Vorrichtung umfaßt ferner eine Einrichtung zum Erzeugen eines die Induktanz wiedergebenden Signals unter Einsatz des stromwiedergebenden Signals, welches eine Induktanzwellenform darstellt, welche der erregten Sensorwicklung zugeordnet ist. Die Induktanzwellenform ist eine Funktion der aktuellen Rotorposition. Schließlich umfaßt die Steuervorrichtung eine Einrichtung zum Vergleichen der Induktanzwellenform mit einem Schwellsignal zum Erzeugen eines Kommutationssignals, um die Erregung der Statorwicklung nach Maßgabe der erregten Sensorwicklung zu steuern.
Eine Vorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung ist hinsichtlich den Kosten äußerst wirtschaftlich ausgelegt und gestattet eine effiziente Kommutierung eines VR-Motors über einen großen Geschwindigkeitsbereich hinweg (d. h. Einschalt- und Ausschaltwinke) werden einfach initialisiert und automatisch nach Maßgabe der Geschwindigkeit des Motors abgestimmt). Dies stellt eine beträchtliche Verbesserung gegenüber den Verfahren nach dem Stand der Technik dar, welche wenig flexibel waren und die nur eine Kommutierung eines VR-Motors innerhalb eines begrenzten Geschwindigkeitsbereichs gestatteten.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung, welche nur beispielhafte Einzelheiten zeigen.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine perspektivische, auseinandergezogene Ansicht eines Teil eines Elektromotors mit variabler Reluktanz, welcher zum Einsatz in Verbindung mit einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung geeignet ist.
Fig. 2 ist eine schematische vergrößerte Schnittansicht eines Elektromotors mit variabler Reluktanz zur Verdeutlichung der relativen Positionen eines Stators und Rotorabschnitten desselben.
Fig. 3 ist ein vereinfachtes, teilweise dargestelltes Blockdiagramm eines Motorantriebssystems nach der Erfindung.
Fig. 4 ist ein detailliertes, vereinfachtes Blockdiagramm zur Verdeutlichung einer externen Induktanzerfassung und eines Kommutationsblockteils des Motorantriebssystems nach Fig. 3.
Fig. 5 ist ein vereinfachtes, teilweise schematisch dargestelltes Blockdiagramm zur Verdeutlichung von näheren Einzelheiten eines Phasen-A-Logikblockteils der Sensor- und Kommutationslogik nach Fig. 4.
Fig. 6 ist ein vereinfachtes Zeitdiagramm zur Verdeutlichung des Zusammenhangs zwischen den mehreren Induktanz wiedergebenden Wellenformen nach Maßgabe der verschiedenen Gerätephasen relativ zu einer Schwellspannung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN

AUSFÜHRUNGSFORMEN

Unter Bezugnahme auf die Zeichnung, in welcher gleiche oder ähnliche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen sind, wird unter Bezugnahme auf Fig. 1 eine Ansicht der mechanischen Hauptkomponenten eines Elektromotors 10 mit variabler Reluktanz (VR) gezeigt. Dieser wird manchmal auch als Motor mit geschalteter Reluktanz (SR) bezeichnet, und umfaßt eine Statoranordnung 12 und eine Rotoranordnung 14.
Obgleich die Erfindung nachstehend in Verbindung mit einem Elektromotor 10 mit variabler Reluktanz beschrieben und erläutert wird, ist die Erfindung hierauf natürlich nicht beschränkt, sondern sie kann in Verbindung mit anderen an sich üblichen elektrischen Motorkonstruktionen eingesetzt werden. Die Statoranordnung 12 weist bei einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung eine erste Mehrzahl von Lamellen 16m auf. Eine zweite Mehrzahl von Lamellen 16s ist angrenzend an die erste Mehrzahl von Lamellen 16m angeordnet, um einen Sensor 17 zu bilden. Die Lamellen 16 werden unter Einsatz eines magnetisch permeablen Materials, wie Eisen, ausgebildet. Einzelne Lamellen 16m und 16s können identisch ausgelegt sein, und sie sind bei einer bevorzugten Ausführungsform identisch ausgelegt. Die Sensorlamellen jedoch können auf andere Art und Weise ausgestaltet sein, um alternative Induktanzcharakteristika zu erhalten. Obgleich bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform die Sensorlamellen 16s an einem Ende der Statoranordnung 12 angebracht sind, sollte noch erwähnt werden, daß auch andere Ausgestaltungsformen möglich sind, welche im Rahmen des Schutzumfangs der Ansprüche liegen.
Der Stator 12 ist im allgemeinen hohl ausgebildet und zylindrisch gestaltet. Eine Mehrzahl von radial nach innen verlaufenden Polen oder Zähnen 18 ist am Stator 12 (durch Lamellen 16) ausgebildet und erstreckt sich über die gesamte Länge hinweg. In ähnlicher Weise sind Pole 18 am Sensor 17 (durch die Lamellen 16s) ausgebildet und erstrecken sich über die gesamte Länge des Sensors 17 hinweg. Die Pole 18 des Stators 12 und der Sensor 17 sind zueinander ausgerichtet. Die Pole 18 sind vorzugsweise als diametral gegenüberliegende Paare vorgesehen. Aus Übersichtlichkeitsgründen sind sechs (6) Pole 18 vorgesehen. Es sollte jedoch erwähnt werden, daß eine größere oder kleinere Anzahl von Polen 18 je nach den erhaltenen Ausgestaltungsformen vorgesehen sein kann. Bei dem dargestellten Beispiel sind 6 Statorpole (mit zwei Zähnen pro Pol mit einer Gesamtzähnenzahl von 12) vorgesehen.
Jeder der Pole 18 kann eine im allgemeinen rechteckige Gestalt im Querschnitt haben. Die radial am weitesten innenliegenden Flächen der Pole 18 sind geringfügig gekrümmt ausgebildet, so daß sie eine Innendurchmesserbegrenzung der Bohrung 20 bilden. Die Bohrung 20 ist hinsichtlich den Abmessungen derart beschaffen und ausgelegt, daß sie die Rotoranordnung 14 aufnehmen kann.
Im montierten Zustand (siehe Fig. 2) ist die Rotoranordnung 14 koaxial mit dem Stator 12/Sensor 17 zur Ausführung einer relativen Drehbewegung mit Hilfe von üblichen Einrichtungen gelagert. Nur zu Illustrationszwecken kann die Rotoranordnung 14 mit Hilfe üblicher Lager (nicht dargestellt) abgestützt sein, welche auf übliche Weise an den Endkanten (nicht gezeigt) angebracht sind, welche fest mit den Längsenden des Stators 12/Sensors 17 verbunden sind. Die Rotoranordnung 14 umfaßt eine im allgemeinen zylindrische Welle 22 und einen Rotor 24. Die Welle 22 kann wie dargestellt hohl ausgebildet sein. Der Rotor 24 ist fest mit der Welle 22 zur Ausführung einer Drehbewegung mit derselben verbunden. Beispielsweise kann der Rotor 24 fest mit der Welle 22 mit Hilfe einer Keilverbindung (nicht gezeigt) oder mit Hilfe von anderen an sich bekannten Einrichtungen verbunden sein. Es ist noch darauf hinzuweisen, daß die Welle 22 und der Rotor 24 sich zusammen als eine Einheit drehen.
Der Rotor 24 umfaßt eine Mehrzahl von Polen 26, welche auf einer äußeren Fläche hiervon ausgebildet sind. Jeder Pol 26 verläuft radial von der Außenfläche nach außen und ist derart ausgebildet, daß er im Querschnitt eine im allgemeinen rechteckförmige Gestalt hat. Die Rotorpole 26 verlaufen in Längsrichtung über die gesamte Länge der äußeren Fläche des Rotors 24 hinweg. Die radial am weitesten außen liegenden Flächen der Rotorpole 26 sind gekrümmt ausgebildet, so daß sie einen Außendurchmesser bilden, welcher derartige Abmessungen hat, daß er in der Bohrung 20 und dem hierdurch gebildeten Innendurchmesser aufgenommen ist. Dies bedeutet, daß der von den Polen 26 gebildete Außendurchmesser geringfügig kleiner als der Innendurchmesser ist, der durch die radial zu innerst liegenden gekrümmten Flächen der Statorpole 28 gebildet wird. Die Rotorpole 26 sind vorzugsweise in Form von diametral gegenüberliegenden Paaren angeordnet. Vier (4) Rotorpole 26 sind bei der dargestellten Rotoranordnung 14 vorgesehen. Es sollte jedoch noch erwähnt werden, daß eine größere oder kleinere Anzahl von Rotorpolen 26 gegebenenfalls vorhanden sein kann. Bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist beispielsweise ein Rotor mit 14 Zähnen vorgesehen. Bei VR-Motoren im allgemeinen unterscheidet sich die Anzahl der Rotorpole 26 von der Anzahl der Statorpole 18. Der Rotor 24, welcher die Pole 26 umfaßt, kann aus einem magnetisch permeablen Material, wie Eisen, ausgebildet sein.
Unter Bezugnahme auf Fig. 2 ist eine schematische Querschnittsansicht durch einen zusammengebauten Motor 10 verdeutlicht. Wie insbesondere zuvor angegeben ist, sind die Pole 28 paarweise wie folgt vorgesehen: d. h. A A', B B' und C C'. Die Rotorpole 26 sind auch paarweise vorgesehen. Die Statorwicklungen 28 (aus Übersichtlichkeitsgründen ist nur ein Statorpol A gezeigt) der diametral gegenüberliegenden Pole (beispielsweise A und A'), welche mit dem Stator 12 verbunden sind, sind zur Bildung einer Phase des Geräts in Serie geschaltet. Somit werden die Wicklungen 28 an den Polen A und A' als "Gerätephase A" des VR-Motors 10 bezeichnet. Beim dargstellten Beispiel hat der VR-Motor auch eine Gerätephase B und eine Gerätephase C. Jeder dieser drei Gerätephasen kann individuell erregt werden, und wenn dies in gesteuerter Weise vorgenommen wird, erhält man eine Drehbewegung des Rotors 24. Obgleich ein Gerät mit drei Phasen beschrieben wird, kann natürlich auch ein Gerät in gleicher oder ähnlicher Weise eingesetzt werden, welches eine größere Anzahl von Phasen hat.
Ähnlich zu der Darstellung nach Fig. 2 kann der Sensor 17, welcher von Lamellen 16s gebildet wird, auch eine Mehrzahl von Sensorwicklungen haben, die dem jeweiligen Pol 18 zugeordnet sind. Bei der bevorzugten Ausführungsform sind die Sensorwicklungen (welche in Fig. 5 schematisch mit Wicklung 48i dargestellt ist), die den diametral gegenüberliegenden Polen zugeordnet sind, zur Bildung einer einzigen elektrischen Sensorwicklung in Serie geschaltet. Somit ist zusätzlich zu der Wicklung 28 für das Polpaar A A', welches durch die Lamellen 16m gebildet wird, eine Sensorwicklung ebenfalls für das Polpaar A A' vorgesehen, welches von den Lamellen 16s gebildet wird. Somit werden Polpaare A A', B B' und C C' von der Mehrzahl von Lamellen 16s gebildet, und diese sind jeweils mit einer zugeordneten Sensorwicklung verbunden, welche den Statorwicklungen 28 entspricht, die den Polpaaren zugeordnet sind, die von den Lamellen 16m gebildet werden. Die Statorwicklungen und die Sensorwicklungen sind elektrisch isoliert. Jede der Mehrzahl von Sensorwicklungen 48 hat eine Induktanzcharakteristik, die sich nach Maßgabe der tatsächlichen Position des Rotors 24 ändert. In ähnlicher Weise hat jede Statorwicklung auch eine Induktanzcharakteristik, die sich nach Maßgabe der aktuellen Position des Rotors 24 ändert. Da der Rotor 24 im eingebauten Zustand beiden Mehrzahlen von Lamellen 16m und 16s und die zugeordneten Wicklungen angrenzt, stellt die Induktanzcharakteristik der Sensorwicklung ein gutes Modell für eine Induktanzcharakteristik einer zugeordneten Statorwicklung dar. Folglich kann die Sensorwicklung zur Steuerung der Erregung genutzt werden.
Unter Bezugnahme auf Fig. 3 wird eine Vorrichtung 30 zur Kommutationssteuerung eines Elektromotors 10 mit variabler Reluktanz verdeutlicht. Hierbei ist eine externe Induktanzsensor- und Kommutationslogik 32 vorgesehen, sowie eine allgemeine Treiberschaltung 34, eine Konverterschaltung 36 und ein VR-Motor 10. Die externe Induktanzsensor- und Kommutationslogik 32 nutzt den externen Induktanzsensor 17, um die Rotorposition des VR-Motors 10 zu überwachen. Der Block 32 nutzt die Änderung der inkrementellen Phaseninduktanz in den Sensorwicklungen des VR-Motors 10, um die Rotorposition zum Zwecke der Erzeugung der Gerätephasenkommutationssignale 40&sub1; ... 40n zu erfassen, wobei n die Anzahl der zu steuernden Phasen des Geräts bezeichnet.
Die Treiberschaltung 34 ist als Interfacelogik für die Pegelkommutationssignale 40i ausgelegt, was allgemein mit dem Block 32 verdeutlicht ist, wobei die Pegelsignale für den Konverter 36 benötigt werden. Die Treiberschaltung 34 ist auf übliche Art und Weise ausgelegt.
Der Konverter 36 spricht auf die Energiepegel-Treibersignale von der Treiberschaltung 34 an, um die ausgewählten Phasen des Geräts zu erregen (d. h. die Statorwicklungen 28), und zwar nach Maßgabe von vorbestimmten Steuerkriterien. Der Konverter 36 kann irgendeine übliche Ausgestaltungsform haben. Im Zusammenhang mit dieser Erregungsfunktion zeigt Fig. 3 Statorwicklungserregungswege 44a und 44b. Die externe Induktanzsensor- und Kommutationserzeugungslogik 32 erregt die Sensorwicklungen 48i (siehe Fig. 5) über die Sensorwicklungserregungswege 46a und 46b, wie dies aus Fig. 3 zu ersehen ist.
Unter Bezugnahme auf Fig. 4 umfaßt bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform die Induktanzsensor- und Kommutationserzeugungslogik 32 die Logik 50, die Gerätephase A, die Logik 52 und die Gerätephase B und die Logik 54 für die Gerätephase C. Eine Umschaltung zwischen den jeweiligen logischen Blöcken 50, 52 und 54 erfolgt mit Hilfe von Verbindungsleitungen CLab, CLbc und CLac. Die Logik 50 für die Phase A erzeugt ein Kommutationssignal für die Phase A des Geräts des Motors 10, wie dies bei ΦA bezeichnet ist. Die Logik 52 für die Phase B erzeugt ein Kommutationssignal für die Gerätephase B, welches bei QB bezeichnet ist. Die Logik 54 für die Phase C erzeugt eine Kommutationslogik für die Gerätephase C des Motors 10, was mit ΦC verdeutlicht ist. Die Signale ΦA, ΦB und ΦC bilden kollektiv die Kommutationssignale 40i, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist. Es sollte noch, wie zuvor näher beschrieben worden ist, erwähnt werden, daß trotz der Erläuterung einer Auslegung mit einer Dreiphasen- Motor/Sensorstruktur dies nur aus Vereinfachungsgründen gewählt wurde. Es kann eine beliebige Anzahl von Phasen eingesetzt werden und auch solche Auslegungsformen fallen unter den Schutzumfang der Erfindung. Insbesondere sollte erwähnt werden, daß ein Block, ähnlich wie die Blöcke 50, 52 und 54 bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform für jede Phase des externen Induktanzsensors 17 erforderlich ist.
Unter Bezugnahme auf Fig. 5 dient ein vereinfachtes schematisches Blockdiagramm zur Verdeutlichung des Logikblocks 50 für die Phase A nach Fig. 4 in detaillierter Weise. Jeder der Logikblöcke 52 und 54 weist im wesentlichen eine Schaltung nach Fig. 5 auf, wobei in geeigneter Weise Änderungen an den Eingangssignalen auftreten, wie dies nachstehend noch näher beschrieben wird. Die Schaltung 50 umfaßt eine Erregungsschaltung 56, eine Erzeugungsschaltung 58 für ein die Induktanz wiedergebendes Signal, eine Phasenvoreilschaltung 60, eine Schwellsignalerzeugungsschaltung 62 und eine Vergleichsschaltung 64.
Die Einrichtung oder Schaltung 56 ist zur Erregung einer Sensorwicklung 48i vorgesehen und erzeugt in Abhängigkeit hiervon ein zerhacktes, analoges Signal, welches einen elektrischen Strom darstellt, welcher durch die erregte Sensorwicklung geht. Die Erregungsschaltung 56 umfaßt einen astabilen Multivibrator 66, eine Schaltereinrichtung, wie einen Metalloxid- Halbleiterfeldeffekt-Transistor (MOSFET) Q, einen Sensorwiderstand Rs, einen Verlustwiderstand Rd und eine Diode D. Der Multivibrator 66 wird zum Betreiben des MOSFET Q eingesetzt und ist zur Zerhackung des Stroms vorgesehen, welcher durch die Wicklung der Phase A (ΦA) des Sensors 17 geht, und zwar mit einer Frequenz, welche wesentlich höher als die Motor- Kommutationsfrequenz ist. Insbesondere bei einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung beläuft sich die maximale Motor- Kommutationsfrequenz auf 900 Hz, während der Multivibrator 66 ein Ausgangssignal am Knoten 68 erzeugt, welcher an dem Basisanschluß des MOSFET Q anliegt, um den Strom mit einer Frequenz von etwa 35 kHz zu zerhacken. Der Widerstand Rd und die Diode D sind in Serie geschaltet und werden eingesetzt, um schnell Energie in der Spule oder den Wicklungen 48i abzubauen, so daß die Zerhackungs/Abtastfrequenz der Schaltungen 56, 58 relativ hoch gewählt werden kann. Der Sensorwiderstand Rs ist mit dem Sourceanschluß des MOSFET Q verbunden, um eine Ausgangsspannung am Knoten 70 bereitzustellen, die proportional zu der Stärke der Stromimpulse ist. In Wirklichkeit ist die Schaltung 56 eine Abtastschaltung, welche mit den Sensorwicklungen 48i verbunden ist, um selektiv wenigstens eine der Sensorwicklungen zu erregen, und um eine Mehrzahl von Stromimpulsen zu erzeugen, wobei die Stromimpulse in eine zugeordnete Reihe von Spannungsimpulsen umgewandelt werden, welche den Strom darstellen, der durch die erregte Sensorwicklung geht.
Die Einrichtung oder Schaltung 58 spricht auf das zerhackte Stromsignal an und ist zur Erzeugung eines die Induktanz wiedergebenden Signals vorgesehen, welches eine Induktanzwellenform darstellt, die der erregten Sensorwicklung zugeordnet ist. Die Schaltung 58 umfaßt einen Verstärker 72, eine Verzögerungsschaltung 74 und eine Abtast-Halte-Schaltung 76. Der Verstärker 72 umfaßt einen Eingang, welcher derart gekoppelt ist, daß er das zerhackte Stromsignal aufnimmt, welches am Knoten 70 anliegt. Der Verstärker 72 verstärkt dann das zerhackte Signal auf an sich bekannte Weise. Die Abtast-Halte-Schaltung 76 ist ebenfalls von üblicher Auslegungsform und ihr wird der Ausgang des Verstärkers 72 zugeleitet. Die Abtast-Halte-Schaltung 76 kann so arbeiten, daß der Verstärker 72 am Ausgang mehrmals nach Maßgabe des Abtastsignals abgetastet werden kann, welches durch die Verzögerungsschaltung 74 bereitgestellt wird. Die Abtast-Halte-Schaltung 76 erzeugt ein die Induktanz wiedergebendes Signal, welches der Gerätephase A zugeordnet ist, und welches in den Figuren mit VA bezeichnet ist. Die Verzögerungsschaltung 74 arbeitet derart, daß der Ausgang des Multivibrators 66 am Knoten 68 um eine vorbestimmte Größe verzögert wird, um das Abtastsignal zu erzeugen. Die Verzögerungsgröße ist derart gewählt, daß die Abtastung durch die Abtast-Halte-Schaltung 76 unmittelbar auftritt, bevor der Multivibrator 66 den MOSFET Q ausschaltet. Somit ist die Verzögerungsgröße, die durch die Schaltung 74 eingebracht wird, in gewisser Hinsicht eine Funktion der Betriebsfrequenz des Multivibrators 66. Wenn beispielsweise die Betriebsfrequenz des Multivibrators 66 ansteigt, wird die Zerhackungsperiode kleiner und somit wird auch die Verzögerungsgröße kleiner, um die Abtastung unmittelbar vor der Ausschaltung beizubehalten. Die Verzögerungsschaltung 74 ist von üblicher Auslegungsform.
Die Phasenvoreilschaltung 60 umfaßt eine logische Schaltung 78, welche ein erstes exklusives Oder-(XOR)-Glied 80 und ein zweites exklusives Oder- (XOR)-Glied 82; einen Frequenz-zu-Spannungs-Konverter 84 und einen Summierverstärker 86 hat.
Für den Motor 10 mit drei Phasen nach der dargestellten bevorzugten Ausführungsform arbeiten drei (3) Schaltungen 50, 52 und 54 simultan, um Kommutationssignale ΦA, ΦB und ΦC für die Gerätephasen zu erzeugen (d. h. für die Statorwicklungen 28) A, B und C des Motors 10 jeweils. Somit stehen diese Kommutationssignale simultan zum Einsatz zwischen den jeweiligen Blöcken 50, 52 und 54 an (siehe auch Fig. 4). Die vorliegende Erfindung nutzt diese Signale, um eine Phasenvoreilung zu ermitteln, und zwar basierend auf der Rotordrehzahl. Insbesondere spricht die logische Schaltung 78 auf die vorbestimmten Kommutationssignale an, die der Mehrzahl von Gerätephasen des Motors zugeordnet sind, um ein erstes Motorgeschwindigkeitssignal am Ausgang des Gliedes 82 zu erzeugen, dessen Frequenz der Drehgeschwindigkeit des Rotors 24 entspricht. Auch diese Auslegungsformen sind von üblicher Bauart. Der Frequenz-zu- Spannungs-Wandler 86 arbeitet dann, um das erste Motorgeschwindigkeitssignal in ein weiteres, zweites Motorgeschwindigkeitssignal umzuwandeln, dessen Größe (d. h. Gleichstromausgang) ebenfalls der Drehgeschwindigkeit des Rotors 24 entspricht. Der Summierverstärker 86 addiert den Ausgang des Frequenz-zu-Spannungswandlers 84 mit einem vorwählbaren Voreilsignal V'on, um eine Erregungseilsignal Von zu erzeugen. Das vorgewählte Eilsignal ist ein festes Gleichstromsignal, welches eingesetzt wird, um den Spannungsschwellwert vorzugeben (welcher einer Rotorposition in elektrischen Graden entspricht). Hierbei handelt es sich um die Schwellwertgröße, bei der die Kommutation der Phase A des Geräts auftritt. Somit ist der Ausgang VON der Basisschwellwert V'ON moduliert als eine Funktion der Motorrotorgeschwindigkeit.
Die Schwellsignalerzeugungsschaltung 62 umfaßt einen Komparator 88 und einen Analogschalter 90. Der Komparator 88 spricht auf das die Induktanz wiedergebende Signal unter Zuordnung zu der Gerätephase B, VB, sowie auf das die Induktanz wiedergebende Signal an, welches der Gerätephase C, VC zugeordnet ist, um ein Schaltsignal zu erzeugen. Das Schaltsignal steuert den Schalter 90, um eine der Erregungsschwellsignale VON oder des Erregungsschwellsignals Voff auszuwählen. Das Schaltsignal ändert den Zustand, wenn VB und VC sich kreuzen und hierdurch wird ein Gerätephasenkreuzungspunkt bestimmt.
Die Einrichtung oder Schaltung 64 ist vorgesehen, um das die Induktanz wiedergebende Signal VA mit dem Schwellsignal VT zu vergleichen, und um ein Kommutationssignal ΦA zu erzeugen, um die Erregung der Statorwicklung nach Maßgabe der erregten Sensorwicklung zu steuern. Die Vergleichsschaltung 64 umfaßt einen analogen Komparator 92 zur Aktivierung des Kommutationssignals ΦA, welches der Maschinenphase A zugeordnet ist, wenn VA größer als das Schwellsignal VT ist. Somit gibt die Schaltung 50 nach Fig. 5 ein digitales Kommutationssignal ΦA aus. Es ist auch zu erwähnen, daß die voranstehende Beschreibung von einer Betriebsweise nur in einer Richtung -- A, B, C, A, C und so weiter ausgeht.
Fig. 6 verdeutlicht ein Zeitdiagramm für die Zusammenhänge zwischen den Signalen VA, VB und VC relativ zu dem Schwellsignal VT. Das Schwellsignal VT ermöglicht eine unabhängige Steuerung der Ein- und Ausschaltwinkel der Gerätephasen unter Einsatz des Analogschalters 90, um eine Hin- und Herschaltung zwischen zwei Referenzen nach Maßgabe der Rotorposition vorzunehmen (diese werden durch die externe Erfassung der inkrementellen Phaseninduktanz abgeleitet). Der Einschaltschwellwert (Von) ist proportional zu der Geschwindigkeit des Motorrotors 24 (unter Einsatz des Frequenz-zu- Spannungs-Wandlers 84 und des Summierverstärkers 86), um eine automatische Phasenvoreilung bereitzustellen. Die Abtastschaltung arbeitet dann in Richtung nach unten und umfaßt die Geschwindigkeit von Null. Ferner stellt sie genaue Kommutationssignale über einen großen Bereich von Geschwindigkeiten bereit.
Wie insbesondere in Fig. 6 gezeigt ist, sind mehrere der die Induktanz wiedergebenden Signale VA, VB und VC gezeigt. Diese Signale haben im allgemeinen einen sinusförmigen Verlauf und stellen die Induktanzwellenform der zugeordneten Sensorwicklung dar. Auch stellen diese Signale die Rotorposition dar. Beispielsweise bei der Motorphase A (d. h. der Statorwicklung 28 für A A') ergibt sich eine Erregung zwischen Punkt 94 (VA > VT) und an der Stelle 96. Wenn sich die Rotorgeschwindigkeit ändert, ändert sich auch entsprechend Van. Wenn man daher Von abstimmt mit Hilfe der Phasenvoreilschaltung 60, dann eilt die Schnittstelle von VA und Von relativ zu der Position in Fig. 6 vor oder eilt dieser nach.
Auch ist zu ersehen, daß sich die Schwellspannung VT ausgehend von dem Erregungswert Von zu dem Entregungswert Voff an einer Stelle ändert, an der der Verlauf von VB und VC am Kreuzungspunkt sich schneiden (d. h. etwa bei 90º). In ähnlicher Weise tritt ein Übergang bei 270º auf.
Es sollte noch erwähnt werden, daß aufgrund des simultanen Arbeitens der Blöcke 50, 52 und 54 (siehe Fig. 4) alle Motorgerätephasen (d. h. 3 bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform) gleichzeitig gesteuert werden können, um eine vollständige Steuerung der Drehbewegung des Rotors 24 zu ermöglichen.
Eine Steuervorrichtung nach der Erfindung ermöglicht eine Phasenkommutation unter Einsatz eines externen Induktanzsensors 17, welcher die Rotorposition des VR-Motors 10 überwacht. Die Schaltung nutzt die Änderung der inkrementellen Phaseninduktanz im Motor, um die Rotorposition zum Zwecke der Phasenkommutation zu erfassen. Der Sensor weist eine Mehrzahl von Lamellen 16s auf, welche identisch wie die Motorlamellen 16m ausgelegt sind, und bei einer bevorzugten Ausführungsform sind diese am Ende des Motors angebracht. Die Schaltung ermöglicht eine Kommutation durch gleichzeitiges Zerhacken der jeweiligen Phasen im Sensor mit Hilfe der Stromwerte, bei denen es sich um einen kleinen Anteil des Motorstroms handelt, und es werden die daraus resultierenden Stromspitzen der Impulse nach festen Zeitintervallen überwacht. Die gesamte Abtast- und Signalverarbeitung erfolgt mittels einer analogen Schaltung, um das Vorsehen eines teuren Mikroprozessors zu vermeiden. Die Sensorschaltung gibt ein digitales Signal für jede der Motorphasen zur direkten Steuerung der Phasenstromkommutation ab. Da ferner der Sensor extern angeordnet ist (d. h. nicht Teil der Statorwicklungen ist), kann man die Schaltung 50 unabhängig und gesondert zum anderen Schaltkreis auslegen, um die Statorwicklungen zu erregen. Hierdurch läßt sich die Schaltung 50 optimieren, während ansonsten dieses Merkmal in die Erregerschaltung für die Statorwicklung eingebunden werden müßte.
Die voranstehende Beschreibung bezieht sich auf Beispiele ohne jegliche Beschränkng. Eine bevorzugte Ausführungsform nach der Erfindung wurde beschrieben, um ein praktisches Beispiel der Erfindung zu verdeutlichen.

Claims

1. Vorrichtung zur Kommutationssteuerung eines Geräts (10) mit variabler Reluktanz, wobei das Gerät einen Rotor (24), einen Stator (12), eine Mehrzahl von Statorwicklungen (28), die eine Mehrzahl von Gerätephasen bilden, und einen Sensor (17) umfaßt, welcher eine Mehrzahl von Sensorwicklungen (48) hat, welche Vorrichtung folgendes aufweist:

eine Einrichtung (56) zur Erregung der Sensorwicklung (48) und zum Erzeugen eines ersten Signals in Abhängigkeit hiervon, welches einen Strom wiedergibt, der durch die erregte Sensorwicklung geht, wobei die Sensorwicklung unabhängig von einer der Phasen des Geräts und einer der Phasen zugeordnet ist, die Sensorwicklung um einen ersten Abschnitt von ersten und zweiten Statorpolen (18) des Stators angeordnet ist, und die Statorwicklung (28) der Gerätephase um einen zweiten Abschnitt der ersten und der zweiten Statorpole (18) des Stators angeordnet ist;

eine Einrichtung (58), welche auf das erste Signal zum Erzeugen eines zweiten Signals anspricht, welches eine Induktanzwellenform wiedergibt, die der erregten Sensorwicklung (48i) zugeordnet ist, wobei die Induktanzwellenform eine Funktion einer tatsächlichen Position des Rotors ist, und

eine Einrichtung (54) zum Vergleichen des zweiten Signals mit einem Wellensignal zum Erzeugen eines Kommutationssignals zur Steuerung der Erregung wenigstens einer der Statorwicklungen, um hierdurch die Drehbewegung des Rotors (24) zu steuern.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Erregungs- und Erzeugungseinrichtung (56) einen astabilen Multivibrator (66) zum Erzeugen eines Ausgangssignals mit einer ersten Frequenz, einen Schalter, welcher auf das Multivibratorausgangssignal zum selektiven Erregen der Sensorwicklung und zum Erzeugen von Stromimpulsen anspricht, und einen Sensorwiderstand umfaßt, welcher mit dem Schalter zur Bereitstellung einer Spannung proportional zu der Stärke der Stromimpulse verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die erste Frequenz im wesentlichen größer als eine maximale Kommutationsfrequenz des Geräts mit variabler Reluktanz ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der der Schalter ein Feldeffektransistor (FET) ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, welche ferner einen Verlustwiderstand (RD) aufweist, der in Serie mit einer Diode (D) geschaltet ist, wobei der Verlustwiderstand und die Diode parallel zu der Sensorwicklung (48i) als Stromverlust geschaltet sind, um hierdurch eine erhöhte erste Frequenz zu bekommen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Einrichtung (58) zum Erzeugen des zweiten Signals einen Verstärker (72), eine Verzögerungsschaltung (74) und eine Abtast-Halte-Schaltung (76) umfaßt, wobei der Verstärker einen zum Empfangen des ersten Signals verbundenen Eingang hat, die Verzögerungsschaltung derart arbeitet, daß der Multivibratorausgang um eine vorbestimmte Größe verzögert wird, um ein Abtastsignal zu erzeugen, und die Abtast-Halte-Schaltung derart arbeitet, daß der Verstärkerausgang nach Maßgabe des Abtastsignals abgetastet wird, um das zweite Signal zu erzeugen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Vergleichseinrichtung (64) einen Komparator (92) umfaßt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, welche ferner eine Einrichtung (62) zum Erzeugen des Schwellensignals umfaßt, die Schwellensignalerzeugungseinrichtung einen Komparator (8) zum Erzeugen eines Schaltsignals umfaßt, welches einen Phasenkreuzungspunkt des Geräts wiedergibt, die Schwellensignalerzeugungseinrichtung ferner einen Analogschalter (90) zum Auswählen einer der Erregersignale (Von) und ein Entregungssignal (Voff) nach Maßgabe des Schaltsignals umfaßt, um das Schwellensignal zu erzeugen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, welche ferner eine Phasenvoreilschaltung (60) zum Erzeugen des Erregungssignales (Von) umfaßt, die Phasenvoreilschaltung eine logische Schaltung (78), einen Frequenz- Zu-Spannungs-Wandler (84) und einen Summierverstärker (86) umfaßt, die logische Schaltung auf vorbestimmte Kommutationssignale anspricht, die der Mehrzahl von Phasen des Geräts zur Erzeugung eines ersten Motorgeschwindigkeitssignals zugeordnet sind, dessen Frequenz einer Drehgeschwindigkeit des Rotors (24) entspricht, der Frequenz-Zu-Spannungs-Wandler (84) derart arbeitet, daß das erste Motorgeschwindigkeitssignal in ein zweites Motorgeschwindigkeitssignal umgewandelt wird, dessen Größe der Drehgeschwindigkeit des Rotors entspricht, und wobei der Summierverstärker (86) derart arbeitet, daß das zweite Motorgeschwindigkeitssignal zu einem vorbestimmten Voreilsignal (V'on) addiert wird, um das Erregersignal (Von) zu erzeugen.

10. Vorrichtung zur Kommutationssteuerung eines Geräts (10) mit variabler Reluktanz, welches einen Rotor (24), einen Stator (12) und eine Mehrzahl von Statorwicklungen (28) umfaßt, welche eine Mehrzahl von Phasen des Geräts bilden, welche Vorrichtung folgendes aufweist:

einen Sensor (17), welcher eine Mehrzahl von Sensorwicklungen (48) unabhängig von den Statorwicklungen (28) umfaßt, wobei jede Sensorwicklung (48i) einer entsprechenden Statorwicklung zugeordnet ist, und jede Sensorwicklung eine Induktanzcharacteristik hat, welche sich nach Maßgabe einer aktuellen Position des Rotors ändert;

eine Einrichtung (56) zum Erregen wenigstens einer der Sensorwicklungen (48i) und zum Erzeugen eines zerhackten Signals in Abhängigkeit hiervon, welches einen elektrischen Strom wiedergibt, der durch die erregte Sensorwicklung geht, wobei die Sensorwicklung unabhängig hiervon und einer der Phasen des Geräts zugeordnet ist, die Sensorwicklung um einen ersten Abschnitt von ersten und zweiten Statorpolen (18) des Stators (12) angeordnet ist, und die Statorwicklung (28) der Phase des Geräts um einen zweiten Abschnitt der ersten und zweiten Statorpole des Stators (12) angeordnet ist;

eine Einrichtung (58), welche auf das zerhackte Signal zur Erzeugung eines die Induktanz wiedergebenden Signals anspricht, welches eine Induktanzwellenform wiedergibt, die der erregten Sensorwicklung (48i) zugeordnet ist, wobei die Induktanzwellenform eine Funktion der tatsächlichen Funktion des Motors (24) ist; und

eine Einrichtung zum Vergleichen des die Induktanz wiedergebenden Signals mit einem aktuellen Signal und zum Erzeugen eines Kommutationssignals in Abhängigkeit hiervon, um die Erregung einer der Mehrzahl von Statorwicklungen zu steuern, die der erregten Sensorwicklung zugeordnet ist, um hierdurch die Drehbewegung des Rotors zu steuern.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der der Stator eine erste Mehrzahl von Lamellen (16m) aufweist, der Sensor eine zweite Mehrzahl von Lamellen (16s) umfaßt, welche angrenzend an die erste Mehrzahl von Lamellen (16m) angeordnet sind, und der Rotor (24) angrenzend an die erste und die zweite Mehrzahl von Lamellen angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der die Erregungs- und Erzeugungseinrichtung einen astabilen Multivibrator (66) zum Erzeugen eines Ausgangssignals mit einer ersten Frequenz, einen Schalter, welcher auf das Multivibratorsignal zum selektiven Erregen der Sensorwicklung anspricht, um Stromimpulse zu erzeugen, und einen Sensorwiderstand (Rs) umfaßt, welcher mit dem Schalter verbunden ist, um eine Spannung proportional zu der Stärke der Stromimpulse bereitzustellen.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, bei der die erste Frequenz wesentlich höher als eine maximale Kommutationsfrequenz des Geräts mit variable Reluktanz ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12, welche ferner einen Verlustwiderstand (RD) aufweist, welcher in Serie mit einer Diode (D) geschaltet ist, wobei der Verlustwiderstand (RD) und die Diode (D) parallel zu der erregten Sensorwicklung (48i) für diesen Verluststrom geschaltet sind, um hierdurch eine erhöhte erste Frequenz bereitzustellen.

15. Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der die Einrichtung zum Erzeugen des die Induktanz wiedergebenden Signals einen Verstärker (72), eine Verzögerungsschaltung (74) und eine Abtast-Halte-Schaltung (76) umfaßt, wobei der Verstärker (72) einen Eingang hat, welcher zum Erhalt des zerhackten Signals zur Verstärkung desselben in entsprechender Schaltverbindung ist, die Verzögerungsschaltung (74) derart arbeitet, daß der Multivibratorausgang um eine vorbestimmte Größe verzögert wird, um ein Abtastsignal zu erzeugen, und wobei die Abtast-Halte-Schaltung (76) derart arbeitet, daß der Verstärkerausgang nach Maßgabe des Abtastsignals abgetastet wird, um das die Induktanz wiedergebende Signal zu erzeugen und aufrecht zu erhalten.

16. Vorrichtung nach Anspruch 10, welche ferner eine Einrichtung zum Erzeugen des Schwellsignal (62) umfaßt, die Schwellsignalerzeugungseinrichtung einen Komparator (88) zum Erzeugen eines Schaltsignals umfaßt, welches einen Kreuzungspunkt einer Phase eines Geräts wiedergibt, und die Schweilsignalerzeugungseinrichtung ferner einen Analogschalter (90) zum Auswählen eines Erregersignals (Von) und eine Entregelungssignals (Voff) nach Maßgabe des Schaltsignals umfaßt, um das Schwellsignal zu erzeugen.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, welche ferner eine Phasenvoreilschaltung (60) zum Erzeugen des Erregersignals (Von) umfaßt, die Phasenvoreilschaltung eine logische Schaltung (78), einen Frequenzzu-Spannungs-Wandler(84) und einen Summierverstärker(86) umfaßt, die logische Schaltung (78) auf vorbestimmte Kommutationssignale anspricht, die der Mehrzahl von Phasen des Geräts zur Erzeugung eines ersten Motorgeschwindigkeitssignales zugeordnet sind, dessen Frequenz einer Drehgeschwindigkeit des Rotors (24) entspricht, der Frequenz-zu-Spannungs-Wandler derart arbeitet, daß das erste Motorgeschwindigkeitssignal zu einem zweiten Motorgeschwindigkeitssignal umgewandelt wird, dessen Stärke der Drehgeschwindigkeit des Rotors entspricht, und der Summierverstärker (86) derart arbeitet, daß das zweite Motorgeschwindigkeitssignal zu einem vorbestimmten Voreilsignal (V'on) addiert wird, um das Erregersignal (Von) zu erzeugen.

18. Vorrichtung zur Kommutationssteuerung eines Geräts (10) mit variabler Reluktanz, welches einen Rotor (24), einen Stator (12) und eine Mehrzahl von Statorwicklungen zur Bildung einer Mehrzahl von Phasen des Geräts umfaßt, welche Vorrichtung folgendes aufweist:

einen Sensor (17), welcher eine Mehrzahl von Sensorwicklungen (48) umfaßt, die elektrisch von den Statorwicklungen isoliert sind, wobei jede Sensorwicklung (48i) mit einer zugeordneten Statorwicklung verbunden ist, und jede Sensorwicklung eine zugeordnete Induktanzcharakteristik hat, welche sich nach Maßgabe einer aktuellen Position des Rotors ändert;

eine Abtastschaltung (56), welche mit den Sensorwicklungen zum selektiven Erregen wenigstens einer der Sensorwicklungen (48i) verbunden ist, um eine Mehrzahl von Stromimpulsen zu erzeugen, wobei die Mehrzahl von Stromimpulsen den Strom wiedergeben, welcher durch die erregte Sensorwicklung geht;

eine Einrichtung zum Erzeugen eines ersten Signals in Abhängigkeit von der Erregung der Sensorwicklungen, welches einen Strom wiedergibt, welcher durch die erregte Sensorwicklung geht, wobei jede Sensorwicklung unabhängig von und einer der Phasen des Geräts zugeordnet ist, wobei wenigstens eine Sensorwicklung um einen ersten Abschnitt der ersten und zweiten Statorpole (18) des Stators (12) angeordnet ist und die zugeordnete Statorwicklung (28) der Phase des Geräts um einen zweiten Abschnitt der ersten und zweiten Statorpole (18) des Stators (12) angeordnet ist;

einen Generator (58), welcher auf die Stromimpulse zur Erzeugung eines die Induktanz wiedergebenden Signals anspricht, welche eine Induktanzwellenform darstellt, die der erregten Sensorwicklung (48i) und der zugeordneten Statorwicklung (28) zugeordnet ist, wobei die Induktanzwellenform eine Funktion der aktuellen Position des Rotors (24) ist; und

einen Komparator (88) zum Vergleichen des die Induktanz wiedergebenden Signals mit einem Schwellsignal, um in Abhängigkeit hiervon ein Kommutationssignal zur Steuerung der Erregung der zugeordneten Statorwicklung (28) zu erzeugen, um hierdurch die Drehbewegung des Rotors (24) zu steuern.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, bei der der Stator des Geräts eine erste Mehrzahl von Lamellen (16m) umfaßt und der Sensor eine zweite Mehrzahl von Lamellen (16s) umfaßt, welche an die erste Mehrzahl (16m) angrenzt.