DE2129272A1

DE2129272A1 -

Info

Publication number: DE2129272A1
Application number: DE19712129272
Authority: DE
Inventors: Susumu Yokohama Tanaka Shigeru Kamakura Tadakuma, (Japan)
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1970-06-12
Filing date: 1971-06-12
Publication date: 1971-12-16

Description

Bürstenloser Elektromotor Die Erfindung betrifft einen bürstenlosen Elektromotor mit einen Anker mit mehrphasigen -Ankerwicklungen, mit einem Rotor mit Magnetpolen, der sich gegenüber dem Anker verdrehen läßt, mit einem statischen Kommutator mit Hatbleiter-Schaltern zum . - - -Zuführen von Ankerstrom in der Reihenfolge der Ankerphasen, mit einer Stellungs-Abtasteinrichtung zur Bestimmung der Stellung des Rotors gegenüber dem Anker, und mit einer Torsteuerung, die von der Stellungs-Abtasteinrichtung angesteuert wird und den statischen Kommutator steuert.Brushless electric motor The invention relates to a brushless electric motor Electric motor with an armature with polyphase armature windings, with a rotor with magnetic poles that can be rotated with respect to the armature, with a static one Commutator with semiconductor switches for. - - - Supply of armature current in the sequence the anchor phases, with a position sensing device to determine the position of the rotor opposite the armature, and with a gate control that is controlled by the position sensing device is driven and controls the static commutator.

Mit der Patentanmeldung Nr . (Anwaltszeichen: T 32) ist bereits ein ähnlicher bürstenloser Elektromotor beschrieben worden, dessen Stellungs-Anzeigeein richtung mit den Eingangs anschlüssen der Ankerwicklung verbunden ist und damit auf die Gegen-EMK anspricht, welche durch die magnetomotorischen Kräfte der Magnetpole des Rotors in die Ankerwicklung induziert wird.With patent application no. (Attorney's mark: T 32) is already a similar brushless electric motor has been described, its position indicator direction is connected to the input connections of the armature winding and thus responds to the back EMF generated by the magnetomotive forces of the magnetic poles of the rotor is induced in the armature winding.

Die Stellungs-Abtasteinrichtung erzeugt Steuersignale, welche zur Ansteuerung der Torsteuerung benutzt werden, welche den statischen Kommutator steuert.The position sensing device generates control signals which are used to Control of the gate control can be used, which controls the static commutator.

Während der innerhalb der oben genannten Patentanmeldung beschr-iebene bürstenlose Elektromotor des gleichen Anmelders bei normalen Motordrehzahlen zufriedenstellend arbeitet, bleibt dessen Betrieb bei niedrigen Drehzahlen unbefriedigend, Alle in der zugeführten Gleichspannung enthaltenen Störungen überlagern sich der abgetasteten Gegen-EMK. Besitzt diese Gegen-EMK einen hohen Wert, so fallen die überlagerten Störungen nicht ins Gewicht.During the described within the above-mentioned patent application brushless electric motor by the same applicant at normal motor speeds is satisfactory works, its operation at low speeds remains unsatisfactory, all in The interferences contained in the supplied DC voltage are superimposed on the scanned Back EMF. If this back EMF has a high value, the superimposed ones fall Disturbances do not matter.

Bewegt sich jedoch der Motor mit niedrigen Drehzahlen, wobei die Gegen-ENK relativ klein ist, so wachsen die überlagerten Störungen verhältnismeßiq stark an und können das Schaltverhalten des statischen Kommutators stören. Anstelle einer einzelnen korrekten Schaltoperation kann eine Zeitspanne auftreten, während der die Phasen r:ehrfach ein- und abqeschaltet werden. Das kann zu einer Reduzierung der Komnrntations-Energie und zum eventuellen Ausfall der-gesmmten Komrutation führen.However, if the engine is moving at low speeds, the counter-ENK is relatively small, the superimposed disturbances grow proportionally strong and can disrupt the switching behavior of the static commutator. Instead of one each correct switching operation can occur a period of time during the the phases r: are switched on and off multiple times. That can lead to a reduction of the communication energy and the possible failure of the total communication.

Ls ist daher t.ufgabe der Erfindung, einen bürstenlosen Elektromotor zu schaffen, dessen Kommutation auch bei niedrigen Drehzahlen einwandfrei arbeitet.The task of the invention is therefore a brushless electric motor to create the commutation of which works flawlessly even at low speeds.

Erfindungsgemäß wird die-se Aufgabe dadurch gelöst, daR die Stellungs-Abtasteinrichtung mi£ den Eingangsanschlüssen der Ankerwicklungen so verbunden-ist, daß sie durch die Gegen-EMK erregt wird, welche durch die magnetomotorischen Kräfte der Magnetpole des- Rotors in die Wicklungen induziert wird; -und daß eine logische Schaltung an den Ausgang der Stellungs-Abtasteinrichtung angeschlossen ist, welche vorbestimmte Signale erzeugt, die von der Winkelstellung des Rotors gegenüber dem Anker abhängig sind und der Tor steuerung zugeführt werden.According to the invention, this object is achieved in that the position sensing device connected to the input connections of the armature windings in such a way that they go through the back EMF is excited, which is caused by the magnetomotive forces of the magnetic poles the rotor is induced into the windings; -and that a logic circuit the output of the position sensing device is connected, which predetermined Generates signals that depend on the angular position of the rotor relative to the armature and are fed to the door control.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles und einiger Abwandlungen in Verbindung mit einer Zeichnung näher erläutert.The invention is described below on the basis of a preferred exemplary embodiment and some modifications explained in more detail in connection with a drawing.

Es zeigen: Fig. 1 ein schematisches Schaltbild der erfindungsgemäßen Steuereinrichtungen für einen bürstenlosen Elektromotor; Fig. 2a ein Diagramm mit den in Ankerwicklungen induzierten Gegen-EMK; Fig. 2b eine Diagramm-Ubersicht über Schaltzustände von in Fiq. 1 enthaltenen Foto-Lunineszenz-Dioden; Fig. 2c ein Diagramm mit der Schaltfolge von in einem statischen Kommutator der Schaltung aus Fig. 1 enthaltenen Thyristoren; Fig. 3a eine schematische Darstellung mit den Verlauf des Spannungsunterschiedes zwischen zwei Ankernhasen, wenn der Motor mit niedriger Drehzahl läuft; Fig. 3b, 3c und 3d eine graphische Ubersicht jiber die Arbeitsfolge der Foto-Lumineszenz-Dioden in Verbindung mit Fig. 3a; Fig. 3e eine entsprechende graphische Darstellung der laufenden Folge von Ausgangssignalen einer logischen Schaltung geB Fig. 4; Fig. 4 ein Blockschaltbild einer logischen Schaltung; Fig. 5 ein Schaltbild einer anderen Ausführung für einen bürstenlosen Elektromotor; Fig. 6, 7 und 8 Schaltbilder von weiteren erfindungsgemäßen Abwandlungen.There are shown: FIG. 1 a schematic circuit diagram of the circuit diagram according to the invention Control devices for a brushless electric motor; 2a shows a diagram with the back EMF induced in armature windings; Fig. 2b shows a diagram overview Switching states of in Fiq. 1 included photo-luninescent diodes; Fig. 2c is a diagram with the switching sequence of in a static commutator of the circuit from FIG. 1 contained thyristors; 3a shows a schematic representation with the course of the Difference in voltage between two anchor harbors when the motor is running at low speed runs; 3b, 3c and 3d a graphic overview of the working sequence of the photo-luminescent diodes in connection with Fig. 3a; Fig. 3e is a corresponding graphical representation of the running sequence of output signals of a logic circuit geB Fig. 4; Fig. 4 is a block diagram of a logic circuit; Fig. 5 is a circuit diagram of another Version for a brushless electric motor; 6, 7 and 8 are circuit diagrams of further modifications according to the invention.

Fig. 1 der Zeichnung zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für einen-bUrstenlosen Elektromotor ;10 mit ~ einem Anker 11, dessen drei Phasenwicklungen U, V und W in Drei-Phasen-Sternschaltung zu einer- Ankerwicklung 12 vereinigt sind. Des weiteren besitzt der bürstenlose Elektromotor 10 einen zweipoligen Rotor 13 mit einem Nordpol N und einem Südpol S. Obwohl der Rotor 13 in Fig. 1 als Perma-nentmagnet-Typ dargestellt ist, könnte der Rotor auch mit einer gleichstrom-erregten Wicklung versehen sein. Ferner ist ein statischer Kommutator 14 vorhanden, der aus sechs Thyrstoren S1 bis S6 in Form einer Dreiphasen-Vollweg-Gleichrichterschaltung zusammengesetzt ist und die einzelnen Phasenwicklungen U, V und W des Ankers 11 in einer vorbestimmten Folge mit Ankerstrom versorgt.Fig. 1 of the drawing shows a preferred embodiment for a brushless electric motor; 10 with ~ an armature 11, its three phase windings U, V and W in three-phase star connection to form an armature winding 12 united are. The brushless electric motor 10 also has a two-pole rotor 13 with a north pole N and a south pole S. Although the rotor 13 in Fig. 1 as a permanent magnet type is shown, the rotor could also be provided with a DC-excited winding be. There is also a static commutator 14 made up of six thyrstors S1 to S6 composed in the form of a three-phase full wave rectifier circuit is and the individual phase windings U, V and W of the armature 11 in a predetermined Sequence supplied with armature power.

Eine Gleichspannungsquelle 15, welche beispielsweise aus einem Dreiphasen-Vollweg-Gleichrichter mit Torsteuerung bestehen kann, liefert eine veränderliche Gleichspannung über einen normalerweise geschlossenen Schalter 17 und eine Glättungsdrossel 16 an den statischen Kommutator 14.A DC voltage source 15, which for example consists of a three-phase full-wave rectifier can exist with gate control, supplies a variable DC voltage via a normally closed switch 17 and a smoothing choke 16 to the static Commutator 14.

Zur Bestimmung der relativen Stellung zwischen der Ankerwicklung 12 und den Magnetpolen des Rotors 13 und zur Ansteuerung der Thyristoren S1 bis S6 im statischen Kommutator 14 in einer vorbestimmten Folge ist eine Stellungs-Abtastschaltung vorgesehen, welche aus sechs Eoto-Lumineszenz-Dicden Dl bis D6 besteht.To determine the relative position between the armature winding 12 and the magnetic poles of the rotor 13 and for controlling the thyristors S1 to S6 in the static commutator 14 in a predetermined sequence is a position sensing circuit provided, which consists of six Eoto luminescence Dicden Dl to D6.

Jede Foto-Lumineszenz-Diode D1 bis D6 ist in Serie mit einem jeweils zugeordneten Widerstand R1 bis R6 verbunden und liegt jeweils zwischen zwei der insgesamt drei Eingangsanschlüsse der Ankerwicklung 12.Each photo-luminescent diode D1 to D6 is in series with one each associated resistor R1 to R6 and is each between two of the a total of three input connections of the armature winding 12.

Wie Fig. 1 erkennen läßt, liegen jeweils zwei dieser Dioden parallel, jedoch mit umgekehrter Polarität zwischen je zwei Eingangsanschlüssen.As shown in Fig. 1, two of these diodes are parallel, but with reverse polarity between every two input connections.

Sobald der Rotor 13 umläuft, wird in die- einzelnen Phasenwicklungen U, V bzw. W der Ankerwicklung 12 je eine Gegen-EMK Vu, Vv bzw. Vw induziert.As soon as the rotor 13 rotates, the individual phase windings U, V and W of the armature winding 12 each induce a back EMF Vu, Vv or Vw.

Die Diode D1 erzeugt beispielsweise einen Lichtstrahl, wenn sie von einem Strom durchflossen wird, da die ESK Vu größer ist als Vv. Die aufeinanderfolgenden Zeiträume, in denen die einzelnen Dioden D1 bis D6 eingeschaltet bzw. ausgeschaltet sind, sind in Fig. 2b graphisch dargestellt, woraus sich entnehmen läßt, in welcher vorbestimmten Folge die einzelnen Dioden Lichtstrahlen erzeugen, während der Rotor 13 umläuft. Die erzeugten Lichtstrahlen der einzelnen Dioden D1 bis D6 beleuchten zugeordnete Foto-Transistoren 18 (siehe Fig. 1), welche sich innerhalb eines fotoelektrischen Wandlers 19 befinden. Dieser erzeugt elektrische Signale in Abhängigkeit vom Leitungszustand der Dioden D1 bis D6, und diese Signale werden über eine logische Schaltung 20 und über eine Start-Stop-Schaltung 21 einer Torsteuerung 22 zugeführt, welche die Thyrlstoren S1 bis S6 gemäß einer in Fig. 2c darqestellten Schaltfolqe durchschaltet bzw.The diode D1 generates, for example, a light beam when it is from a current is flowing through it, since the ESK Vu is greater than Vv. The successive Periods in which the individual diodes D1 to D6 are switched on or off are, are shown graphically in Fig. 2b, from which it can be seen in which predetermined sequence the individual diodes generate light beams while the rotor 13 revolves. The light beams generated by the individual diodes D1 to D6 illuminate associated photo transistors 18 (see Fig. 1), which are located within a photoelectric Converter 19 are located. This generates electrical signals depending on the line condition of the diodes D1 to D6, and these signals are passed through a logic circuit 20 and via a start-stop circuit 21 to a gate control 22, which the thyrl blinds S1 to S6 switches through or according to a switching sequence shown in FIG. 2c.

löscht.clears.

Bei niedrigen Rotor-Drehzahlen wird der Pegel der aus der Gleichspannungsquelle 15 stammenden Ausgangsspannung unter dem Einfluß der Ttyristoren S1 bis S6 im statischen Kommutator 14 reduziert, mit dem Ergebnis, daß die der Ankerwicklung 12 zugeführte Spannung einen relativ niedrigen ert aufweist. Jede der zugeführten Gleichspannung überlagerte Störung, die beispielsweise von dem die Gleichspannung liefernden Gleichrichter stammen kann, bildet eine relatv große Amplitude gegenüber einem niedrigen Gleichspannungspegel, während die gleiche Störung bei hohen Drehzahlen vernachlässigbar klein ist. Eine in Fig. 3a unterbrochen gezeichnete Linie stellt die Gegen-EMK zwischen zwei Phasen des Ankers 11 dar, wenn der Rotor mit niedriger Drehzahl läuft. Eine dieser Gegen-EMK über lagerte Störung der Versotgunsspannung verursacht eine Verzerrung, welche in Fig. 3a als durchgehende Zick-Zack-Linie dargestellt ist. Zur Vereinfachung der Darstellung ist inFig. 3a nur der Einfluß der Störungen auf die Arbeitsweise der Lumineszenz-Dioden D1 und D4 zwischen den Phasenwicklungen U und V dargestellt.At low rotor speeds, the level becomes that from the DC voltage source 15 originating output voltage under the influence of the thyristors S1 to S6 in the static Commutator 14 reduced, with the result that the armature winding 12 supplied Voltage has a relatively low ert. Each of the supplied DC voltage Superimposed interference, for example from the rectifier supplying the DC voltage can originate, forms a relatively large amplitude compared to a low DC voltage level, while the same disturbance is negligibly small at high speeds. One The broken line in Fig. 3a represents the back EMF between two phases of the armature 11 when the rotor is running at low speed. One of those back EMF Superimposed disturbance of the supply voltage causes a distortion, which in Fig. 3a is shown as a continuous zigzag line. To simplify the Representation is inFig. 3a only the influence of the disturbances on the operation of the Luminescent diodes D1 and D4 between the phase windings U and V are shown.

Wären der Gegen-EMK keine derartigen Störungen überlagert, so würden die Dioden D1 und D4 abwechselnd Lichtstrahlen gemäß Fig. 3b erzeugen. Aufgrund der überlagerten Störungen erzeugt jedoch die Diode D1 einen Lichtstrahl zu einem Zeitpunkt tl, danach die Diode D4 einen Lichtstrahl zu einem Zeitpunkt t2, die Diode Dl wiederum zu einem Zeitpunkt t3, die Diode D4 wieder bei einem Zeitpunkt t4, und schließlich die Diode D1 zu einem Zeitpunkt t5. Das Ergebnis ist, daß die entsprechenden Thyristoren S1 bis S6 im statischen Kommutator 14 verwirrende Zündsignale erhalten. Diese Tatsache führt zu einer gestörten Kommutation im statischen Kommutator 14, und der bürstenlose Elektromotor 10 arbeitet mit reduzierter Kommutations-Energie.If no such interference were superimposed on the back EMF, then the diodes D1 and D4 alternately generate light beams according to FIG. 3b. Because of of the superimposed disturbances, however, the diode D1 generates a light beam to one Time t1, then the diode D4 a light beam at a time t2, the diode Dl again at a time t3, the diode D4 again at a time t4, and finally the diode D1 at a time t5. The result is that the appropriate Thyristors S1 to S6 in the static commutator 14 received confusing ignition signals. This fact leads to a disturbed commutation in the static commutator 14, and the brushless electric motor 10 works with reduced commutation energy.

Um die aus den Überlagerungen gemäß Fig. 3a resultierenden Kommutations-Störungen zu vermeiden, befindet sich gemäß Fig. 1 zwischen dem fotoelektrischen Wandler 19 und der Torsteuerung 22 die logische Schaltung 20. Wie aus Fig, 4 entnommen werden kann, enthält die logische Schaltung 20 sechs Und-Gatter Undl bis Und6, drei Flip-Flop-Schaltungen FFL bis FF3, und schließlich sechs Und-Gatter Undll bis Und16. Das Gatter Undl erhät Eingangsstgnale von der Diode Dz und von Gatter Und15 und erzeugt ein Ausqangss-igna'l für Flip-Flop FF1.To the commutation disturbances resulting from the superimpositions according to FIG. 3a to avoid is located between the photoelectric converter 19 according to FIG. 1 and the gate control 22, the logic circuit 20. As can be seen from FIG can, the logic circuit 20 contains six AND gates Undl to Und6, three flip-flop circuits FFL to FF3, and finally six AND gates Undll to Und16. The gate receives Undl Input signals from diode Dz and from gate Und15 and generates an output signal for flip-flop FF1.

Gatter Und2 erhält Eingangssignale von der Diode D4 und von Gatter Undl2 und erzeugt ein Ausgangssignal zur Rückstellung von Flip-Flop FF1. Gatter Und 3 erhält Eingangssignale von Diode D2 und von Gatter Undl6 und erzeugt ein Ausgangssignal zum Schalten von Flip-Flop FF2. Gatter Und4 erhält Eingangssignale von Diode D5 und von Gatter Und 13 und erzeugt ein Ausgangssignal zur Rückstellung des Flip-Flop FF2. Gatter Und 5 erhält Eingangssignale von Diode D3 und Gatter Und14 und erzeugt ein Ausgangssignal zum Umschalten von Flip-Flop FF3, und schließlich erhält Gatter Und6 Eingangssignale von Diode D6 und Gatter Undll und erzeugt ein Ausgangssignal zur Rückstellung von Flip-Flop FF3.Gate Und2 receives inputs from diode D4 and from gate Undl2 and generates an output signal to reset flip-flop FF1. gate And 3 receives input signals from diode D2 and from gate Undl6 and generates an output signal for switching flip-flop FF2. Gate Und4 receives input signals from diode D5 and from gate And 13 and generates an output signal for resetting of the flip-flop FF2. Gate And 5 receives input signals from diode D3 and gate Und14 and generates an output signal for switching flip-flop FF3, and finally Gate Und6 receives input signals from diode D6 and gate Undll and generates a Output signal to reset flip-flop FF3.

Das Flip-Flop FF1 hat einen "eins"-Ausgang, der zu den Gattern tndll und Und16 führt, und einen 1null"-Ausgang, der zu den Gattern Undl3 und Und14 führt. Dementsprechend führt ein "eins"-Ausgang des Flip-Flop FF2 zu den Gattern Und12 und Undl4, und ein "null"-Austang dieses Flip-Flop zu den Gattern Undl und Und15. Schließlich besitzt auch das Flip-Flop FF3 einen "eins"-Ausgang, der an die Gatter Undl3 und Und15 gelegt ist, und einen "null"-Ausgang, der zu den Gattern Undl2 und Undl6 führt.The flip-flop FF1 has a "one" output that goes to the gates tndll and And16 leads, and a 1zero "output which leads to the gates Undl3 and Und14. Accordingly, a "one" output of the flip-flop FF2 leads to the gates Und12 and Undl4, and a "zero" output of this flip-flop to the gates Undl and Und15. Finally, the flip-flop FF3 also has a "one" output which is sent to the gates Undl3 and Und15 is placed, and a "zero" output that goes to gates Undl2 and Undl6 leads.

In Fig. 3e ist graphisch die zeitliche Folge von Ausgangssignalen A1 bis A6 aufgetragen, welche die Und-Gatter Undll bis Undl6-abgeben. Man bemerke, daß in jede beliebigen Zeitpunkt nur jeweils zwei dieser Ausgangssignale gleichzeitig vorhanden sind. Vor dem Zeitpunkt tl sind die Gatter Undl3 und Und15 offen, Flip-Flop FF1 und FF2 zurückgestellt, und Flip-Flop FF3 umgeschaltet. Erscheint jetzt ein Signal von Diode D1, so wird unter Zusammenwirkung mit dem Ausgangssignal A5 das gatter Undl geöffnet und das Flip-Flop FF1 in einen Umschaltzustand versetzt.In Fig. 3e is graphically the time sequence of output signals A1 to A6 are applied, which the AND gates Undll to Undl6 give off. Notice that at any given point in time only two of these output signals at the same time available. Before time tl, gates Undl3 and Und15 are open, flip-flop FF1 and FF2 reset, and flip-flop FF3 switched. Now appears a Signal from diode D1, then in cooperation with the output signal A5 the gate Undl opened and the flip-flop FF1 put in a toggle state.

Die Folge ist, daß das Gatter Und13 schließt und das Gatter Undll offset, so daß Ausgangssignale Al und A5 abgegeben werden, welche das Durchschalten der zugeordneten ,ThJrst6ren' innerhalb des statischen Kommutators 14 yeranlassen.The result is that gate Und13 closes and gate Undll offset so that output signals A1 and A5 be submitted, which the switching through of the assigned 'ThJrst6ren' within the static commutator 14 yeran leave.

Erscheint zum Zeitpunkt t2 ein-Signal von der Diode D4, so hat dies keinen Einfluß auf die logische Schaltung 20, weil zu diesem Zeitpunkt kein Ausgangssignal A2 zur -Ansteuerung des Gatters Und2 vorhanden ist. Das gleiche gilt für den Zeitpunkt t6. Somit kann ein Signal von der Diode D4 die logische Schaltung 20 und damit den statischen Kommutator 14 solange nicht beeinflussen, bis Gatter Und2 auch noch ein Eingangssignal vom Gatter Undl2 erhält. Dieser Fall tritt gemäß Fig. 3a erst ein, wenn die Gegen-EMK einen- Pegel erreicht hat, der weit außerhalb des Umschaltbereiches liegt. So erscheint gemäß Fig. 3e ein Signal der Diode D4 wieder zum Zeitpunkt t6, ndem das Gatter Und2 bereits durch das Ausgangssignal A2 vom Gatter Undl2 mit angesteuert wird, so daß zu diesem Zeitpunkt eine Umschaltung der logischen Schaltung 20 und damit ein Zünden der zugeordneten Thyrestoren im statischen Kommutator 14 erfolgt.If a signal from diode D4 appears at time t2, this is the case no influence on the logic circuit 20 because there is no output signal at this point in time A2 for controlling the gate Und2 is available. The same goes for the point in time t6. Thus, a signal from the diode D4, the logic circuit 20 and thus the Do not influence static commutator 14 until gate Und2 is also turned on Receives input signal from gate Undl2. According to FIG. 3a, this case only occurs when when the back EMF has reached a level that is far outside the switching range lies. Thus, according to FIG. 3e, a signal from diode D4 appears again at time t6, ndem the gate And2 is already controlled by the output signal A2 from the gate Undl2 is, so that at this time a switchover of the logic circuit 20 and so that the assigned thyrestors in the static commutator 14 are ignited.

Obwohl sich die obige Beschreibung auf die Funktion der logischen Schaltung 20 im Zusammenhang mit den beiden Dioden D1 und D4 beschränkt, ist es einleuchtend, daß die übrigen Dioden ähnliche Signale in der Weise erzeugen, daß in jeder Kommutations-Periode jedes Ausgangssignal Al bis A6 nur einmal auftritt.Although the above description focuses on the function of the logical Circuit 20 in connection with the two diodes D1 and D4 is limited it is evident that the other diodes produce similar signals in such a way that each output signal A1 to A6 occurs only once in each commutation period.

Naturgemäß existiert keine Gegen-EMK Vor dem Anlassen des Motors 10, so daß vor diesem Zeitpunkt auch keine Steuersignale von den Dioden D1 bis D6 abgegeben werden können. Es besteht also eine Schwierigkeit, einen bürstenlosen Elektromotor'SO von sich aus zum Anlauf zu bringen. Um dem Motor Selbststarteigenschaften zu verleihen, ist in Fig. 1 ein Dreiphasen-Vollweg-Gleichrichter 23 vorgesehen, dessen Eingangsanschlüsse mit der Ankerwicklung 12 und dessen Gleichstrom-Anschlüsse über einen Widerstand 24 miteinander verbunden sind. Infolge dieser Schaltung liegt an den beiden Anschlüssen dieses Widerstandes 24 eine Gleichspannung an, welche abhängig von der Motordrehzahl ist. Diese drehzahlabhängige Spannung am Widerstand 24 wird an den Eingang der Start-Stop-Schaltung 21 gelegt, welche über einen zweiten Eingang aus einer Leitung 25 ein Startsignal erhält. Die Leitung 25 liegt außerdem an der Torsteuerung 22.Naturally there is no back-EMF Before starting the engine 10, so that before that point too no control signals from the diodes D1 to D6 can be submitted. So there is a difficulty in getting a brushless one To start the electric motor'SO on its own. To make the engine self-starting a three-phase full-wave rectifier 23 is provided in FIG. 1, its input connections to the armature winding 12 and its direct current connections are connected to one another via a resistor 24. As a result of this circuit lies at the two terminals of this resistor 24 a DC voltage, which depends on the engine speed. This speed-dependent voltage across the resistor 24 is applied to the input of the start-stop circuit 21, which has a second Input from a line 25 receives a start signal. The line 25 is also located on the door control 22.

Innerhalb der Start-Stop-Schaltung 21 befindet sich ein Verzögerungsglied, welches so durch die am Widerstand 24 anliegende Gleichspannung gesteuert wird, daß das Verzögerungsglied nur wirksam ist, wenn die Motordrehzahl unterhalb eines vorbestimmten Wertes liegt. Somit ist die Start-Ston-Schaltung 21 in der Lage, von der logischen Schaltung 20 kommende Signale auf dem Wege zur Torsteuerung 22 zu verzögern und vorübergehend den Schalter 17 zu öffnen.Within the start-stop circuit 21 there is a delay element, which is controlled by the DC voltage applied to resistor 24, that the delay element is only effective when the engine speed is below one predetermined value. Thus, the start ston circuit 21 is able to from signals coming to the logic circuit 20 on the way to the gate control 22 delay and temporarily open switch 17.

Der Startvorgang des Motors läuft folgendermaßen ab: Erscheint auf Leitung 25 ein Startsignal, so wird der Kommutations-Bürstenvorschubwinkel des statischen Kommutators 14 (d. h. der Phasenwinkel zwischen dem Ausgang des Kommutators 14 und der abgeta-steten Gegen-EMK) vorgestellt, und vorgewählte Thjt:istoren -im Kommutator 14 werden durchgeschaltet, um einen Anker strom durch vorbestimmte Phasenwicklungen der Ankerwicklung 12 fließen zu lassen. Daraufhin werden entsprechende Dioden innerhalb der Reihe D1 bis D6 durch Ankerschlupf leitend, und die resultierenden Lichtstrahlen erzeugen elektrische Signale,für die logische Schaltung 20. Diese logische Schaltung 20 wiederum erzeugt die im Zusammenhang mit Fig. 3a besprochenen Ausgangssignale Al bis A6, welche der Start-Stop-Schaltung 21 zugeführt werden.The engine starts as follows: Appears on Line 25 a start signal, the commutation brush feed angle of the static Commutator 14 (i.e. the phase angle between the output of commutator 14 and of the sampled back-EMF), and preselected Thjt: istoren -im commutator 14 are switched through to an armature current through predetermined phase windings to allow the armature winding 12 to flow. Thereupon corresponding diodes are inside of the series D1 to D6 conductive through anchor slip, and the resulting light rays generate electrical signals for the logic circuit 20. This logic circuit 20 in turn generates the output signals discussed in connection with FIG. 3a A1 to A6, which are fed to the start-stop circuit 21.

Bei Anliegen eines Signals auf Leitung 25 bewirkt die Start-S-top-Schaltung 21 ein kurzzeitiges offenen des Schalters 17, um zuvor durchgeschaltete Thyristoren des statischen Kommutators 14 zu löschen. Gleichzeitig werden,- wie oben bereits erwähnt, die vön der logischen Schaltung 20 abgegebenen Ausgangssignale durch das Verzögerungsglied verzögert. Somit erreichen die Ausgangssignale A1 bis A6 der logischen Schaltung 20 die Torsteuerung 22 erst, nachdem die entsprechenden Thyristoren des statischen Kommutators 14 bereits gelöscht sind, und die Ttlyristoren für die nächste Folge, wie in Fig. 3 aufgetragen, werden durch die Torsteuerung 22 angesteuert.When a signal is present on line 25, it causes the start-S-top circuit 21 a brief open of the switch 17 to previously switched thyristors of the static commutator 14 to delete. At the same time - as above mentioned, the output signals emitted by the logic circuit 20 by the Delay element delayed. Thus, the output signals A1 to A6 reach the logical Circuit 20 the gate control 22 only after the corresponding thyristors of the static commutator 14 are already cleared, and the tlyristors for the next Sequences, as plotted in FIG. 3, are controlled by the gate control 22.

Claims

Expectations

1. Brushless electric motor with an armature with polyphase armature windings, with a rotor with magnetic poles, which can be rotated with respect to the armature a static commutator with semiconductor switches for supplying armature current in the order of the anchor phases, with a position sensing device for determination the position of the rotor in relation to the armature, and with a gate control that is operated by the position sensing device is activated and controls the static commutator, characterized in that the position sensing device is connected to the input terminals the armature windings (U, V, W) are connected in such a way that they are excited by the back EMF which is caused by the magnetomotive forces of the magnetic poles of the rotor (13) is induced into the windings; and that a logic circuit (20) is connected to the output the position sensing device is connected, which predetermined signals (A1 to A6) generated by the angular position of the rotor (13) relative to the armature (11) are dependent and are fed to the door control (22).

2. Electric motor according to claim 1, characterized in that the logical Circuit (20) several first AND gates (Undl to Und6), several flip-flop circuits (FF1 to FF3) and several second AND gates (Undll to Und16) belong; that the first AND gate for receiving input signals from the Stcilungs-scanning device and from the second AND gates, the flip-flop circuits for driving through Output signals of the first AND gate, and the second AND gate for control by the output signals of the flip-flop circuits and for generation of control signals (A1 to A6) for the gate control (22) are set up; and that a single position sensing signal is created from different random signals, -which occur in each commutation period of the static commutator (14), if the brushless electric motor (10) rotates at low speeds.

3. Electric motor according to claim 1 or 2, characterized in that the gate control (22) with the logic circuit (20) via a start-stop circuit (21) is connected, which is constructed so that each previously switched through Semiconductor switch locked within the static commutator (14) and that of of the logic circuit as the next determined semiconductor switch after a delay time be switched through.

4. Electric motor according to claim 3, characterized in that the start-stop circuit- (21) controllable in this way by electrical signals that are dependent on the engine speed is that it is switched off as soon as the engine speed reaches a predetermined value exceeds.

5. Electric motor according to claim 3 or 4, characterized in that the speed-dependent electrical signals from eggs from photo-luminescent diodes (D1 to D6) existing full weight rectifier circuit, which also includes the position sensing device represents, -generated.

6. Electric motor according to claim 3 or 4, characterized in that the speed-dependent electrical signals from a full-wave rectifier circuit etzeugt, which are connected to the input terminals of the armature winding (12) is. Blank page