DE1925332A1

DE1925332A1 - Elektromotor mit elektronischer Stromversorgung

Info

Publication number: DE1925332A1
Application number: DE19691925332
Authority: DE
Inventors: Yoshiaki Igarashi; Kazutsugu Kobayashi; Hisayuki Matsumoto
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1968-05-21
Filing date: 1969-05-16
Publication date: 1970-01-08
Also published as: NL162798C; FR2009009B1; US3662238A; GB1271843A; NL162798B; NL6907788A; FR2009009A1; DE1925332B2

Description

PATENTANWÄLTE Dr.-lng. HAMS RUSCHKf Dipl.-Ing. HEINZ AQULAH

BERLIN 33
Auguste-Vlktorla-StraB· IS

Matsushita Electric Industrial Co., Ltd., Kadoma/Osaka (Japan)

Elektromotor mit elektronischer Stromversorgung

Gegenstand der Erfindung ist ein Elektromotor mit elektronischer Stromversorgung und eine Steuer*·* und Regeleinrichtung.

Der elektronisch versorgte Motor weist keine Tote Zone und keine Überlappung auf trotz eines unvollkommenen Positionsermittlungssignals. Der Übergang bei der Stromversorgung wird in unterschiedlicher Weise durchgeführt. Schwankungen der Betriebstemperatur und/oder der Speisespannung üben keinen Einfluss auf die Stromversorgung aus. Das Drehmoment des Motors kann mittels einer kleinen leistung reguliert werden, ohne dass zusätzliche Leistungsregulierungsmittel benutzt zu werden brauchen. Der Elektromotor nach der Erfindung weist ein konstantes Drehmoment und eine konstante Drehzahl auf.

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Die Erfindung betrifft verbesserte Elektromotors und im besonderen elektronisch gespeiste Elektromotors, bei denen die Drehstellung ermittelt wird.

Der Elektromotor nach der Erfindung weist einen kompakten Aufbau auf, läuft von selbst in einem vorherbestimmten Drehsinne an, weist ein gleichbleibendes Drehmoment auf, kann mit Gleichstrom betrieben werden und ist von Nutzen für den Antrieb verschiedener bewegbarer Bauteile. Solche Motoren werden z.B. in tragbaren Tonbandgeräten benötigt, die eine im wesentlichen gleichbleibende Drehzahl für die Bandantriebsrolle und ein im wesentlichen gleichbleibendes Drehmoment für den Antrieb der Bandspulen aufweisen müssen. Bisher wurden verschiedene "Verfahren für die Zuführung des durch die Ankerwicklung fließenden elektrischen Stromes vorgeschlagen, wobei elektronische Mittel, ζ.Bβ lichtempfindliche Elemente benutzt werden, die mit einer Lichtquelle und einem rotierenden Schlitz zusammenwirken, ferner magnetische empfindliche Mittel zusammen mit einem Permanentmagneten, sowie ein Impedanzkommutator unter Verwendung einer sättigungsfähigen Drossel (US-Patent Nr. 2 797 375) oder auch zwei mit einander verkoppelte Spulen (US-Patente Nr<, 1 971 und 3 091 728), welche Mittel sämtlich mit einem hochfrequenten Wechselstrom arbeiten.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Verfahren werden viele Mängel mechanisch gespeister Motore beseitigt, z.B. die kurze Lebensdauer als Folge der Abnutzung der Bürsten und des Kommutatormaterials, die Erzeugung elektrischer, elektromagnetische und sonstiger Geräusche infolge der Funkenbildung und des Ratterns zwischen Bürsten und Kommutator sowie die Energieverluste infolge der Reibung zwischen den Bürsten und dem Kommutator.

Bei bürstenlosen Motoren, den sogenannten elektronisch gespeisten Motoren, bestehen jedoch noch weitere Schwierigkeiten. Ein elektronisch gespeister Motor, bei dem lichtempfindliche Elemente verwendet werden, weist keine lange Lebensdauer und keinen hohen Wirkungsgrad auf, da die Lichtquelle im allgemeinen keine

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lange Lebensdauer besitzt, und wegen des geringen Wirkungsgrades bei der Umwandlung von elektrischer in Lichtenergie. Bei optischen Systemen, bei denen lichtempfindliche Elemente verwendet werden, ist es leicht, der Stromversorgung eine Ein- und Ausschalt-Charakteristik zu verleihen oder mit anderen Worten, einen bestimmten Signalpegel für die Ein- und Ausschaltoperation vorzusehen.

Um einen hohen Wirkungsgrad zu erzielen, ist ein unterbrochenes Kdramutationssignal erforderlich. Das magnetische System und die Impedanzen für das optische System werden vorzugsweise im Hinblick auf eine lange Lebensdauer gewählt, obwohl das hierbei erhaltene Kommutationssignal kein unterbrochenes Signal ist.

Das im Vergleich zu anderen Systemen sehr billige Impedanzsystem erzeugt ein Kommutationssignal, das eine sehr mangelhafte Diskontinuität aufweist, besonders dann, wenn das System einen einfachen Aufbau besitzt.

Außer der Unstetigkeit muss das Kommutationssignal zwei wichtige Merkmale aufweisen und zwar darf

(1) keine Tote Zone bestehen, wenn ein Übergang von der einen Phase zur anderen Phase des Signals erfolgt, so dass der Anlauf des Motors nicht ordnungsgemäß erfolgt, und

(2) darf keine Überlappung der einen Phase mit der anderen Phase erfolgen. Hierbei wird eine geringe Vibration bei dem Drehmoment vermieden und ein hoher Wirkungsgrad erreicht.

Diese genannten beiden Bedingungen sind jedoch sehr schwer zu erfüllen, und ebenso schwierig ist eine gute Diskontinuität bei einem mittels eines optischen Systems erzeugten Kommutationssignal zu erreichen oder bei einem mittels eines magnetischen Systems oder eines Impedanzsystems erzeugten Kommutationssignal.

Die Erfindung sieht einen verbesserten und elektronisch gespeisten Elektromotor vor, dessen Drehmoment sehr geringe Schwankungen aufweist, der ordnungsgemäß anläuft, und dessen Herstellung nicht zuviel Präzision erfordert.

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Die Erfindung sieht ferner ein Verfahren zum Erzeugen eines vollkommenen Kommutationssignals vor, das in jeder elektronischen Kommutationsvorrichtung verwendet werden kann.

Bei dem erfindungsgemäßen elektronisch gespeisten Motor wird ein Kommutationssignal mit den obengenannten wichtigen Merkmalen benutzt, ohne dass die flachteile bestehen, die bei der Verwendung von optischen, magnetischen oder Impedanz-Systemen auftreten.

Die Erfindung sieht ferner ein Verfahren zum Regulieren des vom Motor erzeugten Drehmomentes mittels einer verhältnismäßig kleinen Leistung vor, die von einem Regelwiderstand verbraucht wird, ohne dass eines der obengenannten Merkmale verlorengeht.

Weitere Erfindungsgegehstände sind:

ein Verfahren zum Regulieren des von einem Elektromotor erzeugten trotz konstanter Speisespannung,

ein Elektromotor mit einem gleichbleibenden Drehmoment,

ein Elektromotor, der in eine Rückkopplungssteuerschaltung eingeschaltet ist, ohne dass zusätzlich ein Kraftverstärker verwendet wird,

ein Elektromotor mit geregelter Drehzahl sowie

ein Elektromotor, bei dem eine Vielphasengleichrichtung in.dem Basis-Emitterkreis eines Transistors erfolgt, wobei die gemeinsame Emitterimpedanz des Transistors so beeinflusst wird, dass das vom Llotor erzeugte Drehmoment geregelt wird.·

Weitere Erfindungsgegenstände sind aus der nachstehenden Be- Schreibung ersichtlich. In den beiliegenden Zeichnungen zeigt die

Έ±g.^ ein Schaltbild für einen Motor mit elektronischer Stromversorgung nach der Erfindung,

Fig.2 ein Schaltbild für eine weitere Stromversorgungsschaltung nach der Erfindung,

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Fig.3a-3h d^e ein Zeitdiagramm zum Erläutern der Arbeitsweise der Stromversorgungssehaltungen nach den Figuren 1 und 2,

Fig.4 eine graphische Darstellung von Drehzahlkurven in bezug auf das Drehmoment eines Gleichstrommotors mit einer Stromversorgungsschaltung nach der Erfindung,

Figo5 eine der Mg₀4 ähnliche Darstellung und die

Fig.6a-6d je ein Zeitdiagramm zum Erläutern der Arbeitsweise der Stromversorgungsschaltung nach der Fig.2.

Der in der Figd dargestellte Elektromotor weist einen Ständer mit drei Ständerwicklungen 2, 3 und 4 auf. Im Ständer 1 ist ein Läufer 5 drehbar gelagert. Ferner ist ein Drehstellungsdetektor 6 vorgesehen, der aus einem an der Welle des Läufers 5 angebrachten Detektorrotor 7, einer Primärwicklung 8 und aus drei Sekundärwicklungen 9» 10 und 11 besteht, die in gleichen Abständen um den Detektor 6 herum angeordnet s ind. Die Primärwicklung 8 ist in der Mitte des Detektors 6 so angeordnet, dass die Wicklung dem Detektorrotor 7 immer zugewandt ist. Nachdem der Detektorrotor sich von der vorhergehenden Wicklung um 120° entfernt hat, ist jede der Sekundärwicklungen 9_t 10 und 11 dem Rotor zugewandt.

Eine Oszillatorschaltung mit einem Transistor 20, den Widerständen 21, 22 und 23, den Kondensatoren 24 und 25 und mit einer Oszillatorspule 26 erzeugt ein verhältnismäßig hochfrequentes Wechselstromsignal mit einer Frequenz von ungefähr 100 Hz bis 100 kHz.

Das Ausgangssignal der Oszillatorschaltung wird der Primärwicklung 8 über einen Kondensator 27 zugeführt.

In die Strompfade zwischen den Sekundärwicklungen und die betreffenden Basiselektroden der Transistoren 28, 29 und 30 sind die Dioden 12, 13 und 14 eingeschaltet. Die anderen Enden der Sekundärwicklungen 9ι 10 und 11 sind mit einander und mit einem

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Verbindungspunkt verbunden, an dem ein Widerstand 18 und eine Zener-Diode 19 mit einander verbunden sind, welcher Verbindungspunkt hiernach als Basispunkt 55 bezeichnet wird. Der Widerstand 18 und die Zener-Diode 19 sind einander nachgeschaltet" und an die Stromversorgungsleiter 36 und 37 angeschlossen.

Zwischen die Basiselektroden der Transistoren 28 , 29 und 30 und die anderen Enden der Sekundärwicklungen sind die Kondensatoren 15» 16 und 17 geschaltet.

Die Emitterelektroden der Transistoren 28, 29 und 30 sind mit einander verbunden. Zwischen den Stromversorgungsleiter 37 und den gemeinsamen Verbindungspunkt der genannten Emitterelektroden sind ein Y/iderstand 34 und ein Kondensator 35 parallel eingeschaltet.

Die Basiselektroden der Transistoren 31, 32 und 33 stehen mit den betreffenden Kollektorelektroden der Transistoren 28, 29 und 30 in Verbindung, während die Emitterelektroden der genannten Transistoren mit dem anderen Stromversorgungsleiter 36 verbunden sind. Die Kollektorelektroden der Transistoren 31, 32 und 33 stehen mit dem einen Ende der Ständerwicklungen 2, 3 und 4 in Verbindung, die am anderen Ende mit dem Stromversorgungsleiter 37 verbunden sind.

Die Transistoren 28, 29 und 30 weisen die entgegengesetzte Polarität auf wie die Transistoren 31, 32 und 33, d.h., wenn die Transistoren 31, 32 und 33 aus p-n-p-Transistoren bestehen, so bestehen die Transistoren 28, 29 und 30 aus n-p-n-Transistoren und umgekehrt. Die Stromversorgung der Oszillatorschaltung erfolgt von den Stromversorgungsleitern 36 und 37 aus.

Im Betrieb wird das Ausgangssignal aus der Oszillatorschaltung über den Kondensator 27 der Primärwicklung 8 zugeführt. Der von der Primärwicklung 8 im Detektorrotor 7 induzierte Magnetfluss induziert während der Drehung des Rotors 7 in den Sekundärwicklungen 9, 10 und 11 der Reihe nach eine Spannung.

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Die an den Enden der Sekundärwicklungen auftretenden Spannungen weisen dieselbe Frequenz auf wie das Ausgangssignal der Oszillators chaltung, während die Amplitude dieser Spannungen sich mit dem Drehwinkel des Detektorrotors 7 verändert. Der Detektorrotor 7 moduliert daher die Amplitude der genannten Spannungen. Das modulierte Signal ist in den Figuren 3a-3c dargestellt, wobei die Kurven 45, 4-6 und 4-7 die Hüllkurven des Aus gangs signals aus den betreffenden Sekundärwicklungen sind. Diese Kurven zeigen, dass die genannten Ausgangssignale nicht stark moduliert sind, und dass die Hüllkurven eine Dreiphasenkurvenschar bilden.

Die Ausgangssignale aus den Sekundärwicklungen 9, 10 und 11 werden von den Dioden 12, 13 und 14 gleichgerichtet, wobei die Kondensatoren 15, 16 und 17 die Trägerfrequenz ausfiltern, d.h. die Frequenz, die von der Oszillatorschaltung erzeugt wird. Die zwischen der. Basispunkt 55 und der Ausgangsseite der betreffenden Dioden (in diesem Falle an den Katoden) auftretenden Spannungen sind mit e*, βρ und e, bezeichnet und in der Fig.3d als Kurven 48, 49 und 50 dargestellte Die zwischen dem Basispunkt

und dem Stromversorgungsleiter 37 auftretende Spannung ist in der Fig.1 mit e. bezeichnet.

Der Wert des Widerstandes 18 ist so bemessen, dass der durch den Widerstand fließende Strom verhältnismäßig groß im Vergleich zu dem Basisstrom der Transistoren 28, 29 und 30.

Die Spannung der Zener-Diode ist so gewählt, dass die zwischen den Emitterelektroden der Transistoren 28, 29 und 30 und dem Stromversorgungsleiter 37 auftretende Spannung (in der Fig.1 bei e,- dargestellt) genügend hoch ist im Vergleich zu der Spannung zwischen den Basis- und den Emitterelektroden der Transistoren 28, 29 und 30. Die Ausgangsimpedanz der Dioden 12, 13 und 14 ist klein im Vergleich zu Impedanz des Basiskreises der Transistoren 28, 29 und 30.

Das Ausgangssignal der Sekundärwicklungen 9, 10 und 11 wird bestimmt von der Differenz zwischen den größten.und den kleinsten Werten der Spannungen e., e₂ und e_. Beträgt diese Spannunge-

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differenz ungefähr 0,5 YoIt Ms zu mehreren Volt, so wirken die Transistoren 28, 29 und 30 und der Widerstand 34 als Dreifachdifferentialschaltkreis.

Die zwischen dem gemeinsamen Emitterkreis der Transistoren 28, 29 und 30 und dem Stromversorgungsieiter 37 auftretende Spannung e- entspricht'dem größten Wert der kombinierten Spannungen e* + e,; e₂ + e. und e, + e, . Die Fig,1 zeigt z.B. die Drehstellung des Detektorrotors 7, "bei der von den drei kombinierten Spannungen die Spannungssume e^ + e. den größten Wert aufweist .

Der Transistor, an dem die höchste Basis-Emitterspannung liegt, im vorliegenden Falle der Transistor 28, leitet den Emitterstrom zum Widerstand 34» wobei die Spannung e,- nahezu gleich der Spannung e- + e. - 0,6 Volt ist, wenn die Transistoren 28, 29 und 30 aus Siliziumtransistoren bestehen. Dieser Zustand des Transistors 28 wird als "leitend" bezeichnet. Sind andererseits die Basis-Emitter-Spannungen der Transitoren 29 und 30 sehr niedrig, so kann kein Basis- und kein Kollektorstrom fließen. Dieser Zustand der Transistoren 29 und 30 wird als "gesperrt", bezeichnet.

Ist der Transistor 28 leitend, so wird der Kollektorstrom zur Basiselektrode des Transistors 31 geleitet, der in den leitenden Zustand versetzt wird und der Ständerwicklung 2 den Kollektorstrom zuführt.

Der durch die Ständerwicklung 2 fließende Strom erzeugt zusammen mit dem aus einem Permanentmagneten bestehenden Läufer 5 ein Drehmoment. Bei der Drehung des Läufers 5 und damit des Detektorrotors 7 werden die Spannungen e.., e„ und fi. Verändert* Unter der Annahme, dass das von dem durch die Stäriderwicklüiig 2 und vom Läufer 5 erzeugte Drehmoment im Uhrzeigersinne wirkt* und wenn der Läufer 5 sich aus der in der Pig.i dargestellten Drehstellung um 60° dreht, so weisen die Ausgangssignale aus den Sekundärwicklungen 9 und 10 die gleiche Amplitude üäd die Spannungen e., und e₂ den gleichen Wert auf _t wobei der

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strom des Transistors 28 schwächer und der Emitterstrom des Transistors 29 stärker wird.

Zu dieser Zeit befinden sich die beiden Transistoren 28 und 29 im gleichen Betriebszustand', und beide Transistoxen führen ihren Emitterstrom dem Widerstand 34 zu. Bei der weiteren Drehung des Läufers 5 wird der Emitterstrom des Transistors 28 noch schwächer und der Emitterstrom des Transistors 29 noch stärker. Die Summe der Emitterströme der Transistoren 28 und 29 wird von der Emitterspannung e,- und dem Wert des Widerstandes 34 bestimmt. Da die Spannung e,- der an der Basiselektrode der Transistoren

28 und 29 liegenden Spannung folgt, so bleibt sie fast konstant, wie in der Mg₀ 3e als Kurve 51 dargestellt. Weisen die Emitterströme der beiden Transistoren 28 und. 29 den gleichen Wert auf, der fast gleich ein Halb des Emitterstromes eines einzelnen Transistors ist, wenn dieser leitend ist, so wird dieser Betriebszustand als tibergangszustand der Transistoren 28 und 29 bezeichnet.

In der Nähe dieses.Übergangszustandes wirken die beiden Transistoren als Differentialverstärker· Jedoch wird die größte Spannungsdifferenz der beiden Sekundärwicklungen 9 und 10, d.h. die größte Differenz zwischen den den Transistoren 28 und 29 zugeführten Eingangsspannungen so groß vorherbestimmt, dass die Differentialarbeitsweise überwunden wird, so dass der eine der beiden Transistoren leitend gemacht und der andere Transistor gesperrt wird. Die beiden Transistoren wirken daher als Differentialverstärker nur innerhalb eines sehr kleinen Drehwinkels des Detektorrotors 7· Die beiden Transistoren 28 und 29 wechseln daher ihre Betriebezustände fast augenblicklich.

Die Änderung der Betriebszustände bei den Transistoren 29 und 30 erfolgt in derselben Weise wie bei den Transistoren 28 und 29· Der leitende Zustand der Transietoren 28, 29 und 30 bleibt über ungefähr 120° der Drehung dee Läufers 5 bestehen. Der Läu fer 5 erzeugt daher während seine· Umlaufs ein in einer Richtung wirkendes Drehmoment. Die Kollektorströme der Transistoren 28

29 und 30 sind in den Piguren 3f-3h ale Kurven 52, 53 und 54

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dargestellt. Der Kondensator 35 beseitigt, jede unerwünschte , schädliche Oszillation.

Die soweit beschriebene Schaltung stellt das Grundprinzip der Erfindung dar. Bei dem dargestellten Positionsdetektor wird ein Impedanzkommutator bei gegenseitiger Verkopplung von zwei Spulen verwendet. Die Schaltung ist jedoch auch für fast alle Positionsdetektoreinrichtungen verwendbar. Ein sich allmählich veränderndes Kommutationssignal wird in einen Kommutationsstrom ohne Überlappung und ohne Tote Zonen mittels einer Mehrphasengleichrichters chaltung umgewandelt. Da der Motor nach der Erfindung keine Toten Zonen und keine Überlappung aufweist selbst bei TemperaturSchwankungen und bei Schwankungen der Speisespannung, so wird ein vollkommener Anlauf des Motors mit Sicherheit erzielt, und es wird ein gleichbleibendes Drehmoment erzeugt.

Das gleichbleibende Drehmoment bewirkt, dass eine gute Umwandlung des Stromes in ein Drehmoment bei einem hohen Wirkungsgrad erfolgt.

In vielen Fällen muss die Erzeugung des Drehmomentes des Läufers geregelt werden. Bei einem Gleichstrommotor kann diese Regelung durch Verändern der angelegten Spannung durchgeführt werden. Es ist jedoch nicht wirtschaftlich, zwischen einem Motor und einer Spannungsquelle eine Spannungeregelvorrichtung vorzusehen.

Bei dem oben beschriebenen Motor wird das Drehmoment proportional dem durch die Ständerwicklungen 2, 3 und 4 fließenden Strom erzeugt. Diese Ströme werden von dem Widerstand 34 bestimmt, da die durch die Ständerwicklungen 2, 3 und 4 fließenden Ströme von den Basisströmen der Transistoren 31, 32 und 33 bestimmt werden können, die fast die gleichen sind, wie der duroh den liderstand 34 fließende Strom. Wird die Basisspannung e* genügend hoch bemessen im Vergleich zu der Basie-Emitter-Spannung des Transistors (ungefähr 0,6 Volt bei Siliziumtransistoren), so führen die Transistoren 28, 29 und 30 einen fest konstanten Strom, wenn sie leitend sind; der weitgegehend vom Widerstand er bestimmt wird.

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Durch die Ständerwicklungen fließt dann jeweils ein fast konstanter Strom. Die Konstanz des durch die Ständerwicklungen fließendes Stromes entspricht der Konstanz des erzeugten Drehmomentes. Wie aus der Fig.4 zu ersehen ist, wird ein fast konstantes Drehmoment erhalten. Genügend starke Basisströme der Transistoren 31» 32 und 33 ermöglichen eine vollkommene Sättigung dieser Transistoren selbst in gesperrtem Zustand, und es wird dann die herkömmliche Charakteristik eines Nebenschlussmotors erhalten, wie in der Fig.4 durch die Kurve 59 dargestellt ist. Unterhalb dieser Basisströme, die fast gleich dem durch den Widerstand 34 fließenden Strom sind, vermindert sich der Höchstwert des erzeugten Drehmomentes, wie in der Fig.4 durch die Kurve 60a dargestellt ist. Je schwächer der durch den Widerstand 34 fließende Strom ist, umso kleiner ist der Höchstwert des erzeugten Drehmomentes, wie in der Fig.4 durch die Kurven 60b und 60c dargestellt ist.

Las erzeugte Drehmoment ist fast unabhängig von der angelegten Betriebsspannung, da die Erzeugung des Drehmomentes von dem durch den Widerstand 34 fließenden Strom bestimmt wird, der bestimmt wird von den Spannungen e* e_o e, und e.CPig.1) sowie von dem Wert.des Widerstandes 34, welche Spannungen von der Speisespannung fast unabhängig sind.

In der Fig.1 ist der Widerstand 34 als Regelwiderstand dargestellt. Der durch den Widerstand 34 fließende Strom beträgt 1/ der durch die Ständerwicklungen 2, 3 und 4 fließenden Ströme, wobei der Stromverstärkungsfaktor der Transistoren 31, und 33 "ist. Der Leistungsverbrauch im Widerstand 34 ist daher sehr klein im Vergleich zu der den Ständerwicklungen zugeführten Eingangsleistung, so dass als Widerstand 34 ein herkömmlicher Regelwiderständ Verwendet werden kann.

Als Ersatz für den Widerstand 34 können auch andere veränderliche Widerstände verwendet werden ZiB. eine Photöwiderstands-Cds-Zelle oder auch aadere'Stromregelvurrichtungen.

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Eine bequeme und höchst wirksame Einrichtung "besteht aus einem Transistor. Wird der Widerstand 34 durch einen Transistor ersetzt, so wird das Drehmoment von dem zur Basiselektrode des Transistors fließenden Strom bestimmt. Hieraus geht hervor, dass bei dem Motor in einer elektrischen Servoeinrichtung ohne einen Kraftverstärker verwendet werden kann.

Das wichtigste Merkmal des Motors nach der Erfindung ist darin zu sehen, dass eine der Ständerwicklungen beständig vom Strom durchflossen wird, und dass das erzeugte Drehmoment sehr gleichmäßig ist, welbst wenn das erzeugte Drehmoment auf einen kleinen Wert begrenzt wird im Vergleich zudem vollen Anlaufdrehmo-

Die Fig.2 zeigt eine Schaltung für einen drehzahlgeregelten Motor als ein Beispiel für die Regelung des Drehmomentes mittels eines elektrischen Signals.

Der Kollektor-Emitter-Pfad eines Transistors 38 ist mit einem Widerstand 34 in Reihe geschaltet. Jeweils eine Elektrode der Dioden 39, 40 und 41 steht mit dem einen Ende der Ständerwicklungen 2, 3 und 4 in Verbindung. Die anderen Elektroden der Dioden 39, 40 und 41 sind an einem gemeinsamen Verbindungspunkt-58 mit einander verbunden. Zwischen die Basiselektrode eines Transistors 38 und den Verbindungspunkt 58 ist ein Widerstand 42 geschaltet.

Zwischen den Verbindungspunkt 58 und die Stromversorgungsleitung 37 ist ein Kondensator 44-geschaltet. An die Stromzuführungsleiter 36 und 37 sind win Widerstand 57 und eine Zener-Diode in Reihe angeschlossen. Zwischen die Basiselektrode des Transistors 38 und den Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 57 und der Zenerdiode 56 ist ein Widerstand 43 eingeschaltet.

Im Betrieb werden die Emitterströme der Transistoren 28, 29 30 vom Basisstrom des Transistors 38 bestimmt. Die Figuren 6a-6c zeigen die Wellenformen der Kollektorspannungen der Transistoren 31, 32 und 33. Die Dioden 39, 40 und 41 bewirken

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eine Gleichrichtung, wobei am Verbindungspunkt 58 eine Gleichspannung mit einer Welligkeit erhalten wird, wie in der Fig„6d dargestellt. Diese Gleichspannung wird vom Kondensator 44 geglättet, wobei eine Gleichspannung erhalten wird, die der Drehzahl des läufers 5 proportional ist. Die Zenerdiode 56 erzeugt eine Bezugsspannung am Verbindungspunkt zwischen dem Wi_ derstand 57 und der Zenerdiode 56. Die Basisspannung des Transistors 38 wird beeinflusst vom Verhältnis der Widerstandswerte der Widerstände 42 und 43 und vom Verhältnis der Spannungen der die am Verbindungspunkt 58 auftretenden und die Drehzahl anzeigenden Spannung und der Bezugsspannung der Zenerdiode 56ο Der Basisstrom des Transistors 38 verändert sich sehr stark, wenn.die Basisspannung ungefähr 0,5 bis 0,7 Volt beträgt.

Entsprechend der vorherbestimmten Drehzahl wird das Verhältnis der Widerstände 43 und 42 zu einander nahezu gleich dem Verhältnis der Bezugsspannung zu der am Punkt 58 liegenden Spannung bemessen.

Übersteigt die Drehzahl des Läufers 5 die vorherbestimmte Drehzahl, so sinkt die Basisspannung des Transistors 38 ab mit der Folge, dass der Basisstrom der Transistoren 31, 32 und 33 und das erzeugte Drehmoment schwächer wird und die Drehzahl des Läufers 5 absinkt. Sinkt die Drehzahl des Läufers 5 unter die vorherbestimmte Drehzahl ab, so verstärkt sich der Basisstrom des Transistors 38 und bewirkt eine Verstärkung der Basisströme der Transistoren 31» 32 und 33, wodurch das Drehmoment verstärkt wird. Hierbei w ird dann die Drehzahl des Läufers 5 erhöht«, Die Drehzahl des Läufers 5 wird daher auf eine fast konstante Drehzahl mit einem vorherbestimmten Wert geregelt.

In der Figo5 zeigen die Kurven 61 und 62 die Charakteristiken für den Fall, wenn der Kollektor-Emitter-Pfad des Transistors 38 durch einen Leiter kurzgeschlossen wird. Die Kurven 63, 64, 65 und 66 zeigen die Charakteristiken für den Fall, wenn der Transistor 38 wirksam ist, und wenn die Drehzahl der Läufers auf einen vorherbestimmten Wert geregelt wird. Zum Vorherbestim

men

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der Drehzahl braucht nur ein Widerstand 42 oder ein Widerstand 43 vorgesehen oder die Spannung der Zenerdiode 56 bestimmt zu werden·

Me Drehzahl des Motors ist nunmehr fast unabhängig von Schwankungen der Speisespannung.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

Elektromotor, gekennzeichnet durch Ständerwicklungen, die in gewählten Bezirken Magnetfelder erzeugen, durch einen permanent magnetisieren Läufer, der nahe an den Ständerwicklungen innerhalb der Magnetfelder drehbar gelagert ist, durch einen Drehstellungsdetektor, der mit dem läufer verbunden ist und die relative Drehstellung der Ständerwicklungen und des Läufers ermittelt, und der ein Spannungserzeugungsmittel aufweist, das eine Anzahl von Spannungen erzeugt, deren Höhe sich entsprechend der Drehstellung verändert, durch ein Impedanzmittel mit zwei Anschlussklemmen, dessen Impedanz aufgrund eines äußeren Kommandos veränderlich ist, durch eine Anzahl von Transistoren, deren Emitterelektroden mit der einen Klemme des Impedanzmittels verbunden sind, wobei das Spannungserzeugungsinittel mit den.Basiselektroden der Transistoren und mit der anderen Klemme des Impedanzmittels verbunden ist und die vom Spannungserzeugungsmittel erzeugte Spannung den Basiselektroden der Transistoren und der anderen Klemme des Impedanzmittels zuführt, und durch Mittel, die die Kollektorelektroden der Transistoren mit den betreffenden Ständerwicklungen verbinden.
2. Elektromotor, gekennzeichnet durch Ständerwicklungen, die in gewählten Bezirken Magnetfelder erzeugen, durch einen permanent magnetisieren Läufer, der nahe an den Ständerwicklungen innerhalb der Magnetfelder drehbar gelagert ist, durch einen Drehstellungsdetektor, der mit dem Läufer verbunden ist und die relative Drehstellung der Ständerwicklungen und des Läufers ermittelt, und der ein Spannungserzeugungsmittel aufweist, das eine Anzahl von Spannungen erzeugt, deren Höhe sich in Abhängigkeit von der Drehstellung verändert, durch ein Impedanzmittel mit zwei Anschlussklemmen, dessen Impedanz aufgrund eines äußeren Kommandos veränderbar ist, durch eine Anzahl von Transistoren, deren

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Emitterelektroden mit der einen Klemme des Impedanzmittels verbunden sind, durch ein Mittel zum Erzeugen eines Basisspannung, mit dem das Spannungserzeugungsmittel verbunden ist und jede der genannten Anzahl von Spannungen um die Basisspannung erhöht, wobei der Ausgang des die Basisspannung erzeugenden Mittels mit den Basiselektroden der Transistoren 'und mit der anderen Klemme des Impedanzmittels verbunden ist und die summierten Spannungen den Basiselektroden und der anderen Klemme des Impedanzmittels zuführt, und durch Mittel, die die Kollektorelektroden mit den betreffenden Ständerwicklungen verbinden.
3. Elektromotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Impedanzmittel aus einem Regelwiderstand besteht.
4-. Elektromotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Impedanzmittel aus einem veränderbaren Im-' pedanzmittel besteht, das auf physikalische Werte anspricht.
5. Elektromotor, gekennzeichnet durch Ständerwicklungen, die in gewählten Bezirken Magnetfelder erzeugen, durch einen permanent magnetisierten Läufer, der nahe an den Ständerwicklungen innerhalb der Magnetfelder drehbar gelagert ist, durch einen Drehstellungsdetektor, der mit dem Läufer verbunden ist und die relative Drehstellung der Ständerwicklungen und des Läufers ermittelt, und der ein Spannungserzeugungsmittel aufweist, das eine Anzahl von Spannungen erzeugt, deren Höhe sich in Abhängigkeit von der Drehstellung verändert, durch ein Strom-regelmittel mit einer Stromregelklemme, das als eine Impedanz wirkt, die von der Stromregelklemme geregelt wird, durch eine Anzahl von Transistoren, deren Emitterelektroden mit dem Strompfad des Stromregelmittels verbunden sind, wobei das Spannungeer— zeugungsmittel mit den Basiselektroden der Transistoren und mit dem Strompfad des Stromregelmittels verbunden ist und die vom Drehstellungsdetektor erzeugte Spannung den Basiselektroden der Transistoren und dem Strompfad des

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Stromregelmittels zuführt, durch Mittel, die die Kollektorelektroden der Transistoren mit den "betreffenden Ständerwicklungen verbinden, und durch Mittel, die die Stromregelklemme des Stromregelmittels regeln.

6β Elektromotor, gekennzeichnet durch Ständerwicklungen, die in gewählten Bezirken Magnetfelder erzeugen, durch einen permanent magnetisierten Läufer, der nahe an den Ständerwicklungen innerhalb der Magnetfelder drehbar gelagert ist, durch einen Drehstellungsdetektor, der mit dem läufer verbunden ist und die relative Drehstellung der Ständerwicklungen und des Läufers ermittelt, und der ein Spannungserzeugungsmittel aufweist, das eine Anzahl von Spannungen erzeugt, deren Höhe sich in Abhängigkeit von der Drehstellung verändert, durch ein Stromregelmittel mit einer Regelklemme, das als eine von der Regelklemme geregelte Impedanz wirkt, durch eine Anzahl von Transistoren, deren Emitterelektroden mit dem Strompfad des Stromregelmittels verbunden sind, durch ein eine Basisspannung erzeugendes Mittel, mit dem das spannungserzeugende Mittel verbunden ist und jede der genannten Spannungen um die Basisspannung erhöht, wobei der Ausgang des die Basisspannung erzeugenden Mittels mit den Basiselektroden der Transistoren und mit dem Strompfad des Stromregelmittels verbunden ist und die von dem Drehstellungsdetektor erzeugte Spannung den Basiselektroden der Transistoren und dem Strompfad des Stromregelmittels zuführt, durch Mittel, die die Kollektorelektroden der Transistoren mit den betreffenden Ständerwioklungen verbinden, und durch Mittel, die die Regelklemme des Stromregelmittels regeln.

7· Elektromotor nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Stromregelmittel aus einem Widerstand und einem Transistor besteht.

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8, Elektromotor, gekennzeichnet durch Ständerwicklungen, die in gewählten Bezirken Magnetfelder erzeugen, durch einen permanent magnetisierten Läufer, der nahe an den Ständerwicklungen innerhalb der Magnetfelder drehbar gelagert ist, durch einen Drehstellungsdetektor, der mit dem Läufer verbunden ist und die relative Drehstellung der Ständerwicklungen und des Läufers ermittelt, und der ein Mittel zum Erzeugen einer Anzahl von Spannungen aufweist, deren Höhe sich in Abhängigkeit von der Drehstellung verändert, durch eine Stromregelschaltung mit einer Regelklemme und einem Strompfad, durch eine Anzahl von Transistoren, deren Emitterelektroden mit dem Strompfad der Stromregelschaltung verbunden sind, durch Mittel zum Erzeugen einer Basisspannung, mit denen das genannte spannungserzeugende Mittel verbunden ist und jede Spannung der genannten Anzahl von Spannungen um die Basisspannung erhöht, wobei der Ausgang der die Basisspannung erzeugenden Mittel mit den Basiselektroden der Transistoren und mit dem Strompfad der Stromregelschaltung verbunden ist und die vom Drehstellungsdetektor erzeugte Spannung den Basiselektroden der Transistoren und dem Strompfad der Stromregelschaltung zuführt, durch Mittel, die die Kollektorelektroden der Transistoren mit den betreffenden Ständerwicklungen verbinden, durch Mittel zum Ermitteln der Drehzahl des Läufers, die ein der Drehzahl entsprechendes Signal erzeugen, durch Mittel, zum Erzeugen eines Bezugssignals, das einer vorherbestimmten Drehzahl entspricht, und durch Mittel, die das der Drehzahl entsprechende Signal mit dem Bezugs signal vergleichen, wobei ein Signal erhalten wird, mit dem die Regelklemme der Stromregelschaltung geregelt wird.

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