Die Erfindung betrifft ein Sensorgebläse mit einem
kollektorlosen Gleichstrommotor zur Steuerung von Funktionen einer
Klimaanlage in einem KFZ gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruches 1.The invention relates to a sensor fan with a
brushless DC motor for controlling functions of a
Air conditioning in a car according to the generic term
of claim 1.
Kollektorlose Gleichstrommotoren
sind bekannt und zwar aus den deutschen Patenten DE 22 25 442 C3 oder DE 22 60 069 C2 .Collectorless DC motors are known from the German patents DE 22 25 442 C3 or DE 22 60 069 C2 ,
Bei diesen Motoren werden als Drehstellungsdetektoren
häufig
Hallgeneratoren (oder auch sogenannte Hall-ICs) verwendet. Um die
Rotorstellung zu signalisieren und dementsprechend die Wicklung
pulsweise zu bestromen. Aus diesem Stande der Technik ist es such
bekannt, nur eine einzige Spule als Statorwicklung vorzusehen.These motors are used as rotary position detectors
frequently
Hall generators (or so-called Hall ICs) are used. To the
To signal the rotor position and accordingly the winding
to be energized in pulses. From this state of the art it is sought
known to provide only a single coil as a stator winding.
Für
manche Anwendungen, insbesondere bei sehr unterschiedlicher Umgebungstemperatur, beispielsweise
in Kraftfahrzeugen, die sowohl am Nordpol als auch in der Sahara
funktionieren müssen,
ist es von besonderer Bedeutung, daß der Motor sicher funktioniert.
Der Rotorstellungssensor unterliegt dabei jedoch starken Schwankungen
und arbeitet unter Umständen
nicht mehr zuverlässig
bzw. gibt sehr unterschiedliche Spannungswerte ab. Neben diesem
Bedürfnis
geht es auch darum, solche sehr einfach gebauten Motoren entsprechend
leise im Betrieb zu haben, denn die ständige Forderung nach Geräuscharmut
wird insbesondere bei Dauerbetrieb erhoben und in vielen Anwendungsfällen wird
Dauerbetrieb gefordert. Für
Dauerbetrieb ist ein kollektorlosen Gleichstrommotor ohnehin schon
vorteilhaft.For
some applications, especially at very different ambient temperatures, for example
in motor vehicles both at the North Pole and in the Sahara
have to work
it is particularly important that the engine works safely.
However, the rotor position sensor is subject to strong fluctuations
and may work
no longer reliable
or gives very different voltage values. Besides this
desire
it is also about making such very simple built motors accordingly
to be quiet in operation because the constant demand for low noise
is collected especially during continuous operation and is used in many applications
Continuous operation required. For
A collectorless DC motor is already in continuous operation
advantageous.
Aus dem DE 84 31 241 U1 ist bereits
eine sehr einfache Lösung
für einen
kollektorlosen Gleichstrommotor mit Hall-IC und relativ aufwendiger
zugehöriger
Schaltung bekannt. Jene Lösung
zeigt eine uns unsymetrische Spule, wie sie aus der 1 der DE 22 60 069 C2 bekannt ist, während 8 der DE 22 60 069 C2 eine zur Rotationsachse
konzentrische symmetrische Spule im ebenen Luftspalt (wie hier in 4) zeigt.From the DE 84 31 241 U1 a very simple solution for a collectorless DC motor with Hall IC and a relatively complex associated circuit is already known. That solution shows an unsymmetrical coil as it emerges from the 1 the DE 22 60 069 C2 is known while 8th the DE 22 60 069 C2 a symmetrical coil in the plane air gap concentric to the axis of rotation (as here in 4 ) shows.
Eine einfache Gesamtlösung, d.h.
einfachster Motor und möglichst
wenig Schaltungselemente für
die zugehörige
Kommutierungsschaltung, ist deshalb zu erstreben. Obwohl die Schaltung
gemäß 5 mit ihrer geringen Komponentenzahl
für den bekannten
einfachen Motor insgesamt zu einer hervorragenden technischen Lösung für den Markt
der Luftsensortechnik, insbesondere wenn man den Herstellpreis einbezieht,
führt,
kann diese Schaltung möglicherweise
auch unabhängig
von der Art des speziellen Motors oder einer besonderen Anwendung,
wie eingangs erwähnt
von Bedeutung sein, also z.B. auch in Verbindung mit Hallgeneratoren
als Rotorstellungssensoren. Die Schaltung nach 5 trägt
auch zu ruhigem Lauf bei.A simple overall solution, ie the simplest motor and as few circuit elements as possible for the associated commutation circuit, is therefore to be aimed for. Although the circuit according to 5 With its small number of components for the well-known simple motor as a whole, it leads to an excellent technical solution for the air sensor technology market, especially if the manufacturing price is included, this circuit may also be independent of the type of special motor or a special application, as mentioned at the beginning be of importance, for example also in connection with Hall generators as rotor position sensors. The circuit after 5 also contributes to smooth running.
Aus der DE 8431241 U1 ist ein Sensorgebläse mit einem
bürstenlosen
Gleichstrommotor zur Klimatisierung eines KFZ-Innenraumes mit den Merkmalen des Oberbegriffes
des Patentanspruches 1 bekannt. Ferner beschreibt die DE 3504842 A1 eine Anordnung
zum Erfassen der Raumtemperatur in einem Fahrzeug, bei der ein Temperaturfühler relativ weit
von einem ihn anblasenden Lüfter
entfernt im Bereich des Fahrzeuginnenraums angeordnet ist. Schließlich beschreibt
die JP 59-032698 A eine selbstrückkoppelnde
Steuerung für
einen Raumventilator, bei dem der Motor des Ventilators über ein
im Luftstrom stromab einer Heizeinrichtung angeordnetes Thermoelement
gesteuert wird.From the DE 8431241 U1 a sensor blower with a brushless DC motor for air conditioning a motor vehicle interior with the features of the preamble of claim 1 is known. Furthermore describes the DE 3504842 A1 an arrangement for detecting the room temperature in a vehicle, in which a temperature sensor is arranged relatively far from a fan blowing it in the area of the vehicle interior. Finally describes the JP 59-032698 A a self-feedback control for a room fan, in which the motor of the fan is controlled via a thermocouple arranged downstream of a heating device in the air flow.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
Sensorgebläse
mit einem kollektorlosen Gleichstrommotor zur Steuerung von Funktionen
einer Klimaanlage in einem KFZ in Vorschlag zu bringen, das möglichst
kompakt ist und sicher funktioniert, insbesondere auch hinsichtlich
der Temperatursteuerung, und einen geräuscharmen Betrieb ermöglicht.The invention is based on the object
sensor blower
with a brushless DC motor to control functions
to propose an air conditioning system in a car, if possible
is compact and works safely, especially with regard to
temperature control, and quiet operation.
Diese Aufgabe wird durch ein Sensorgebläse mit den
Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Weiterbildungen des Sensorgebläses
sind in den Unteransprüchen
angegeben.This task is accomplished with a sensor blower
Features of claim 1 solved.
Further developments of the sensor blower
are in the subclaims
specified.
Einzelheiten der Erfindung ergeben
sich aus den beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen.
Es zeigen (1 bis 3 in doppelter natürlicher
Größe):Details of the invention result from the exemplary embodiments described and shown in the drawing. Show it ( 1 to 3 in double natural size):
1 ein
erstes Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Sensorgebläses im Schnitt, 1 a first embodiment of a sensor fan according to the invention in section,
2 eine
Draufsicht auf das in 1 dargestellte
Sensorgebläse, 2 a top view of the in 1 sensor fan shown,
3 ein
zweites Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Sensorgebläses in zu 1 variierter Konstruktion, 3 a second embodiment of a sensor fan according to the invention in 1 varied construction,
4 einen
Schnitt entlang der Linie IV-IV in 1 und 3, 4 a section along the line IV-IV in 1 and 3 .
5 ein
Steuerschaltbild des erfindungsgemäß verwendeten Motors und 5 a control circuit diagram of the motor used in the invention and
6 ein
Kurvendiagramm des Drehmomentverlaufs. 6 a curve diagram of the torque curve.
Der in 1 und 2 dargestellte Ventilator bzw.
das Sensorgebläse
besteht aus einem kleinen Elektromotor 1, einem Gehäuseoberteil 2,
einem Gehäuseunterteil 3,
einem Radialventilatorrad 4 und einer Steckereinheit 5.The in 1 and 2 The fan shown or the sensor fan consists of a small electric motor 1 , an upper housing part 2 , a lower housing part 3 , a radial fan wheel 4 and a plug unit 5 ,
Eine Welle 11 des Motors 1 läuft an einem axialen
Ende 13 gegen eine Anlauffläche 12 des Gehäuseunterteiles 3 an.
Dieses axiale Wellenende 13 hat vorzugsweise eine halbrunde
Kuppe. Eine Doppelgleitlagerbuchse 14 ist im Gehäuseunterteil 3 eingesetzt
und weist zwei axial möglichst
weit voneinander entfernte Laufflächen auf, in denen die Welle 11 läuft. Am
anderen axialen Ende 15 ist das Ventilatorrad 4,
eine Weicheisenscheibe 16 und ein permanentmagnetischer
Scheibenmagnet 17 konzentrisch und drehfest angebracht.
Zwischen dem Gehäuseoberteil 2 und
dem Gehäuseunterteil 3 ist
eine Leiterplatte 18 angeordnet. Auf der Leiterplatte 18 ist
symmetrisch zur Welle 11 eine Statorwicklung 19 angeordnet,
die die Arbeitsspule 40 und die Tachospule 41 enthält. Die
Arbeitsspule 40 und die Tachospule 41 sind bifilar
oder geteilt gewickelt. Für
die Tachospule 41 werden nicht so viele Windungen benötigt, d.h.
die Windungen der Tachospule 41 werden erst nach einer
bestimmten Anzahl der Windungen der Arbeitsspule 40 mit
dieser gleichphasig gewickelt (im Ausführungsbeispiel 1100 bzw. 700
Windungen). Eine durch die Rotorbewegung erzeugte Hilfsspannung wird
zur Steuerung der pulsweisen Bestromung der Arbeitsspule 40 verwendet.
Die Luft wird über
einen rohrförmigen
Domschacht 20 angesaugt. Im Domschacht 20, d.h.
im Luftstrom 21, ist ein Heißleiterwiderstand (PTC) 27,
der über
Mäanderdrähte 28, 29 und
Leitungen 30 mit der Leiterplatte 18 verbunden ist,
angeordnet.A wave 11 of the motor 1 runs at one axial end 13 against a contact surface 12 of the lower part of the housing 3 on. This axial shaft end 13 preferably has a semicircular crest. A double plain bearing bush 14 is in the lower part of the housing 3 used and has two axially spaced treads in which the shaft 11 running. At the other axial end 15 is the fan wheel 4 , a soft iron disc 16 and a permanent magnetic disc magnet 17 mounted concentrically and non-rotatably. Between the upper part of the housing 2 and the lower part of the housing 3 is a circuit board 18 arranged. On the circuit board 18 is symmetrical to the wave 11 a stator winding 19 arranged the the work spool 40 and the speedometer coil 41 contains. The work spool 40 and the speedometer coil 41 are wrapped bifilar or divided. For the speedometer coil 41 not so many turns are needed, ie the turns of the speedometer coil 41 are only after a certain number of turns of the work coil 40 with this wound in phase (in the exemplary embodiment 1100 or 700 turns). An auxiliary voltage generated by the rotor movement is used to control the pulsed energization of the work coil 40 used. The air is passed through a tubular dome shaft 20 sucked. In the cathedral shaft 20 , ie in the air flow 21 , is a thermistor (PTC) 27 that over meander wires 28 . 29 and lines 30 with the circuit board 18 is connected.
Die Mäanderdrähte 28, 29 liegen
im Luftstrom 21 und werden laufend von der angesaugten Luft
gekühlt
und haben dadurch einen vernachlässigbar
kleinen Temperatureinfluß auf
den PTC 27. Die Leitungen 30 liegen in Schlitzen 22 und
damit im Austrittsbereich des Luftstromes 21, d.h. auch
dieser Bereich wird laufend gekühlt
und beeinflußt
deshalb nicht den für
Steuerzwecke eingebauten PTC 27.The meander wires 28 . 29 lie in the airflow 21 and are continuously cooled by the intake air and therefore have a negligible temperature influence on the PTC 27 , The lines 30 are in slots 22 and thus in the outlet area of the air flow 21 , ie this area is also continuously cooled and therefore does not affect the PTC installed for control purposes 27 ,
Der PTC 27 steuert beispielsweise
Funktionen einer Klimaanlage in einem PKW. Der Luftstrom wird durch
das Ventilatorrad 4 erzeugt, wobei er über den Domschacht 20 angesaugt
wird und über
das Ventilatorrad 4 durch einen oder mehrere Schlitze 22, die
im Gehäuseoberteil 2 parallel
den Außenkanten der
radial gerichteten Flügel
des Ventilatorrades 4 gegenüberliegend angeordnet sind,
herausgeführt wird.
Die Leiterplatte 18 ist zwischen dem Gehäuseoberteil 2 und
dem Gehäuseunterteil 3 festgeklemmt und
ragt seitlich mit einem Überstand 23 heraus.
Die Steckereinheit 5 kann einteilig an das Gehäuseoberteil 2 angespritzt
oder an diesem befestigt sein. Die Stecker 24 sind an ihrem
einen Ende 25 direkt mit den Leiterbahnen bzw. Kontakten
auf dem Überstand 23 der
Leiterplatte 18 verbunden. Zur Sicherung des Anlaufs des
Motors ist ein weichmagnetisches Eisenplättchen 26 neben der
Statorwicklung 19 auf der Leiterplatte 18 den
Rotormagneten (vorzugsweise 4 Pole) 17 axial gegenüberliegend
angeordnet.The PTC 27 controls functions of an air conditioning system in a car, for example. The air flow is through the fan wheel 4 generated, where it over the cathedral shaft 20 is sucked in and via the fan wheel 4 through one or more slots 22 that in the housing top 2 parallel to the outer edges of the radially directed blades of the fan wheel 4 are arranged opposite, is led out. The circuit board 18 is between the upper part of the housing 2 and the lower part of the housing 3 clamped and protrudes laterally with a protrusion 23 out. The connector unit 5 can be made in one piece on the upper housing part 2 molded or attached to this. The plugs 24 are at one end 25 directly with the conductor tracks or contacts on the protrusion 23 the circuit board 18 connected. To ensure that the motor starts up, there is a soft magnetic iron plate 26 next to the stator winding 19 on the circuit board 18 the rotor magnet (preferably 4 poles) 17 arranged axially opposite.
Günstiger
ist es, wenn mindestens zwei Eisenplättchen 26, 26' gegenüberliegend,
d.h. 180° umfangsmäßig versetzt,
angeordnet werden, wie 4 zeigt.
Aus Platzgründen
wurde in 1 nur ein Eisenplättchen 26 auf
der Leiterplatte 18 angebracht. Wegen größtmöglichen
Leichtlaufes wurde auch auf einen magnetischen Rückschluß (z.B. weichmagnetische Scheibe)
unter der Statorwicklung 19 verzichtet. Der Wellendurchmesser
wurde auch wegen des Leichtlaufes möglichst klein, hier 1 mm, gewählt.It is cheaper if at least two iron tiles 26 . 26 ' opposite, ie 180 ° circumferentially offset, can be arranged as 4 shows. For reasons of space, in 1 just an iron tile 26 on the circuit board 18 appropriate. Because of the greatest possible smooth running, a magnetic yoke (eg soft magnetic disc) was also placed under the stator winding 19 waived. The shaft diameter was also chosen to be as small as possible, in this case 1 mm, because of the smooth running.
Grundsätzlich werden die weichmagnetischen
Elemente 26, 26', 26'' nicht nur für eine bestimmte Startposition
sondern auch für
guten Lauf angeordnet bzw. gestaltet. Hierzu wird ausdrücklich auf
die DE 22 25 442 C3 und
ihre Zusatzanmeldungen verwiesen.Basically, the soft magnetic elements 26 . 26 ' . 26 '' not only arranged or designed for a certain starting position but also for a good run. For this purpose, the DE 22 25 442 C3 and referred to their additional applications.
Ein permanentmagnetischer Hilfsmagnet statt
des weichmagnetischen Eisenplättchens 26 würde zwar
einerseits eine Verbesserung des Anlaufes des Motors bringen aber
eventuell das Laufgeräusch
(axiales Rattern) erhöhen.
Deshalb ist auf die in Anspruch 6 angegebene Anleitung hierfür zu achten.A permanent magnetic auxiliary magnet instead of the soft magnetic iron plate 26 on the one hand would improve the starting of the motor but possibly increase the running noise (axial rattling). Therefore, the instructions given in claim 6 must be observed.
In 3 ist
ein weiteres Ausführungsbeispiel eines
Ventilators bzw. Sensorgebläses
gemäß der Erfindung
gezeigt. Das Ventilatorrad 4 wird von einem Motor 31,
der im wesentlichen dem oben beschriebenen Motor 1 entspricht,
ebenfalls direkt angetrieben. Der Motor 31 und das Ventilatorrad 4 werden
von einem Gehäuseoberteil 32 und
einem Gehäuseunterteil 33 eingeschlossen.
Zwischen beiden Teilen 32 und 33 ist eine Leiterplatte 38 befestigt.
Stecker 34 ragen durch das Gehäuseunterteil 33 zum Einstecken
in entsprechende nicht gezeigte Buchsen. Am anderen Ende sind die
Stecker 34 an die Leiterplatte 38 kontaktierend
angebracht. Ein PTC 37 ist auf der Leiterplatte 38 verlötet und
liegt im ausblasenden Bereich des Luftstromes 21. Die Welle 11 des Motors 31 ist
in zwei Gleitlagern 35 gelagert. Ein Wellenende 13 läuft mit
einer Kuppe gegen eine Anlauffläche
im Gehäuseunterteil 33 axial
an, während
am anderen Wellenende 15 eine Buchse 36 zentrisch
auf der Welle festgemacht ist. An der Buchse 36 ist konzentrisch
die Haltescheibe 16 befestigt und auf der einen Stirnseite
der weichmagnetischen Rückschlußscheibe 16 das
Ventilatorrad 4 und auf der anderen Stirnseite der Scheibenmagnet 17 angeordnet.
Als Anlaufhilfe ist hier ein permanentmagnetisches, zur Welle symmetrisches
Plättchen 39 konzentrisch
zur Welle auf einem lagerrohrartigen Ansatz 50 befestigt. Ein
konzentrisches weichmagnetisches Plättchen mit z.B. quadratischer
Außenkontur
könnte
das z.B. 2polige Permanentmagnetplättchen 39 ersetzen.In 3 Another embodiment of a fan or sensor fan according to the invention is shown. The fan wheel 4 is powered by an engine 31 , which is essentially the engine described above 1 corresponds, also directly driven. The motor 31 and the fan wheel 4 are from an upper housing part 32 and a lower housing part 33 locked in. Between the two parts 32 and 33 is a circuit board 38 attached. plug 34 protrude through the lower part of the housing 33 for insertion into corresponding sockets, not shown. At the other end are the plugs 34 to the circuit board 38 attached contacting. A PTC 37 is on the circuit board 38 soldered and lies in the blow-out area of the air flow 21 , The wave 11 of the motor 31 is in two plain bearings 35 stored. A shaft end 13 runs with a crest against a contact surface in the lower housing part 33 axially on, while at the other shaft end 15 a socket 36 is centered on the shaft. At the socket 36 is concentric the holding disc 16 attached and on one end face of the soft magnetic yoke 16 the fan wheel 4 and on the other end the disc magnet 17 arranged. As a starting aid, there is a permanent magnetic plate that is symmetrical to the shaft 39 concentric to the shaft on a bearing tube-like approach 50 attached. A concentric soft magnetic plate with, for example, a square outer contour could be the 2-pole permanent magnet plate, for example 39 replace.
4 zeigt
eine Draufsicht auf die Statorwicklung 19, die in den Ausführungsbeispielen
gemäß 1 und 3 zur Anwendung kommt. Die Wicklung 19 ist
symmetrisch um die Welle 11 angeordnet und bildet im wesentlichen
ein längliches Rechteck.
Zur Verbesserung des Wirkungsgrades des Motors sind die Längsseiten
des Rechtecks in der Mitte nach Art einer liegende Acht (∞) eingezogen bei
einem Motor mit vier Rotorpolen. Die Form einer solchen Wicklung
ist mit strichpunktierten Linien 59 eingezeichnet. 4 shows a plan view of the stator winding 19 that according to the exemplary embodiments 1 and 3 is used. The winding 19 is symmetrical around the shaft 11 arranged and essentially forms an elongated rectangle. To improve the efficiency of the motor, the long sides of the rectangle are drawn in the middle like a figure of eight (∞) for a motor with four rotor poles. The shape of such a winding is with dash-dotted lines 59 located.
Die Arbeitswicklung 40 und
die Tachowicklung 41 bilden zusammen eine einzige Statorspule 19,
welche durchgehend eindrähtig
gewickelt ist und eine herausgeführte
Anzapfung die in Serie gehaltenen Wicklungen (Arbeitswicklung 40)
und Tachowicklung 41 verbindet. Die einzige Spule ist so
gestaltet, daß ihre
motorisch wirkenden, im Bereich des Rotormagneten liegenden Abschnitte
bei zylindrischem Luftspalt parallel zur Rotationsachse, bzw. parallel
zu den Pollücken
des Rotormagneten, und bei ebenem Luftspalt senkrecht zur Rotationsachse
möglichst
radial, bzw. parallel zu den Pollücken des Rotormagneten verlaufen.
Die motorisch wirksamen Abschnitte der Wicklung 19 sollen
nämlich
möglichst
radial verlaufen. Die Spule bildet bei ungerader Polpaarzahl (2p
= 2, 6, 10, ...) vorzugsweise eine Durchmesserwicklung.The work winding 40 and the speedometer winding 41 together form a single stator coil 19 , which is wound in a single wire and a tapped lead out the windings held in series (working winding 40 ) and speedometer winding 41 combines. The only coil is designed that their motor-acting sections lying in the area of the rotor magnet run parallel to the axis of rotation or parallel to the pole gaps of the rotor magnet in the case of a cylindrical air gap, and as radially as possible or parallel to the pole gaps of the rotor magnet in the case of a flat air gap perpendicular to the axis of rotation. The motor-active sections of the winding 19 namely, they should run as radially as possible. In the case of an odd number of pole pairs (2p = 2, 6, 10, ...), the coil preferably forms a diameter winding.
In 4 ist
ein weiteres Weicheisenteil 26'' eingezeichnet.
Zu diesem um 180° diametral
versetzt könnte
ein nicht gezeichnetes weiteres Teil 26''' für bessere
Symmetrie dieses ergänzen.
Alle Teile 26 insgesamt sind im Sinne de Lehre der DE 22 25 442 C3 und DE 22 43 923 C2 u.
a. optimal gestaltet.In 4 is another soft iron part 26 '' located. Another part, not shown, could be offset diametrically to this by 180 ° 26 ''' for better symmetry add this. All parts 26 overall, in the sense of the teaching of DE 22 25 442 C3 and DE 22 43 923 C2 among other things, optimally designed.
Sie können als weichmagnetische Teile
allein oder mit permanentmagnetischen Elementen kombiniert verwendet
werden, wie z.B in der DE
22 60 069 C2 angegeben. 1 zeigt
hier nur weichmagnetische, 4 nur
permanentmagnetische statorseitige Teile zur Erzeugung eines Reluktanzhilfsmoments.
Aber es könnte
auch 26, 26' permanentmagnetisch, 26'' und 26''' weichmagnetisch
sein. Die lappenartigen rechteckförmigen Ansätze können auch abgewinkelte Teile
eines Weicheisenblechs sein, das unter der Spule 19 für den magnetischen
Rückschluß vorgesehen
ist, welches, wie angedeutet, zwar die Reibung erhöht (da es
mit dem Rotormagneten nicht rotiert) aber auch das Drehmoment erhöht. They can be used as soft magnetic parts alone or combined with permanent magnetic elements, such as in the DE 22 60 069 C2 specified. 1 shows only soft magnetic, 4 only permanent magnetic parts on the stator side to generate a reluctance auxiliary torque. But it could also 26 . 26 ' permanently magnetic, 26 '' and 26 ''' be soft magnetic. The tab-like rectangular approaches can also be angled parts of a soft iron sheet that is under the coil 19 is provided for the magnetic yoke which, as indicated, increases the friction (since it does not rotate with the rotor magnet) but also increases the torque.
Die Steuerschaltung (5) des im erfindungsgemäßen Sensorgebläse zu verwendeten
Motors 1, 31 besteht aus wenigen Bauteilen, und
zwar aus einem Operationsverstärker
(OP) 42, einem Startkondensator 43 und einem Rückkopplungskondensator 45.
Im Ausführungsbeispiel
wurde ein Operationsverstärker
mit offenem Kollektor verwendet, der als IC ausgeführt ist.The control circuit ( 5 ) of the motor to be used in the sensor fan according to the invention 1 . 31 consists of a few components, namely an operational amplifier (OP) 42 , a starting capacitor 43 and a feedback capacitor 45 , In the exemplary embodiment, an operational amplifier with an open collector was used, which is designed as an IC.
Zum Anlaufen benötigt der Motor einen Einschaltspannungsimpuls,
der durch Schließen
eines Schalters 46 (beispielsweise ein Zündschloß beim PKW) über den
Kondensator 43 an den invertierenden Eingang 44 des
Operationsverstärkers 42 gelangt.
Dadurch wird der OP 42 leitend, die Spule 40 ist
eingeschaltet.To start up, the motor requires a switch-on voltage pulse, which is triggered by closing a switch 46 (for example an ignition lock in a car) via the capacitor 43 to the inverting input 44 of the operational amplifier 42 arrives. This will make the OP 42 conductive, the coil 40 is on.
Die Impulsbreite ist so ausgelegt,
daß der Rotor
einen ausreichend großen
Drehmomentstoß erfährt. Schon
bei geringer Bewegung des Rotors wird in der Tachospule 41 eine
Spannung induziert, die die weitere phasenrichtige Steuerung des
Motorstroms übernimmt.The pulse width is designed so that the rotor experiences a sufficiently large torque surge. Even with slight movement of the rotor, the speedometer coil is 41 induces a voltage that takes over the further phase control of the motor current.
Die Arbeitsspule 40 wird
dabei jeweils nur eine Halbwelle lang, d.h. über eine Polteilung hinweg, eingeschaltet.
Die kinetische Energie des sich drehenden Rotors reicht aus, um
sicher über
die antriebslosen Winkelbereiche hinwegzukommen.The work spool 40 is only switched on for half a wave, ie across one pole pitch. The kinetic energy of the rotating rotor is sufficient to safely get over the non-driven angular ranges.
Anstelle des durch Weicheisenteile 26 erzeugten
Reluktanzmoments könnte
auch ein magnetisch erzeugtes Hilfsmoment verwendet werden. Zum Schalten
größerer Leistungen
kann dem OP 42 natürlich
ein entsprechender Leistungs-Transistor nachgeschaltet werden.Instead of using soft iron parts 26 generated reluctance torque, a magnetically generated auxiliary torque could also be used. The OP 42 of course, a corresponding power transistor can be connected downstream.
Durch diese Schaltung wird auch eine
Bedämpfung
der Kommutierungs-Schaltimpulse des Motors 1, 31 bewirkt.
Die Schaltimpulsspitzen werden vom negativen Ausgang der Arbeitsspule 40 über eine
Leitung 47 und den Rückkopplungskondensator 45 wieder
an den invertierenden Eingang 44 des OP 42 geführt (Rückkoppelung).
Durch diesen negativen Impuls am Eingang 44 wird der Impuls am
Ausgang 48 des OP 42 bedämpft, d.h. der invertierende
Eingang bewirkt eine Umkehrung dieses Impulses am Ausgang 48 und
damit eine Bedämpfung des
von der Arbeitsspule 40 ausgehenden negativen Impulses.
Auch der Kondensator 43 wirkt entsprechend dämpfend.
Durch die vorbeschriebene Rückkopplung
wird das Laufgeräusch
des Motors 1, 31 wesentlich kleiner.This circuit also dampens the commutation switching pulses of the motor 1 . 31 causes. The switching pulse peaks are from the negative output of the work coil 40 over a line 47 and the feedback capacitor 45 back to the inverting input 44 of the OP 42 led (feedback). This negative impulse at the input 44 becomes the pulse at the output 48 of the OP 42 damped, ie the inverting input causes a reversal of this pulse at the output 48 and thus a damping of that from the work coil 40 outgoing negative impulse. The capacitor too 43 has a correspondingly dampening effect. Due to the feedback described above, the running noise of the engine 1 . 31 much smaller.
6 zeigt
die Wirkungsweise des Motors 1, 31 anhand des
Drehmomentverlaufs. Das Reluktanzmoment gibt dem Rotor Ruhelagen
vor, aus denen heraus ein Anlauf möglich ist. Bei 4-poliger Magnetisierung
sind je Rotorumdrehung vier stabile Ruhelagen S1 bis
S4 und vier labile Ruhelagen L1 bis
L4 vorhanden. Nach dem Einschalten der Wicklung
läuft der
Rotor aus S1/S3 nach
der einen Richtung, aus S2/S4 nach
der anderen Richtung an. Entsprechendes gilt theoretisch auch für die labilen
Ruhelagen. Sie kommen in der Praxis jedoch kaum zum Tragen. 6 shows how the motor works 1 . 31 based on the torque curve. The reluctance moment gives the rotor rest positions from which a start is possible. With 4-pole magnetization, four stable rest positions S 1 to S 4 and four unstable rest positions L 1 to L 4 are available per rotor revolution. After switching on the winding, the rotor starts from S 1 / S 3 in one direction and from S 2 / S 4 in the other direction. The same applies theoretically to the unstable rest positions. However, they are hardly used in practice.
Werden weichmagnetische Teile 26 (1) verwendet erzeugen diese
mit dem Rotormagneten zusammen ein Reluktanzmoment doppelter Frequenz
mit vier Ruhelagen S1 bis S4.
Im Falle permanentmagnetischer statorseitiger Elemente (39 in 3) ist das dann erzeugte
Hilfsmoment von gleicher Frequenz wie das elektrische Moment Mee
und im optimalen Fall gegenphasig zu diesem (vgl. DE 22 60 069 C2 ). Das ergibt
ein besseres Anlaufverhalten für
den Motor.Become soft magnetic parts 26 ( 1 ) used together with the rotor magnet generate a reluctance torque of double frequency with four rest positions S 1 to S 4 . In the case of permanent magnetic elements on the stator side ( 39 in 3 ), the auxiliary torque then generated is of the same frequency as the electrical torque Mee and, in the optimal case, is out of phase with it (cf. DE 22 60 069 C2 ). This results in better starting behavior for the motor.