DE69507125T2

DE69507125T2 - Einrichtung zum Anlassen eines geschalteten Reluktanzmotors

Info

Publication number: DE69507125T2
Application number: DE69507125T
Authority: DE
Inventors: Thomas G. Menomonee Falls Wisconsin Van Sistine
Original assignee: AO Smith Corp
Current assignee: AO Smith Corp
Priority date: 1995-03-14
Filing date: 1995-10-11
Publication date: 1999-07-22
Anticipated expiration: 2015-10-12
Also published as: IE76128B1; CA2159781C; DE69507125D1; MX9504595A; EP0732801B1; EP0732801A3; US5497064A; EP0732801A2; IE950764A1; CA2159781A1

Description

Die Erfindung betrifft geschaltete Reluktanzmotoren ("SR-Motoren") und insbesondere eine Vorrichtung, um zu bestimmen, welche Phase eines geschalteten Reluktanzmotors zu einem vorgegebenen Augenblick umgepolt werden soll.
Geschaltete Reluktanzmotoren haben Mehrfach-Pole sowohl am Stator als auch am Läufer. Es gibt Wicklungen oder Spulen an den Statorpolen, und jedes Paar von Wicklungen an diametral gegenüberliegenden Statorpolen ist in Reihe geschaltet, um eine elektrisch unabhängige Phase des geschalteten Reluktanzmotors zu bilden. Es gibt keine Wicklungen oder Magnete am Läufer. Der Läufer ist allerdings aus magnetisch durchlässigem Material gebildet, wie beispielsweise einer eisenartigen Legierung.
Um einen geschalteten Reluktanzmotor zu starten, ist es notwendig, die Lage des Läufers in Bezug auf den Stator zu bestimmen. Die Lage des Läufers in Bezug auf den Stator bestimmt es, welche Phase des Stators zuerst erregt oder umgepolt werden sollte. Wenn die Lage des Läufers nicht ordnungsgemäß bestimmt ist, kann das Umpolen einer der Statorphasen zu einem unwirksamen Start oder Rückwärtslauf des Motors führen. Viele herkömmliche Fühler zum Bestimmen der Rotorlage sind jedoch sperrig, unzuverlässig und teuer.
Die EP-A-0462729 beschreibt einen bürstenlosen Motor, bei dem die Läuferlage bestimmt werden kann, während der Läufer stillsteht, und zwar unter Verwendung einer geeigneten Steuerschaltung.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein geschalteter Reluktanzmotor vorgesehen, mit:
einem Läufer, der zur Drehung um eine Achse angebracht ist und eine Anzahl von Läuferpolen aufweist;
einem Stator, der den Läufer umgibt und mindestens drei Statorphasen umfaßt; und
einer Schaltung zum Steuern des Motors, wobei die Schaltung dadurch gekennzeichnet ist, daß die Schaltung Impulsmittel umfaßt, um einen Suchstrom jeder der Phasen des Motors zuzuführen, ohne die Drehung des Läufers zu verlassen, wobei die Suchströme in den Phasen jeweils eine entsprechende Suchstrom-Anstiegzeit aufweisen, die eine Funktion der Nähe der Läuferpole zu den jeweiligen Phasen ist;
Zeitsteuermittel zum Messen des Zeitmaßes, das für den Suchstrom in jeder Phase erforderlich ist, um eine vorbestimmte Suchstromschwelle zu erreichen;
Vergleichsmittel zum Vergleichen der Suchstrom-Anstiegszeiten und zum Herstellen einer Prioritätsfolge, die dadurch bestimmt ist, welche der Phasen die niedrigste Suchstrom-Anstiegszeit hat; und
Erregungsmittel, die mit den Vergleichsmitteln verbunden sind, um eine ausgewählte Phase auf der Grundlage der Prioritätsfolge zu erregen, um die Drehung des Läufers zu veranlassen.
Die Anstiegszeit eines Stroms in einer speziellen Statorphase eines geschalteten Reluktanzmotors ändert sich mit der Induktivität der Phase. Die Induktivität einer speziellen Phase eines geschalteten Reduktanzmotors ist eine Funktion der Winkellage der Läuferpole in bezug auf die Statorpole, die die Phase aufweisen. Deshalb kann die Lage der Läuferpole durch Messen der Anstiegszeiten des Stromes in jeder der jeweiligen Statorphasen erfaßt werden.
Die Anstiegszeit des Stromes in einer speziellen Phase ändert sich mit der Induktivität der Phase in Übereinstimmung mit der Gleichung: V = L (dI/dT), wobei V die Spannung über die Phase hinweg ist, L die Induktivität der Phase ist und dI/dT die Stromänderung, auf die Zeit bezogen. In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird die Anstiegszeit des Stromes in allen drei Phasen überprüft und einander zugeordnet, um festzustellen, welche Phase die höchste, eine mittlere und die niedrigste Induktivität hat (diese liefern eine Aussage über die exakte Lage der Läuferpole in bezug auf den Stator). Die Reihenfolge der Induktivitäten wird in Übereinstimmung mit einer Nachschlagetabelle gebracht, die in einem Ablesespeicher (ROM) befindlich ist, um zu bestimmen, welche Phase zuerst erregt oder zuerst umgepolt werden sollte.
Die Erfindung stellt eine elektronische Schaltung zum Starten eines geschalteten Reluktanzmotors bereit. Der Motor hat einen Läufer, der zur Drehung um eine Achse angebracht ist, und der Läufer umfaßt eine Anzahl von Läuferpolen. Der Motor hat auch einen Stator, der den Läufer umgibt. Der Stator umfaßt mindestens drei Statorpolpaare und mindest drei Statorspulen oder -wicklungen, die um die jeweiligen Statorpolpaare gewickelt sind, um mindestens drei elektrisch unabhängige Statorphasen zu bilden.
Die Schaltung der Erfindung verwendet einen Mikroprozessor und eine Unterstützungsschaltung in Kombination mit einer feldprogrammierbaren Gatteranordnung. Die Verwendung einer Gatteranordnung in Kombination mit einem Mikroprozessor verringert die Anzahl von Bestandteilen, die notwendig sind, um die Erfindung zu realisieren, und verringert den Raumbedarf der Schaltung.
Allgemein gesprochen, umfaßt die elektronische Schaltung Impulsmittel, um jeder Phase des Motors einen Suchstrom zuzuführen, wenn sich der Läufer in Ruhe befindet, Zeitsteuermittel zum Messen der Anstiegszeit, die für den Suchstrom in jeder der Phasen erforderlich ist, um eine vorbestimmte Suchstromschwelle zu erreichen. Vergleichsmittel zum Vergleichen der Anstiegszeiten der Suchströme in den jeweiligen Phasen, und Betreibungsmittel, die an die Vergleichsmittel angeschlossen sind, um die Phasen in Abhängigkeit vom Vergleich der Suchzeiten aufeinanderfolgend zu erregen oder umzuschalten.
Mehr im einzelnen senden, wenn sich der Motor (das heißt der Läufer) in Ruhe befindet, die Impulsmittel einen Suchstromimpuls mit geringer Leistung an jede Phase des geschalteten Reluktanzmotors. Der Strompegel in jeder Phase wird überwacht und gegenüber der Zeit gemessen (wobei man einen Zeitgeber in Kombination mit einer Reihe von Zählern verwendet), und es wird eine Anstiegszeit für den Strom in jeder Phase festgestellt, um eine vorbestimmte Suchstromschwelle zu erreichen, die gleich ist etwa 2% bis 3% des maximalen Suchstroms. Die Anstiegszeiten liefern eine Aussage über die Induktivitäten der jeweiligen Phasen des geschalteten Reluktanzmotors. Eine Reihenfolge der Phaseninduktivitäten (höchste bis niedrigste) wird hergestellt und mit Kombinationen der Phaseninduktivitäten verglichen, die in einer Nachschlagetabelle gespeichert sind, die in einem Ablesespeicher (ROM) verwahrt ist. In Abhängigkeit von einer speziellen Phaseninduktivität-Reihenfolge gibt der ROM ein Steuersignal aus, um eine spezielle Phase des Motors zu erregen.
Ein Hauptvorteil der Erfindung ist die Verwendung eines Mikroprozessors und einer feldprogrammierbaren Anordnung, um die Läuferlage zu erfassen, ohne die Verwendung eines eigenständigen Fühlers für die Läuferlage.
Ein anderer Vorzug der Erfindung ist die Anordnung einer einfachen Schaltung zum Starten und Betreiben eines geschalteten Reluktanzmotors bei niedrigen Geschwindigkeiten.
Ein anderer Vorzug der Erfindung ist die Bereitstellung einer Schaltung, die einen geschalteten Reluktanzmotor startet und die die Rückwärtsdrehung des Motors infolge des Startens auf ein Maximum von 2º bis 3º begrenzt.
Andere Merkmale und Vorzüge der Erfindung werden dem Fachmann nach der Durchsicht der folgenden detaillierten Beschreibung, der Ansprüche und der Zeichnungen ersichtlich.

BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht eines geschalteten Reluktanzmotors und zeigt im Querschnitt den Stator und den Läufer des geschalteten Reluktanzmotors.
Fig. 2 ist eine schematische Darstellung der elektronischen Schaltung zum Starten des geschalteten Reluktanzmotors, mit einer vereinfachten Darstellung des Phasenschenkels der Schaltung.
Fig. 3 ist eine graphische Darstellung, die die Phaseninduktivitäten in bezug auf die Läuferpolpositionen, die Reihenfolge, von der höchsten bis zur niedrigsten, der Phaseninduktivitäten in bezug auf die Läuferpolpositionen und die Phase darstellt, die in Abhängigkeit von einer speziellen Reihenfolge der Phaseninduktivitäten zuerst erregt wird.
Fig. 4 ist eine graphische Darstellung, die die Phasenströme gegenüber der Zeit darstellt, wobei die simultanen Impulse gezeigt werden, die an jede der drei Wicklungen angelegt werden.
Fig. 5 ist eine graphische Darstellung, die die Phasenströme gegenüber der Zeit darstellt, mit einer langsamen Aufwärtsrampe der ausgewählten Phase und dann dem vollen Betriebsstrom, der an die nächste geeignete Phase angelegt wird.
Bevor eine Ausführungsform der Erfindung im einzelnen erläutert wird, wird darauf hingewiesen, daß die Erfindung nicht in ihrer Anwendung auf die Einzelheiten des Aufbaus und der Anordnungen der Bestandteile beschränkt ist, die in der folgenden Beschreibung ausgeführt sind oder in den Zeichnungen dargestellt sind. Die Erfindung ist zu anderen Ausführungsformen und der Realisierung oder Ausführung auf andere Weise imstande. Es wird auch darauf hingewiesen, daß die Wortwahl und Terminologie, die hier verwendet ist, zum Zweck der Beschreibung dient und nicht als einschränkend angesehen werden sollte.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

In Fig. 1 der Zeichnung ist eine schematische Ansicht eines geschalteten Reluktanzmotors 10 gezeigt. Der geschaltete Reluktanzmotor 10 umfaßt einen Läufer 14, der zur Drehung um eine Achse 18 angebracht ist. Der Läufer 14 umfaßt vier Läuferpole 22, 26, 30 und 34. Die Läuferpole 22, 26, 30 und 34 sind um die Achse 18 mit gleichem Abstand angeordnet und erstrecken sich radial vom Läufer 14 relativ zur Achse 18 nach außen.
Der Motor 10 umfaßt auch einen Stator 38, der den Läufer 14 umgibt. Der Stator 38 hat eine Innenoberfläche 42 und sechs Statorpole 46, 50, 54, 58, 62 und 66, die sich von der Innenoberfläche 42 einwärts zur Läuferachse 18 hin erstrecken. Die Statorpole 46, 50, 54, 58, 62 und 66 weisen um die Innenoberfläche 42 des Stators 38 gleiche Abstände auf. Weil der Motor 10 sechs Statorpole und vier Läuferpole umfaßt, wird der geschaltete Reluktanzmotor 10, der in Fig. 1 gezeigt ist, als geschalteter 6/4-Reluktanzmotor (Verhältnis von sechs Statorpolen zu vier Läuferpolen) bezeichnet. Während diese Beschreibung auf den Betrieb der Erfindung anhand eines geschalteten 6/4-Reluktanzmotors bezug nimmt, wird darauf hingewiesen, daß jeder geschaltete Reluktanzmotor mit irgendeiner Anzahl von Statorpolen und Läuferpolen mit der hier offenbarten Schaltung gesteuert werden kann.
Der geschaltete Reluktanzmotor 10 umfaßt Wicklungen oder Spulen 70, 74, 78, 82, 86 und 90 jeweils an den Statorpolen 46, 50, 54, 58, 62 und 66. Die Wicklungen sind aus einem Leiter mit einer präzisen Größe aufgebaut, der um die Statorpole in einer genauen Anzahl von Malen oder Windungen herumgewickelt ist. Die Größe des Drahtes und die Windungszahl ändert sich in Abhängigkeit von der Anwendung. Während die Erfindung in gleicher Weise auf irgendeinen geschalteten Reluktanzmotor Anwendung findet, der einen Draht jeder Größe verwendet oder jede Anzahl von Windungen hat, hat in der Ausführungsform, die in den Zeichnungen gezeigt ist, jeder Statorpol 98 Windungen, und der Motor wird als geschalteter 98 Windungen-6/4-Reluktanzmotor bezeichnet.
Die Wicklungen 70, 74, 78, 82, 86 und 90 auf den diametral gegenüberliegenden Statorpolen 46, 50, 54, 58, 62 und 66 sind in Reihe geschaltet, um drei elektrisch unabhängige Phasen 1, 2, und 3 des geschalteten Reluktanzmotors 10 zu bilden. Wie in Fig. 1 gezeigt, bilden die Wicklungen 70 und 82 am Statorpol 46 bzw. 58 Polpaare, die miteinander die Phase 1 bilden, die Wicklungen 74 und 86 an den Statorpolen 50 beziehungsweise 62 bilden Polpaare, die zusammen die Phase 2 bilden, und die Wicklungen 78 und 90 am Statorpol 54 bzw. 66 bilden Polpaare, die gemeinsam die Phase 3 bilden. Weil der Läufer 14 aus ferromagnetischem Material hergestellt ist, führt die Erregung einer speziellen Phase des Motors 10 zur Bildung einer magnetischen Anziehung zwischen den Wicklungen der Statorpolpaare, die die erregte Phase aufweisen, und den Läuferpolen, die am dichtesten an den Statorpolen der erregten Phase befindlich sind. Durch Erregung der Phasen in einer speziellen Weise können die Drehrichtung und die Geschwindigkeit des Läufers 14 genau gesteuert werden.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer elektronischen Schaltung 94 zum Starten des geschalteten Reluktanzmotors 10 und zum Erregen des geschalteten Reluktanzmotors 10 bei niedrigen Läuferdrehzahlen. Die Schaltung 94 ist mit dem Motor 10 verbunden, der schematisch als Phasenwicklung 1 gezeigt ist (nur eine der drei ist gezeigt), die zwischen einer positiven Speisespannung (+Vs) und einer negativen Speisespannung (-Vs) über einen Schalter oder ein Relais 98 angeschlossen ist. Dieser Abschnitt der Schaltung 94 wird sooft wiederholt, wie es beim speziellen geschalteten Reluktanzmotor 10 Phasen gibt. Für den geschalteten Reluktanzmotor 10, der in Fig. 1 der Zeichnungen gezeigt ist, gibt es drei Phasen, und dementsprechend ist dieser Abschnitt der Schaltung 94 dreimal wiederholt, das heißt es gibt drei Phasenwicklungen, die zwischen der positiven und negativen Speisespannung angeschlossen sind, und zwar über drei Schalter oder Relais 98. Lediglich einer dieser Schaltungsabschnitte wird gezeigt und im einzelnen beschrieben.
Die Schaltung 94 zum Steuern des Motors 10 umfaßt Stromabfragemittel, die mit der Phasenwicklung 1 verbunden sind. Während jeder herkömmliche Stromfühler geeignet ist, sind die Abfragemittel in der Ausführungsform, die in Fig. 2 gezeigt ist, ein Stromfühler 102, der neben dem Weg des Phasenstromes angebracht ist. In der bevorzugten Ausführungsform wird ein Stromfühler verwendet, der von der LEM-Gesellschaft verkauft wird. Der Stromfühler gibt eine Spannung aus, die proportional zum Strom ist. Strom, der durch die Phase 1 strömt, erzeugt ein entsprechendes Signal im Fühler 102. Der Stromfühler 102 verhindert, daß ein Überstrom in die Phase 1 fließt. Bevorzugt umfassen die Stromabfragemittel einen Vergleicher (nicht gezeigt), der an dem Stromfühler 102 angeschlossen ist. Der Vergleicher vergleicht das analoge Signal (Spannung) vom Stromfühler mit einer Bezugsspannung. Wenn das Fühlersignal das Bezugssignal übersteigt, wird ein Schalt- bzw. Sperrsingal in den Zähler 110 eingegeben, der unten erläutert ist.
Die Schaltung 94 umfaßt auch eine feldprogrammierbare Gatteranordnung 104 und einen Mikroprozessor 106, der mit der Gatteranordnung 104 verbunden ist. Während irgendeine geeignete Gatteranordnung und ein solcher Mikroprozessor verwendet werden könnte, verwendet die Schaltung 94 die Gatteranordnung XC3090-70PC84C, die hergestellt ist von XILINX, Inc. und einen Mikroprozessor DSP56001RC33, der von Motorola. Inc. hergestellt ist. Die Gatteranordnug 104 wird in einer Art und Weise definiert und programmiert, die konsistent ist mit dieser Beschreibung, sowie in einer Art und Weise, die in der Technik herkömmlich ist. Herkömmliche Programmierungsgeräte, die vom Hersteller der Gatteranordnung 104 empfohlen sind, werden ebenfalls verwendet. In gleicher Weise wird der Mikroprozessor 106 auf eine Art und Weise programmiert, die mit dieser Beschreibung konsistent und in der Technik herkömmlich ist, mit herkömmlichen Programmiergeräten, die von dem Hersteller der Einrichtung empfohlen sind.
Die feldprogrammierbare Gatteranordnung 104 umfaßt eine Zählerbank 110. Die Zähler 110 sind mit dem Stromfühler 102 über den Vergleicher (nicht gezeigt) angeschlossen. Die Zähler 110 empfangen eine Datenausgabe vom Vergleicher (nicht gezeigt) und messen die Zeitdauer, die für den Strom in der Phasenwicklung erforderlich ist, um einen vorbestimmten Stromschwellenpegel zu erreichen, das heißt die Suchstrom-Anstiegszeit. Die Zähler 110 werden auf null eingestellt, wenn der Suchstromimpuls gestartet wird. In anderen Ausführungen könnten auch andere Vorrichtungen zur Zeitbestimmung, wie ein analoger Kondensator, statt der Zähler 110 verwendet werden.
Der Mikroprozessor 106 umfaßt Vergleichsmittel, die mit den Zählern 110 verbunden sind. Die Vergleichsmittel vergleichen die Suchstrom-Anstiegszeit aus den Phasenwicklungen und stellen eine Prioritätsfolge her, von der bestimmt wird, welche der Phasen 1, 2 oder 3 die niedrigste Suchstrom-Anstiegszeit hat, weiche die mittlere Suchstrom-Anstiegszeit hat und welche die höchste Suchstrom-Anstiegszeit hat. Die Vergleichsmittel umfassen einen Vergleicher 114, der mit einer Speicheranordnung 118 verbunden ist, die in einem RDM(read only memory) abgelegt ist.
Der Mikroprozessor 106 umfaßt auch Erregungsmittel, die mit dem Vergleicher 114 verbunden sind. Die Erregungsmittel sind ein Betriebssignalgenerator 122, der das Umpolen oder die Betriebssteuersignale erzeugt, um eine ausgewählte Phase 1, 2 oder 3 auf der Grundlage der Prioritätsordnung der Suchstrom-Anstiegszeiten zu erregen.
Der Mikroprozessor 106 umfaßt auch Impulsmittel, die an die Zähler 110 angeschlossen sind. Die Impulsmittel sind ein Impulsignalgenerator 126, der die Suchimpuls-Steuersignale erzeugt.
Der Mikroprozessor 106 umfaßt auch Schalterbetätigungsmittel, die mit den Zählern 110, dem Impulssignalgenerator 126, dem Betriebssignalgenerator 122 und Phasenschaltern 98 verbunden sind. Die Schalterbetätigungsmittel sind ein Schaltregler 130. Der Schaltregler 130 empfängt die Eingänge der Impulssteuersignale und Umschaltsteuersignale vom Impulssignalgenerator 126 bzw. vom Betiebssignalgenerator 122 und aktiviert den Phasenschalter 98 in Abhängigkeit hiervon, um entweder einen Suchstromimpuls oder einen Umschaltstrom in der Phasenwicklung 1 zu erzeugen. In anderen Ausführungsformen könnten diese Funktionen von logischen Vorrichtungen statt des Mikroprozessors 106 erfüllt werden.
Im Betrieb sendet, wenn der Läufer 14 sich in Ruhe befindet und der Stromschalter (nicht gezeigt) des Motors 10 angeschaltet ist, der Impulssignalgenerator 126 des Mikroprozessors 106 Signale an den Schalterregler 130, der die Schalter 98 der jeweiligen Phasen 1, 2 und 3 auf eine solche Weise betätigt, daß die Phasen mit Suchstromimpulsen erregt werden (siehe Fig. 4). Die Suchstromimpulse sind bevorzugt in der Leistung niedrig und erzeugen kein ausreichend starkes Magnetfeld in den Phasen 1, 2 und 3, um zur Drehung des Läufers 14 zu führen. Der Strom in den Phasenwicklungen 1, 2 und 3, der von den Suchstromimpulsen herrührt, wird vom Stromfühler 102 überwacht und wird in die Zähler 110 der feldprogrammierbaren Gatterandordnung eingegeben. Die Zähler 110 überwachen den Phasenstrom, um die Suchstrom-Anstiegszeiten des Suchstroms in den Phasen zu errechnen. Wie oben erörtert, wird sich die Anstiegszeit des Stromes in einer speziellen Phase mit der Induktivität der Phase ändern, und die Induktivität der Phase steht in unmittelbarer Zuordnung zur Nähe der Läuferpole 22, 26, 30 und 34 zu den Statorpolen 46 und 58, 50 und 62 oder 54 und 66, die jeweils die Phasen 1, 2 oder 3 aufweisen. Die Suchstrom- Anstiegszeiten des Stromes in den Phasen 1, 2 und 3 werden von den Zählern 110 an den Vergleicher 114 übertragen. Der Vergleicher 114 bestimmt, welche Phase 1, 2 oder 3 die höchste, die mittlere und die niedrigste Phaseninduktivität hat. Die im ROM befindliche Speicheranordnung 118 empfängt als Eingabe die Reihenfolge der Phaseninduktivitäten und erzeugt als Ausgabe ein Signal, das einer speziellen Phase entspricht, die die erste, mit dem Betriebsstrom mit hohen Leistung auszulösende oder zu erregende Phase ist.
Fig. 3 ist ein Diagramm, das die Änderung in den Phaseninduktivitäten in bezug auf die Lage der Läuferpole 22, 26, 30 und 34 darstellt, sowie die Ergebnisse, die von der Speicheranordnung 118 in einem ROM erzeugt werden, unter der Gegebenheit einer speziellen Reihenfolge der Phaseninduktivitäten.
Wenn beispielsweise ein Paar von Läuferpolen, beispielsweise 22 und 30, gerade hinter der Ausrichtung auf die Statorpole 46 oder 58 (Fig. 1) der Phase 1 liegen (geringfügig größer als 0º relativ zur Phase 1), dann wird die Phase 1 die höchste Induktivität haben, Phase 3 wird die mittlere Induktivität haben und Phase 2 wird die niedrigste Induktivität haben. Fig. 4 ist eine Darstellung möglicher Such-Impulsströme gegenüber der Zeit. In diesem hypothetischen Fall wird die Phase 3 die Phase sein, die mit dem Betriebsstrom zuerst erregt wird. Wie in Fig. 5 dargestellt, läuft, wenn Strom an die Phase 3 angelegt wird, er langsam von null bis auf den gewünschten Betriebsstrom. In anderen Worten, der Stromverlauf bildet eine aufwärts gerichtete Rampe. Dies bringt die geeigneten Läufer- und Statorpole zur Ausrichtung. Nachfolgend wird die geeignete Phase (Phase 2) ausgelöst und eine Schalttechnik für niedrige Drehzahl wird durchgeführt.
Phase 3 wurde erregt, weil die Erregungsphase 1 nicht zu einer Läuferbewegung führen würde (oder vielleicht zu einer geringfügigen Rückwärtsbewegung führen würde, das heißt einer Bewegung entgegen dem Uhrzeigersinn), da die Läuferpole 22 und 30 bereits auf die Statorpole, die die Phase 1 aufweisen, ausgerichtet (oder nahezu ausgerichtet) sind. Andererseits würde das Erregen der Phase 2 zur Rückwärtsdrehung (entgegen dem Uhrzeigersinn) des Läufers 14 in bezug auf den Stator 38 führen, weil eine anziehende Magnetkraft zwischen den Statorpolen 50 und 62 und den nächstgelegenen Läuferpolen 26 und 34 vorliegen würde.
Es wird noch immer auf Fig. 3 Bezug genommen. Es ist möglich, daß die Reihenfolge der Induktivität unzutreffend bestimmt werden kann. Dies kann stattfinden, wenn die Läuferpole so ausgerichtet sind, daß zwei der Phaseninduktivitäten gleich oder nahezu gleich sind. Dies findet in typischer Weise etwa an den 15º-Teilungsmarken statt, wie in Fig. 3 gezeigt.
Allerdings wird, wie in Fig. 3 gezeigt, ein Fehler in Bezug darauf, welche Phase die Induktivität mit dem höchsten Niveau und welche Phase die Induktivität mit dem mittleren Niveau hat, noch immer dazu führen, daß dieselbe Phase zuerst erregt oder umgeschaltet wird. Wenn ein Fehler in bezug darauf vorliegt, welche Phase die Induktivität mit dem niedrigsten Niveau gegenüber jener Phase hat, die die Induktivität mit mittlerem Pegel aufweist, wird das Erregen der falschen Phase zuerst zu einer minimalen Rückwärtsdrehung von 2º bis 3º gegenüber der Ausrichtung der vorhergehenden Phase führen.
Andere Merkmale und Vorzüge der Erfindung sind in den nachfolgenden Ansprüchen ausgeführt.

Claims

1. Geschalteter Reluktanzmotor, mit:

einem Läufer (14), der zur Drehung um eine Achse (18) angebracht ist und eine Anzahl von Läuferpolen (22, 26, 30, 34) aufweist;

einem Stator (38), der den Läufer (14) umgibt und mindestens drei Statorphasen umfaßt; und

einer Schaltung (94) zum Steuern des Motors, wobei die Schaltung (94) dadurch gekennzeichnet ist, daß die Schaltung Impulsmittel (126) umfaßt, um einen Suchstrom jeder der Phasen des Motors zuzuführen, ohne die Drehung des Läufers (14) zu veranlassen, wobei die Suchströme in den Phasen jeweils eine entsprechende Suchstrom-Anstiegszeit aufweisen, die eine Funktion der Nähe der Läuferpole (22, 26, 30, 34) zu den jeweiligen Phasen ist;

Zeitsteuermittel (110) zum Messen des Zeitmaßes, das für den Suchstrom in jeder Phase erforderlich ist, um eine vorbestimmte Suchstromschwelle zu erreichen;

Vergleichsmittel (114) zum Vergleichen der Suchstrom-Anstiegszeiten und zum Herstellen einer Prioritätsfolge, die dadurch bestimmt ist, welche der Phasen die niedrigste Suchstrom-Anstiegszeit, die mittlere Suchstrom-Anstiegszeit und die höchste Suchstrom-Anstiegszeit hat; und

Erregungsmittel (122), die mit den Vergleichsmitteln (114) verbunden sind, um eine ausgewählte Phase auf der Grundlage der Prioritätsfolge zu erregen, um die Drehung des Läufers (14) zu veranlassen.

2. Geschalteter Reluktanzmotor nach Anspruch 1, worin die Schaltung (94) einen Mikroprozessor (106) und eine feldprogrammierbare Gatteranordnung (104) aufweist, die mit dem Mikroprozessor (106) verbunden ist.

3. Geschalteter Reluktanzmotor nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, worin die Impulsmittel (126) ein Impulssignalgenerator (126) sind.

4. Geschalteter Reluktanzmotor nach Anspruch 3, worin die Schaltung (94) ferner eine Stromversorgung, mindestens drei Schalter (98) zum jeweiligen Anschluß der Phasen an die Stromversorgung und einen Schalterregler (130) aufweist, der an den Impulssignalgenerator (126) und an die Schalter (98) so angeschlossen ist, daß die Schalter (98) betätigt werden, um die Suchströme in den jeweiligen Phasen zu erzeugen.

5. Geschalteter Reluktanzmotor nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, worin die Zeitsteuermittel (110) Stromabfragemittel (102) umfassen, um die Höhe des Stroms in jeder der Phasen zu erfassen, und mindestens einen Zähler (110), der an die Stromabfragemittel (102) angeschlossen ist.

6. Geschalteter Reluktanzmotor nach irgendeinem der vorliegenden Ansprüche, worin die Vergleichsmittel (114) einen Vergleicher (114) und mindestens eine Festkörper-Speicheranordnung (118) umfassen, die an den Vergleicher (114) angeschlossen ist.

7. Geschalteter Reluktanzmotor nach Anspruch 6, worin die Festkörper-Speicheranordnung (118) eine Ablese-Speicheranordnung (ROM-Anordnung) (118) ist.

8. Geschalteter Reluktanzmotor nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, worin die Erregungsmittel (122) einen Betriebssignalgenerator (122) umfassen, der an die Vergleichsmittel (114) angeschlossen ist.

9. Geschalteter Reluktanzmotor nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, worin die Schaltung (94) ferner eine elektrische Energiequelle und eine Anzahl von Schaltern (98) umfaßt, die zwischen der jeweiligen Phase des Motors und der elektrischen Energiequelle angeschlossen sind.

10. Geschalteter Reluktanzmotor nach Anspruch 9, worin die Schaltung (94) ferner einen Schalterregler (130) umfaßt, der an die Impulsmittel (126) und an die Erregungsmittel (122) so angeschlossen ist, daß der Schalterregler (130) Phasenschaltsteuersignale erzeugt, um die Schalter (98) in Abhängigkeit von Signalen zu betätigen, die von den Inpulsmitteln (126) und den Erregungsmitteln (122) erzeugt sind.