DE10312685A1

DE10312685A1 - Electronically-commutated motor has analog Hall effect sensor with controller limiting temperature to assure accurate rotor position measurement

Info

Publication number: DE10312685A1
Application number: DE10312685A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Weisser
Original assignee: Papst Motoren GmbH and Co KG
Current assignee: Ebm Papst St Georgen GmbH and Co KG
Priority date: 2002-03-30
Filing date: 2003-03-21
Publication date: 2003-10-09
Also published as: DE20304578U1

Abstract

Current terminals (28, 30) of the Hall effect device are connected in series with a control semiconductor (42), measurement resistor (44) and DC source (48). A circuit (50, 52, 54) controls the semiconductor (42), preventing a given temperature (TON) from being exceeded and limiting the voltage drop at the resistor (44) to a given value (uM). This is selected such that even at the maximum permissible motor temperature, the Hall effect device is still able to make reliable measurements of rotor position. TON lies between the maximum and minimum motor temperature limits.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektronisch kommutierten Motor (ECM) mit mindestens einem analogen Hallgenerator. The invention relates to an electronically commutated motor (ECM) with at least an analog Hall generator.

Ein analoger Hallgenerator, der oft auch als Hallsensor bezeichnet wird, enthält eine magnetfeldempfindliche Halbleiterplatte, durch die in einer Richtung über zwei Stromanschlüsse ein Hallstrom durchgeleitet wird, der z. B. zwischen 2 und 20 mA liegen kann. Ferner hat diese Platte seitlich zwei Signalausgänge, an denen die so genannte Hallspannung µ_H abgenommen werden kann, die z. B., je nach Größe des Hallstroms und des Magnetfelds, zwischen 10 und 150 mV liegen kann. An analog Hall generator, which is often also referred to as a Hall sensor, contains a magnetic field-sensitive semiconductor plate through which a Hall current is passed in one direction via two current connections. B. can be between 2 and 20 mA. Furthermore, this plate has two signal outputs on the side, at which the so-called Hall voltage µ _H can be taken, the z. B., depending on the size of the Hall current and the magnetic field, can be between 10 and 150 mV.

Eine solche Halbleiterplatte stellt einen Widerstand mit einem negativen Temperaturkoeffizienten dar, d. h. bei 25°C hat sie z. B. beim Typ HW101A (Asahi) je nach Charge einen Widerstand zwischen 240 und 550 Ω, während dieser Widerstand bei einer Temperatur von 110°C, wie sie in einem ECM häufig vorkommt, auf ca. 100 Ω, sinkt. Such a semiconductor plate represents a resistor with a negative one Represents temperature coefficients, i.e. H. at 25 ° C. B. type HW101A (Asahi) Depending on the batch, a resistance between 240 and 550 Ω during this Resistance at a temperature of 110 ° C, as is common in an ECM occurs, drops to approx. 100 Ω.

Liegt ein solcher Hallgenerator in der üblichen Weise in Reihe mit einem Widerstand an einer konstanten Spannung, so kann es vorkommen, dass bei höheren Temperaturen die Hallspannung nur noch Werte von 10 mV erreicht, was im Bereich der Rauschsignale liegt und bei einem elektronisch kommutierten Motor eine korrekte Steuerung der Kommutierung schwierig macht. Such a Hall generator is in the usual way in series with a resistor at a constant voltage, so it can happen that at higher Temperatures the Hall voltage only reaches values of 10 mV, which is in the range of the noise signals and one for an electronically commutated motor correct control of the commutation makes it difficult.

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, einen neuen elektronisch kommutierten Motor bereitzustellen. It is therefore an object of the invention to provide a new electronically commutated one Provide engine.

Nach einem ersten Aspekt der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch den Gegenstand des Anspruchs 1. Dadurch, dass ab Überschreiten einer vorgegebenen Temperatur des mindestens einen Hallgenerators der Spannungsabfall am Messwiderstand, oder anders gesagt: der Strom durch diesen Messwiderstand, auf einen vorgegebenen Wert begrenzt wird, erreicht man, dass oberhalb dieser vorgegebenen Temperatur der Strom durch den Hallgenerator im Wesentlichen konstant ist, so dass man diesen Strom so einstellen kann, dass die Hallspannung auch bei hohen Temperaturen ausreichend groß wird, aber andererseits keine unnötig hohen Ströme auftreten (Leistungsbegrenzung der verwendeten Komponenten). Unterhalb der vorgegebenen Temperatur ist eine solche Regelung nicht notwendig, da dort der mindestens eine Hallgenerator einen ausreichend großen Innenwiderstand hat, der den Strom durch den Hallgenerator auf einen ungefährlichen Wert begrenzt. Bei hohen Temperaturen kann auf diese Weise der Wirkungsgrad eines ECM verbessert werden, weil der Strom durch den oder die Hallgenerator(en) den Wert nicht überschreitet, den man für eine ausreichende Hallspannung benötigt. According to a first aspect of the invention, this object is achieved by Subject matter of claim 1. By the fact that from exceeding a predetermined Temperature of the at least one Hall generator the voltage drop at Measuring resistor, or in other words: the current through this measuring resistor If a predetermined value is limited, one achieves that above this predetermined temperature the current through the Hall generator essentially is constant so that this current can be set so that the Hall voltage becomes sufficiently large even at high temperatures, but on the other hand none unnecessarily high currents occur (power limitation of the used Components). Such a regulation is below the specified temperature not necessary, since there is at least one Hall generator sufficient has large internal resistance, which the current through the Hall generator to one limited harmless value. At high temperatures, the Efficiency of an ECM can be improved because of the current flowing through it Hall generator (s) does not exceed the value that is required for a sufficient Hall voltage required.

Außerdem wird es so möglich, die relativ stark differierenden Widerstandswerte der Hallgeneratoren sicher zu beherrschen, die für den eingangs genannten Typ bei verschiedenen Chargen (lots) zwischen 240 und 550 Ω liegen können. Zudem werden nur wenige zusätzliche Komponenten benötigt, was besonders dort sehr wichtig ist, wo in einem ECM wenig Platz vorhanden ist und/oder die Preise sehr gedrückt sind. Zudem wird die Betriebssicherheit über den ganzen Betriebstemperaturbereich erhöht. It also makes it possible to measure the relatively widely differing resistance values of the Hall generators safely mastered for the type mentioned at the beginning different batches (lots) can be between 240 and 550 Ω. moreover only a few additional components are required, which is particularly important there what is important is where there is little space in an ECM and / or the prices are very high are pressed. In addition, operational security is paramount Operating temperature range increased.

Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die gestellte Aufgabe gelöst durch den Gegenstand des Anspruchs 10. Ein solcher Motor benötigt nur wenige zusätzliche Komponenten, was besonders dort wichtig ist, wo in einem ECM nur wenig Platz vorhanden ist. Außerdem wird in dem Bereich zwischen der vorgegebenen Temperatur und der Höchsttemperatur des Motors die Leistungsaufnahme der Hallgeneratoren begrenzt, was die Verlustwärme im Motor reduziert und es ermöglicht, die Stromversorgung des mindestens einen Hallgenerators kleiner zu dimensionieren und dadurch die Herstellungskosten eines solchen Motors zu verringern. According to a second aspect of the invention, the object is achieved by the subject of claim 10. Such an engine requires only a few additional components, which is particularly important where only in an ECM there is little space. In addition, in the area between the predetermined temperature and the maximum temperature of the engine Power consumption of the Hall generators limits what the heat loss in the engine reduced and it enables the power supply of at least one Hall generator to size smaller and thereby the manufacturing costs of a to reduce such engine.

Nach einem dritten Aspekt mit der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch den Gegenstand des Anspruchs 17. Durch die Reihenschaltung der Hallgeneratoren ergibt sich eine entsprechende Reduzierung des Energiebedarfs, da derselbe Strom zur Stromversorgung aller Hallgeneratoren dient. Dabei liegen diese auf unterschiedlichen Potenzialen, aber durch die Verwendung der rückgekoppelten Komparatoren wird es möglich, binäre Hallsignale zu erzeugen, welche auf dasselbe Potenzial bezogen sind. Durch die Strombegrenzung ist einerseits auch bei der höchsten vorkommenden Betriebstemperatur eine sichere Signalerzeugung möglich ist. Andererseits bleibt der Energieverbrauch für die Erzeugung der Hallsignale auch bei hohen Temperaturen sehr niedrig. According to a third aspect of the invention, this object is achieved by Subject of claim 17. By the series connection of the Hall generators there is a corresponding reduction in energy consumption since the same electricity serves to power all Hall generators. These are on different potentials, but by using the feedback Comparators make it possible to generate binary Hall signals that point to the same Potential. Due to the current limitation, the Safe signal generation possible at the highest operating temperature is. On the other hand, the energy consumption for generating the Hall signals also remains very low at high temperatures.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten, in keiner Weise als Einschränkung der Erfindung zu verstehenden Ausführungsbeispielen sowie aus den Unteransprüchen. Es zeigt: Further details and advantageous developments of the invention result none of those described below and shown in the drawing Examples to be understood as a limitation of the invention as well as from the subclaims. It shows:

Fig. 1 ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Sensoranordnung nach der Erfindung, hier für einen dreiphasigen ECM, Fig. 1 shows a first preferred embodiment of a sensor arrangement according to the invention, here for a three-phase ECM,

Fig. 2 ein Schaubild zur Erläuterung von Fig. 1, Fig. 2 is a diagram for explaining Fig. 1,

Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Sensoranordnung nach der Erfindung, ebenfalls für einen dreiphasigen ECM, und Fig. 3 shows a second embodiment of a sensor arrangement according to the invention, also for a three-phase ECM, and

Fig. 4 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Sensoranordnung nach der Erfindung. Fig. 4 shows a third embodiment of a sensor arrangement according to the invention.

Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung 20, wie sie z. B. für einen dreisträngigen kollektorlosen Gleichstrommotor (ECM) zur Steuerung der Kommutierung verwendet werden kann. Diese Anordnung enthält drei Hallgeneratoren 22, 24, 26, welche der gleichen Charge entnommen sind, also annähernd gleiche Widerstandswerte haben, und von denen jeder zwei Stromanschlüsse 28, 30 (Hallgenerator 22), 32, 34 (Hallgenerator 24) bzw. 36, 38 (Hallgenerator 26) hat. Der Stromanschluss 28 ist mit einem positiven Anschluss 48 verbunden, an dem z. B. eine geregelte Spannung von + 5 V liegt. Der Anschluss 30 ist mit dem Anschluss 32 und der Anschluss 34 mit dem Anschluss 36 verbunden. Der Anschluss 38 ist über einen Widerstand 40 mit dem Kollektor eines npn-Transistors 42 verbunden, dessen Emitter über einen Strommesswiderstand 44 (z. B. 120 Ω) mit Masse 46 verbunden ist. Fig. 1 shows a first embodiment of a sensor arrangement 20 according to the invention, as z. B. can be used for a three-strand collectorless DC motor (ECM) to control the commutation. This arrangement contains three Hall generators 22 , 24 , 26 , which are taken from the same batch, that is to say have approximately the same resistance values, and each of which has two current connections 28 , 30 (Hall generator 22 ), 32, 34 (Hall generator 24 ) and 36, 38 (Hall generator 26 ). The current connection 28 is connected to a positive connection 48 , at which, for. B. is a regulated voltage of + 5 V. The connection 30 is connected to the connection 32 and the connection 34 to the connection 36 . The connection 38 is connected via a resistor 40 to the collector of an npn transistor 42 , the emitter of which is connected to ground 46 via a current measuring resistor 44 (eg 120 Ω).

Vom positiven Anschluss 48 führt ein Widerstand 50 (z. B. 10 k) zum Kollektor eines npn-Transistors 52, der über einen Widerstand 54 (z. B. 10 k) mit der Basis des Transistors 42 verbunden ist. Der Emitter des Transistors 52 ist mit Masse verbunden, und seine Basis ist über einen Widerstand 58 (z. B. 47 k) mit dem Emitter des Transistors 42 verbunden. A resistor 50 (eg 10 k) leads from the positive connection 48 to the collector of an npn transistor 52 , which is connected to the base of the transistor 42 via a resistor 54 (eg 10 k). The emitter of transistor 52 is connected to ground and its base is connected to the emitter of transistor 42 via a resistor 58 (e.g. 47 k).

Der Hallgenerator 22 hat zwei Ausgänge 60, 62, zwischen denen im Betrieb eine Hallspannung µ_H auftritt, welche den beiden Eingängen 66 (+) und 68 (-) eines Komparators 64 zugeführt wird, dessen Ausgang mit 70 bezeichnet ist. Dieser Ausgang 70 ist über einen Mitkopplungswiderstand 72 mit dem Pluseingang 66 verbunden. Die analoge Hallspannung µ_H wird durch den Komparator 64 in ein binäres Signal mit den Werten "1" oder "0" umgewandelt. The Hall generator 22 has two outputs 60 , 62 , between which a Hall voltage μ _H occurs during operation, which is fed to the two inputs 66 (+) and 68 (-) of a comparator 64 , the output of which is designated 70 . This output 70 is connected to the positive input 66 via a positive feedback resistor 72 . The analog Hall voltage μ _H is converted by the comparator 64 into a binary signal with the values “1” or “0”.

Dem Hallgenerator 24 ist ein Komparator 74 zugeordnet, und dem Hallgenerator 26 ein Komparator 76. Die Schaltung ist ersichtlich gleich wie beim Hallgenerator 22 und wird deshalb nicht nochmals beschrieben. A comparator 74 is assigned to the Hall generator 24 and a comparator 76 to the Hall generator 26 . The circuit is evidently the same as for the Hall generator 22 and is therefore not described again.

Operation of Fig. 1st

Im Betrieb fließt vom Anschluss 48 ein Strom i über die drei Hallgeneratoren 22, 24, 26, den Widerstand 40, den leitenden Transistor 42 und den Messwiderstand 44 nach Masse und führt zu einem entsprechenden Spannungsabfall µ_M am Messwiderstand 44. In operation, a current i flows from the terminal 48 via the three Hall generators 22, 24, 26, the resistor 40, the conducting transistor 42 and the measuring resistor 44 to ground and resulting in a corresponding voltage drop at the measuring resistor μ _M 44th

Im Bereich niedriger Temperaturen haben die Hallgeneratoren 22, 24, 26 einen ausreichend hohen Innenwiderstand, der z. B. für den erwähnten Typ HW101A bei 25°C im Bereich 240 bis 550 Ω liegen kann, aber bei derselben Charge nur wenig von einem vorgegebenen Wert abweicht, der z. B. 300 Ω beträgt. Dagegen liegt bei 110°C der mittlere Wert dieses Widerstands bei nur 100 Ω. In the area of low temperatures, the Hall generators 22 , 24 , 26 have a sufficiently high internal resistance, which, for. B. for the mentioned type HW101A at 25 ° C in the range 240 to 550 Ω, but in the same batch deviates only slightly from a predetermined value, which, for. B. is 300 Ω. In contrast, at 110 ° C the average value of this resistance is only 100 Ω.

Der Widerstand 40 kann z. B. 200 Ω haben, der Messwiderstand 44 120 Ω, so dass man bei 25°C und einem mittleren Wert von 300 Ω für den Widerstand eines Hallgenerators 22, 24, 26 einen Gesamtwiderstand von 3 × 300 + 200 + 120 = 1.220 Ω erhält. Dies ergibt einen Strom i von 5 V/1,22 kΩ = 4,1 mA, und man erhält eine ausreichend große Hallspannung von z. B. µ_H = 150 mV. Resistor 40 may e.g. B. 200 Ω, the measuring resistor 44 120 Ω, so that at 25 ° C and an average value of 300 Ω for the resistance of a Hall generator 22 , 24 , 26, a total resistance of 3 × 300 + 200 + 120 = 1,220 Ω is obtained , This results in a current i of 5 V / 1.22 kΩ = 4.1 mA, and a sufficiently large Hall voltage of z. B. µ _H = 150 mV.

Bei 110°C sinkt der Widerstand eines Hallgenerators auf ca. 100 Ω, und der Gesamtwiderstand beträgt also 3 × 100 + 200 + 120 = 620 Ω, entsprechend einem Strom von 5 V/0,62 kΩ = 8 mA. Dieser Strom erfordert eine entsprechend dimensionierte Stromversorgung und müsste an sich nicht so hoch sein, reduziert also den Wirkungsgrad des Motors. At 110 ° C, the resistance of a Hall generator drops to approx. 100 Ω, and that The total resistance is 3 × 100 + 200 + 120 = 620 Ω, corresponding to one Current of 5 V / 0.62 kΩ = 8 mA. This current requires one accordingly dimensioned power supply and in itself should not be as high, reduced so the efficiency of the engine.

Deshalb wird gemäß Fig. 2 ab der Temperatur T_ON der Strom i auf einen niedrigeren Wert begrenzt, z. B. auf 5 mA, da man mit diesem Strom auch bei 110°C eine ausreichend große Hallspannung µ_H erhält. Therefore, the current is shown in Fig. 2 from the temperature T i _ON limited to a lower value, eg. B. to 5 mA, since you get a sufficiently large Hall voltage µ _H with this current even at 110 ° C.

Die Begrenzung erfolgt über den Messwiderstand 44. Wenn an diesem ab der Temperatur T_ON eine genügend hohe Messspannung µ_M auftritt, bewirkt das über den Widerstand 58 (z. B. 47 k), dass der Transistor 52 stärker leitend wird. Hierdurch entsteht am Widerstand 50 (z. B. 10 k) ein größerer Spannungsabfall, der über den Widerstand 54 das Basispotenzial des Transistors 42 reduziert, so dass dieser Transistor weniger stark leitend wird und den Strom i ab Erreichen dieser vorgegebenen Temperatur T_ON im wesentlichen konstant hält, wie das in Fig. 2 schematisch dargestellt ist. The limitation takes place via the measuring resistor 44 . If at this from the temperature T _ON a sufficiently high test voltage μ _M occurs, causes the (z. B. 47 k) via the resistor 58 that the transistor 52 becomes more conductive. This results in a larger voltage drop across the resistor 50 (for example 10 k), which reduces the base potential of the transistor 42 via the resistor 54 , so that this transistor becomes less conductive and the current i essentially increases when this predetermined temperature T _{ON is reached} holds constant, as is shown schematically in Fig. 2.

Der obere Grenzwert i_G (Fig. 2) des Stromes i wird so festgelegt, dass man auch bei der höchsten Temperatur, z. B. 110°C, eine ausreichend hohe Hallspannung µ_H erhält, die ein sicheres Arbeiten der Komparatoren 64, 74, 76 ermöglicht. The upper limit value i _G ( FIG. 2) of the current i is set so that even at the highest temperature, e.g. B. 110 ° C, receives a sufficiently high Hall voltage µ _H , which enables the comparators 64 , 74 , 76 to work safely.

Fig. 3 zeigt eine Variante. Gleiche oder gleich wirkende Teile wie in Fig. 1 werden mit denselben Bezugszeichen bezeichnet wie dort und gewöhnlich nicht nochmals beschrieben. Fig. 3 shows a variant. The same or equivalent parts as in Fig. 1 are denoted by the same reference numerals as there and usually not described again.

Der Stromanschluss 38 des Hallgenerators 26 ist, ebenso wie bei Fig. 1, über einen Widerstand 40 mit dem Kollektor des npn-Stelltransistors 42 verbunden, dessen Emitter über den Messwiderstand 44 mit Masse 46 verbunden ist. Dieser Emitter ist auch direkt mit dem Minuseingang 79 eines Operationsverstärkers 80 verbunden, dessen Ausgang 82 über einen Widerstand 83 mit der Basis des Transistors 42 verbunden ist. Der Pluseingang 84 des Verstärkers 80 ist über einen Widerstand 86 mit Masse 46 und über einen Widerstand 88 mit dem positiven Anschluss 48 verbunden. Beispielhafte Werte in Fig. 3 (k = kΩ) Hallgeneratoren 22, 24, 26: HW101A
Transistor 42: BC847B
Widerstand 40: x.200 Ω
Widerstand 44: x.120 Ω
Widerstand 83: 1.22 k
Widerstand 86: 1 k
Widerstand 88: 7,5 k As in FIG. 1, the current connection 38 of the Hall generator 26 is connected via a resistor 40 to the collector of the npn actuating transistor 42 , the emitter of which is connected to ground 46 via the measuring resistor 44 . This emitter is also connected directly to the minus input 79 of an operational amplifier 80 , the output 82 of which is connected via a resistor 83 to the base of the transistor 42 . The positive input 84 of the amplifier 80 is connected to ground 46 via a resistor 86 and to the positive terminal 48 via a resistor 88 . Exemplary values in FIG. 3 (k = kΩ) Hall generators 22 , 24 , 26 : HW101A
Transistor 42 : BC847B
Resistor 40 : x.200 Ω
Resistor 44 : x.120 Ω
Resistance 83 : 1.22 k
Resistance 86 : 1 k
Resistance 88 : 7.5 k

Operation of Fig. 3

Über den Spannungsteiler aus den Widerständen 88, 86 erhält der Pluseingang 84einen Spannungs-Sollwert, z. B. 0,6 V. Wenn der Spannungsabfall am Messwiderstand 44 diesen Sollwert von 0,6 V übersteigt, erzeugt der Verstärker 80 einen reduzierten Basisstrom für den Transistor 42, so dass dieser weniger leitend wird, bis die Spannungsabfälle am Widerstand 86 und am Messwiderstand 44 praktisch identisch sind. Via the voltage divider from the resistors 88 , 86 , the plus input 84 receives a voltage setpoint, e.g. B. 0.6 V. If the voltage drop across the measuring resistor 44 exceeds this target value of 0.6 V, the amplifier 80 generates a reduced base current for the transistor 42 so that it becomes less conductive until the voltage drops across the resistor 86 and the measuring resistor 44 are practically identical.

Hierdurch wird auch hier, wie in Fig. 2 dargestellt, ab Erreichen der Temperatur T_ON der Strom i durch die Hallgeneratoren 22, 24, 26 auf einen vorgegebenen Wert begrenzt, z. B. auf 5 mA. Die Wirkungsweise ist also ähnlich wie diejenige von Fig. 1, aber durch die Verwendung eines Operationsverstärkers 80 ist die Regelgenauigkeit wesentlich höher. Jedoch hat sich gezeigt, dass auch mit der Schaltung gemäß Fig. 1 ausgezeichnete Ergebnisse erzielt werden können. As a result, as shown in FIG. 2, once the temperature T _{ON has been reached,} the current i through the Hall generators 22 , 24 , 26 is limited to a predetermined value, for. B. to 5 mA. The mode of operation is thus similar to that of FIG. 1, but by using an operational amplifier 80 the control accuracy is considerably higher. However, it has been shown that excellent results can also be achieved with the circuit according to FIG. 1.

Fig. 4 zeigt eine Variante, wo die Amplitude der Hallsignale µ_H mittels eines Steilsignals µ_St verändert werden kann, das einem Eingang 90 zugeführt wird. FIG. 4 shows a variant where the amplitude of the Hall signals μ _H can be changed by means of a steep signal μ _St , which is fed to an input 90 .

Die Anordnung nach Fig. 4 ist ähnlich aufgebaut wie diejenige nach Fig. 3, und deshalb werden für gleiche oder gleich wirkende Teile dieselben Bezugszeichen verwendet. The arrangement of FIG. 4 is similar to that of Fig. 3, and therefore the same reference numerals are used for identical or equivalent parts.

Die Hallgeneratoren 22 . . . 26 sind hier Teil einer Istwerterfassung 89, die z. B. dazu dient, die tatsächliche Drehzahl eines Motors 91 zu erfassen. Dies kann so geschehen, wie das bei Fig. 1 dargestellt und beschrieben ist. Dazu hat der Motor 91 einen (nicht dargestellten) permanentmagnetischen Rotor, der über sein Magnetfeld 93 die Hallgeneratoren 22 . . . 26 abwechselnd mit einem Nordpol und einem Südpol aktiviert, so dass sich deren Ausgangssignale µ_H1 und µ_H2 drehzahlabhängig ändern. Hall generators 22 . , , 26 are part of an actual value acquisition 89 , which, for. B. serves to detect the actual speed of a motor 91 . This can be done as shown and described in FIG. 1. For this purpose, the motor 91 has a permanent magnet rotor (not shown) which, via its magnetic field 93, the Hall generators 22 . , , 26 alternately activated with a north pole and a south pole, so that their output signals µ _H1 and µ _H2 change depending on the speed.

An die Signalausgänge 60, 62 des Hallgenerators 22 ist ein Operationsverstärker 90 angeschlossen, der also an seinem Ausgang 92 ein analoges Ausgangssignal liefert, dessen Größe der Hallspannung µ_H1 zwischen den Eingängen des Operationsverstärkers 90 proportional ist. Ebenso ist an die Signalausgänge des Hallgenerators 26 ein Operationsverstärker 94 angeschlossen, dessen Ausgang 96 ein analoges Ausgangssignal liefert, das der Hallspannung µ_H2 an seinem Eingang proportional ist. Die Operationsverstärker 90 . . . 94 sind Teil einer Signalaufbereitung 95. An operational amplifier 90 is connected to the signal outputs 60 , 62 of the Hall generator 22 and thus delivers an analog output signal at its output 92 , the magnitude of which is proportional to the Hall voltage μ _H1 between the inputs of the operational amplifier 90 . Also connected to the signal outputs of the Hall generator 26 is an operational amplifier 94 , the output 96 of which provides an analog output signal which is proportional to the Hall voltage μ _H2 at its input. The operational amplifiers 90 . , , 94 are part of a signal processing 95 .

Der Strom 1 durch die Hallgeneratoren 22 . . . 26 wird bestimmt durch einen Regler 97. Diesem wird über einen Eingang 104 ein Sollwert SW zugeführt, z. B. eine gewünschte Drehzahl von 9.300 U/min. Über einen Eingang 106 wird ihm ein Istwert IW von der Istwerterfassung 89 zugeführt, z. B. eine tatsächliche Drehzahl von 9.250 U/min. The current 1 through the Hall generators 22 . , , 26 is determined by a controller 97 . A setpoint value SW is fed to this via an input 104 , e.g. B. a desired speed of 9,300 rpm. An actual value IW is fed to it from the actual value acquisition 89 via an input 106 , eg. B. an actual speed of 9,250 rpm.

Daraus berechnet der Regler 97 einen erhöhten Stellwert µ_St, der im Stellglied 108 zu einer entsprechenden Zunahme des Stromes I führt, indem dieser Stellwert µ_St von einem Eingang 90 über einen Widerstand 98 dem Pluseingang des Operationsverstärkers 80 zugeführt wird. Dadurch wird, ebenso wie bei Fig. 3, erreicht, dass der Strom i so hoch eingestellt wird, dass der Spannungsabfall am Messwiderstand 44 im wesentlichen dem Stellwert µ_St entspricht. Hierdurch steigen die Signale an den Ausgängen 92 . . . 96 an, und die Drehzahl des Motors 91 wird entsprechend erhöht, bis der gewünschte Sollwert SW erreicht ist. - Der Motor 91 stellt also hier die sogenannte Regelstrecke dar. From this, the controller 97 calculates an increased control value μ _St , which leads to a corresponding increase in the current I in the actuator 108 , in that this control value μ _{St is} fed from an input 90 via a resistor 98 to the positive input of the operational amplifier 80 . As in FIG. 3, this results in the current i being set so high that the voltage drop across the measuring resistor 44 essentially corresponds to the manipulated variable μ _St. As a result, the signals at the outputs 92 rise. , , 96 on, and the speed of the motor 91 is increased accordingly until the desired setpoint SW is reached. - The motor 91 thus represents the so-called controlled system.

Die analogen Spannungen an den Ausgängen 92 und 96 sind eine Funktion

a) der Magnetflussdichte, welche auf die Hallgeneratoren 22 . . . 26 wirkt, und
b) der Größe des Stellwerts µ_St.

The analog voltages at outputs 92 and 96 are a function

a) the magnetic flux density, which on the Hall generators 22nd , , 26 acts, and
b) the size of the manipulated variable µ _St.

Man kann die Anordnung gemäß Fig. 4 z. B. für einen einfachen Drehzahlregler verwenden, bei dem die Höhe der Statorströme eines ECM 91 von der Amplitude der Signale an den analogen Ausgängen 92, 96 abhängt. You can the arrangement of FIG. 4 z. B. for a simple speed controller, in which the level of the stator currents of an ECM 91 depends on the amplitude of the signals at the analog outputs 92 , 96 .

Aus den Spannungen µ_H1 und µ_H2 kann man, wie in Fig. 1 dargestellt und beschrieben, zusätzliche digitale Signale abzuleiten, die zur Messung der Rotorstellung, zur Berechnung der Drehzahl, zur Messung der Zeit für eine Rotorumdrehung, etc. dienen können und dem Regler 97 als Istwert IW zugeführt werden. As shown and described in FIG. 1, additional voltages can be derived from the voltages µ _H1 and µ _{H2, which} can be used to measure the rotor position, to calculate the speed, to measure the time for a rotor revolution, etc. Regulator 97 are supplied as the actual value IW.

Die Zahl der Hallsensoren 22 . . . 26 hängt von der jeweiligen Anwendung ab. Z. B. benötigt man für einen einphasigen Motor nur einen einzigen Sensor, dagegen für einen dreiphasigen Motor mindestens zwei und gewöhnlich drei Hallsensoren. In Fig. 4 sind weitere Hallsensoren 100 und Operationsverstärker 102 schematisch angedeutet. The number of Hall sensors 22 . , , 26 depends on the application. For example, only one sensor is required for a single-phase motor, whereas at least two and usually three Hall sensors are required for a three-phase motor. In FIG. 4 more Hall sensors 100 and operational amplifier 102 are indicated schematically.

Naturgemäß sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung vielfache Abwandlungen und Modifikationen möglich. Naturally, multiple modifications are within the scope of the present invention and modifications possible.

Claims

1. Electronically commutated motor, which has at least one analog Hall generator ( 22 , 24 , 26 ) with two power connections ( 28 , 30 ) and two signal outputs ( 60 , 62 ) for detecting its rotor position, the power connections ( 28 , 30 ) of the analog Hall generator are connected in series with a semiconductor actuator ( 42 ) and a measuring resistor ( 44 ) to a DC voltage source ( 48 ), and a controller ( 50 , 52 , 54 , 58 ; 80 , 86 , 88 ) is provided, which is influenced by of the semiconductor actuator ( 42 ) from exceeding a predetermined temperature (T _ON ) limits the voltage drop across the measuring resistor ( 44 ) to a predetermined value (µ _M ), which is dimensioned such that the Hall generator ( 22 , 24 , 26 ) also the maximum allowable temperature of the motor enables reliable detection of the rotor position with the predetermined temperature (T _ON) is greater than the minimum allowable temperature of the motor and smaller than its permissible ssige maximum temperature.

2. Motor according to claim 1, in which a plurality of analog Hall generators ( 22 , 24 , 26 ) is provided, the current connections ( 28 , 30 , 32 , 34 , 36 , 38 ) with each other, with the semiconductor actuator ( 42 ) and are connected in series with the measuring resistor ( 44 ).

3. Motor according to claim 1 or 2, wherein the voltage drop across the measuring resistor ( 44 ) is fed to a transistor ( 52 ) whose internal resistance decreases with increasing size of this voltage drop, and the voltage drop across this transistor ( 52 ) in turn the semiconductor actuator ( 42 is supplied) to limit from exceeding the predetermined temperature (T _oN) the voltage drop at the measuring resistor (44) to a predetermined value (μ _M).

4. Motor according to one of the preceding claims, in which the Hall voltage (µ _H ) occurring between the signal outputs ( 60 , 62 ) of a Hall generator ( 22 , 24 , 26 ) can be fed to a comparator ( 64 , 74 , 76 ) by this voltage convert it to a binary signal.

5. The motor of claim 4, wherein the comparator ( 64 ) has positive feedback ( 72 ).

6. Motor according to one of the preceding claims, in which an operational amplifier ( 80 ) is provided for controlling the semiconductor actuator ( 42 ), one output ( 84 ) of which can be supplied with a potential which corresponds to a desired setpoint and in which the potential at other input ( 79 ) is a function of the voltage drop (µ _M ) at the measuring resistor ( 44 ).

7. Motor according to claim 6, in which a potential dependent on the voltage drop (UM) across the measuring resistor ( 44 ) can be supplied as the actual value to the other input ( 79 ) of the operational amplifier ( 80 ).

8. Motor according to one of the preceding claims, in which the series connection of the at least one Hall generator ( 22 , 24 , 26 ), the semiconductor actuator ( 42 ) and the measuring resistor ( 44 ) can be supplied with an operating voltage which is approximately n × (1, 4 ... 2.2 V), where n is the number of Hall generators ( 22 , 24 , 26 ) connected in series.

9. Motor according to one of the preceding claims, in which at Series connection of a plurality of Hall generators such Hall generators used which belong to the same batch.

10. Electronically commutated motor, which has at least one analog Hall generator ( 22 , 24 , 26 ) with two power connections ( 28 , 30 ) and two signal outputs ( 60 , 62 ) for detecting its rotor position, the power connections ( 28 , 30 ) of the analog Hall generators are connected in series with a first transistor ( 42 ) serving as an actuator and a measuring resistor ( 44 ) to a DC voltage source ( 48 ), furthermore with a second transistor ( 52 ), the input of which is affected by the voltage drop (μ _M ) at the measuring resistor ( 44 ) dependent value is fed in such a way that the internal resistance of the second transistor ( 52 ) decreases with increasing size of this voltage drop, a signal dependent on the voltage drop across the second transistor ( 52 ) being in turn fed to the first transistor ( 42 ) in order to exceed it a predetermined temperature (T _ON ), which is within the operating temperature range of the engine, the voltage waste (μ _M) to limit the measuring resistor (44) to a predetermined value, thereby reducing the power consumption of the at least one Hall generator (22, 24, 26) higher in engine temperatures.

11. The motor of claim 10, wherein the second transistor ( 52 ) is connected in series with a resistor ( 50 ) to a substantially constant voltage.

12. Motor according to claim 10 or 11, in which a plurality of analog Hall generators ( 22 , 24 , 26 ) is provided, the current connections ( 28 , 30 , 32 , 34 , 36 , 38 ) with each other, with the first transistor ( 42 ) and are connected in series with the measuring resistor ( 44 ).

13. Motor according to one of claims 10 to 12, wherein the Hall voltage (µ _H ) occurring between the signal outputs ( 60 , 62 ) of a Hall generator ( 22 , 24 , 26 ) can be fed to a comparator ( 64 , 74 , 76 ) convert this voltage into a binary signal.

14. The motor of claim 13, wherein the comparator ( 64 ) has positive feedback ( 72 ).

15. Motor according to one of claims 10 to 14, wherein the series circuit of the at least one Hall generator ( 22 , 24 , 26 ), the first transistor ( 42 ) and the measuring resistor ( 44 ) can be supplied with an operating voltage which is approximately n × (1 , 4 ... 2.2 V), where n is the number of Hall generators ( 22 , 24 , 26 ) connected in series.

16. Motor according to one of claims 10 to 15, in which, when a plurality of Hall generators are connected in series, those Hall generators ( 22 , 24 , 26 ) which belong to the same batch are used.

17. Electronically commutated motor, which has a plurality of analog Hall generators ( 22 , 24 , 26 ) for detecting its rotor position, the current connections ( 28 , 30 , 32 , 34 , 36 , 38 ) with one another, with a semiconductor actuator ( 42 ) and are connected in series with a measuring resistor ( 44 ), the series circuit being designed for connection to a DC voltage source, which Hall generators ( 22 , 24 , 26 ) have signal outputs ( 60 , 62 ), to each of which a positive feedback ( 72 ) having a comparator ( 64 , 74 , 76 ) is connected in order to convert the Hall voltage (μ _H ) occurring at the associated Hall generator ( 22 , 24 , 26 ) into a binary signal, a controller ( 50 , 52 , 54 , 58 ; 80 , 86 , 88 ) is provided which, by influencing the semiconductor actuator ( 52 ) from a predetermined temperature (T _ON ) of the Hall generators, the voltage drop across the measuring resistor ( 44 ) to a predetermined W ert (UM) limited, which is dimensioned such that the Hall generators ( 22 , 24 , 26 ) enable detection of the rotor position even at the maximum permissible temperature, the predetermined temperature (T _ON ) being greater than the minimum permissible temperature and less than that permissible maximum temperature.

18. Motor according to claim 17, in which the voltage drop across the measuring resistor ( 44 ) is fed to a transistor ( 52 ) whose internal resistance decreases with increasing size of this voltage drop, and the voltage drop across this transistor ( 52 ) in turn is sent to the semiconductor actuator ( 42 ). is supplied to limit from exceeding the predetermined temperature (T _oN) the voltage drop at the measuring resistor (44) to a predetermined value (μ _M).

19. Motor according to claim 17 or 18, wherein the series connection of the Hall generators ( 22 , 24 , 26 ), the semiconductor actuator ( 42 ) and the measuring resistor ( 44 ) can be supplied with a DC voltage which is approximately n × (1.4. 2.2 V), where n is the number of Hall generators ( 22 , 24 , 26 ) connected in series.

20. Motor according to one of claims 17 to 19, in which in series connection a plurality of Hall generators used such Hall generators which belong to the same batch.