DE1488249B2

DE1488249B2 - Synchronmotor mit einem permanentmagnetrotor

Info

Publication number: DE1488249B2
Application number: DE19631488249
Authority: DE
Inventors: Yutaka Kobe; Sasabe Kaoru Ikeda; Tanaka (Japan)
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1962-10-25
Filing date: 1963-10-25
Publication date: 1971-10-28
Also published as: US3302083A; DE1488249A1; GB1068843A; FR1385452A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Synchronmotor mit einem Permanentmagnetrotor und mit mindestens je einer Ständerwicklung, die über ein steuerbares Halbleiterschaltelement an eine Batterie schaltbar ist, und einer Steuerwicklung, in die bei 5 Drehung des Rotors eine drehstellungsabhängige Spannung induziert ist und die in Reihe zu der Sekundärwicklung eines Koppeltransformators in dem Steuerkreis des Halbleiterschaltelementes liegt, welcher Kopplungstransformator primärseitig an eine Quelle für ein äußeres Synchronisiersignal angeschlossen ist.

Bei einem bekannten Synchronmotor von diesem Bauarttyp (französische Zusatzpatentschrift 68 406) sind keine Vorkehrungen getroffen, um den Treibstrom in Abhängigkeit von der jeweils vorliegenden Treibspannung zu regeln. Als Folge davon hat eine höhere Treibspannung notwendig auch einen größeren Treibstrom zur Folge. Da die Belastung jedoch konstant ist, wäre die größere Stromstärke gar nicht erforderlich. Sie führt nur zu einer schnelleren Entladung der Batterie und überdies zu unerwünschter Wärmeerzeugung.

Da aber der Synchronmotor dieser Bauart seine Treibspannung von einer Batterie zugeführt erhält, also einer Energiequelle mit in relativ weiten Grenzen veränderlicher Spannung, da weiter der Motor auch bei der niedrigsten zu erwartenden Treibspannung noch die erforderliche Leistung erbringen muß, ergibt sich beim Synchronmotor der bekannten Bauart unausweichlich bei höherer Treibspannung auch eine unnötig hohe Motorleistung, die lediglich die angeführte raschere Entladung der Batterie bzw. das Erzeugen unnötiger Wärme zur Folge hat.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen derartigen Synchronmotor veränderlicher Drehzahl so auszubilden, daß durch eine vom jeweils aufgenommenen Treibstrom abhängige Rückregelung die Motorleistung automatisch auf einem vorgegebenen Wert gehalten wird.

Diese Aufgabe wird bei einem Synchronmotor der eingangs genannten Art ernndungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einem Motor mit konstanter Belastung eine direkt oder indirekt den Strom oder eine die Spannung der Batterie messende, mit der Steuerelektrode des Halbleiterschaltelementes verbundene Detektorschaltung vorgesehen ist, die bei Ansteigen des Stromes über einen vorgegebenen konstanten Wert, der dem Entladezustand der Batterie entspricht, eine diese Änderung kompensierende Vorspannung an die Steuerelektrode des Halbleiterschaltelementes legt.

Durch diese Ausbildung des Motors wird erreicht, daß der Treibstrom automatisch auf dem kleinsten der Belastung entsprechenden Wert gehalten wird, und zwar selbst dann, wenn die Batterie eine besonders hohe Spannung angibt, wie das beispielsweise nach dem Einsetzen einer neuen oder frisch geladenen Batterie der Fall ist. Damit wird sichergestellt, daß kein unnötiger Stromverbrauch dazu führt, die Batterie unnötig rasch zu entladen. Die Batteriekapazität wird damit optimal ausgenützt und der Antrieb des Synchronmotors damit auf lange Sicht gesehen entsprechend weniger aufwendig.

Die Erfindung soll nun an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert werden. Es zeigt

F i g. 1 die Schaltung einer Ausführungsform der Erfindung,

F i g. 2 die Schaltung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung und

F i g. 3 die Schaltung einer weiter abgewandelten Ausführungsform.

F i g. 1 zeigt eine Treibschaltung 201. Diese weist als Halbleiterschaltelemente Transistoren 202 und 202' auf. Man erkennt weiter Ständerwicklungen 203 und 203' des Motors sowie ebenfalls im Einflußbereich des Motors bzw. seines Läufers angeordnete Steuerwicklungen 204 und 204'. Eine Batterie 205 dient für die Stromversorgung, und eine Wechselspannungsquelle 206 liefert über einen Koppeltransformator 207 ein externes Synchronisiersignal.

In die Treibschaltung 201 ist weiter die den Treibstrom oder die Treibspannung messende Detektorschaltung 208 einbezogen.

Ein Permanentmagnetrotor 209 gehört einem Synchronmotor 210 an, dessen Stator die Ständerwicklungen 203 und die Steüerwicklungen 204 trägt.

Die Detektorschaltung 208 besteht aus einem Transformator 211, dessen Primärwicklung vom Treibstrom durchflossen wird. Sekundärseitig sind an ihn eine Diode 212, ein Widerstand 213 und ein Kondensator 214 angeschlossen.

Diese Schaltung arbeitet wie folgt: Bei der Drehung des Permanentmagnetrotors 209 wird in die Steuerwicklungen 204 und 204' eine Spannung induziert. Diese wird an die als Halbleiterschaltelemente verwendeten Transistoren 202 und 202' gelegt. Dadurch ist deren Schaltwirkung gesteuert. Diese Schaltwirkung regelt den Stromfluß durch die Ständerwicklungen 203 und 203', der den Permanentmagnetrotor 209 veranlaßt, sich zu drehen. Liegt am Koppeltransformator 207 primärseitig ein Synchronisiersignal, so wird der Schaltzustand der Transistoren 202 und 202' von diesem Synchronisiersignal gesteuert. Der Permanentmagnetrotor 209 dreht sich dann synchron zur Frequenz der von der Synchronisierungsignalquelle gelieferten Spannung. Damit ist die grundsätzliche Arbeitsweise eines solchen Synchronmotors erläutert.

Während dieser Arbeit stellt die Detektorschaltung 208 jede Änderung des Treibstromes fest und gibt eine zur Stromstärke dieses Treibstromes proportionale Spannung an die Basis der Transistoren 202 bzw. 202'. Durch diese Vorspannung wird der Treibstrom selbsttätig auf einen beliebig vorbestimmten Wert heruntergeregelt, sobald er zu groß wird.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform, bei der Schwankungen der Batteriespannung festgestellt und die Motorleistung unabhängig davon auf einem festen Wert gehalten werden kann. Mit der Ausführungsform nach Fig. 1 übereinstimmende Teile sind mit einem um die Zahl 20 größeren Bezugszeichen gekennzeichnet. Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 besteht die Detektorschaltung228 aus einem veränderlichen Widerstand 231. Dieser ist parallel zur Batterie 225 geschaltet. Dadurch wird eine zur Spannung der Batterie 225 proportionale Spannung als Vorspannung an die Basis von Transistoren 222a und 222a' gegeben. Bei hoher Batteriespannung wird dadurch der Treibstrom vermindert und somit die Motorleistung auf dem gewünschten Wert gehalten. Dabei werden die Transistoren 222 und 222' durch die Transistoren 222α und 222a' über einen Transformator 232 angesteuert, durch den die eine Vorspannung liefernde Batterie 225a von

der Batterie 225 zur Lieferung der Treibspannung schaltungstechnisch getrennt ist.

F i g. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform. Dabei sind die mit Fig. 1 übereinstimmenden Teile mit um die Zahl 40 größeren Bezugszeichen gekennzeichnet. Bei der Ausführungsfonn nach F i g. 3 besteht die Detektorschaltung 248 aus einem Widerstand 251, einem Kondensator 252 und einem Schalter 253. Ist bei dieser Ausführungsfonn die Spannung der Batterie 245 höher als sein vorbestimmter Wert, z.B. weil eine frisch aufgeladene Batterie eingesetzt wird, und ist der Treibstrom in den Ständerwicklungen 243 und 243' entsprechend groß, so wird in die Steuerwicklungen 244 und 244' eine größere EMK induziert, wodurch der Basisstrom der Halbleiterschaltelemente 242, 242' angehoben wird. Wegen des angehobenen Basisstromes kommt es zu einem erhöhten Spannungsabfall am Widerstand 251. Der Kondensator 252 dient als Glättungskondensator. So wird wegen der Basis-Emitter-Gleichrichterwirkung jedes der als Transistoren ausgeführten Halbleiterschaltelemente 242 und 242' an eine automatisch nachgeregelte Vorspannung angelegt und die Motorleistung auf dem vorbestimmten Wert gehalten. Der Schalter 253 ermöglicht es, die automatische Vor-Spannungsnachregelung beim Anlaufen des Motors zu unterbinden.

Durch diese Schaltungen ist also der Energieverbrauch und damit die von der Batterie zu liefernde Energie in einfachster Weise auf ein Minimum verringert.

Claims

Patentanspruch:

Synchronmotor mit einem Permanentmagnetrotor und mit mindestens je einer Ständerwicklung, die über ein steuerbares Halbleiterschaltelement an eine Batterie schaltbar ist, und einer Steuerwicklung, in die bei Drehung des Rotors eine drehstellungsabhängige Spannung induziert ist und die in Reihe zu der Sekundärwicklung eines Koppeltransformators in dem Steuerkreis des Halbleiterschaltelementes liegt, welcher Kopplungstransformator primärseitig an eine Quelle für ein äußeres Synchronisiersignal angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Motor mit konstanter Belastung eine direkt oder indirekt den Strom oder eine die Spannung der Batterie (205, 225, 245) messende, mit der Steuerelektrode des Halbleiterschaltelementes verbundene Detektorschaltung (208, 228, 248) vorgesehen ist, die bei Ansteigen des Stromes über einen vorgegebenen konstanten Wert, der dem Entladezustand der Batterie entspricht, eine diese Änderung kompensierende Vorspannung an die Steuerelektrode des Halbleiterschaltelementes legt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen