DE20304578U1 - Electronically commutated motor with at least one Hall generator - Google Patents
Electronically commutated motor with at least one Hall generatorInfo
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Description
20. März 2003
DE-3072 iGMarch 20, 2003
DE-3072 iG
Elektronisch kommutierter Motor mit mindestens einem HallgeneratorElectronically commutated motor with at least one Hall generator
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 one 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 uh abgenommen werden kann, die z. B., je nach Größe des ■ Hallstroms und des Magnetfelds, zwischen 10 und 150 mV liegen kann.An analogue 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, which can be between 2 and 20 mA, for example. This plate also has two signal outputs on the side from which the so-called Hall voltage uh can be taken, which can be between 10 and 150 mV, for example, depending on the size of the Hall current and the magnetic field.
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 &OHgr;, während dieser Widerstand bei einer Temperatur von 110° C, wie sie in einem ECM häufig vorkommt, auf ca. 100 &OHgr; sinkt.Such a semiconductor plate represents a resistance with a negative temperature coefficient, i.e. at 25° C, for example in the case of type HW101A (Asahi), depending on the batch, it has a resistance of between 240 and 550 Ω, while at a temperature of 110° C, as is often the case in an ECM, this resistance drops to approximately 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.If such a Hall generator is connected in the usual way in series with a resistor at a constant voltage, 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 makes correct control of the commutation difficult in an electronically commutated motor.
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 motor.
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 keineAccording to a first aspect of the invention, this object is achieved by the subject matter of claim 1. By limiting the voltage drop at the measuring resistor, or in other words: the current through this measuring resistor, to a predetermined value once a predetermined temperature of the at least one Hall generator is exceeded, it is achieved that above this predetermined temperature the current through the Hall generator is essentially constant, so that this current can be set so that the Hall voltage is sufficiently high even at high temperatures, but on the other hand no
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.unnecessarily high currents occur (power limitation of the components used). Below the specified temperature, such a regulation is not necessary because at that point the at least one Hall generator has a sufficiently large internal resistance that limits the current through the Hall generator to a safe value. At high temperatures, the efficiency of an ECM can be improved in this way because the current through the Hall generator(s) does not exceed the value required for a sufficient Hall voltage.
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 &OHgr; 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.This also makes it possible to reliably control the relatively widely differing resistance values of the Hall generators, which for the type mentioned above can be between 240 and 550 Ω for different batches (lots). In addition, only a few additional components are required, which is particularly important where there is little space in an ECM and/or prices are very low. In addition, operational reliability is increased across the entire operating temperature range.
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 stated object is achieved by the subject matter of claim 10. Such a motor requires only a few additional components, which is particularly important where there is little space in an ECM. In addition, the power consumption of the Hall generators is limited in the range between the predetermined temperature and the maximum temperature of the motor, which reduces the heat loss in the motor and makes it possible to make the power supply of the at least one Hall generator smaller, thereby reducing the manufacturing costs of such a motor.
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 the subject matter of claim 17. The series connection of the Hall generators results in a corresponding reduction in energy requirements, since the same current is used to power all Hall generators. These are at different potentials, but the use of the feedback comparators makes it possible to generate binary Hall signals that are related to the same potential. On the one hand, the current limitation enables reliable signal generation even at the highest operating temperature. On the other hand, the energy consumption for generating the Hall signals remains very low, even 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 emerge from the exemplary embodiments described below and shown in the drawing, which are in no way to be understood as a limitation of the invention, as well as from the dependent claims. 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 to explain Fig. 1,
Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Sensoranordnung nach der Erfindung, ebenfalls für einen dreiphasigen ECM, undFig. 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 &OHgr;) mit Masse 46 verbunden ist. Fig. 1 shows a first embodiment of a sensor arrangement 20 according to the invention, such as can be used for controlling commutation in a three-phase brushless DC motor (ECM). This arrangement contains three Hall generators 22, 24, 26, which are taken from the same batch, i.e. have approximately the same resistance values, and each of which has two power connections 28, 30 (Hall generator 22), 32, 34 (Hall generator 24) or 36, 38 (Hall generator 26). The power connection 28 is connected to a positive connection 48, to which a regulated voltage of + 5 V is applied, for example. The connection 30 is connected to the connection 32 and the connection 34 to the connection 36. The terminal 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 (e.g. 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 (e.g. 10 k) leads from the positive terminal 48 to the collector of an npn transistor 52, which is connected to the base of the transistor 42 via a resistor 54 (e.g. 10 k). The emitter of the transistor 52 is connected to ground, and its base is connected to the emitter of the transistor 42 via a resistor 58 (e.g. 47 k).
Der Hallgenerator 22 hat zwei Ausgänge 60, 62, zwischen denen im Betrieb eineThe Hall generator 22 has two outputs 60, 62, between which a
Hallspannung uh 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 uh wird durch den Komparator 64 in ein binäres Signal mit den Werten "1" oder "0" umgewandelt.Hall voltage uh occurs, 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 uh 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 is assigned to the Hall generator 26. The circuit is obviously the same as for the Hall generator 22 and is therefore not described again.
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 um am Messwiderstand 44.During operation, a current i flows from terminal 48 via the three Hall generators 22, 24, 26, the resistor 40, the conductive transistor 42 and the measuring resistor 44 to ground and leads to a corresponding voltage drop at the measuring resistor 44.
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 &OHgr; liegen kann, aber bei derselben Charge nur wenig von einem vorgegebenen Wert abweicht, der z.B. 300 &OHgr; beträgt. Dagegen liegt bei 110° C der mittlere Wert dieses Widerstands bei nur 100 &OHgr;.In the low temperature range, the Hall generators 22, 24, 26 have a sufficiently high internal resistance, which for example for the above-mentioned type HW101A at 25° C can be in the range 240 to 550 Ω, but for the same batch deviates only slightly from a predetermined value, which is e.g. 300 Ω. In contrast, at 110° C the average value of this resistance is only 100 Ω.
Der Widerstand 40 kann z.B. 200 &OHgr; haben, der Messwiderstand 44 120 &OHgr;, so dass man bei 25° C und einem mittleren Wert von 300 &OHgr; für den Widerstand eines Hallgenerators 22, 24, 26 einen Gesamtwiderstand von 3 &khgr; 300 + 200 + 120 = 1.220 &OHgr; erhält. Dies ergibt einen Strom i von 5 V/1,22 k&OHgr; = 4,1 mA, und man erhält eine ausreichend große Hallspannung von z.B. uh = 150 mV.The resistor 40 can have, for example, 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 x 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, for example, uh = 150 mV is obtained.
Bei 110° C sinkt der Widerstand eines Hallgenerators auf ca. 100 &OHgr;, und der Gesamtwiderstand beträgt also 3 &khgr; 100 + 200 + 120 = 620 &OHgr;, entsprechend einem Strom von 5 V/0,62 k&OHgr; = 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 about 100 Ω, and the total resistance is therefore 3 x 100 + 200 + 120 = 620 Ω, corresponding to a current of 5 V/0.62 kΩ = 8 mA. This current requires a suitably dimensioned power supply and in itself should not be so high, thus reducing the efficiency of the motor.
Deshalb wird gemäß Fig. 2 ab der Temperatur Ton 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 uh erhält.Therefore, according to Fig. 2, starting at temperature Ton, the current i is limited to a lower value, e.g. to 5 mA, since with this current a sufficiently large Hall voltage uh is obtained even at 110° C.
*· 1 *· 1
• ··
• ··
Die Begrenzung erfolgt über den Messwiderstand 44. Wenn an diesem ab der Temperatur Ton eine genügend hohe Messspannung um 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 Ton im wesentlichen konstant hält, wie das in Fig. 2 schematisch dargestellt ist.The limitation is achieved by means of the measuring resistor 44. If a sufficiently high measuring voltage um occurs at this starting at the temperature Ton, this causes the transistor 52 to become more conductive via the resistor 58 (e.g. 47 k). This causes a larger voltage drop at the resistor 50 (e.g. 10 k), which reduces the base potential of the transistor 42 via the resistor 54, so that this transistor becomes less conductive and keeps the current i essentially constant once this predetermined temperature Ton is reached, as shown schematically in Fig. 2.
Der obere Grenzwert iG (Fig. 2) des Stromes i wird so festgelegt, dass man auch bei der höchsten Temperatur, z.B. 110° C, eine ausreichend hohe Hallspannung Uh erhält, die ein sicheres Arbeiten der Komparatoren 64, 74, 76 ermöglicht.The upper limit value iG (Fig. 2) of the current i is set so that even at the highest temperature, e.g. 110° C, a sufficiently high Hall voltage Uh is obtained, which enables reliable operation of the comparators 64, 74, 76.
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. Parts that are the same or have the same effect as in Fig. 1 are designated by the same reference numerals as there and are 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 mit Masse 46 und über einen Widerstand 88 mit dem positiven Anschluss 48 verbunden.The power connection 38 of the Hall generator 26 is, as in Fig. 1, connected via a resistor 40 to the collector of the npn control transistor 42, the emitter of which is connected to ground 46 via the measuring resistor 44. This emitter is also directly connected to the negative input 79 of an operational amplifier 80, the output 82 of which is connected to the base of the transistor 42 via a resistor 83. The positive input 84 of the amplifier 80 is connected to ground 46 via a resistor and to the positive connection 48 via a resistor 88.
Beispielhafte Werte in Fig. 3 (k = kQ) Example values in Fig. 3 (k = kQ)
• · · · · ·· · · · ·
• · · ·· · ·
t · ♦ »t · ♦ »
Über den Spannungsteiler aus den Widerständen 88, 86 erhält der Pluseingang 84 einen 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.The positive input 84 receives a voltage setpoint, e.g. 0.6 V, via the voltage divider made up of resistors 88, 86. If the voltage drop across the measuring resistor 44 exceeds this setpoint 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 Ton 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 Ton is reached, the current i through the Hall generators 22, 24, 26 is limited to a predetermined value, e.g. to 5 mA. The mode of operation is therefore similar to that of Fig. 1, but the use of an operational amplifier 80 means that the control accuracy is significantly 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 Uh mittels eines Stellsignals ust verändert werden kann, das einem Eingang 90 zugeführt wird. Fig. 4 shows a variant where the amplitude of the Hall signals Uh can be changed by means of a control signal ust 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 according to Fig. 4 is constructed similarly to that according to 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 um und uh2 drehzahlabhängig ändern.The Hall generators 22 ... 26 are part of an actual value acquisition 89, which is used, for example, to acquire 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 activates the Hall generators 22 ... 26 alternately with a north pole and a south pole via its magnetic field 93, so that their output signals um and uh2 change depending on the speed.
An die Signalausgänge 60, 62 des Hallgenerators 22 ist ein Operationsverstärker angeschlossen, der also an seinem Ausgang 92 ein analoges Ausgangssignal liefert, dessen Größe der Hallspannung um 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 uh2 an seinem Eingang proportional ist. Die Operationsverstärker 90 ... 94 sind Teil einer Signalaufbereitung 95.An operational amplifier is connected to the signal outputs 60, 62 of the Hall generator 22, which therefore supplies an analog output signal at its output 92, the magnitude of which is proportional to the Hall voltage um between the inputs of the operational amplifier 90. An operational amplifier 94 is also connected to the signal outputs of the Hall generator 26, the output 96 of which supplies an analog output signal that is proportional to the Hall voltage uh2 at its input. The operational amplifiers 90 ... 94 are part of a signal conditioning 95.
Der Strom i durch die Hallgeneratoren 22 ... 26 wird bestimmt durch einen Regler 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 i through the Hall generators 22 ... 26 is determined by a controller. A setpoint value SW is fed to this controller via an input 104, e.g. a desired speed of 9,300 rpm. An actual value IW from the actual value acquisition 89 is fed to it via an input 106, e.g. an actual speed of 9,250 rpm.
Daraus berechnet der Regler 97 einen erhöhten Stellwert ust, der im Stellglied zu einer entsprechenden Zunahme des Stromes I führt, indem dieser Stellwert ust 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 ust 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 ust, which leads to a corresponding increase in the current I in the actuator, in that this control value ust is fed from an input 90 via a resistor 98 to the positive input of the operational amplifier 80. As in Fig. 3, this ensures that the current i is set so high that the voltage drop across the measuring resistor 44 essentially corresponds to the control value ust. This causes the signals at the outputs 92 ... 96 to rise, and the speed of the motor 91 is increased accordingly until the desired setpoint SW is reached. - The motor 91 therefore represents the so-called controlled system here.
Die analogen Spannungen an den Ausgängen 92 und 96 sind eine FunktionThe analog voltages at outputs 92 and 96 are a function
a) der Magnetflussdichte, welche auf die Hallgeneratoren 22 ... 26 wirkt, unda) the magnetic flux density acting on the Hall generators 22 ... 26, and
b) der Größe des Stellwerts ust·b) the size of the control value ust·
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.The arrangement according to Fig. 4 can be used, for example, 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 um und uh2 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.From the voltages um and uh2, as shown and described in Fig. 1, additional digital signals can be derived, which can be used to measure the rotor position, to calculate the speed, to measure the time for one rotor revolution, etc. and are fed to the controller 97 as 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 respective 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. Additional Hall sensors 100 and operational amplifiers 102 are shown schematically in Fig. 4.
Naturgemäß sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung vielfache Abwandlungen und Modifikationen möglich.Naturally, numerous variations and modifications are possible within the scope of the present invention.
Claims (20)
n × (1,4. . .2,2 V) beträgt, wobei n die Zahl der in Reihe geschalteten Hallgeneratoren (22, 24, 26) ist. 19. Motor according to claim 17 or 18, in which the series connection of the Hall generators ( 22 , 24 , 26 ), the semiconductor actuator ( 42 ) and the measuring resistor ( 44 ) can be supplied with a direct voltage which is approximately
n × (1.4...2.2 V), where n is the number of Hall generators ( 22 , 24 , 26 ) connected in series.
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