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DE2036191A1 - Steuerschaltung fur burstenlose Gleich Strommotoren - Google Patents

Steuerschaltung fur burstenlose Gleich Strommotoren

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Publication number
DE2036191A1
DE2036191A1 DE19702036191 DE2036191A DE2036191A1 DE 2036191 A1 DE2036191 A1 DE 2036191A1 DE 19702036191 DE19702036191 DE 19702036191 DE 2036191 A DE2036191 A DE 2036191A DE 2036191 A1 DE2036191 A1 DE 2036191A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
control circuit
switching stage
stage
circuit according
switching
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19702036191
Other languages
English (en)
Inventor
Ray Robert Annandale Casaday William Madison Charlottesville Va Burch (V St A)
Original Assignee
Sperry Rand Corp , New York, N Y (V St A )
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sperry Rand Corp , New York, N Y (V St A ) filed Critical Sperry Rand Corp , New York, N Y (V St A )
Publication of DE2036191A1 publication Critical patent/DE2036191A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14Electronic commutators
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K29/00Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices
    • H02K29/06Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices
    • H02K29/10Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices using light effect devices

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Brushless Motors (AREA)

Description

PATENTANWÄLTE DIPL-ING. CURT WALLACH DIPL.-ING. GONTHER KOCH 203619 T
DR. TINO HAIBACH
8 MUNCHENZ 21. JUΠ 1970
UNSER ZEICHEN: 1 2 742
SPEHRY RAND CORPORATION New York, New York, Y.St.A.
Steuerschaltung für büratenlose Gleichstrommotoren
Die Erfindung bezieht sich auf bürstenlose Gleichstrommotoren und betrifft insbesondere Steuerschaltungen für durch Licht betätigbare bürstenlose Gleichstrommotoren, bei denen mehrere S1UhIelemente verwendet werden.
bereits durch Licht betätigbare bürstenlos Gleichstrommotoren bekannt, bei denen ein permanent magnetisierter Läufer verwendet wird, der in Abhängigkeit von der Magnetisierung von Ständerwicklungen gedreht werden kann· Bei diesen bekannten Motoren wird mit einer gewissen Überlappung gearbeitet, d.h. eine Ständerwicklung wird erregt, bevor die vorher erregte Ständerwicklung stromlos gemacht wird* Eine solche Überlappung ist erforderlich, um zu gewährleisten, daß der Motor ohne Rücksicht auf die Stellung, in der der Läufer zur Ruhe gekommen ist, anläuft.
Die Arbeitsweise dieser bekannten Motoren richtet sich nach der Genauigkeit der Winkelabstände zwischen den Fühlelementen, der Breite der öffnung in der Lichtabschirmung, mittels welcher der Lichtstrahl erzeugt wird, der dazu dient, die verschiedenen Fühlelemente zu beleuchten, dem Lichtaufnahmewinkel und dem Stromgewinn der Fühlelemente sowie der
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Lichtleistung der Lichtquelle. Bei einem oder mehreren dieser Elemente auftretende Unterschiede oder Schwankungen bewirken, daß sich der Leitfähigkeitswinkel jedes Schaltelements ändert, und daß sich zwischen den einzelnen Fühlelementen oder Schaltern Unterschiede bezüglich des Ausmaßes der Überlappung ergeben.Aus diesen Gründen sind die bekannten Motoren für Änderungen der Umgebungsbedingungeh empfindlich, und sie müssen während ihrer Herstellung mit einer außerordentlich hohen Genauigkeit abgeglichen werden.
Die Erfindung sieht nunmehr eine Steuerschaltung für einen bürstenlosen Gleichstrommotor der Bauart vor, bei der sich ein Lichtstrahl nacheinander über einzelne optische Fühlelemente mehrerer Fühlvorrichtungen hinweg bewegt, und bei der die Steuerschaltungin Abhängigkeit von den Ausgangssignalen der Fühlvorrichtungen betätigt wird, um mehrere Ständerwicklungen zyklisch so zu erregen, daß der Läufer in der gewünschten Weise gedreht wird; die Steuerschaltung nach der Erfindung umfaßt für jede Ständerwicklung eine gesonderte Schaltstufe, wobei jede Schaltstufe durch eine andere Fühlvorrichtung betätigt wird und auf ein elektrisches Signal der zugehörigen Fühlvorrichtunganspricht, um der betreffenden Ständerwicklung einen Erregerstrom zuzuführen; die Schaltstufen sind in einer vorbestimmten Reihenfolge angeordnet, damit sie die einzelnen Ständerwicklungen entsprechend dem gewünschten Zyklus erregen, wenn die einzelnen aufeinander folgenden Fühlvorrichtungen beleuchtet werden, und es sind Ausschaltvorrichtungen vorgesehen, die einander benachbarte Schaltstufen miteinander koppeln undso ausgebildet sind, daß sie das Fließen des durch eine Ständerwicklujjg fließenden Stroms durch die betreffende Schaltstufe verhindern, solange ein Ständerwicklungsstrom entsprechend der erwöhnten vorbestimmten Reihenfolge durch eine benachbarte Schaltstufe fließt,
Somit wird die Kommutationsüberlappung bei einem durch Licht betätigten bürstenlosen Gleichstrommotor mit Hilfe einzelner Schaltstufen gesteuert, die so miteinander gekoppelt
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sind, daß verhindert wird, daß ein Strom in einem beliebigen Zeitpunkt durch mehr als eine Ständerwicklung fließt,
Jede Schaltstufe kann eine bistabile Vorrichtung, z.B,». einen sättigungsfähigen Vorverstärker, umfassen, der auf das Ausgangssignal der betreffenden Fühlvorrichtung zua Betätigen der betreffenden Stufe anspricht, um eine erste Ausgangsspannung zu erzeugen, wenn die Fühlvorrichtung beleuchtet wird, und eine zweite niedrigere Ausgangsspannung, wenn die Fühlvorrichtung unbeleuchtet ist; die Aussebaltvorrichtungen umfassen eine Einrichtung, durch welche die Fühlvorrichtung der benachbarten Stufe wirkungslos gemacht wird, wenn sich die bistabile Vorrichtung in dem Zustand befindet, in dem sie die niedrigere Ausgangsspannung erzeugt.
Die Steuerschaltung kann so ausgebildet sein, daß sie es ermöglicht, die Drehrichtung des Motors umzukehren, und sie kann zu diesem Zweck bei jeder Schaltstufe zwei Fühlvorrichtungen umfassen.
Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Fig. 1 ist eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung einer typischen Ausführungsiorm eines durch Licht zu betätigenden bürstenlosen Gleichstrommotors gemäß der Erfindung.
Fig. 2 ist eine schematische Darstellung, die zur Erläuterung der Überlappungsvorgänge dient, welche sich bei einem erfindungsgemäßen Motor abspielen.
Fig. 3 zeigt in einem Schaltbild eine erfindungsgemäße Steuerschaktung.
Fig. 4- zeigt eine erfindungsgemäße Steuerschaltung, die es ermöglicht, einen Motor der genannten Art nach Bedarf in der einen oder anderen Drehrichtung arbeiten zu lassen.
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In Fig. 1 erkennt man einen nach dem Prinzip der Sternschaltung aufgebauten bürstenlosen Gleichstrommotor mit drei Segmenten, der ein Gehäuse 11 umfaßt, das drei Ständerwicklungen W^, Wp und W, enthält, sowie einen permanent magnetisierten Läufer 15 in Form eines auf einer Welle 17 angeordneten Dauermagneten 15* Die Ständerwicklungen sind in einer solchen Richtung gewickelt, daß sie dann, wenn sie erregt werden, jeweils den gleichen Magnetpol desDauermagneten 15 anziehen. Mit der Welle 17 ist eine Lichtabschirmung 19 drehfest verbunden, die abgesehen von einer Öffnung 21 lichtundurchlässig ist.
Wenn der Motor nach Fig. 1 zusammengebaut ist, befindet sich eine Lichtquelle 23 in derLichtabschirmung 19, und das Licht der Lichtquelle wird beim Passieren der Öffnung 21 zu einem Strahl gebündelt.Mehrere optische Fühler 25, 27 und 29 sind in gleichmäßigen Winkelabständen um die Lichtabschirmung^ herum verteilt, und wenn sich der Läufer 13 dreht, überstreicht der aus der öffnung 21 der Abschirmung 19 austretende Lichtstrahl nacheinander die verschiedenen optischen Fühler 25t 27 und 29· Die elektrischen Ausgangssignale der drei Fühler werden verstärkt und den in Frage kommenden Ständerwicklungen so zugeführt, daß die Drehbewegung des Läufers 13 aufrechterhalten wird. Die diesem Zweck dienende elektrische Steuerschaltung, die den Gegenstand der Erfindung bildet, wird im folgenden näher beschrieben.
Fig. 2 veranschaulicht schematisch die Wirkungsweise des optischen Kommutators. Das von der in der Abschirmung 19 angeordneten Lichtquelle 23 ausgehende Licht kann nur durch die Öffnung 21 zu den optischen Fühlern 25, 27 und 29 gelangen. Die öffnung 21 nuß genügend breit sein, so daß das aus der Öffnungaustretende Licht einen Strahl bildet, der sich über einen Winkelbereich erstreckt, welcher größer ist als der Winkelabstand zwischen je zwei benachbarten Fühlern. Wenn sich die Abschirmung 19 dreht, ergeben sich somit während jeder Umdrehung bestimmte Zeitspanne , während welcher zwei
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benachbarte Fühler gleichzeitig beleuchtet werden. Wenn dies nicht der Fall wäre, könnte der Läufer in einer Stellung zur Buhe kommen, bei der ein schmaler Lichtstrahl durch den Baum zwischen benachbarten Fühlern fällt, ohne auf die Fühler zu treffen, Da keiner der Fühler beleuchtet sein würde, wenn man versuchte, den Motor in Gang zu setzen, würde keine der Schaltstufen betätigt, und es würde keine Ständerwicklung erregt werden, so daß der Motor nicht anlaufen würde.
Bei den bis Jetzt bekannten Motoren ist eine große öffnung vorgesehen, um eine gewisse Überlappung zu erzielen und hier auf diese Weise Abhilfe zu schaffen. Zwar ist gemäß der Erfindung ebenfalls eine breite öffnung bekannter Art vorgesehen, doch werden die eingangs genannten Schwierigkeiten dadurch vermieden, daß die Erfindung eine Steuerschaltung der in Fig. 3 gezeigten Art vorsieht.
Die in Fig. 3 gezeigte Steuerschaltung ist zur Verwendung in Verbindung mit einem Motor der in Fig. 1 dargestellten Art bestimmt. Die drei Ständerwicklungen W^, Wg und W, müssen in der genannten Beihenfolge erregt werden, um zu gewährleisten, daß äißh der Läufer ständig im Uhrzeigersinne dreht. Dem Motor wird der Strom über eine positive Leitung 31 und eine negative Leitung 33 zugeführt. Die drei optischen Fühler 25» 27 und 29 dienen dazu, die ihnen zugeordneten Schaltstufen 35» 37 und 39 zu betätigen.
Der optische Fühler 25 ist über einen ersten Emitterwiderstand 41 und einen zweiten Emitterwiderstand 4-3 an die negative Leitung 33 angeschlossen. Der Knotenpunkt zwischen den Widerständen 41 und 43 ist mit der Basis eines HPN-Transistors 45 verbunden, der übereinen Kollektorwiderstand 47 an die positive Leitung 31 angeschlossen ist. Der Emitter des Transistors 45 ist mit der negativen Leitung 33 über einen Emitterwiderstand 49 verbunden. Der !Transistor 45 bildet zusammen mit den zugehörigen Stromkreisen einen Vorverstärker, der das elektrische Ausgangssignal des optischen Fühlers 25 auf einen solchen Pegel verstärkt, daß es eine auf bekannte
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Weise ausgebildete Gatterschaltung 51 betätigen kann. Die Gatterschaltung 51 ist so ausgebildet, daß sie die Ständerwicklung W^. mit der negativen Leitung 33 verbindet, sobald der Fühler 25 beleuchtet wird. Die verschiedenen dem Transis^· tor 45 zugeordneten Widerstände sind so bemessen, daß dann, wenn der optische Fühler 25 nicht beleuchtet ist, der Transistor 45 so vorgespannt ist, daß er nicht leitfähig ist und daß der Transistor gesättigt wird, sobald derFühler 25 beleuchtet wird. Somit arbeitet der Vorverstärker nach Art einer bistabilen Vorrichtung, um entsprechend der Beleuchtung des Fühlers 25 entweder eine hohe oder eine niedrige Ausgangsspannung zu erzeugen.
Ferner wird dem optischen Fühler 25 von einem ähnlichen Vorverstärker der Schaltstufe 39 aus übereine Diode53 eine Spannungzugeführt. Die Schaltstufen 37 und 39 sind jeweils in der gleichen Weise aufgebaut wie die Sch8ltstufe 35.
Es sei angenommen, daß die Schaltung nach Fig. 3 so arbeitet, daß der dauermagnetische Läufer 13 im Uhrzeigersinne umläuft. Ferner sei angenommen, daß sich der Läufer 13 in einer Stellung befindet, bei der deroptische Fühler 25 beleuchtet ist, während die Fühler 2? und 29 unbeleuchtet sind. Unter diesen Umständen nimmt der Fühler 25 über die Diode und den Kollektorwiderstand des Transistors 61 der Schaltstufe 39 einen Strom auf. Der durch den Fühler 25 fließende Strom bewirkt eine Sättigung des Transistirs 45, daß die KoIlektorspannung des Transistors 45 auf einen Pegel zurückgeht, der so niedrig ist, daß ohne Bücksicht auf den Beleuchtungszustand des Fühlers 27 kein Strom durch die Diode 59 und den Fühler 27 fließen kann. Infolgedessen wird die Gatterschaltung 51 eingeschaltet, so daß die Wicklung W. erregt wird, während die Gatterschaltung 57 gesperrt ist.
Wenn sich der Läufer 13 dreht, wirdein Punkt erreicht, an dem der Fühler 27 beleuchtet wird, bevor der Fühl, er 25 verdunkelt wird. Wenn dies geschieht, ist der Transistor 45 immer noch durch den Strom gesättigt, der durch den Fühler
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fließt, so daß dem Fühler 27 keine Spannung zugeführt wird und die Gatterschaltung 57 nicht eingeschaltet werden kann. Schließlich dreht sich der Laufer in eine Stellung, bei der der Fühler 25 verdunkelt wird. In diesem Zeitpunkt fließt kein Strom mehr durch den Fühler 25f doch schaltet der Transistor 45 ab, so daß die Gatterschaltung 51 gesperrt wird. Die Kollektorspannung des Transistors 45 steigt an, so daß der Fühler 2? über die Diode 59 erregt wird. Jetzt fließt ein Strom durch den Fühler 27» so daß der Transistor 55 gesättigt und die Gatterschaltung 57 betätigt wird, um die Ständerwicklung W2 einzuschalten. Das Erregen der Ständerwicklung W2 bewirkt, daß er Läufer 13 seine Drehung im Uhrzeigersinne fortsetzt.
Die Schaltstufen 35» 37 und 39 sind in einer vorbestimmten Reih nfolge angeordnet, um zu bewirken, daß sich der Läufer des Motors ständig in der gewünschten Richtung dreht. Während der Läufer 13 umläuft, werden die Fühler 25, 27 und 29 in der angegebenen Reihenfolge beleuchtet, so daß die zugehörigen Ständerwicklungen W^, W2 und W-, zyklisch erregt werden. Während Jeder Zeitspanne, während welcher zwei benachbarte Fühler beleuchtet sind, wird die dem betreffenden zweiten Fühler zugeordnete Schaltstufe daran gehindert, der zugehörigen S^änderwicklung einen Strom zuzuführen, bis der erste der beiden Fühler verdunkelt wird. Allgemein gesprochen wirkt jede Kopplungsschaltung zwischen benachbarten Stufen als eine Sperreinrichtung. Während des normalen Betriebs be- Jj wirkt eine Beieuchtungeines Fühlers einer bestimmten Stufe, daß die nächstfolgende Stufe gesperrt wird.
Wenn der Motor in Gi ng gesetzt werden soll, währand zwei benachbarte optische Fühler gleichzeitig beleuchtet sind, bewirkt die Steuerschaltung, daß ein Strom ausschließlich der Ständerwicklung zugeführt wird, die innerhalb der gewünschten zyklischen Folge gewöhnlich alserste erregt werden würde. Wenn der Läufer 13 beim Betrieb des Motors im Uhrzeigersinne in einer solchen Stellung zur Ruhe käme, daß die Fühler 27 und 29 gleichzeitig beleuchtet sind, und wenn man dem Motor
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dann erneut Strom zuführen würde, würde der Strom durch den Fühler 27 fließen, denn dieser Fühler wird durch die dem verdunkelten Fühler 25 zugeordnete Schaltstufe 35 erregt. Das hierbei durch den Fühler 27 erzeugte Signal würde den Transistor 55 der Schaltstufe 37 in den Sättigungszustand bringen. Hierdurch würde die dem Fühler 29 zugeführte Spannung schnell verringert, so daß es diesem Fühler nicht möglich sein würde, die Gatterschaltung 63 zu betätigen. Infolgedessen wird nur die S^änderwicklung W~ erregt, und der Läufer 13 beginnt, sich im Uhrzeigersinne zu drehen.
Die Benutzung der erfindungsgemäßen Steuerschaltung ermöglicht es ohne eine entsprechende Verringerung des Wirkungsgrades, mit einer minimalen Überlappung zwischen den Schaltstufen 35» 37 und 39 auszukommen. Wenn mit der erfindungsgemäßen Überlappungsregelung gearbeitet wird, ist es nicht erforderlich, die Tiile des Motors genau aufeinander abzustimmen. Ferner erübrigen sich eine probeweise Montage und Erprobung, denn es ist nicht erforderlich, die öffnung 21 genau auszurichten. Ferner hält die erfindungsgemäße Schaltung die Überlappung relativ konstant, und zwar ohne Bücksicht auf Temperaturschwankungen, denn die Überlappung hängt nicht mehr von rein mechanischen Faktoren ab.
Fig. 4 zeigt eine Schaltung, die der an Hand von Fig. beschriebenen ähnelt, abgesehen davon, daß es diese Schaltung mit Hilfe eines Umschalters 67 ermöglicht, die Drehrichtung des Motors umzukehren. Die Ständerwicklungen Wx., Wp und W, werden wie&erum durch Schaltstufen 35', 37'und 39' eingeschaltet bzw. erregt, doch ist jeder der Fühler 25, 27 und 29 durch zwei Photozellen ersetzt. Jeder Vorverstärker umfaßt außerdem paarweise angeordnete Kollektorwiderstände, die so geschaltet sind, daß es mit Hilfe des Umschalters 67 möglich ist, Jeweils den einen oder den anderen der beiden Widerstände mit der positiven Leitung 31 au verbinden. Me Kollektor-Widerstände sind mit den Transistoren der verschiedenen Vorverstärker durch zur Isolierung dienende Dioden verbunden.
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Bei der Schaltstufe 35' wird eine erste Photozelle 69 über einen Kollektorwiderstand83 der Schaltstufe 39' eingeschaltet, wenn der Umschalter 6? in die Stellung gebracht wird, bei der derMotor im Uhrzeigersinne läuft. Wird der Umschalter 67 in die Stellung gebracht, bei der der Motor entgegen dem Uhrzeigersinne läuft, wird eine zweite Photozelle 73 desder Schaltstufe 35'zugeordneten Fühlers über eine Diode 75 und einen Kollektorwiderstand 77 der Schaltstufe 39' erregt. Entsprechend wird eine Photozelle 79 oder 81 der Schaltstufe 37' über einen Kollektorwiderstand 87 der Schaltstufe 35' bzw. einen Kollektorwiderstand 85 dieser Schaltstufe erregt.
Es sei nunmehr angenommen, daß der Motor im Uhrzeigersinne laufen soll. Der Umschalter 67 wird in die in Fig. 4 gezeigte Stellung gebracht, bei der die Kollektorwiderstände 87, 71 und 83 mit der-positiven Leitung 31 verbunden sind. Somit sind die Photozellen 69, 79 und 93 eingeschaltet, während die Photozellen 73t 81 und 95 abgeschaltet sind. Unter diesen Umständen arbeitet die Steuerschaltung in der an Hand von Fig. 3 beschriebenen Weise. Die Photozellen 69, 79 und 93 werden in der angegebenen H ihenfolge beleuchtet, um die zugehörigen G tterschaltungen der betreffenden Schaltstufen zu betätigen, damit die Wicklungen W^., Wp und W^ nacheinander erregt werden.
Soll der Motor entgegen dem Uhrzeigersinne laufen, wird der Umschalter 67 in seine andere Stellung gebracht. Hierdurch werden die Kollektorwiderstände 85, 101 und 77 eingeschaltet, unddie Photozellen 73, 81 und 95 können erregt werden, während es jedoch nicht möglich ist, die Photozellen 69, 79 und 93 zu erregen.
Es sei angenommen, daß beim Einschalten des Stroms die Photozellen 73 und 81 der Schaltstufen 35' und 37' beleuchtet sind. Unter diesen Umständen befindet sich der Laufer 13 zwischen den Ständerwicklungen W^. und Wp. Da die Photozelle 73 von der verdunkelten Stufe 3;>' aus über die Diode 75 erregt
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wird, -vird dieser Photozelle die volle Spannungzügeführt9 so daß sie den Transistor 103 in den Sättignsgssustand bringen kann. Die Photoselle 81 der bci-alt stufe 37° kann jedoch nurwon der Schaltstuf e 39' aus erregt werden« Die niedrigere Spannung, die an dem Kollektor des Transistors 103 erscheint,, verhindert ein. Fließen eines Stroms durch die Photocelle 81, so daß der Transistor 91 nicht in den Zustand der Sättigung . gebracht werden kann» Die G- at t er schaltung 89 der Schaltstufe 35" wird eingeschaltet, so daß ein Erregerstrom durch die Wicklung W^ fließt. Die G-tterschaktung der Schaltung 37' bleibt jedoch ausgeschaltet, und die Wicklung Wo wird nicht erregt, so daß der Läufer 13 beginnt, entgegen dem Uhrzeigersinne umzulaufen.»
Wenn sich der Läufer weiter dreht9 wird zunächst der Fühler der Schaltstufe 39' beleuchtet» Sobald Licht auf die Photozelle 95 fällt, wird der Transistor 97 in den Sättigungssustand gebracht, so daß der zu der Photozelle 73 fließende Strom unterbrochen wird? infolgedessen fließt kein Strom mehr durch die Ständermeklung W^9 und die Gatterschaltung 99 wird eingeschaltet«, Hierdurch wird die Ständerwicklung W, erregt» Sunmehr setzt sich der Betrieb in der beschriebenen W-ise fort, d„ho als nächste Stufe wird die Schaltstufe 37' leitfähig, so daß die Stäadenricklung W^ erregt wird.
Die Schaltung nach Fig» 4· umfaßt somit praktisch zwei Steuerschaltungen, von denen jeweils die eine oder die andere gewählt werden kann, damit es möglich ist, den Motor nach Wunsch im Uhrzeigersinne oder entgegen dem Uhrzeigersinne laufen zu lassen.
Die Schaltung für den Betrieb des Motors im Uhrzeigersinne arbeitet in der Weise, daß jeweils ein Fühler immer dann gesperrt wird, wenn der vorangehende Fühler beleuchtet wird«, Die Schaltung zum Betreiben des Motors entgegen dem Uhrzeigersinne arbeitet in der Weise, daß immer dann,, wenn ein Fühler beleuchtet wird, der vorangehende Fühler abgeschaltet
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wird. Beide Verfahren liefern im wesentlichen das gleiche Ergebnis, und sie dienen bei dem in beiden Drehrichtungen betreibbaren Motor dazu, bei beiden Drehrichtungen einen optimalen Abgleich zu erzielen. Die Einterflanke des Lichtstrahls bestimmt den Lrehwinkel, bei dem die Ständerwicklungen während des -öetriebe entgegen dem Uhrzeigersinne eingeschaltet werden. Somit werden die Schaltvorgänge bei beiden Drehrichtungen durch die gleiche Kante der Öffnung 21 der Abschirmung 19 gesteuert.
Zwar wurde die erfindungsgenäße Steuerschaltung bezüglich ihrer Verwendung bei einem drei Segmente umfassenden bürstenlosen Gleichstrommotor in Sternschaltung beschrieben, doch sei bemerkt, daß sich die Grundgedanken der Lrfindung auch bei Motoren anwenden lassen, die eine beliebige andere Zahl von Polen besitzen, und bei denen die Wicklungen auf beliebige andere Weise ausgebildet sind.
Patentansprüche: 009886/159 7

Claims (10)

  1. PATENTANSPRÜCHE
    Steuerschaltung für einen bürstenlosen Gleichstrommotor der Bauart, bei der ein Lichtstrahl nacheinander einzelne optische Fühlmittel von mehreren Fühlmitteln überstreicht, und bei der die Steuerschaltung in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen der Fühlmittel betätigt wird, um mehrere Ständerwicklungen zyklisch derart zu erregen, daß der Läufer > des Motors in Drehung gehalten wird, dadurch gekennzeichnet , daß die Steuerschaltung mehrere Schaltstufen (35, 37, 39) umfaßt, von denen Jede einer Ständerwicklung (W^jW2, W,) zugeordnet ist und durch eine von mehreren einzelnen Fühlvorrichtungen (25, 27, 29) betätigt wird und auf ein elektrisches Signal einer bestimmten Fühlvorrichtung anspricht, um einen Erregerstrom einer anderen Ständerwicklung zuzuführen, daß die Schaltstufen in einer vorbestimmten Reihenfolge angeordnet sind, um die einzelnen Ständerwicklungen in der gewünschten Reihenfolge zyklisch zu betätigen, wenn die einzelnen Fühlvorrichtungen nacheinander beleuchtet werden, und daß benachbarte Schaltstufen durch Sperrmittel miteinander gekoppelt sind, die Gatterschaltungen (51, 57» 63) oder dergleichen umfassen, die das Fließen eines StänderwicklungsStroms durch eine Schaltstufe verhindern, während ein Statorwicklungsstrom entsprechend der angegebenen vorbestimmten Reihenfolge durch eine benachbarte Stufe fließt.
  2. 2. Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schaltstufe (35, 37, 39) eine bistabile Vorrichtung (45, 55» 61) umfaßt, die auf das Ausgangssignal derjenigen Fühlvorrichtungen ansprechen, welche die betreffende Schaltstufe betätigen, um eine erste Ausgangsspannung zu erzeugen, wenn die Fühlvorrichtung beleuchtet ist, und eine zweite niedrigere Ausgangsepannung, wenn die
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    "Fühlvorrichtung verdunkelt ist, und daß die Sperrmittel (51» 57» 63) bewirken, daß die Füllvorrichtung der benachbarten Schaltstufe wirkungslos gemacht wird, wenn sich die bistabile Vorrichtung in dem Zustand befindet, in dem sie die niedrigere Spannung erzeugt.
  3. 3. Steuerschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schaltstufe (35, 37, 39) eine Gatterschaltung (51, 5>7t 63) zum Steuern des Fließens des Ständerwicklungsstroms umfaßt, und daß jede dieser Gatterschaltungen so ausgebildet ist, daß sie geöffnet bzw. geschlossen wird, wenn sich die bistabile Vorrichtung (45, 55» 61) der gleichen Schaltstufe in ihrem ersten bzw. ihrem zweiten Zustand ä befindet und eine erste Ausgangsspannung bzw. eine zweite niedrigere Ausgangsspannung erzeugt.
  4. 4. Steuerschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede bistabile Vorrichtung (45, 55» 61) Widerstandsmittel (47) umfaßt, über die die bistabile Vorrichtung eingeschaltet werden kann, und daß die Sperrmittel Vorrichtungen (53, 59» 65) umfassen, mittels welcher die kühlvorrichtungen (25, 27, 29) erregt werden, um die einzelnen Schaltstufen über die Widerstandsmittel der benachbarten Schaltstufe in der erwähnten vorbestimmten Reihenfolge zu betätigen.
  5. 5. Steuerschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekenn- ™ zeichnet, daß jede der bistabilen Vorrichtunge (45, 55, 61) einen sättigungsfähigen Vorverstärker umfaßt, welche die einzelnen Fühlvorrichtungen (25, 27, 29) miteinander koppeln, mittels welcher die betreffende Schaltstufe und die zugehörige Gatterschaltung (51»57» 63) betätigt wird, wobei der Vorverstärker normalerweise so vorgespannt ist, daß er nicht leitfähig ist.
  6. 6. Steuerschaltung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet., daß der Vorverstärker einen Transistor (45, 55» 61) mit einer Basis, einem Kollektor und einem Emitter
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    umfaßt, wobei/der Kollektor über die Widerstandsmittel (47) mit einer Stromquelle (31) verbunden ist, und daß die Sperrmittel fernereine Diode (53» 59» 65) umfassen, die zwischen dem Kollektor und der Fühlvorrichtung (25, 27, 29) angeschlossen ist, um jeweils die benachbarte Stufe entsprechend der angegebenen vorbestimmten Reihenfolge au betätigen^ wobei die Diode so gepolt ist, daß sie den Widerstandsmitteln einen Strom in der gleichen Richtung entnimmt, in der der Strom durch den Transistor fließt.
  7. 7. Steuerschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß es sich bei der erwähnten benachbarten Stufe jeweils um die nächstfolgende Stufe handelt»
  8. 8ο Steuerschaltung nach Anspruch 68 dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der erwähnten benachbarten Stufe jeweils um die vorangehende Stufe handelt.
  9. 9. Steuerschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine dem Uhrzeigersinne bzw* eine dem Uhrzeigex'sinne entgegengesetzte zyklische Folge wählbar ist, daß die Schaltung ferner einen Zweistellungs-Umsehalter (67) umfaßt, mittels dessen die Transistoren (1Ο39 919 97) mit der Stromquelle (31) verbunden werden können^ daß jede Fühl.vorrichtung eine erste und eine zweite Photozelle (69, 73; 79, 81; 93, 95) umfaßt, und daß die Widerstandsmittel jeder Schaltstufe (351, 37', 39") jeweils einen ersten und einen zweiten Widerstand (87, 85; 71, 101; 83, 77) umfassen, wobei diese Widerstände mit einer ersten bzw«, einer zweiten Klemme des Umschalters verbunden sind, wobei der erste Wir! erstand jeder Schaltstufe mit der ersten Photozelle verbunden ist, welche die nächsthöhere Schaltstufe innerhalb der zyklischen Folge im Uhrzeigersinne betätigt, und wobei der zweite Widerstand mit der zweiten Photozelle verbunden ist„ welche die nächstniedrigere bzw. die vorangehende Schaltstufe entsprechend einer zyklischen Folge entgegen dem Uhrzeigersinne betätigt.
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  10. 10. Bürstenloser Gleichstrommotor, gekennzeichnet durch eine Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
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GB (1) GB1314219A (de)

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