DE2005886A1

DE2005886A1 - Drehzahlregler

Info

Publication number: DE2005886A1
Application number: DE19702005886
Authority: DE
Inventors: Jean Paris Girault
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1969-02-11
Filing date: 1970-02-10
Publication date: 1970-08-27
Also published as: DE2005886B2; GB1275715A; US3754175A; FR2031858A5

Description

Dipl.-lng. Egon Prinz C*. Gertrud Hauser Dipl.-lng. Gottfried Leiser Patentanwälte

Telegramme: Labyrinth München

Telefon: S3 15 10 Postscheckkonto: München 117078

8000 München 60, ^ Ernsbergerstraise

Unser Zeichen: T

THOMSON-CSP 101, Boulevard Murat, Paris l6e/Prankreich

Drehzahlregler

Die Erfindung bezieht sich auf Regelanordnungen mit hohem Wirkungsgrad, welche eine genaue Drehzahlregelung von Halleffektmotoren mit durch Rechtecksignale gespeisten Wicklungen ermöglichen.

Die Drehzahlregelung von Motoren dieser Art wird allge-

Bu/ku

mein

009835/U42

mein unter Ausnutzung der In den Wicklungen des Motors induzierten elektromotorischen Gegenkraft durchgeführt. Diese zur Drehzahl des Rotors proportionale Spannung wird auf einen vorgeschriebenen Wert einegeregelt und die Wirkung der Drehzahl auf den Motor wird durch Beeinflussung des Steuerstroms der Hallgeneratoren erzielt. Diese Lösung hat die folgenden Nachteile:

- Die Genauigkeit der Drehzahlregelung ist durch die zeitliche und von der Temperatur abhängige Änderung des die Rotordrehzahl mit der induzierten elektromotorischen Gegenkraft verbindenden Koeffizienten begrenzt;

- Eine gute Regelung und ein geeigneter Wirkungsgrad der Steuerschaltungen kann infolge der angewendeten linearen Regelungsart nur innerhalb eines schmalen Drehzahlbereiches erzielt werden.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Beseitigung dieser Nachteile und die Erzielung einer Drehzahlregelung in einem breiten Drehzahlbereich und mit ausgezeichnetem Wirkungsgrad, welche, wenn gewünscht, sehr genau sein kann.

Die Erfindung schafft zu diesem Zweck einen Drehzahlregler für einen Halleffektmotor, wobei der Motor einen mit Hallgeneratoren versehenen Drehmelder, ein Spulenelement, welches mit jeweils mit den Hallgeneratoren verbundenen Wicklungen versehen ist, sowie Speiseschaltungen aufweist, welche jeweils mit den Hallgeneratoren und den Wicklungen verbunden sind und in diese Rechteckeignale einspeisen, deren Phasen durch die Ausgangssignale der angeschlossenen Hallgeneratoren bestimmt sind, und wobei

der 009835/1442

der Regler aufweist: (a) eine Vergleicherschaltung mit einem ersten Eingang, welcher mit dem Motor so gekoppelt 1st, daß er ein erstes, der Motordrehzahl entsprechendes Signal empfängt, und mit einem zweiten Eingang, welcher so angekoppelt ist, daß er ein von einer Bezugsdrehzahl abhängiges Bezugssignal empfängt, wobei die Vergleicherschaltung aufgrund dieser zwei Signale ein drittes, vom Abstand zwischen der Motordrehzahl und der Bezugsdrehzahl abhängiges Signal erzeugt, und (b) eine Rückkopplungsschaltung, deren Eingang mit dem Ausgang der Vergleicherschaltung gekoppelt ist, so daß sie in Abhängigkeit von dem dritten Signal auf die Motordrehzahl einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleicherschaltung derart ausgebildet ist, daß sie ein von der Frequenz des auf ihren ersten Eingang aufgegebenen Signals abhängiges Signal abgibt, daß der erste Eingang mit einer der Speiseschaltungen gekoppelt ist, so daß er von dieser ein Signal empfängt, dessen Frequenz von der Motordrehzahl abhängt, und daß die Rückkopplungsschaltung aus Unterbrecheranordnungen besteht, welche die Stromzufuhr zu den Wicklungen des Spulenelements des Motors unterbrechen, wenn die Frequenz des ersten Signals einen von dem Bezugssignal abhängigen Schwellenwert überschreitet.

Anhand der Figuren wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen

Figur 1 schematisch einen Halleffektmotor der genannten Art,

Figur 2 das Prinzipschaltbild eines erfindungsgemäßen Reglers,

Figur 3 009835/U42

Figur 3 eine praktische Ausfuhrungsform der Unterbrecheranordnung der Regelschaltung,

Figur 4 das ausführliche Schaltbild einer bevorzugten Ausführungsform der in Figur 3 gezeigten Anordnung,

Figuren 5 und 6 jeweils zwei Ausführungsformen der Vergleicherschaltung und

Figur 7 das Schaltbild eines Drehzahlreglers gemäß der Erfindung, welcher mit einer mit der Drehung des Spulenelements des Motors in Phase befindlichen Regelanordnung gekoppelt ist.

Figur 1 zeigt als Beispiel einen bipolaren Motor der oben genannten Art.

Dieser Motor wefct auf:

- einen Halleffekt-Drehmelder 1, dessen Rotor ein Dauermagnet 13 ist und dessen Stator zwei Hallgeneratoren 11 und 12 aufweist, welche in zwei Spalte des Stators eingesetzt sind, die gegenseitig um 90° versetzt sind;

- ein Spulenelement 2, welches das eigentliche Motorelement ist, dessen Rotor aus einem bipolaren Dauermagneten 23 besteht und dessen Stator zwei um 90° gegeneinander versetzte Wicklungen 21 und 22 aufweist, welche Jeweils durch zwei Rechteckeignal-Qeneratoren 31 und 32 gespeist werden, die selbst Jeweils durch die Hallgeneratoren 11 bzw. 12 synchro-

nisiert 009835/U42

nisiert werden. Diese Wicklungen sind derart angeordnet, daß sie bei Empfang der Ausgangsspannungen der Hallgeneratoren 11 und 12 im Motorelement eine Induktion mit der gleichen Richtung wie die Achse des Magneten 13 des Drehmelders erzeugen.

Wenn man allgemein als Nullrichtung des Winkels diejenige der Halbgeraden annimmt, welche in der Zeichenebene und in der Symmetrieebene des Hallgenerators 12 senkrecht zur Drehachse des Drehmelders gelegen ist, so sind die Ausgangsspannungen der Hallgeneratoren 11 und 12 jeweils k sin θ und k cos Θ, wobei k eine Konstante ist, wenn, wie angenommen wird, die Generatoren 11 und 12 mit konstantem Strom gespeist werden.

Die Rechtecksignal-Generatoren 31 und 32 werden durch die Hallgeneratoren 11 und 12 derart synchronisiert, daß sie jeweils Ströme der Form

abgeben, wobei K eine Konstante 1st sowie €.. und £~ einen Absolutwert gleich 1 und Vorzeichen besitzen, welche jeweils diejenigen von sin β und von cos β sind.

Die Magneten 13 und 23 sind gegenseitig mechanisch oder auf andere Weise derart gekoppelt, daß der Winkel zwischen ihren Achsen jeweils gleich 90° 1st.

Wenn nan mit β¹ den Winkel, der der Richtung de· im Spulen-

elenent 009835/U42

element 2 induzierten Feldes entspricht, und mit Θ" = β ·*· 90 den Winkel bezeichnet, welcher der Achsenrichtung des Magneten 23 entspricht, so kann man leicht die folgenden Beziehungen nachweisen:

für	O <	gilt	θ«	= -45°
η	90° <	It	θ'	45°
It	180° <	It	0'	= 135°
ti	270° <	η	θ'	= 225
: θ¹¹
. θ" -
: θ" <
C θ" <
< 90°
C 1800
ί 270°
C 3600

Unter diesen Bedingungen sind die Achse des Motormagneten und das Induktionsfeld stets um einen zwischen 45° und 135° liegenden Winkel mit konstantem Vorzeichen getrennt, was bedeutet, daß das Motordrehmoment ebenfalls ein konstantes Vorzeichen beibehält.

Der erfindungsgemäße Drehzahlregler ist in Figur 2 dargestellt. Es sind wiederum sehr schematisch die Elemente 1, 2, 21, 22, 31 und 32 aus Figur 1 dargestellt.

Es werde angenommen, daß die Rechtecksignal-Generatoren 31 und 32 derart geregelt werden, daß sie dem Motorele ment 2 die Leistung zuführen, welche der maximal erzielbaren oder gewünschten Drehzahl des Motors entspricht.

Eine Vergleicherschaltung 40 weist einen mit dem Aus gang (oder mit einem Hilfsausgang) des Generators 32 verbundenen Eingang 42 und einen das Bezugssignal emp fangenden Eingang 43 auf.

Diese Schaltung empfängt daher am Eingang 42 ein Recht-

•oksignal 009835/U42

eckslgnal, dessen Frequenz in Hz gleich der Drehzahl des Motors in Umdrehungen je Sekunde ist.

Das auf den Eingang 43 gegebene Bezugssignal hängt von der gewünschten Drehzahl ab und legt einen Frequenzsehwellwert fest.

Die Vergleicherschaltung 40 liefert an ihrem Ausgang ein Signal, welches, wenn die Frequenz des Rechtecksignals den Frequenzschwellwert überschreitet, eine Unterbrecheranordnung betätigt, die in Figur 2 durch die Unterbrecher 51 und 52 dargestellt ist, welche die Stromzuführung zu den Wicklungen 21 und 22 unterbrechen.

Der Abstand zwischen der die Unterbrechung der Stromzufuhr auslösenden Motordrehzahl und der die Wiedereinschaltung desselben auslösenden Motordrehzahl kann mittels einer zweckmäßigen Verstärkung sehr klein gemacht werden.

Die Zusammenstellung dieser beiden Organe verwirklicht eine auf "ja oder nein" ansprechenden Drehzahlregelung. Der Wirkungsgrad der Anordnung ist besonders gut, da die Drehzahlregelung durch Unterdrückung der Stromzufuhr zum Motor gewährleistet wird. Die vom Unterbrecher verbrauchte Leistung kann sehr gering sein, wenn dieser beispielsweise aus Umschalttransistoren besteht.

Figur 3 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Anordnung zur Unterbrechung der Stromzufuhr.

Es werde angenommen, daß Jeder Rechtecksignal-Generator

und 009835/1442

und 32 in bekannter Weise aus einem Verstärker mit großem Verstärkungsfaktor besteht, welcher seine von dem zugehörigen Hallgenerator gelieferten, sinusförmigen Eingangssignale in trapezförmige Signale umwandelt und welchem eine Leistungsschaltung nachgeschaltet ist, die von den Polaritäten oder den Polaritätsumschlägen dieser trapezförmigen Signale gesteuert wird und die erforderliche Leistung an die Wicklungen abgibt.

In Figur 3 ist gezeigt, daß der Generator 32 aus dem Verstärker 132 und der Leistungsschaltung 232 besteht. Zwischen diese beiden Elemente ist eine Unterbrecheranordnung 332 eingesetzt, welche durch das vom Ausgang 44 der Vergleicherschaltung 40 gelieferte Signal gesteuert wird. Diese Anordnung ermöglicht eine Unterbrechung mit begrenzter Leistung. Da jedoch das der Drehzahl entsprechende Signal natürlich vor der Unterbrecheranordnung abgenommen werden muß, wird dieses Signal am Ausgang des Verstärkers 132 abgenommen. Der Qenenfcor 31 ist offensichtlich in gleicher Weise ausgebildet.

Figur 4 zeigt eine Speiseschaltung für die Wicklungen des Motorelements, in welcher die Unterbrecheranordnungen 331 und 332 Jeweils mit den Leistungsschaltungen 231 bzw. 232 zusammengefaßt sind. Es ist nur der Stromzuführungskanal der Wicklung 22 dargestellt.

Der Verstärker 132 mit hohem Verstärkungsfaktor ist ein Differenzverstärker, dessen zwei Eingänge jeweils mit den beiden Ausgangsklemmen des Hallgenerators 12 verbunden sind.

Sein 009835/1442

Sein Ausgang speist den Eingang 42 der Vergleicherschaltung 40. Er speist andererseits die zusammengefaßte Anordnung 332-132, welche nachfolgend beschrieben wird:

Die normale Speiseschaltung für die Wicklungen ist von bekannter Bauart und verwendet eine Brückenschaltung.

Die Klemme A der Wicklung 22 ist mit den Kollektoren von zwei Transistoren 95 und 94 verbunden, welche jeweils vom Typ pnp bzw. npn sind. Ihre Klemme B ist mit den Kollektoren von zwei Transistoren 96 und 97 verbunden, welche jeweils vom Typ pnp bzw. npn sind.

Die Emitter der Transistoren 95 und 96 sind mit der positiven Klemme 100 einer Gleichspannungsquelle V verbunden, diejenigen der Transistoren 94 und 97 mit Erde, mit der auch die zweite Klemme der Spannungsquelle verbunden ist.

Die Basen der Transistoren 96 und 97 sind jeweils mit der Klemme 100 über einen Widerstand 710 und mit Erde über einen Widerstand 711 verbunden.

Es werden auf diese Weise zwei Stromzuführungskanäle für die Wicklung 22 gebildet, wobei der eine von A nach B über die gesättigten Transistoren 95 und 97 führt, wobei die Transistoren 94 und 96 in diesem Fall gesperrt sind, und der andere von B nach A über die gesättigten Tranaletoren 96 und 94 führt, wobei die Transistoren 95 und 97 in diesem Fall gesperrt sind.

Ein pnp-Transfcitor 92 steuert den Zustand der Transisto

ren 009835/U42

- ίο -

ren 95 und 97, mit deren Basen jeweils sein Emitter bzw. über einen Widerstand 79 und eine Diode 86 in der Richtung Anode-Kathode sein Kollektor verbunden ist.

Ein npn-Transistor 93 steuert den Zustand der Transistoren Sk und 96, mit»deren Basen jeweils sein Emitter bzw. über einen Widerstand 78 sein Kollektor verbunden ist.

Die Transistoren 92 und 93 werden ihrerseits jeweils durch einen npn-Transistor 91 und einen pnp-Transistor 98 gesteuert, mit deren Kollektoren jeweils ihre Basen verbunden sind.

Die Emitter der Transistoren 91 und 98 werden jeweils mittels zweier Widerstandsbrücken 76-77 bzw. 713-712 polarisiert, welche zwischen die Klemme 100 und Erde geschaltet sind. Ihre Kollektoren sind jeweils mit der Klemme 100 über einen Belastungswiderstand 75 und mit Erde über einen Belastungswiderstand 714 verbunden.

Die Transistoren 91 und 98 werden Ihrerseits durch den Verstärker 132 in der folgenden Weise gesteuert:

Der Verstärker 132 ist so geschaltet, daß er ein Signal In der Nähe von V für die positiven Halbperloden seines Eingangssignals und ein Signal in der Nähe des Erdpotentials für die negativen Halbperioden dieses Eingangssignals abgibt. Sein Ausgang 1st über einen Widerstand 715 und jeweils über zwei in entgegengesetzter Richtung geschaltete Dioden 81 bzw. 87 mit den Basen der Transistoren 91 bzw. 98 verbunden.

009835/U42 ~

- ii -

Die bisher beschriebene Schaltung arbeitet in der folgenden Weise:

Bei den positiven Halbperioden des Ausgangssignals des Hallgenerators ist der Transistor 98 gesperrt. Er sperrt den Transistor 93» welcher seinerseits die Transistoren 94 und 96 sperrt.

Der Transistor 91 ist gesättigt. Er sättigt den Transistor 92, welcher seinerseits die Transistoren 95 und 97 sättigt.

Der Strom fließt in der Wicklung 22 von A nach B.

Bei den negativen Halbperioden des AusgangsSignaIs des Hallgenerators 12 wird der Vorgang umgekehrt, die gesperrten Transistoren werden gesättigt und umgekehrt. Der Strom fließt in der Wicklung von B nach A.

Die Dioden 81 und 82 vermeiden ein Durchschlagen der Basis-Emltter-übergangszonen der Transistoren 91 und 98 in Sperrichtung. Die Widerstände 76, 77, 712 und 713 bilden Schwellen, welche die gleichzeitige Leitung der Transistoren 9¹I und 95 oder 96 und 97 während der Umschläge der Ausgangsspannung des Verstärkers 133 verhindern.

Es werde angenommen, daß der Vergleicher so ausgebildet ist, daß er an seinem Ausgang Hk ein Signal nahe V_Q liefert, wenn die Motordrehcahl unterhalb des Drehzahlschwellwerts liegt, und daß er ein Signal nahe dem Eidpotential im entgegengesetzten Fall liefert.

Dieser 009835/U42

Dieser Ausgang M ist mit den Kathoden der beiden Dioden 810 und 811 und über einen Widerstand 716 mit der Spannungsquelle V verbunden.

Die Anode der Diode 810 ist mit der Basis des Transistors 93 und die Anode der Diode 8II mit der Basis des Transistors 97 über die Diode 86 verbunden.

Wenn der Ausgang M das Signal nahe V abgibt, sind die Dioden 810 und 81I gesperrt und ihre Anschlüsse haben keinerlei Wirkung auf den oben beschriebenen Vorgang. Wenn der Ausgang M ein Signal nahe dem Erdpotential abgibt, bewirken diese Dioden: Der Transistor 93 wird unabhängig vom Ausgangssignal des Verstärkers 132 durch seine Verbindung mit der Anode der Diode 810 gesperrt und durch Rückkopplung werden die Transistoren 9*\ und 96 ebenfalls gesperrt.

In gleicher Weise wird der Transistor 97 an seiner Basis infolge der Verbindung mit der Anode der Diode 8II gesperrt.

Die Stromzuführung zur Wicklung 21 wird von einer gleichen Schaltung gesteuert, von der nur die den Dioden 810 und 811 der ersten Schaltung entsprechenden Dioden 812 und 813 dargestellt sind.

Figur 5 zeigt eine erste Ausführungsform des Vergleichers 40, wenn das Bezugssignal in Form einer Spannung geliefert wird.

Der Vergleicher weist an erster Stelle einen Frequenz-

spannungaumwandler 009835/1U2

spannungsumwandler auf, dessen Eingang den Eingang 42 des Vergleichers bildet. Der Wandler besteht hier aus einer monostabilen Kippschaltung 6l, deren Eingang 42 der Steuereingang ist, worauf ein Tiefpassfilter 62 folgt. Der Ausgang des Wandlers speist den ersten Eingang eines Differenzverstärkers 63, dessen zweiter Eingang, der mit dem zweiten Eingang 43 des Vergleichers zusammenfällt, die Bezugsspannung empfängt. Der Ausgang des Verstärkers 63 kann mit dem Ausgang des Vergleichers 40 zusammenfallen oder besser, wie in Figur 5 gestrichelt dargestellt, noch ein zwei Zustände aufweisendes Element 64 speisen, welches zwei Spannungen Jj V₁ oder V₂ je nachdem Vorzeichen des Ausgangssignals des Verstärkers 63 abgibt, wobei das Element 64 im wesentlichen aus einem im gesperrten oder gesättigten Zustand arbeitenden Transistor bestehen kann.

Die Kippschaltung 6l, deren Perlode unterhalb der der vom Motor zu fordernden maximalen Drehzahl entsprechenden Drehungsperiode liegt, gibt bei jedem positiven Umschlag der Ausgangsspannung des Generators 32 einen positiven Impuls mit konstanter Breite ab. Der Mittelwert dieser Impulse steht am Ausgang des Tiefpassfilers 62 zur Verfügung. Er ist proportional zur Schaltfrequenz der mo- nostabilen Kippschaltung und infolgedessen zur Dreh- ' zahl des Motors.

Das Bezugssignal kann beispielsweise von einem Potentiometer geliefert werden.

Die Stabilität der Regelschleife kann durch eine zweck

mäßige 009835/1U2

mäßige Wahl der Zeitkonstanten des Frequenz-Spannungswandlers oder, bei diesem Beispiel, durch die Grenzfrequenz des Tiefpassfilters 62 gewährleistet werden.

Wenn die Drehzahl des Motors in einem weiten Bereich veränderlich sein so*ll, kann der Frequenz-Spannungswandler 61-62 in Figur 5 aus einer Schaltung zur Formung der rechteckigen Eingangssignale bestehen, welcher ein bekannter linearer Wandler, beispielsweise ein Impulsfrequenzmesser, nachgeschaltet ist.

Die Stabilität der Regelschleife wird dabei durch eine zweckmäßige Wahl der Zeitkonstanten des Frequenzmessers gewährleistet. Mit dieser Lösung kann man unter Verwendung billigerer Schaltungen eine Genauigkeit in der Größenordnung von t 1 % erzielen.

Eine weitere, in Figur 6 dargestellte AusfUhrungsform ist anwendbar, wenn das Bezugssignal in Form einer Frequenz zur Verfügung steht.

Ein Frequenzvergleicher 65 mit den Eingängen 42 und 43 wird zur Erzeugung einer Spannung proportional zur Differenz zwischen der der Motordrehzahl entsprechenden Frequenz und der Bezugsfrequenz verwendet. Diese Spannung wird sodann auf einen Verstärker 66 mit dem Ausgang 44 gegeben.

Die von dieser Anordnung erzielte Genauigkeit kann sehr groß sein und praktisch nur von der Frequenzstabilität des Bezugssignals abhängen.

Figur 7 009835/1442

Figur 7 zeigt einen Drehzahlregler in Verbindung mit einer Phasensteueranordnung, welche die Phase der Rotorstellung des Sputenelements mit der Phase eines Bezugssignals synchronisiert, dessen Frequenz gleich der gewünschten Drehzahl in Umdrehungen/Sekunden der Motordrehung ist.

Es ist in diesem Fall angebracht, ein Drehzahlbezugssignal in Form eines Rechtecksignals zu verwenden, dessen Frequenz und Phase jeweils der gewünschten Drehzahl bzw. Phase der Motordrehung entsprechen.

Die Eingänge 42 und 43 der Vergleicherschaltung 40 speisen jeweils zwei lineare Frequenz-Spannungswandler 101 und 102, die beispielsweise von der oben genannten Bauart sind. Diese Wandler speisen zwei Eingänge eines Differenzverstärkers 105. Die Eingänge 42 und 43 speisen andererseits die beiden Eingänge eines Phasenvergleichers 106 mit hoher Ausgangsimpedanz, welcher ein von der Phasenverschiebung zwischen den beiden Eingangssignalen abhängiges Gleichspannungssignal abgibt.

Der Ausgang des Verstärkers 105 und derjenige des Phasenvergleichers 106 sind mit dem Eingang 108 eines zweiten Differenzverstärkers 107 gekoppelt, dessen zweiter Eingang an Erde liegt, wobei zwei gegeneinander geschaltete Zenerdioden 109 und 110 zwischen den Ausgang des Verstärkers 105 und den Eingang 108 geschaltet sind.

Der Verstärker 107 steuert die Sättigung und die Sperrung eines Transistorverstärkers 110, dessen Ausgang

mit 009835/U42

mit den Dioden 810 und 811, 812 und 813 einer Speiseschaltung für die Wicklungen verbunden ist, wie sie in Figur h gezeigt ist.

Die Regelung erfolgt in der folgenden Weise:

- Solange sich die Drehzahl des Motors um mehr als 5 % von der Bezugsdrehzahl unterscheidet, besitzt der Verstärker 105 eine solche Ausgangsspannung, daß die Zenerdioden 109 und 110 leitend sind. Unter diesen Umständen hat der Phasenvergleicher, welcher eine hohe Ausgangsimpedanz besitzt, keine Wirkung auf das an die Eingangsklemme 108 des Verstärkers 107 angelegte Potential und nur der Frequenzvergleicher steuert die Motordrehzahl j Wenn sich die Motordrehzahl um weniger als 5 % von der Bezugsdrehzahl unterscheidet, kehrt sich die Situation um und der Phasenvergleicher kommt allein zur Wirkung. Die Zeitkonstante des Phasenvergleichers ist so gewählt, daß man sich im Phasensynchronisierungsbereich der Anlage befindet.

Mit dieser Anordnung kann man eine sehr große Genauigkeit erzielen. Die Rotorlage des Motors kann leicht bis auf wenige Grad auf die Bezugsphase festgelegt werden.

Die Erfindung ist natürlich nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausfuhrungsformen eingeschränkt. Insbesondere können die beschriebenen Schaltungen leicht an den Fall von mehrpoligen Motoren der oben genannten Art angepaßt werden. In diesem Fall ist die Frequenz des von

den 009835/UA2

den Hallgeneratoren gelieferten Signals das η-fache der Drehzahl des Motors in Umdrehungen je Sekunde, wobei η die Anzahl von Polpaaren ist.

Patentansprüche 009835/1442

Claims

Patentansprüche

fl.JDrehzahlregler für einen Halleffektmotor, wobei der Motor einen mit Hallgeneratoren versehenen Drehmelder, ein Spulenelement, welches mit jeweils mit den Hallgeneratoren verbundenen Wicklungen versehen ist, sowie Speiseschalungen aufweist, welche jeweils mit den Hallgeneratoren und den Wicklungen verbunden sind und in diese Rechtecksignale einspeisen, deren Phasen durch die Ausgangssignale der angeschlossenen Hallgeneratoren bestimmt sind, und wobei der Regler aufweist: (a) eine Vergleicherschaltung mit einem ersten Eingang, welcher mit dem Motor so gekoppelt ist, daß er ein erstes, der Motordrehzahl entsprechendes Signal empfängt, und mit einem zweiten Eingang, welcher so angekoppelt ist, daß er ein von einer Bezugsdrehzahl abhängiges Bezugssignal empfängt, wobei die Vergleicherschaltung aufgrund dieser zwei Signale ein drittes, vom Abstand zwischen der Motordrehzahl und der Bezugsdrehzahl abhängiges Signal erzeugt, und (b) eine Rückkopplungsschaltung, deren Eingang mit dem Ausgang der Vergleicherschaltung gekoppelt ist, so daß sie in Abhängigkeit von dem dritten Signal auf die Motordrehzahl einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleicherschaltung derart ausgebildet ist, daß sie ein von der Frequenz des auf ihren ersten Eingang aufgegebenen Signals abhängiges Signal abgibt, daß der erste Eingang mit einer der Speiaeschaltungen gekoppelt ist, so daß er von dieser ein Signal empfängt, dessen

Frequenz 009835/H42

Frequenz von der Motordrehzahl abhängt, und daß die Rückkopplungsschaltung aus Unterbrecheranordnungen besteht, welche die Stromzufuhr zu den Wicklungen des Spulenelements des Motors unterbrechen, wenn die Frequenz des ersten Signals einen von dem Bezugssignal abhängigen Schwellenwert Überschreitet.

2. Regler nach Anspruch 1, bei welchem jede der Speiseschaltungen aufweist: einen Verstärker mit hohem Verstärkungsfaktor, dessen Eingang mit dem Ausgang des zugehörigen Hallgenerators verbunden ist, einen ersten Kanal, welcher die erste Klemme der zugehörigen Wicklung mit der ersten Klemme einer Gleichspannungsquelle und die zweite Klemme dieser Wicklung mit der zweiten Klemme dieser Spannungsquelle verbindet, einen zweiten Kanal, welcher die zweite Klemme dieser Wicklung mit der ersten Klemme der Spannungsquelle und die zweite Klemme dieser Wicklung mit der zweiten Klemme der Spannungsquelle verbindet, eine Schaltung zur wechselnden und wahlweisen Steuerung der Leitfähigkeit und Sperrung dieser Kanäle, wobei diese Steuerschaltung durch den Ausgang des genannten Verstärkers gesteuert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die jeder Wicklung zugeordnete Unterbrecheranordnung eine gleichzeitige Sperrung dieser beiden Kanäle unabhängig vom Zustand der Steuerschaltung ermöglicht, wenn die Frequenz des ersten Signals den Schwellenwert übersteigt, wobei sie jedoch im entgegengesetzten Fall ohne Einwirkung auf die Steuerschaltung bleibt, und daß der erste Eingang der Vergleicherschaltung mit dem Ausgang des Verstärkers verbunden ist.

3. Regler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß

die Q09835/U42

die Vergleicherschaltung im wesentlichen einen Frequenz-Spannungswandler, dessen Eingang den ersten Eingang der Vergleicherschaltung darstellt, einen Spannungsvergleicher, dessen einer Eingang mit dem Ausgang des Wandlers verbunden ist, sowie eine Anordnung zum Aufgeben des Bezugssignals auf den zweiten Eingang des Spannungsvergleichers aufweist.

Regler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleicherschaltung zwei Frequenz-Spannungswandler, deren Eingänge die beiden Eingänge der Vergleicherschaltung bilden, und einen Differenzverstärker aufweist, dessen beide Eingänge Jeweils mit den Ausgängen der beiden Wandler verbunden sind.

Regler nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleicherschaltung außerdem ein Endglied mit zwei Zuständen aufweist, welches durch das AuBgangssignal des vorangehenden Gliedes derart gesteuert wird, daß es ein Signal mit einer ersten Höhe oder mit einer zweiten Höhe abgibt, je nachdem, ob die Frequenz des ersten Signals den Schwellenwert übersteigt oder nicht.

Regler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Eingänge der Vergleicherschaltung außerdem mit den zwei Eingängen eines Phasenvergleichers verbunden sind und daß die Vergleicherschaltung einen zusätzlichen Verstärker aufweist, dessen Eingang einerseits mit dem Ausgang des Differenzverstärkers und andererseits mit dem Ausgang des Phasenvergleichers verbunden 1st, wobei der Ausgang des zusätzlichen Verstärkers ein Glied mit zwei

Zustanden 009835/U42

Zuständen steuert, dessen Ausgang den Ausgang der Vergleicherschaltung darstellt, und daß eine Hilfsanordnung vorgesehen ist, welche die gleichzeitige Wirkung des Differenzverstärkers und des Phasenvergleichers auf den zusätzlichen Verstärker verhindert.

7. Regler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der
Phasenvergleicher eine hohe Ausgangsimpedanz besitzt und daß die Hilfsanordnung aus zwei entgegengesetzt zwischen den Ausgang des Differenzverstärkers und den Eingang des zusätzlichen Verstärkers geschalteten Zenerdioden besteht. J

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Al

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