DE2556809C2

DE2556809C2 - Anordnung zur Steuerung der Drehzahl eines Reluktanzmotors

Info

Publication number: DE2556809C2
Application number: DE2556809A
Authority: DE
Inventors: Philip Fraser Mich. Piatkowski jun.
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1974-12-19
Filing date: 1975-12-17
Publication date: 1982-08-19
Also published as: CA1056009A; US3980933A; GB1474508A; DE2556809A1

Description

a) eine Erregereinrichtung (36) zur Erzeugung eines unabhängig von der Durchschaltung der Halbleiter-Schalteinrichtung (32,34) fließenden Vormagnetisierungsstromes durch die Wicklung {10,12),

b) eine Abtasteinrichtung (14, 124) zur Messung der an der Wicklung befindlichen Spannung und

c) eine Vergleichseinrichtung (66), der die Wicklungsspannung und eine Bezugsspannung zugeführt sind und deren Ausgangssignal immer dann die Halbleiterschalteinrichtung (32, 34) durchschaltet, wenn die Wicklungsspannung die Bezugsspannung erreicht

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregereinrichtung ein parallel zur Halbleiter-Schalteinrichtung (32,34) liegender Ohmscher Widerstand (36) ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Zeitgebereinrichtung (84,96,98, 100) zur Steuerung der Zeitdauer für den leitenden Zustand der Halbleiter-Schslteinrichtung (32,34).

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitgebereinrichtung aus einem ÄC-Kreis (96, 98, 100) und einem Vergleicher (84) besteht, dessen einer Eingang (82) an einem festen Bezugspotential liegt und dessen zweiter Eingang (86) an den Kondensator (100) des ÄC-Kreises angeschlossen ist, dessen Ladung mit dem Durchschalten der Halbleiter-Schalteinrichtung beginnt, und daß das Ausgangssignal des Vergleichers (84) die Durchschaltung der Halbleiter-Schalteinrichtung beendet, wenn der Kondensator auf ein vorbestimmtes Potential aufgeladen ist.

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Steuerung der Drehzahl eines Reluktanzmotors nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Reluktanzmotoren mit sich während der Läuferdrehung ändernder magnetischer Leitfähigkeit ihrer Wicklung sind bekannt (US-PS 36 73 476). Diese bürstenlosen Motoren verwenden eine Erregerwicklung und einen magnetischen Kreis zur Erzeugung eines mechanischen Drehmoments, das im wesentlichen proportional dem Quadrat der Amperewindungszahl der Wicklung und der zeitlichen Änderung der magnetischen Leitfähigkeit (als Reziprokwert der Reluktanz) ist, welche ihrerseits eine Funktion der Läuferdrehung ist. Typischerweise trägt bei diesen Motoren der Ständer die Motorwicklung, und der Läufer weist ferromagnetische Elemente auf, die im Umfangsabstand zueinander angeordnet sind. Ein Drehen des Läufers im Verhältnis zum Ständer verursacht eine Änderung der Reluktanz und demzufolge der magnetischen Leitfähigkeit des die Motörwicklung durchsetzenden magnetischen Kreises. Außerdem bewirkt die Läuferdrehung natürlich auch eine Änderung der Selbstinduktivität der Motorwicklung, wobei die Selbstinduktivität in unmittelbarer Beziehung zur magnetischen Leitfähigkeit des magnetischen Kreises steht

Das von einem derartigen Reluktanzmotor erzeugte drehmoment ist proportional dem Produkt des Quadrates der Amperewindungszahl in der Wicklung und der Änderungssteilheit der magnetischen Leitfähigkeit als Funktion der Läuferdrehung. Ein positives Drehmoment kann demnach nur entwickelt werden, wenn die Amperewindungen während des Intervalls zunehmender magnetischer Leitfähigkeit aufrechterhalten werden. Umgekehrt wird ein negatives Drehmoment entwickelt, wenn die Amperewindungen während des Intervalls abnehmender magnetischer Leitfähigkeit aufrechterhalten werden. Um eine fortgesetzte Drehung des Reluktanzmotors sicherzustellen, ist es deshalb nötig, die Amperewindungen der Motorwicklung nur während der Intervalle zunehmender magnetischer Leitfähigkeit einzubehalten und während der Intervalle abnehmender magnetischer Leitfähigkeit zu eliminieren.

Aus den vorstehenden Darlegungen folgt, daß die Wicklung eines Reluktanzmotors von einer sich zeitlich ändernden Energiequelle aus gespeist werden muß. Ferner müssen die zeitlichen Änderungen der Energiequelle mit der mechanischen Drehung des Motorläufers derart synchronisiert werden, daß der Wicklungsstrom nur während der Zeitintervalle fließt, in denen die magnetische Leitfähigkeit mit der Läuferdrehung zunimmt, und während derjenigen Zeitintervalle unterbrochen wird, in denen die magnetische Leitfähigkeit mit der Läuferdrehung abnimmt. Wenn eine zeitlich unveränderliche elektrische Energiequelle wie eine Gleichspannungsquelle verwendet wird, ist demzufolge eine entsprechende Steueranordnung erforderlich, die diese Funktionen erfüllt.

Bei einer bekannten Steueranordnung (US-PS 36 73 476) wird der Beginn des Intervalls zunehmender magnetischer Leitfähigkeit durch einen äußeren Stellungsfühler für den Motorläufer ermittelt. Derartige äußere Stellungsfühler sind aufwendig, benötigen zusätzlichen Platz und müssen außerdem sehr genau eingestellt sein, um im richtigen Zeitpunkt anzusprechen und damit das positive Motordrehmoment auszulösen. Ferner ist es bekannt (FR-PS 88 056, Zusatzpaten zu FR-PS 13 88 867), bei einem als bürstenlosen Motor betriebenen Reluktanzmotor die Läuferstellung dadurch zu ermitteln, daß in einem Geber, der eine auf den Zähnen der Läuferpole befindliche, gleichstromerregte Wicklung verwendet, die Leitfähigkeitsänderungen dieser Wicklungen durch Abtasten der Spannung an dieser Wicklung gemessen werden. Auch diese Anordnung ist infolge der zusätzlich als Fühler verwendeten Meßwicklungen aufwendig.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Steuerkreis der eingangs genannten Art zu schaffen, der ohne einen besonderen Fühler für die Läuferstellung auskommt.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Steueranordnung läßt sich in Gestalt eines elektronischen Bausteins äußerst einfach

I erstellen und benötigt praktisch keinerlei Platz. Des f-' weiteren entfällt jegliche Einstellung, da die erfindungs- % gemäße Steueranordnung von selbst die richtigen % Zeitpunkte ermittelt in denen die Motorwicklung zur M Erzeugung eines positiven Drehmomente einzuschalten *S ist

'? Weitete Merkmale zur vorteilhaften Ausgestaltung S der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. U Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines ?! bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert Es |i zeigt

% Fig. 1 das Schaltbild einer erfindungsgemäßen § Steueranordnung für einen Reluktanzmotor mit sich I ändernder magnetischer Leitfähigkeit und
% Fig.2 ein Diagramm mit vier über der Zeit aufgetragenen Wellenformen, die in der späteren -. Beschreibung mit 2(a), 2(b), 2(c) und 2(d) bezeichnet ', werden.

In F i g. 1 ist mit 10 die Induktivität der Wicklung

eines Reluktanzmotors bezeichnet, die außerdem einen inneren ohmschen Widerstand 12 aufweist Die Klemmen 14 und 16 der Motorwicklung sind an einen

ί Steuerkreis angeschlossen, der in seiner Gesamtheit mit 18 bezeichnet ist Der Steuerkreis steuert die Zufuhr von

; elektrischer Energie zur Motorwicklung 10 aus einer ti Gleichspannungsquelle 20, die eine herkömmliche

* 12-Volt-Fahrzeugbatterie sein kann. Die positive '< Anschlußleitung 22 der Gleichspannungsquelle stellt I über einen Schalter 24 die Verbindung zu einer t positiven Versorgungsleitung 26 des Steuerkreises 18 '■ her. Die negative Anschlußleitung 28 der Gleichspan-• nungsquelle 20 liegt bei 30 an Masse und bildet die 1 negative Versorgungsleitung für den Steuerkreis 18 und die Motorwicklung 10.

Bei dem in F i g. 1 gezeigten Steuerkreis sind zwei .·■· identische Transistoren 32 und 34 mit ihren Emitter- ':;■ Kollektor-Pfaden parallel zueinander geschaltet und i- liegen in Reihe mit der Motorwicklung 10, um den /* Stromfluß von der positiven Versorgungsleitung 18 über die Motorwicklung 10 zur Masseleitung 28 zu steuern.

Parallel zu den Emitter-Kollektor-Pfaden der Transisto- I ren 32,34 und damit ebenso in Reihe zur Motorwicklung 10 ist ein Widerstand 36 geschaltet. Durch den

• Widerstand 36 und die Motorwicklung fließt ständig ein •^;1 Vormagnetisierungsstrom zur Masseleitung 28 solange j der Schalter 24 geschlossen ist. Der Innenwiderstand 12 der Motorwicklung 10 kann beispielsweise 0,5 Ohm betragen, so daß bei Verwendung einer 12-Volt-Batterie als Gleichspannungsquelle 20 ein Strom von angenähert 0,5 Ampere durch die Motorwicklung 10 fließt. Wenn die Emitter-Kollektor-Pfade der Transistoren 32 und 34 durchgeschaltet sind, wird natürlich der Widerstand 36 geshunted, und der Stromfluß durch die Motorwicklung 10 ist beträchtlich größer und hat eine Größe, die von der impedanz der Motorwicklung 10 bestimmt ist.

Bei gesperrten Transistoren 32 und 34 und sich drehendem Motorläufer hat die Klemme 14 der Motorwicklung eine sich zeitlich ändernde Spannung mit einer Gleichspannungskomponente. Wenn der durch die Wicklung 10 fließende Vormagnetisierungsslrom 0,5 Ampere beträgt, hat die Klemme 14 eine Gleichspannungskomponente von etwa 250 mV, der als Ergebnis der in der Motorwicklung 10 während der Drehung des Läufers mit dem durch die Wicklung 10 fließenden Vormagnetisierungsstrom eine Wechselstrom-Wellenform in der Millivolt-Größenordnung überlagert ist. F i g. 2(b) zeigt diese induzierte wechselnde elektromotorische Kraft, die dem Bezugsniveau von etwa 250 mV über Masreputential überlagert ist

Es verdient Beachtung, daß die Transistoren 32 und 34 einseitig gerichteten Strom durch die Motorwicklung 10 zuführen und deshalb der magnetische Kreis des mit dieser Wicklung versehenen Reluktanzmotors einen Restmagnetismus aufweist wenn die Transistoren sperren. Dies ist auch dann der Fall, wenn kein Widerstand 36 zur Versorgung mit einem Vormagnetisierungsstrom vorhanden ist Somit würde also auch, ic/ wenn der Vormagnetisierungsstrom fehlt eine elektromotorische Kraft in der Wicklung 10 erzeugt während der Motorläufer bei nichtleitenden Transistoren 32 und 34 dreht Das Vorhandensein des Vormagnetisierungswiderstandes 36 führt jedoch zu einer Erhöhung der in der Motorwicklung 10 induzierten elektromotorischen Kraft, wenn die Transistoren nichtleitend sind.

Die erfindungsgemäße Steueranordnung greift die induzierten Millivolt an der Motorwicklungsklemme 14 ab, wenn die Ausgangspfade der Transistoren 32 und 34 nichtleitend sind, und schafft eine Stellungsfühlerinformation in bezug auf den Läufer des Reluktanzmotors, so daß die Ausgangspfade der Transistoren 32 und 34 leitend gemacht werden können, um die Motorwicklung 10 während der Intervalle zunehmender magnetischer Leitfähigkeit im magnetischen Kreis des Reluktanzmotors an die positive Versorgungsleitung 26 anzuschließen. Die Wellenform 2(a) veranschaulicht die zeitliche Änderung des magnetischen Widerstandes eines typischen Reluktanzmotors mit veränderlicher magnetischer Leitfähigkeit. Der magnetische Widerstand L und demgemäß die magnetische Leitfähigkeit verändern sich zyklisch, wenn der Läufer des Reluktanzmotors dreht. Zwischen den Zeiten fi und t₂ nimmt die magnetische Leitfähigkeit des magnetischen Kreises im Motor zu. Es ist erwünscht, während dieses Intervalls die Emitter-Kollektor-Ausgangspfade der Transistoren 32 und 34 durchzuschalten, um dadurch der Motorwicklung die zur Erzeugung von antriebsmomenterforderlichen Amperewindungen zuzuführen. Während des Zeitintervalls zwischen den Zeiten f2 und /4 nimmt die magnetische Leitfähigkeit des magnetischen Kreises im Motor ab, und während dieses Zeitintervalls ist es erwünscht, einen Stromfluß durch die Motorwicklung 10 zu verhindern, indem die Transistoren 32 und 34 gesperrt werden.

Es läßt sich bemerken, daß in der Wellenform 2(b)d\e Bezugsspannung (Niveau der Gleichspannungskomponente) an der Klemme 14 der Motorwicklung in positiver Durchgangsrichtung von der überlagerten Wechselspannungsquelle im Zeitpunkt /1 gekreuzt-wird, der dem Beginn des Intervalls zunehmender magnetischer Leitfähigkeit im magnetischen Kreis des Reluktanzmotors entspricht Der Steuerkreis 18 stellt dieses Kreuzen der Bezugsspannung fest und macht den Ausgangspfad der Transistoren 32 und 34 für eine vorbestimmte Zeitdauer leitend.

Die Wellenform 2(c) zeigt den tatsächlichen Spannungsverlauf an den Klemmen 14 und 16 der Motorwicklung 10. Wohlverstanden ist die Millivolt-Spannungsform 2(b) der Spannungsform 2(c) überlagert. Der Abschnitt der Wellenform 2(c) zwischen den Zeitpunkten t\ und f₂ hat eine Größe gleich der Spannung der Gleichspannungsquelle 20 abzüglich des Spannungsabfalls an den Emitter-Kollektor-Ausgangspfaden der Transistoren 32 und 34. Im Zeitpunkt /2, wenn die Transistoren 32 und 34 ausgeschaltet werden, tritt eine scharfe negative Ausgleichsspannung, gefolgt von einer kleinen abklingenden Spannungsschwingung

an der Motorwicklung 10 auf. In dem Intervall zwischen den Zeitpunkten ίο und fi und den entsprechenden Intervallen zwischen den Zeitpunkten (3 und U ist das einzige Spannungssignal an den Klemmen 14 und 16 der Motorwicklung das induzierte Millivoltsignal der elektromotorischen Kraft gemäß Wellenform 2(b). Dieses Signal erlaubt die Feststellung der positiven Nulldurchgänge in den Zeitpunkten /1 und U in denen das induzierte Wechselspannungssignal das Millivolt-Bezugsspannungsniveau kreuzt.

Die Basen oder Steuerelektroden 38 und 40 der Transistoren 32 bzw. 34 steuern die Leitfähigkeit ihrer Emitter-Kollektor-Ausgangspfade. Die Basis 38 des Transistors 32 ist über einen Widerstand 42 an eine Verbindungsstelle 44 herangeführt. In ähnlicher Weise ist die Basis 40 des Transistors 34 über einen Widerstand 46 an die Verbindungsstelle 44 herangeführt. Die Widerstände 42 und 46 sind bestrebt, die Emitter-Basisströme der Transistoren 32 und 34 zueinander abzugleichen. Die Basis-Kollektor-Verbindungen der Transistoren 32 und 34 werden gegen negative Überspannungen an der Motorklemme 14 durch eine Schaltung geschützt, welche aus an die Basen 38 und 40 der Transistoren 32 und 34 angeschlossenen Widerständen 48 und 50 besteht. Die gemeinsame Verbindungsstelle der Widerstände 48 und 50 ist an die Kathode einer Zenerdiode 52 angeschlossen, deren Anode an die zwischen den Kollektoren der Transistoren 32 und 34 und der Motorwicklung 14 gebildete Verbindungsstelle herangeführt ist.

Die Verbindungsstelle 44 ist mit dem Emitter eines Transistors 54 verbunden, dessen Kollektor über einen Strombegrenzungswiderstand 56 an die Masseleitung 28 angeschlossen ist Der Transistor 54 bewirkt eine Stromverstärkung, und wenn sein Emitter-Kollektor-Ausgangspfad leitend ist, sind die Emitter-Kollektor-Ausgangspfade der Transistoren 32 und 34 ebenfalls leitend.

Die Durchschaltung des Transistors 54 wird durch den noch nicht beschriebenen Teil des Steuerkreises 80 gesteuert Dieser Steuerkreis weist ein Potentiometer 58 auf, dessen Widerstand zwischen den Spannungsversorgungsleitungen 26 und 28 angeschlossen ist. Der bewegliche Abgriff 60 des Potentiometers ist über einen Widerstand 62 an den negativen Eingang 64 eines Vergleichers 66 angeschlossen. Zwischen dem negativen Eingang 64 und der Masseleitung 28 liegt ein Widerstand 68. Das Potentiometer 58 und die Widerstände 62 und 68 bilden Spannungsteiler, welche eine Millivoltspannung am negativen Eingang 64 hervorrufen, die im wesentlichen gleich dem Millivolt-Bezugsniveau der Wellenform 2(b) ist Mit anderen Worten, die Spannungsteiler rufen eine Spannung an der negativen Eingangsklemme 64 des Vergleichers 66 hervor, welche die Gleichspannungskomponente der Vormagnetisierungs-Stromwellenform 2(b) an der Klemme 14 der Motorwicklung ausbalancieren.

Der Vergleicher 66 ebenso wie die anderen Vergleicher in der Schaltung haben einen inneren Ausgangstransistor, der sperrt, wenn der positive Eingang zum Vergleicher stärker positiv ist als der negative Eingang, und der durchgeschaltet wird, wenn der positive Eingang stärker negativ als der negative Eingang ist Der Ansgangstransistor des Vergleichers 66 und der anderen Vergleicher ist über einen Hochziehwiderstand an die positive Versorgungsleitung 26 angeschlossen. Auf diese Weise ist die Ausgangsleitung 70 vom Vergleicher 66 an eine Verbindungsstelle 72 eines Spannungsteilers gelegt, der aus einem an die Versorgungsleitung 26 und die Verbindungsstellung 72 angeschalteten Widerstand 74 und einem zwischen der Verbindungsstelle 72 und der negativen Versorgungsleitung 48 geschalteten Potentiometer 76 besteht. Dieser Spannungsteiler wirkt als Hochziehschaltung für den Ausgang des Vergleichers 66 und schafft ein Bezugspotential an der Verbindungsstelle 72, wenn der innere Ausgangstransistor im Vergleicher 66 nichtleitend ist.

Ein Rückkopplungswiderstand 78 ist zwischen den Ausgang 70 des Vergleichers 66 und dessen positiven Eingang 80 geschaltet. Das Potentiometer 66 hat einen beweglichen Abgriff 77, an dem eine Spannung auftritt, die niedriger als die Spannung an der Verbindungsstelle 72 ist.

An die Verbindungsstelle 72 ist ferner der positive Eingang 82 eines Vefgieic-hcrs 84 angeschlossen. Der negative Eingang 86 dieses Vergleichers 84 ist mit dem positiven Eingang eines weiteren Vergleichers 88 verbunden. Der negative Eingang des Vergleichers 84 und der positive Eingang des Vergleichers 88 sind über eine Leitung 90 mit der Anode einer Abblockdiode 92 verbunden, deren Kathode an die Verbindungsstelle 72 angeschlossen ist. Die Anode der Diode 92 ist an die Verbindungsstelle 94 eines ÄC-Kreises angeschlossen, der aus einem in Reihe mit einem Festwiderstand 98 geschalteten veränderlichen Widerstand 96 und einem Zeitgabe-Kondensator 100 besteht Die Reihenschaltung der Elemente 96, 98 und 100 liegt zwischen den Versorgungsspannungsleitungen 26 und 28. Der Ausgang 102 des Vergleichers 88 ist über einen Strombegrenzungswiderstand 104 an die Basis oder Steuerelektrode 106 des Transistors 54 herangefahrt Auf diese Weise steuert das Signal an der Ausgangsleitung 102 des Vergleichers 88 die Leitfähigkeit des Transistors 54, der seinerseits die Transistoren 32 und 34 gemäß obiger Beschreibung steuert Ein Hochziehwiderstand 108 für den Vergleicher 88 ist zwischen die Versorgungsspannungsleitung 26 und die Basis des Transistors 54 geschaltet

Die Ausgangsleitung 110 des Vergleichers 84 ist über einen Hochziehwiderstand 112 an die positive Versorgungsleitung 26 und die Basis oder Steuerelektrode eines Stromverstärkungstransistors 114 angeschlossen.

Der Kollektor des Transistors 114 ist mit der Versorgungsspannungsleitung 26 verbunden, und sein Emitter liegt über einen Strombegrenzungswiderstand 116 an der Masseleitung 28. Der Emitter des Transistors 114 ist ebenso über eine Reihenschaltung, bestehend aus einem Widerstand 118 und einer Abblockdiode 120 mit der positiven Eingangsleitung 80 des Vergleichers 66 verbunden. Die Abblockdiode 120 ist derart innerhalb der Schaltung polarisiert, daß, wer.r. der Transistor !14 in seinem Kollektor-Emitter-Ausgangspfad leitend ist, sein EmitterpotentiaL das dann im wesentlichen gleich dem Potential an der positiven Versorgungsleitung 26 ist, dem positiven Eingang des Vergleichers 66 zugeführt wird.

Ein Kondensator 122, der einen Geräuschfflter

schafft ist mit einer Klemme an die zwischen dem

Widerstand 118 und der Anode der Abblockdiode 120

gebildeten Verbindungsstelle und mit seiner anderen

Klemme an die Masseleitang 28 angeschlossen. Der Abgriff 77 des Potentiometers 76 ist mit dem

negativen Eingang des Vergleichers 88 verbunden, um an diesem Vergleichereingang ein Bezugspotential zu schaffen. Dieses Potential liegt niedriger als das Potential an der Verbindungsstelle 72. Ferner ist die

Klemme 14 der Motorwicklung über einen Strombegrenzungswiderstand 124 mit dem positiven Eingang 80 des Vergleichers 66 verbunden. Auf diese Weise wird die in der Motorwicklung 10 während der Drehung des Motors induzierte elektromotorische Kraft für den Vormagnetisierungsstrom der positiven Eingangsklemme des Vergleichers 66 zugeführt.

Zum Verständnis der Wirkungsweise der Steueranordnung 18 sei angenommen, daß der Reluktanzmotor mit maximaler Drehzahl arbeitet. Die Wellenformen in den F i g. 2 veranschaulichen Bedingungen, wie sie bei maximaler Motordrehzahl vorhanden sind. Im Zeitpunkt ίο fließt ein Vormagnetisierungsstrom durch den Widerstand 36 und die Motorwicklung 10. Die vom Vormagnetisierungsstrom induzierte elektromotorische Kran in der Motorwickiung wird an der Klemme 14 abgetastet und über den Widerstand 124 an den positiven Eingang 80 des Vergleichers 66 herangeführt. Diese induzierte elektromotorische Kraft ist auf ihrem negativen Scheitelwert in bezug auf die in Fig. 2(b) angegebene Bezugsspannung. In diesem Zeitpunkt ist der positive Eingang des Vergleichers 66 stärker negativ als das dem negativen Eingang zugeführte Potential, das die Gleichspannungskomponente des Bezugsspannungsniveaus der in der Motorwicklung induzierten elektromotorischen Kraft ausbalanciert. Demzufolge befindet sich die Ausgangsleitung 70 des Vergleichers 66 auf einem sehr niedrigen Spannungsniveau, welches der Sättigungsspannung des inneren Ausgangstransistors im Vergleicher 66 entspricht. Als ein Ergebnis dieses Zustandes im Ausgang des Vergleichers 66 wird der Kondensator 10 über den von der Diode 92 der Ausgangsleitung 70, dem Vergleicher 66 und dem inneren Transistor im Vergleicher 66 gebiideten Pfad auf Massepotential entladen sein. Die Wellenform 2(d) veranschaulicht die Ausgangsspannung OV an der Leitung 70 des Vergleichers 66. Diese Ausgangsspannung liegt zwischen den Zeitpunkten ίο und ti sehr nahe an Massepotential.

Wenn der Motor in seiner Drehung fortfährt, steigt das induzierte elektromotorische Kraftsignal an der Motorwicklungsklemme 14 von seinem negativen Scheitelwert an und kreuzt das zur Wellenform 2(b) angegebene Bezugsspannungsniveau im Zeitpunkt /|. An diesem Bezugsniveau-Kreuzungspunkt wird der positive Eingang 80 des Vergleichers 66 stärker positiv als sein negativer Eingang, und der innere Ausgangstransistor im Vergleicher 66 wird nichtleitend. Als Ergebnis nimmt die Ausgangsleitung 70 des Vergleichers 66 das Spannungsniveau an, das an der Verbindungsstelle 72 durch den von den in Reihe liegender. Widerständen 74 und 76 gebildeter. Spannungsteiler bestimmt ist Dieses Spannungsniveau wird am Ausgang des Vergleichers 66 für das Zeitintervall zwischen den Zeitpunkten U und /3 aufrechterhalten. Der Rückkopplungswiderstand 78 steigert die Schaltwirkung des Vergleichers 66.

Im Zeitpunkt U, wenn der Vergleicher 66 schaltet und das Ansteigen der Spannung an der Verbindungsstelle 72 verursacht wird der zuvor entladene Kondensator 100 als Kurzschluß gegenüber Massepotential, so daß die Verbindungsstelle 94 auf Massepotential kommt Auf diese Weise wird die Abblockdiode 92 umgekehrt vorgespannt und das Massepotential an der Verbindungsstelle 94 wird fiber die Leitung 90 dem negativen Eingang 86 des Vergleichers 84 aufgegeben. Da sich der positive Eingang 82 des Vergleichers 84 auf dem erhöhten Potential an der Verbindungsstelle 72 befindet ist der innere Ausgangstransistor des Vergleichers 84 nichtleitend, so daß die Basis 110 des Transistors 114 auch das Potential der Spannungsversorgungsleitung 26 über den Hochziehwiderstand 112 hochgezogen wird. > Dies schafft den Basis-Emitter-Antriebsstrom für den Transistor 114 und schaltet diesen durch. Der Emitter des TrEinsistors 114 steigt seinerseits auf das Potential an der Versorgungsleitung 26, und diese wird über den Widerstand 118 und die Diode 120 an den positiven

κι Eingang 80 des Vergleichers 66 angeschlossen, den sie im Zustand hoher Ausgangsspannung verriegelt.

Zvi'ischen den Zeitpunkten t\ und (2 wird der Kondensator 100 von der Versorgungsspannungsleitung 26 über die in Reihe liegenden Zeitgabewiderstän-

r, de 96 und 98 aufgeladen. Wenn der Kondensator 110 /wischen den Zeitpunkten fi und ti lädt, befindet sich der Ausgang des Vergleichers 88 auf niedrigem Potential (nahezu Massepotential) und der Transistor 54 ist nichtleitend und hält die parallel geschalteten Transisto-

2(i ren 32 und 34 eingeschaltet, wodurch Motorstrom durch die Wicklung 10 des Reluktanzmotors fließt. In diesem Zeitpunkt ist die Spannung an der Motorwicklung auf dem in dem Wellenverlauf 2(c) zwischen den Zeitpunkten (1 und f2 eingezeichneten positiven maximalen Spannungsniveau.

Wenn der Kondensator 100 fortfährt sich aufzuladen, erreicht die Spannung an der Verbindungsstelle 94 das Bezugsniveau, das durch den an den negativen Eingang des Vergleichers 88 angeschlossenen Potentiometerab-

H) griff 77 geschaffen wird. Wenn die Spannung an der Verbindungsstelle 94 diese Potentiometer-Bezugsspannung um einige Millivolt überschreitet, wird der positive Eingang des Vergleichers 88, der mit der Spannung an der Verbindungsstelle 94 über die Leitung 90 versorgt wird, stärker positiv als das Potential an seinem negativen Eingang, und der innere Ausgangstransistor des Vergleichers 88 wird nichtleitend. Dies tritt im Zeitpunkt 0 auf. Die Spannung an der Basis 106 des Transistors 54 wird auf das Potential der Versorgungs-Spannungsleitung 46 hochgezogen, und der Transistor 54 wird nichtleitend und macht auch die Ausgangspfade der Transistoren 32 und 34 nichtleitend. Somit wird der Stromfluß durch die Motorwicklung 10 mit Ausnahme des sie durchfließenden Vormagnetisierungsstroms abgeschaltet was zur Erzeugung der in der Wellenform 2(c) eingezeichneten negativen Spannungsspitze führt Der Kondensator 100 fährt fort sich aufzuladen, bis

die Spannung an der Verbindungsstelle 94 die Spannung an der Verbindungsstelle 72 übersteigt was im Zeitpunkt h der Fall ist In diesem Zeitpunkt veranlaßt die Spannung an der Verbindungsstelle 94, den negativen Eingang 86 des Vergleichers 84 stärker positiv als die Spannung an der Verbindungsstelle 72 zu werden, die seinem positiven Eingang 82 zugeführt wird, und demgemäß tritt am Ausgang des Vergleichers 84 ein niedriges Potential auf, welches den Transistor 114 sperrt Mit dem Transistor 114 in nichtleitendem Zustand ist das einzige Spannungssignal, das den positiven Eingang 80 des Vergleichers 66 zugeführt wird, dasjenige, das über die Motorwicklungsklemme 14 und den Widerstand 144 zugeführt wird, d. h. das Signal der induzierten elektromotorischen Kraft Im Zeitpunkt {3 ist das induzierte EMK-Signal an seinem negativen Scheitelpunkt angelangt was dazu fuhrt daß der Ausgang des Vergleichers 66 auf sein niedriges Sättigungspctential absinkt Dies wiederum schafft einen Entladepfad für den Kondensator 100 über den inneren Atisgangstransistor des Vergleichers 66.

In Verbindung mit der vorstehenden Erläuterung verdient Beachtung, daß das Ausgangssignal des Vergleichers 84 im wesentlichen der Wellenform 2(d) folgt, jedoch ein verschiedenes maximales Spannungsniveau besitzt. Auch ist das Ausgangssignal des Vergleichers 88 das elektrische Komplement zur Motorspannungs-Wellenform 2(c) mit der Ausnahme, daß die darin eingezeichneten Ausgleichsströme am Ausgang des Vergleichers 88 nicht vorhanden sind. Darüber hinaus verdient Beachtung, daß die Wellenformen in Fig. 2 eine Frequenz aufweisen, die direkt proportional der Drehzahl des gesteuerten Motors ist. Das Intervall zwischen den Zeitpunkten ii und /2 für die Wellenform 2(c)\sl konstant und keine Funktion der Motordrehzahl, weil dieses Zeitintervall durch den Zeitgeberkreis bestimmt ist. der aus den Widerständen 96, 98 und dem Kondensator 100 besteht. Bei niedrigeren Motordrehzahlen ist das Intervall zunehmender magnetischer Leitfähigkeit im magnetischen Kreis des Reluktanzmotors viel länger als die von dem Zeitgeberkreis bestimmte Zeitdauer. Deshalb fließt bei niedrigen Drehzahlen der maximale Motorstrom nur während eines Teils des Intervalls zunehmender magnetischer Leitfähigkeit. Wenn die Motordrehzahl zunimmt, fließt ■ der maximale Motorstrom während eines zunehmend größeren Abschnitts des Zeitintervalls zunehmender magnetischer Leitfähigkeit, bis das gesamte Intervall überspannt wird, wodurch die maximale Grenzdrehzahl des Motors und seines Steuerkreises bestimmt ist. Der

in Motorwicklung 10 während irgendeines Teils des Intervalls abnehmender magnetischer Leitfähigkeit zugeführter Strom führt zum Bremsen des Motors und damit zur Festlegung seiner oberen Drehzahlgrenze. Natürlich kann die maximale Motordrehzahl durch ■> Veränderung der Zeitkonstanten des /?C-Kreises mit den Widerständen 96, 98 und dem Kondensator 100 verändert werden. Eine praktische Grenze für die Motordrehzahl wird jedoch durch die reaktive Impedanz der Motorwicklung 10 und den zugehörigen

j'i magnetischen Kreis bestimmt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Steuerung der Drehzahl eines Reluktanzmotors, dessen, ihre magnetische Leitfähigkeit während der Läuferdrehung ändernde. Wicklung über eine Halbleiter-Schalteinrichtung an eine Gleichspannungsquelle angeschlossen ist, mit Mitteln zur läuferstellungsabhängigen Steuerung der Halbleiterschalteinrichtung derart, daß die Wicklung immer dann erregt wird, wenn ihre magnetische Leitfähigkeit zunimmt, gekennzeichnet durch