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Elektromotor mit einem Drehzahlsensor - Dokument DE4238965C2
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE4238965C2 24.04.2003
Titel Elektromotor mit einem Drehzahlsensor
Anmelder Brose Fahrzeugteile GmbH & Co. Kommanditgesellschaft, Coburg, 96450 Coburg, DE
Erfinder Jürjens, Gerhard, 96450 Coburg, DE;
Altrichter, Hartmut, 96472 Rödental, DE;
Heinrich, Peter, 98553 Hinternah, DE
Vertreter Maikowski & Ninnemann, Pat.-Anw., 10707 Berlin
DE-Anmeldedatum 16.11.1992
DE-Aktenzeichen 4238965
Offenlegungstag 19.05.1994
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 24.04.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 24.04.2003
IPC-Hauptklasse H02P 5/00
IPC-Nebenklasse G01P 3/44   

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf einen Elektromotor mit einem Drehzahlsensor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der US-PS 4,110,676 ist ein Elektromotor bekannt, an dem ein die Drehzahl des Elektromotors erfassender Drehzahlsensor angekoppelt ist. Der Drehzahlsensor besteht aus zwei Hallsensoren, die mit dem positiven Anschluß und dem Masseanschluß einer Speisespannungsquelle sowie mit einer elektronischen Schaltung einer Steuereinrichtung für den Elektromotor zur Auswertung des von den Hallsensoren abgegebenen Sensorsignals verbunden sind. Die Hallsensoren des bekannten Elektromotors mit Drehzahlsensor weisen somit jeweils drei Anschlüsse auf, die über drei getrennte Leitungen mit der die Speisespannungsquelle enthaltenden Steuereinrichtung verbunden sind.

Das Erfordernis von drei getrennten Leitungen mit häufig dazwischen angeordneten Steckverbindern ist insbesondere bei größeren Entfernungen zwischen dem Elektromotor mit integriertem Drehzahlsensor und der Steuereinrichtung aufwendig und störanfällig.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabenstellung zugrunde, einen Elektromotor mit einem Drehzahlsensor und einer Steuereinrichtung der eingangs genannten Art so miteinander zu verbinden, daß die Anzahl notwendiger Verbindungsleitungen minimiert und somit die Herstellungskosten und die Störanfälligkeit reduziert werden.

Diese Aufgabe wird durch das kennzeichnende Merkmal des Anspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht es, die notwendigen Kabelverbindungen zwischen Elektromotor, Drehzahlsensor und Steuereinrichtung zu minimieren und damit die Kosten und Störanfälligkeit erheblich zu reduzieren.

Der erfindungsgemäßen Lösung liegt der Gedanke zugrunde, durch eine neue Beschaltung des Drehzahlsensors im Elektromotor für die Spannungsversorgung des Drehzahlsensors nur noch eine Leitung zu benötigen. Dabei geht die erfindungsgemäße Lösung von der Überlegung aus, die Versorgungsspannung und das Sensor-Ausgangssignal auf einer Leitung zu übertragen, während das Massepotential für den Drehzahlsensor aus der Ansteuerspannung für den Elektromotor gewonnen wird.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Massepotentialanschluß des Drehzahlsensors über eine Dioden-Halbbrückenschaltung mit den Motoranschlüssen verbunden ist.

Die Verbindung des Massepotentialanschlusses des Drehzahlsensors über eine Dioden-Halbbrückenschaltung mit den Motoranschlüssen ermöglicht es, den Drehzahlsensor mit Massepotential bei beliebiger Polarität der Ansteuerspannung zu versorgen.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Betriebsspannungsanschluß des Drehzahlsensors über einen ersten Widerstand mit dem Betriebsspannungsanschluß der Steuereinrichtung und der Signalanschluß des Drehzahlsensors über einen zweiten Widerstand mit dem Betriebsspannungsanschluß des Drehzahlsensors verbunden ist.

Die Spannungsversorgung des Drehzahlsensors erfolgt über den ersten Widerstand und die Signalleitung zum Betriebsspannungsanschluß des Drehzahlsensors, wobei bei Auftreten eines Sensorsignals die beiden Widerstände einen Spannungsteiler bilden, dessen Ausgangsspannung geringer als die von der Speisespannungsquelle abgegebene Betriebsspannung ist und damit als Sensorsignal ausgewertet werden kann.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Signalleitung über einen dritten Widerstand mit dem elektronischen Schaltkreis der Steuereinrichtung verbunden ist.

Diese Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ermöglicht es, die am elektronischen Schaltkreis anliegende Signalspannung so einzustellen, daß einerseits der Drehzahlsensor mit einer ausreichenden Betriebsspannung versorgt wird und andererseits das vom Drehzahlsensor abgegebene Sensorsignal am Eingang des elektronischen Schaltkreises als Informationspegel erkannt wird.

Anhand eines in der einzigen Figur der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels soll der der Erfindung zugrundeliegende Gedanke näher erläutert werden, ohne daß die Erfindung auf die dargestellte Ausführungsform beschränkt ist.

Die Zeichnung zeigt einen Elektromotor 1, dessen Drehzahl von einem als Hallsensor zusammen mit einem Polmagneten ausgebildeten Drehzahlsensor 2 erfaßt wird. Die Motoranschlüsse 8, 9 sind einerseits mit den Spannungsanschlüssen 31, 32 einer Steuerschaltung 3 und andererseits mit den Kathoden zweier in Halbbrückenschaltung angeordneter Dioden 6, 7 verbunden, deren Anoden zusammengeschaltet an den Massepotentialanschluß 22 des Drehzahlsensors 2 gelegt sind.

Die Spannungsanschlüsse 31, 32 der Steuereinrichtung 3 sind in an sich bekannter Weise mit Schaltern 43, 44 einer Schalteinrichtung 4 zur Verbindung der Spannungsanschlüsse 31, 32 mit einem positiven oder negativen Betriebsspannungsanschluß 41 bzw. Masseanschluß 42 verbunden. Durch Umschalten der Schalter 43, 44, die beispielsweise aus Relais, Transistoren o. dgl. bestehen können, wird eine unterschiedliche Polarität an die Spannungsanschlüsse 31, 32 der Steuereinrichtung 3 angelegt, so daß der Elektromotor 1 mit unterschiedlichen Drehrichtungen und in Abhängigkeit von der Spannungshöhe mit unterschiedlicher Drehzahl betrieben wird.

Der Betriebsspannungsanschluß 21 des Drehzahlsensors 2 ist mit der Signalleitung 10 verbunden, über die das vom Drehzahlsensor 2 abgegebene Sensorsignal an den Signalanschluß 33 der Steuereinrichtung 3 gelegt und von dort zu einer elektronischen Schaltung 5 der Schalteinrichtung 3 übertragen wird, wo das Sensorsignal zur Steuerung und Regelung des Elektromotors 1 verarbeitet wird.

Die Signalleitung 10 ist zusätzlich über einen ersten Widerstand 11 mit dem Betriebsspannungsanschluß 41 der Steuereinrichtung 3 verbunden, so daß die Spannungsversorgung des Drehzahlsensor 2 über den ersten Widerstand 11 zum Betriebsspannungsanschluß 21 des Drehzahlsensors 2 erfolgt.

Zwischen dem Signalausgang 23 des Drehzahlsensors 2 und dem Betriebsspannungsanschluß 21 des Drehzahlsensors 2 ist ein zweiter Widerstand 12 angeordnet. Ein dritter Widerstand 13 verbindet den Signaleingang 33 der elektronischen Schaltung 3 mit dem elektronischen Schaltkreis 5.

Nachstehend soll die Funktionsweise der vorstehend beschriebenen Schaltung eines Elektromotors mit integriertem Drehzahlsensor und einer Steuereinrichtung näher erläutert werden.

In Abhängigkeit von der Stellung der Schalter 43, 44 der Schalteinrichtung 4 wird der Elektromotor 1 über seine Motoranschlüsse 8, 9 mit einer Ansteuerspannung beaufschlagt, so daß der Elektromotor 1 in der einen oder anderen Drehrichtung mit einer Drehzahl betrieben wird, die von der Spannungshöhe an den Spannungsanschlüssen 31, 32 der Steuereinrichtung 3 bzw. den Motoranschlüssen 8, 9 abhängt. Über die in Sperrichtung gepolten Dioden 6, 7 der Diodenhalbbrückenschaltung wird der Massepotentialanschluß 22 des Drehzahlsensors 2 an Massepotential gelegt, wobei der Anschluß des Drehzahlsensors 2 an Massepotenial unabhängig von der Polarität der an den Motoranschlüssen 8, 9 anliegenden Ansteuerspannung ist. Die Betriebsspannungsversorgung des Drehzahlsensors 2 erfolgt über den ersten Widerstand 11 aus der Betriebsspannungsquelle und die Signalleitung 10 zum Betriebsspannungsanschluß 21 am Drehzahlsensor 2.

Liegt am Signalausgang 23 des Drehzahlsensors 2 kein Sensorsignal an, was einem High-Pegel am Signaleingang 33 der Schalteinrichtung 3 entspricht, so steht am Betriebsspannungsanschluß 21 des Drehzahlsensors 2 eine Versorgungsspannung an, die gleich der Betriebsspannung abzüglich der Dioden-Durchflußspannung ist.

Tritt ein Sensorsignal am Signalausgang 23 des Drehzahlsensors 2 auf, so wird der zweite Widerstand 12 vom Drehzahlsensor 2 auf Massepotential gelegt und bildet zusammen mit dem ersten Widerstand 11 einen Spannungsteiler. Damit liegt am Betriebsspannungsanschluß 21 des Drehzahlsensors 2 eine Vorsorgungsspannung an, die geringer als die Betriebsspannung ist, was wiederum vom elektronischen Schaltkreis 5 über den Signaleingang 33 der Steuerschaltung 3 als Information erfaßt und ausgewertet werden kann.

Die bei Anliegen eines Sensorsignals am Signalausgang 23 des Drehzahlsensors 2 am Drehzahlsensor 2 anstehende Versorgungsspannung sollte noch groß genug sein, um den Drehzahlsensor 2 ausreichend zu versorgen, aber andererseits auch in einem Bereich liegen, um von der elektronischen Schaltung 5 als veränderter Informationspegel (Low-Pegel am Signaleingang 33 der elektronischen Schaltung 3) erkannt zu werden.

Zur Einstellung einer hinreichenden Spannungsversorgung des Drehzahlsensors 2 einerseits und einer als Informationspegel zu erkennenden Änderung des Sensorsignals andererseits wird durch Dimensionierung des ersten und zweiten Widerstandes 11, 12 sowie des zwischen dem Signaleingang 33 und dem Eingang des elektronischen Schaltkreises 5 angeordneten dritten Widerstandes 13 ein optimaler Spannungswert eingestellt.


Anspruch[de]
  1. 1. Elektromotor mit einem Drehzahlsensor, die über elektrische Leitungen mit einer Steuereinrichtung zur Spannungsversorgung des Elektromotors und Drehzahlsensors sowie zur Aufnahme des vom Drehzahlsensor über eine Signalleitung abgegebenen Sensorsignals verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsanschlüsse (21, 22) des Drehzahlsensors (2) mit einem Motoranschluß (8 bzw. 9) des Elektromotors (1) und über die Signalleitung (10) mit einem Spannungsanschluß (41 bzw. 42) der Betriebsspannungsquelle verbunden sind.
  2. 2. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Massepotentialanschluß (22) des Drehzahlsensors (2) über eine Dioden-Halbbrückenschaltung (6, 7) mit den Motoranschlüssen (8, 9) des Elektromotors (1) verbunden ist.
  3. 3. Elektromotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Betriebsspannungsanschluß (21) des Drehzahlsensors (2) über einen ersten Widerstand (11) mit dem Betriebsspannungsanschluß (41) der Steuereinrichtung (3) und der Signalanschluß (23) des Drehzahlsensors (2) über einen zweiten Widerstand (12) mit dem Betriebsspannungsanschluß (21) verbunden ist.
  4. 4. Elektromotor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalleitung (10) über einen dritten Widerstand (13) mit dem elektronischen Schaltkreis (5) der Steuereinrichtung (3) verbunden ist.






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