PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE112004002100T5 12.10.2006
Titel Geschwindigkeitssteuerungssystem für einen bürstenlosen Repulsionsmotor
Anmelder Dynamotors Inc., Warrensville, Ohio, US
Erfinder Jones, William, M., Hunting Valley, Ohio, US
Vertreter Grosse Bockhorni Schumacher, 45133 Essen
DE-Aktenzeichen 112004002100
Vertragsstaaten AE, AG, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BW, BY, BZ, CA, CH, CN, CO, CR, CU, CZ, DE, DK, DM, DZ, EC, EE, EG, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, EP, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, MZ, NA, NI, NO, NZ, OM, PG, PH, PL, PT, RO, RU, SC, SD, SE, SG, SK, SL, SY, TJ, TM, TN, TR, TT, TZ, UA, UG, US, UZ, VC, VN, YU, ZA, ZM, ZW, BW, GH, GM, KE, LS, MW, MZ, NA, SD, SL, SZ, TZ, UG, ZM, ZW, AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM, AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, HU, IE, IS, IT, LU, MC, NL, PL, PT, RO, SE, SI, SK, TR, BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GQ, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG, BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GQ, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG
WO-Anmeldetag 01.11.2004
PCT-Aktenzeichen PCT/US2004/036280
WO-Veröffentlichungsnummer 2005048443
WO-Veröffentlichungsdatum 26.05.2005
Date of publication of WO application in German translation 12.10.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.10.2006
IPC-Hauptklasse H02P 25/10(2006.01)A, F, I, 20060517, B, H, DE
IPC-Nebenklasse H02P 6/16(2006.01)A, L, I, 20060517, B, H, DE   H02P 1/24(2006.01)A, L, I, 20060517, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Diese Anmeldung nimmt die Priorität der vorläufigen U.S. Anmeldung mit der Seriennummer 60/517,256, eingereicht am 04. November 2003, in Anspruch.

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen bürstenlose Repulsionsmotoren und genauer genommen ein verbessertes System zum Steuern der Geschwindigkeit eines bürstenlosen Repulsionsmotors.

Aufnahme durch Bezugnahme

Ein bürstenloser Repulsions(BLR)motor weist im Allgemeinen eine Reihe von läufermontierten Schaltern zum wahlweisen Kurzschließen von umfänglich beabstandeten Läuferspulen, wenn die Spulen in Bezug auf den Fluss des Stators einen bestimmten Winkel erreichen, auf. Üblicherweise weist jede Spule einen Detektor zum Kurzschließen der Spulen an der vorgegebenen Winkelstellung auf. Ein derartiger Motor ist in Haner, U.S. Patent Nr. 5,686,805 dargestellt, welches durch Bezugnahme hier aufgenommen wird. Details des Betriebs des bürstenlosen Repulsionsmotors sind im Stand der Technik bekannt und in diesem U.S. Patent offenbart.

Hahner, U.S. Patent Nr. 5,424,625, lehrt, wie ein BLR Motor aufzubauen ist und wie seine Geschwindigkeit durch Schließen von Läuferschaltern in geeigneten Rotationsstellungen geregelt wird. Zwei weitere Haner Patente, U.S. Patent Nr. 6,049,187 und 6,108,488, lehren Mittel zum Einstellen und aufrechterhalten der Geschwindigkeit, wenn die Last oder andere Bedingungen sich ändern, durch Verwendung eines am Läufer (oder Rotor) montierten Zählers zum Öffnen und Schließen von Schaltern bei einer eingestellten Frequenz. Diese drei Haner Patente sind ebenfalls durch Bezugnahme aufgenommen.

Hintergrund der Erfindung

Wie beispielsweise in U.S. Patent Nr. 5,424,625 beschrieben ist, ist der BLR Motor fast wie ein universeller, in Handbohrmaschinen u.s.w. verwendeter Motor aufgebaut. Sein Stator besteht aus wenigstens einem hervorstehenden Pol, dessen Kupferwindungen direkt mit den beiden Anschlüssen einer einphasigen Wechselstromleitung genau wie bei einem universellen Motor verbunden sind. Ein BLR Motor mit drei Paaren von Statorpolen läuft mit einer dreiphasigen Stromversorgung. Der Läufer besteht aus geschlitzten Stahl-Blechen, die auf einer Welle geschichtet sind. Kupferdraht wird in jeden Schlitz, über das Ende des Stapels und zurück in den Schlitz am entgegen gesetzten Ende gewickelt. Die Anzahl von Windungen und die Größe des Drahtes variiert mit der gewünschten Leistungsfähigkeit. Die beiden Enden jeder Spule werden durch einen Schalter, wie etwa einen Triac oder ein Paar Transistoren, verbunden, womit ein elektrischer Schaltkreis gebildet wird.

Wenn die Statorwindungen mit einer Wechselstromleitung verbunden werden, wird mit dem Leitungsstrom ein Magnetfluss auf- und abgebaut. Dieser Fluss verläuft direkt durch den Läufer und induziert ein Spannungspotential an jeder Läuferspule. Wenn ein Schalter einer Spule geschlossen wird, fließt der Strom als Ergebnis der angelegten Spannung in dieser Spule. Dies erzeugt einen entgegen gesetzten Magnetfluss und damit ein Drehmoment und eine Rotation. Wenn der Schalter offen ist, kann kein Strom fließen und kein Drehmoment wird erzeugt.

In einem zweipoligen BLR Motor wird ein Drehmoment im Uhrzeigersinn erzeugt, wenn die Spule in einem 90° Abschnitt an einer Seite eines Statorpols „an" ist (der positive Drehmomentabschnitt). Bei Einschalten im negativen Drehmomentabschnitt auf der anderen Seite des Pols wird ein Drehmoment in der entgegen gesetzten Richtung erzeugt. In einem zweipoligen Motor durchquert somit jede Spule zwei positive und zwei negative Drehmomentabschnitte pro Umdrehung.

Selbstverständlich sind zu jedem Zeitpunkt nur die positiven oder die negativen Drehmomentabschnitte aktiviert.

Die Schalter können willkürlich durch stationäre Signalmittel geöffnet oder geschlossen werden. Die Signale können HF, magnetisch, Schall, Licht, etc. sein. Beispielsweise ist ein preisgünstiges und zuverlässiges Mittel eine gebogene Matrix von infrarotes Licht emittierenden Dioden (LEDs), die an der Motorendglocke montiert sind. Diese können einzeln oder zusammen beleuchtet werden. Am rotierenden Läufer befindet sich an jeder Spule ein zugeordneter Fotodetektor. Wenn ein Detektor eine beleuchtete LED „sieht", schließt er seinen Schalter, was Strom in der Spule und einen Fluss und ein Drehmoment erzeugt. Durch Beleuchten der LEDs im negativen Drehmomentabschnitt kann eine umgekehrte Rotation erreicht werden.

Beim Rotieren im Uhrzeigersinn erzeugt das Beleuchten nur einer einzelnen LED, wenn die Spule ihren Bogen im positiven Drehmomentabschnitt nahezu abgeschlossen hat, nur wenig Drehmoment und Geschwindigkeit. Durch Beleuchten der gesamten Matrix wird jeder Schalter während seines gesamten Bogens angeschaltet und entfaltet daher größtmögliche Leistung und Geschwindigkeit. Strom in einer Läuferspule ist am größten, wenn die Spule mit dem Statorpol ausgerichtet ist und die größtmögliche Anzahl von Flusslinien kreuzt. Er fällt auf null ab, wenn die Spule um 90° rotiert und den Abschnitt verlässt. Daher werden Schalter im Allgemeinen am Ende eines Abschnitts oder in der Nähe davon abgeschaltet, um einen kleinstmöglichen Strom zu unterbrechen und die größtmögliche Wirksamkeit zu erreichen.

Wenn die Spule jedoch so ausgerichtet ist, ist die gesamte Kraft entlang der Linie von einem Pol zum anderen ausgerichtet und erzeugt kein Rotationsdrehmoment. Wenn die Spule rotiert, beginnt sie Drehmoment zu erzeugen und erreicht ihre Drehmoment am wirksamsten erzeugende Stellung bei 90°, genau dort, wo der Strom null beträgt. Das bei jedem Drehwinkel durch die Kombination dieser Erscheinungen und anderer Faktoren erzeugte tatsächliche Drehmoment ist eine asymmetrische Kurve. Sie steigt an der (harten Neutral-) Stellung mit hohem Stromniedrigem Drehmoment scharf von null auf einen Spitzenwert an und fällt dann allmählich ab, während sie sich 90° in Richtung auf das Ende des positiven Drehmomentabschnitts (weich neutral) bewegt, wo sie wieder null wird.

Bei höheren Geschwindigkeiten tendiert die dynamische Wechselwirkung zwischen den rotierenden und stationären Magnetfeldern zu einer Verschiebung sowohl des optimalen Anschalt- als auch Abschaltpunkts. Im Ergebnis erstreckt sich der positive Drehmomentabschnitt über das statische 90° Limit hinaus. Das bedeutet, dass eine beleuchtete LED am Ende eines Abschnitts unter verschiedenen Bedingungen entweder ein positives oder ein negatives Drehmoment erzeugt. Daher muss ein Geschwindigkeitssteuerungsschema die Flexibilität zur Handhabung dieser Verschiebung aufweisen, um ein optimales Drehmoment und eine optimale Wirksamkeit zu erzeugen.

Daher besteht ein Bedarf für ein System, das die Leistungsfähigkeit, die Zuverlässigkeit und Kosten eines geschwindigkeitsgesteuerten BLR Motors verbessert. Derartige Verbesserungen umfassen einen internen Geschwindigkeits- und Stellungssensor, mechanische Verfeinerungen und elektronische Steuermittel, die auf einer Zeitgebung basieren.

Kurze Beschreibung

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein System zum Steuern der Geschwindigkeit eines bürstenlosen Repulsionsmotors mit einer Reihe von Schaltern, die an einem rotierenden Läufer zum Kurzschließen umfänglich beabstandeter Läuferspulen montiert sind, geschaffen. Das System umfasst erste stationäre Signalmittel und mehrere rotierende Detektoren zum Aktivieren der Schalter; zweite stationäre Signalmittel für eine Geschwindigkeitssteuerung; mehrere Markierungen am rotierenden Läufer; einen Geschwindigkeitsdetektor zum Detektieren der Geschwindigkeit der rotierenden Markierungen und zum Erzeugen eines Geschwindigkeitsrückkopplungssignals; Mittel zum Erzeugen eines Geschwindigkeitsbefehlssignals; eine Fehlerberechnungsvorrichtung zum Vergleichen des Geschwindigkeitsrückkopplungs- und Geschwindigkeitsbefehlssignals und zum Erzeugen eines Fehlersignals; und eine Steuerung zum Steuern der Signalmittel basierend auf dem Fehlersignal.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird ein System zum Steuern der Geschwindigkeit eines bürstenlosen Repulsionsmotors mit einer Reihe von Schaltern, die an einem rotierenden Läufer zum Kurzschließen umfänglich beabstandeter Läuferspulen montiert sind, geschaffen. Das System umfasst eine Steuerung, die am Läufer zum Steuern der Schalter montiert ist; mehrere stationäre Markierungen am Stator des Motors; und Signalmittel und entsprechende Detektormittel am Läufer zum Bereitstellen eines Geschwindigkeitsrückkopplungssignals an die Steuerung.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein System zum Steuern der Geschwindigkeit eines bürstenlosen Repulsionsmotors mit einem Stator und einer Reihe von Schaltern, die an einem rotierenden, Läufer zum Kurzschließen umfänglich beabstandeter Läuferspulen montiert sind, geschaffen. Das System umfasst mehrere Markierungen am Läufer; eine auf die Markierungen gerichtete Signalquelle; einen Detektor zum Detektieren der Markierung und zum Erzeugen eines Geschwindigkeitsrückkopplungssignals; und eine Steuerung zum Steuern der Schalter.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Geschwindigkeitssteuerungssystem für einen bürstenlosen Repulsionsmotor mit einem Stator, einem Läufer und einer Reihe von Spulenschaltern zum Kurzschließen einer Abfolge von Läuferspulen geschaffen. Das Geschwindigkeitssteuerungssystem umfasst eine Stellungsmarkierung an dem Läufer zum Bestimmen einer Läuferspulenstellung; erste Signalmittel; einen Stellungsdetektor zum Detektieren der Läuferspulenstellungsmarkierung über die ersten Signalmittel; mehrere Markierungen an dem Läufer zum Bestimmen einer Läufergeschwindigkeit; zweite Signalmittel; einen Geschwindigkeitsdetektor zum Detektieren der Geschwindigkeit des Läufers über die zweiten Signalmittel; und einen Zeitgeber zum Steuern der Geschwindigkeit des Läufers und der gewünschten Geschwindigkeit des Motors genau zu der Zeit, wie sie durch die Stellung einer der Läuferspulen bestimmt wird.

In einer noch weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein System zum Steuern der Geschwindigkeit eines bürstenlosen Repulsionsmotors mit einer Reihe von Schaltern, die an einem rotierendem Läufer zum Kurzschließen umfänglich beabstandeter Läuferspulen montiert sind, geschaffen. Das System umfasst erste stationäre Signalmittel und mehrere rotierende Detektoren zum Aktivieren der Schalter; einen Kodierer zum Detektieren der Geschwindigkeit und Stellung der Spulenschalter und zum Erzeugen eines Geschwindigkeitsrückkopplungssignals und eines Stellungsrückkopplungssignals; Erzeugungsmittel zum Erzeugen eines Geschwindigkeitsbefehlsignals; eine Fehlerberechnungsvorrichtung zum Vergleichen des Geschwindigkeitsrückkopplungs- und Geschwindigkeitsfehlsignals und zum Erzeugen eines Fehlersignals; und einen Zeitgeber zum Steuern der Signalmittel basieren auf dem Fehlersignal.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 ist eine schematische Ansicht eines zweipoligen bürstenlosen Repulsionsmotors mit einem gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebauten Geschwindigkeitssteuerungssystem.

2 ist eine Ansicht ähnlich zur 1, die ein anderes Geschwindigkeitssteuerungssystem zeigt.

3 ist eine schematische Ansicht eines zweipoligen bürstenlosen Repulsionsmotors, der den Lichtkonus einer LED aufweist.

4 ist eine der 3 ähnliche Ansicht, die eine Matrix von LEDs und überlappende Konen zeigt.

5 ist eine schematische Ansicht eines zweipoligen bürstenlosen Repulsionsmotors mit einem alternativen Geschwindigkeitssteuerungssystem, das gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist.

6 ist eine schematische Ansicht eines zweipoligen bürstenlosen Repulsionsmotors, die eine Variation des Geschwindigkeitssteuerungssystems der 6 zeigt.

7 ist eine schematische Ansicht eines zweipoligen bürstenlosen Repulsionsmotors mit einem auf konzentrischen Ringen basierenden Geschwindigkeitssteuerungssystem.

8 ist eine schematische Ansicht eines zweipoligen bürstelosen Repulsionsmotors mit einem alternativen Geschwindigkeitssteuerungssystem, dass gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist.

9 ist eine schematische Ansicht eines zweipoligen bürstenlosen Repulsionsmotors, die eine Variation des Geschwindigkeitssteuerungssystems der 9 zeigt.

10 ist eine schematische Ansicht eines zweipoligen bürstenlosen Repulsionsmotors, die eine Variation des Geschwindigkeitssteuerungssystems der 9 zeigt.

11 ist eine schematische Ansicht eines zweipoligen bürstenlosen Repulsionsmotors mit einem alternativen Geschwindigkeitssteuerungssystem, das gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist.

12 eine schematische Ansicht eines zweipoligen bürstenlosen Repulsionsmotors mit einem alternativen Geschwindigkeitssteuerungssystem, das gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Nunmehr wird detailliert Bezug genommen auf die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, von denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen illustriert sind, worin gleiche Bezugsziffern durchgängig gleiche Elemente bezeichnen.

Ein BLR Motor 10 mit einem verbesserten Geschwindigkeitssteuerungssystem ist in 1 illustriert, gezeigt in einer axial von einem elektronischen Kommutatorende betrachteten Ansicht. Der BLR Motor 10 im illustrierten Beispiel ist ein einphasiger zweipoliger Repulsionsmotor. Ein Stator 12 des Motors umfasst ein Paar einander diametral gegenüberliegender Magnetpole 14, die Erregerwicklungen 16 aufweisen, die typischerweise an eine einphasige Universalstromversorgung mit 60 HZ angeschlossen sind und ein Magnetfeld erzeugen. Der Stator 12 kann im Wesentlichen in der gleichen Weise gebildet sein, wie in einem konventionellen universellen Hauptschlussmotor oder einem Repulsionsmotor. Ein Rotor (oder Läufer) 18 des BLR Motors 10 kann im Wesentlichen auf die gleiche Weise gebildet sein, wie ein konventioneller universeller Hauptschlussmotor mit nachfolgend beschriebenen bestimmten Ausnahmen oder Veränderungen. Der Rotor 18 ist um eine Mittelachse 20 durch axial beabstandete Lager für eine Rotation getragen, die an gegenüberliegenden Enden des Startors 12 auf herkömmliche Weise montiert sind. Der Rotor 18 weist an seinem Umfang mehrere axiale oder Längsschlitze (nicht dargestellt) auf, in die mehrere im Allgemeinen längliche Spulen 21 eingesetzt sind, die an Kommutatorsegmenten oder Stangen enden. Elektrische Bürsten, die in konventionellen Pulsionsmotoren oder in universellen Hauptschlussmotoren vorkommen, sind aus dem Aufbau des BLR Motor 10 eliminiert. Stattdessen umfasst der BLR Motors elektronische Mittel am Rotor 18, um die Enden der Rotorwindungsspulen 21 kurzzuschließen, wodurch die Notwendigkeit entfällt, dass dies durch konventionelle elektrische Bürsten erfolgt.

Die Kommutatorsegmente sind typischerweise in diametral einander gegenüberliegenden Paaren angeordnet. Jedem Paar von Segmenten ist eine elektronische Schalter-Schaltung 22 zugeordnet, die an einer Platine 24 am Rotor 18 montiert ist. Die elektronischen Schalter 22 werden zu geeigneten Zeiten während der Drehung des Rotors 18 individuell geschlossen oder leitfähig gemacht, um ihre entsprechenden Segmente kurzzuschließen d.h. elektrisch miteinander zu verbinden. Wenn die Erregerwicklungen 16 mit Energie beaufschlagt sind und geeignete Kommutatorsegmente kurzgeschlossen sind, besteht die Wirkung darin, ein Drehmoment und eine Rotation zwischen dem Rotor 18 und dem Stator 12 aufzubauen. Ein typischer elektronischer Schalter 22 umfasst ein Paar von Leistungs-MOSFET-Transistoren und eine Auslösevorrichtung (oder Detektor) 26 wie etwa einen Fototransistor. Wenn der Detektor 26 durch eine geeignete Lichtquelle 28, wie etwa eine LED-Matrix, beleuchtet wird, schaltet er ein und schaltet wiederum die Leistungstransistoren durch ihre Gatter ein, wodurch sie in einen leitenden Zustand versetzt werden.

Der elektronische Schalter 22 ist für jedes Paar von Segmenten wiederholt, jedoch ist diese Wiederholung zur Klarheit in den Figuren nicht dargestellt. Es ist klar, das die elektronischen Schalter 22 und zugeordneten Schaltung zum Beaufschlagen mit Energie für alle Segmentpaare geeignet mit der Platine 24 des Rotors 18 verbunden sind, sodass diese gemeinsam mit dem Rotor 18 rotieren. Die Komponenten des elektronischen Schalters 22 können aus Gründen der Wärmeübertragung oder aus anderen Gründen am Rotor 18 außerhalb des Stators 12 getragen sein, indem dieser mit den Segmenten mit Drähten verbunden ist, die entlang der Rotorwelle in einem Schlitz oder Mittelloch durch das zugeordnete konventionelle Wellenlager verlaufen.

Wenn die Geschwindigkeit aufgrund von Änderungen in der Belastung oder der Versorgungspannung, der Wärme etc. beginnt, von dem gewünschten Wert abzuweichen, können ein Geschwindigkeitssensor und ein Geschwindigkeitsrückkopplungssystem mit einem geschlossenen Regelkreis den Anschaltpunkt automatisch zurücksetzen, um die eingestellte Geschwindigkeit aufrecht zu erhalten, wie nachstehend beschrieben.

In dieser Ausführungsform weist der BLR Motor 10 somit ein verbessertes Geschwindigkeitssteuerungssystem entsprechend der vorliegenden Erfindung auf. Das Geschwindigkeitssteuerungssystem ist im Wesentlichen ein kostengünstiges internes Rückkopplungsmittel, wie in 1 dargestellt. Anstelle der Verwendung eines separaten, extern montierten und verdrahteten Tachometers, Drehmelders oder Kodierers, wird die einzigartige rotierende elektronische Platine 24 des BLR Motors verwendet, um Geschwindigkeit und Stellung kostengünstig zu erkennen. Ein stationärer magnetischer Abtast- oder Lichtsender-Geschwindigkeitsdetektor 30 wird verwendet, um eine Matrix von Markierungen 32 an der rotierenden Platine 24 abzutasten. Diese Markierungen 32 können Magnete oder abwechselnd reflektierende und nicht reflektierende Streifen sein und können entweder flach an den rotierenden und stationären Oberflächen oder an den Umfängen angeordnet sein, was den Effekt von Abstandvariationen eliminiert, der in Folge endseitigen Spiels des Rotors 18 und Flatterns der Platine 24 entstehen kann. Die Markierungen 32 können, auch wenn dies nicht dargestellt ist, ebenfalls in einer aufrechten Stellung umfänglich um die Platine 24 montiert sein, wobei der Detektor 30 an der Platine 24 innerhalb des Umfangs der Markierungen 32 montiert ist.

Ein Geschwindigkeitsrückkopplungssignal 34 vom Geschwindigkeitsdetektor 30 kann dann mit einem Geschwindigkeitsbefehlssignal 36 mittels einer Fehlerberechnungsvorrichtung 38 verglichen werden, und die Differenz (oder Fehlersignal) 40 kann durch eine gewöhnliche LED-Steuerung 42 verwendet werden, um mehr oder weniger LEDs 28 im positiven Drehmomentabschnitt einzuschalten, um die Geschwindigkeit zu korrigieren. Die Schalter 22 werden natürlich durch die LEDs 28 geöffnet oder geschlossen, wie es beispielsweise in den vorstehend beschriebenen Haner Patenten beschrieben ist. Wenn also ein Detektor 26 eine beleuchtete LED 28 „sieht", schließt er den entsprechenden Schalter 22, was einen Strom in der Spule 21 zusammen mit einem Fluss und einem Drehmoment hervorruft. Eine umgekehrte Rotation kann durch Beleuchten der LEDs 28 im negativen Drehmomentabschnitt bewirkt werden.

Eine weitere einzelne Stellungsmarkierung 44 oder eine an jeder Spule 21 kann bestimmt werden, um die genaue Spulenstellung anzuzeigen, was für viele Geschwindigkeitssteueransätze zweckmäßig ist. Insbesondere tastet ein Stellungsdetektor 46 die Stellungsmarkierung 44 an der rotierenden Platine 24 ab und sendet ein Stellungsrückkopplungssignal 48 an die LED-Steuerung 42, um dazu beizutragen, die eingestellte Geschwindigkeit aufrecht zu erhalten.

Nunmehr wird Bezug genommen auf 2, in der ein BLR Motor 50 mit einem am Läufermontierten Geschwindigkeitssteuerungssystem dargestellt ist. Der BLR Motor 50 ähnelt in der Anordnung dem in Zusammenhang mit 1 beschriebenen. Allerdings ist der BLR Motor 50 in dieser Ausführungsform mit einer Matrix stationärer Markierungen 52 gebildet, wie etwa Magnete oder abwechselnd reflektierende und nicht reflektierende Streifen, am Stator 12. Licht von einer Signalquelle 54 wie etwa einer LED wird durch die Markierungen 52 zurück reflektiert und von einem magnetischen Abtast- oder Lichtsende-Detektor 56 detektiert, der am Rotor 18 montiert ist. Der Detektor 56 stellt wiederum ein Rückkopplungssignal 58 an eine läufermontierte Steuerung 60 bereit, die den Schalter 22 steuert, wie in den in den vorher zitierten und durch Bezugnahme aufgenommenen Haner Patenten beschriebenen Ansätzen. Es ist jedoch klar, dass andere Typen von Signalisierverfahren einschließlich HF-Signalen verwendet werden können.

Der Fachmann erkennt, dass dieses neue Konzept ebenfalls mit anderen Typen von Geschwindigkeitssteuerungen für den BLR Motor verwendet werden kann, wie etwa Variieren der Eingangsspannung an den Erreger oder Pulsieren der LEDs in Phase mit der Leitungsfrequenz.

Während LEDs im Allgemeinen zuverlässig und kostengünstig in Bezug auf das Steuern der Geschwindigkeit von BLR Motoren sind, können ihre geringe Größe, ihre unterschiedlichen Eigenschaften sowie andere Faktoren ihre Verwendung für eine präzise Geschwindigkeitssteuerung in einigen Fällen beschränken. Mit der gegebenen kleinen Größe (nur 1/8") können nur etwa 16 LEDs in einem zweipoligen Motor mit 4" Durchmesser in den positiven Drehmomentabschnitt mit 90° eingesetzt werden. Von diesen werden nur 12 verwendet, um die Geschwindigkeit zu steuern, weil die anderen vorgehalten werden, um Spitzendrehmomente für kurze Überlastperioden zu erzeugen. In einem vierpoligen Motor mit einem positiven Drehmomentsektor von 45° wird dies auf acht bzw. sechs Vorrichtungen verringert. Daher kann die Geschwindigkeit nur in groben Schritten eingestellt werden und ist nicht stufenlos veränderbar, was der Standard für Antriebe mit einstellbarer Geschwindigkeit ist.

Nunmehr wird Bezug genommen auf die 3 und 4, in denen ein konventioneller BLR Motor 70 mit einem Geschwindigkeitssteuerungssystem mit mehreren LEDs 72 als Lichtquelle dargestellt ist. Jede LED 72 erzeugt einen Lichtkonus 74, der einige zusätzliche Schwierigkeiten erzeugen kann. Beispielsweise ist jede LED 72 in einem Abstand A vom Detektor 76 beabstandet und jeder Konus 74 weist eine Breite B auf. Zudem müssen die LEDs 72, wie es am besten aus 4 ersichtlich ist, voneinander beabstandet sein, um eine Überlappung der Konen 74 zu verhindern, wodurch die Anzahl der verfügbaren Geschwindigkeitseinstellungen weiter verringert wird. Ferner verändert sich die Breite B der Konen 74 mit der Spannung, Temperatur und Einsatzzeit und mit der Entfernung von der stationären LED 72 zum rotierenden Fotodetektor 76. Ein breiterer Konus 74 würde es dem Detektor 76 ermöglichen, die LED 72 zu „sehen", bevor sich die Spule 78 zur vorgesehenen Stellung gedreht hat, wodurch bewirkt wird, dass der Motor 70 beschleunigt, während ein schmaler Konus 74 entgegengesetzt wirkt. Dieses Problem wird durch die Tatsache verstärkt, dass jeder Detektor 76 ebenfalls seinen eigenen veränderlichen Konus (nicht dargestellt) aufweist. Die Kombination dieser Faktoren kann es schwierig machen, unter Verwendung diskreter LEDs für eine Stellungssteuerung eine Genauigkeit oder sogar Wiedefiolbarkeit über eine Zeitspanne zu erreichen, selbst wenn sie am Umfang angeordnet werden, um längsgerichtete Veränderungen auszuschließen. Die vorgenannten Einschränkungen können selbst bei Verwendung eines Geschwindigkeitssteuerungssystems mit einer geschlossenen Rückkopplung wie etwa dem vorbeschriebenen weiterhin auftreten.

Jedoch kann das Beleuchten abwechselnder LEDs 72 das Problem der Geschwindigkeitspräzision verringern. Beispielsweise erzeugen das Anschalten der LED Nr. 5 für die erste Spule und danach der LED Nr. 4 und der LED Nr. 5 für die nächsten drei Spulen eine durchschnittliche Geschwindigkeit, als ob eine LED Nr. 4,25 verfügbar wäre. Das ist für viele Anwendungen ausreichend, jedoch ist die Veränderung des Konus immer noch vorhanden.

Diese Einschränkungen der Auflösung und Genauigkeit können weiterhin durch verschiedene mechanische und elektronische Mittel verbessert werden. Beispielsweise räumt die Verwendung eines Zeitgebers viele der vorgenannten Einschränkungen, die durch die Verwendung diskreter LEDs zum Steuern der Geschwindigkeit eines BLR Motors auftreten, kostengünstig aus. Ein Zeitgeber basiertes Geschwindigkeitssteuerungssystem arbeitet durch An- und Ausschalten von Signalmitteln (beispielsweise LED, HF oder andere geeignete Mittel), womit die Schalter genau zu der Zeit geschlossen und geöffnet werden, wenn sich jede Spule exakt in der richtigen Stellung befindet. Daher schafft es eine genauere Steuerung in jedem Schaltzyklus als bei einer Stellungssteuerung mit groberer Auflösung. Die gewünschte Stelle kann durch Verwendung eines standardgemäßen externen Kodiereres oder der vorbeschriebenen internen Vorrichtung (rotierende Markierungen) und einen Zeitgeber zum Bestimmen des Ortes bestimmt werden. In einem derartigen Zeitgeber basierten Geschwindigkeitssteuerungssystem kann jeder Schalter wie nachfolgend ausführlicher beschrieben ist entweder dann ausgeschaltet werden, wenn sein Fotodetektor aus dem beleuchteten Abschnitt heraustritt, oder für eine größtmögliche Flexibilität durch den Stellungssensor.

Nunmehr wird Bezug genommen auf 5, in der ein alternativer BLR Motor 90 dargestellt ist, der mit dem Zeitgeber basierten Geschwindigkeitssteuerungssystem gebildet ist. Der Motor 90 ähnelt in seiner Anordnung dem in Verbindung mit 1 beschriebenen, indem er einen Stator 12 und einen Rotor 18 betrifft.

Das Geschwindigkeitssteuerungssystem weist einen Kodierer 92 mit 1024 Linien auf, der am Rotor 18 montiert ist. Der Kodierer 92 stellt 256 Steuerpunkte in einem positiven Drehmomentabschnitt mit 90° bereit, was das 16-fache der Auflösung der mit diskreten LEDs erreichbaren Geschwindigkeitseinstellung ist (eine Winkelpräzision von 0,35° gegenüber 5,62°). Dieses Schema erfordert nur eine Signalvorrichtung 94, wie etwa einen ununterbrochenen Lichtbogen, pro Abschnitt, jedoch funktioniert eine LED Matrix nach wie vor. Ein Geschwindigkeitsrückkopplungssignal 26 vom Kodierer 92 kann dann mit einem Geschwindigkeitsbefehlssignal 98 mittels einer Fehlerberechnungsvorrichtung 100 verglichen werden, und die Differenz (oder das Fehlersignal) 102 kann durch einen Zeitgeber 104 verwendet werden, um die Signalqwelle 94 im positiven Drehmomentabschnitt früher oder später anzuschalten, um die Geschwindigkeit zur richtigen Zeit zu korrigieren. Zusätzlich kann der Kodierer 92 dem Zeitgeber 104 ein Stellungsrückkopplungssignal 106 bereit stellen. Durch Verwendung des Kodieres 92, um sowohl die tatsächliche Geschwindigkeit als auch die Spulenstellung abzutasten, kann eine Steuerung mit geschlossener Rückkopplungsschleife dann den tatsächlichen Anschaltpunkt im positiven Drehmomentabschnitt vorziehen oder verzögern, wie es zum Aufrechterhalten einer eingestellten Geschwindigkeit bei wechselnder Last oder anderen Bedingungen erforderlich ist.

Wenn eine höhere Präzision erforderlich ist oder es weniger teuer ist, einen groberen Kodierer zu verwenden, dann kann der gewünschte Anschaltpunkt basierend auf der gemessenen Geschwindigkeit bei der letzten Kodiermrkierung (oder dem Durchschnitt der letzten mehreren Markierungen) extrapoliert werden. D.h. der Zeitgeber 104 berechnet basierend auf der eingestellten und der tatsächlichen Geschwindigkeit, in welchem Abstand und in welcher Zeit nach dem letzten Kodierimpuls das Anschalten stattfinden soll. Er wartet dann die Anzahl von Mikrosekunden ab, bis die Spule 21 sich genau zu diesem Punkt bewegt, wenn es die Signalmittel betätigt. Dies kann eine 10:1 oder sogar eine 100:1-fache Verbesserung der Auflösung schaffen. In der Praxis schafft dies eine stufenlos regelbare Geschwindigkeitsanpassung.

6 zeigt einen alternativen BLR Motor 110. Der Motor 90 ähnelt der mit in Verbindung mit 6 beschriebenen Anordnung mit der Ausnahme, dass in dieser Ausführungsform ein stationärer magnetischer Abtast- oder Lichtsender-Geschwindigkeitsdetektor 112 verwendet wird, um eine Matrix von Markierungen 114 an der rotierenden Platine 24 abzutasten. Ein Geschwindigkeitsrückkopplungssignal 116 vom Geschwindigkeitsdetektor 112 kann dann mit einem Geschwindigkeitsbefehlssignal 118 mittels einer Fehlerberechnungsvorrichtung 120 verglichen werden und das Fehlersignal 122 kann durch den Zeitgeber 104 verwendet werden, um die Signalquelle 94 im positiven Drehmomentsektor früher oder später anzuschalten, um die Geschwindigkeit zur richtigen Zeit zu korrigieren. Eine weitere einzelne Stellungsmarkierung 124 oder eine an jeder Spule 21 kann dazu bestimmt sein, die genaue Spulenstellung anzuzeigen. Insbesondere tastet ein Stellungsdetektor 126 die Stellungsmarkierung 124 an der rotierenden Platine 24 ab und sendet ein Stellungsrückkopplungssignal 128 an den Zeitgeber 104. Der Zeitgeber 104 sendet wiederum ein Steuersignal 130 an die Signalquelle 94, die die Schalter 22 über die Detektoren 26 aktiviert.

Die vorgenannten Zeitschemata sind so beschrieben, als ob zu einer Zeit nur eine Spule aktiviert wäre. Jedoch müssen mehrere Spulen gleichzeitig angeschaltet werden, um eine größtmögliche Leistung und eine optimale Effizienz zu erreichen. Beispielsweise umspannt jedes Spulenende eines vierspuligen Rotors 45°, sodass drei Spulen angeschaltet sein und gleichzeitig Drehmoment in dem positiven Drehmomentsektor von 90° oder mehr in einem zweipoligen Motor erzeugen können.

Dies kann auf verschiedene Weise erreicht werden, einschließlich durch Verwendung separater Lichtquellen wie etwa konzentrischer LED-Ringe. Nunmehr wird Bezug genommen auf 7, in der ein alternativer BLR Motor 140 dargestellt ist. Der Motor 140 ist mit konzentrischen LED-Ringen 142a bis 142b, eine für jede Spule, gebildet. Diese konzentrischen LED-Ringe 142a bis 142b können eine flexible unabhängige Steuerung über 360° schaffen.

Nunmehr wird Bezug genommen auf 8, in der ein alternativer BLR Motor 150 dargestellt ist. Der Motor 150 ähnelt in der Anordnung dem in Verbindung mit 1 beschriebenen, indem er einen Stator 12 und einen Rotor 18 betrifft. Genauer genommen erzeugt eine Mehrspulen-Steuerung 152 kodierte Signale 154, die vom Stator 12 durch einen HF-Sender 156 oder andere Mittel in Form von Impulsen oder bestimmten Frequenzen ausgesendet werden, die von einem HF-Empfänger 158 empfang- und von einem Dekodierer 160 am Rotor 18 dekodierbar sind. Die dekodierten Signale werden an eine läufermontierte Steuerung 162 gesendet, um die Schalter 21 wie gewünscht zu steuern. Ein erstes Signal kann bewirken, dass einer der Schalter 22 angeschaltet wird und angeschaltet bleibt, und das zweite Signal schaltet den Schalter 22 zu einer beliebigen gewünschten Zeit/an einem beliebigen gewünschten Punkt ab, wodurch die Fähigkeit geschaffen wird, die Leistungsfähigkeit unter veränderten dynamischen Bedingungen zu optimieren.

Nunmehr wird Bezug genommen auf 9, in der ein alternativer BLR Motor 170 dargestellt ist. Der Motor 170 ähnelt in der Anordnung dem in Verbindung mit 9 beschriebenen mit der Ausnahme, dass die kodierten Signale 154 von einer abgestimmten Empfangsspule 172 am Rotor 18 empfangen und dekodiert werden. Die dekodierten Signale werden auch hier an die läufermontierte Steuerung 162 gesendet, um die Schalter 21 wie gewünscht zu steuern.

Nunmehr wird Bezug genommen auf 10, in der ein alternativer BLR Motor 180 dargestellt ist. Der Motor 180 ähnelt in der Anordnung dem in Verbindung mit 9 beschriebenen. In dieser Ausführungsform weist jedoch jeder Schalter 21 eine entsprechende abgestimmte Empfangsspule 182 am Rotor 18 auf. Somit werden die kodierten Signale 154 durch die abgestimmte Empfangsspule 182 empfangen und dekodiert.

Nunmehr wird Bezug genommen auf 11, in der ein alternativer BLR Motor 190 dargestellt ist. In dieser Ausführungsform schaffen mehrere Signalzonen in einem Abschnitt, wie etwa LED Matrizen A, B und C, eine unabhängige Steuerung für den BLR Motor 190, der vier Spulen 192 aufweist. In einem derartigen vierspuligen Motor steuern drei Zonen A, B C drei mögliche gleichzeitig betätigte Spulen 192. Jede Zone kann 35 bis 40° umfassen, um mehr als 90° Steuerung zu schaffen. Wenn beispielsweise ein Minimum an Leistung erforderlich ist, wird nur Zone A zur geeigneten Zeit beleuchtet und somit nur eine Spule 192 aktiviert. Jede aktivierte Spule 192 und gegebenenfalls die Signalquelle (d.h. die LEDs) der Zone A werden zum geeigneten Zeitpunkt abgeschaltet, wie er durch einen Stellungssensor des Kodierers bestimmt wird.

Für mehr Leistung werden die LEDs in Zone B zur geeigneten Zeit beleuchtet und abgeschaltet, wenn seine aktive Spule (nicht dargestellt) in Zone A eintritt, die ununterbrochen beleuchtet bleibt. Zwei Spulen werden gleichzeitig für eine Periode aktiviert und die von Zone B in A sich bewegende Spule bleibt an. Ein Drehmoment muss in dem gesamten positiven Drehmomentabschnitt angewandt werden, um eine größtmögliche Leistung zu entfalten. Daher wird Zone C beleuchtet, um jeden Schalter 192 mit Energie zu beaufschlagen, wenn er in die Zone eintritt, und er wird durch den Rest des Abschnitts angeschaltet gelassen, da Zonen B und A zu jeder Zeit beleuchtet bleiben.

Nunmehr wird Bezug genommen auf 12, in der ein alternativer BLR Motor 200 dargestellt ist. Der Motor 200 ähnelt in der Anordnung dem in Verbindung mit 1 beschriebenen, indem er einen Stator 12 und einen Rotor 18 betrifft. In dieser Ausführungsform wird eine Zeitgebersteuerung ohne Geschwindigkeitsrückkopplung verwendet. Dieser Ansatz erfordert diskrete Signale, um jede der mehreren Spulen 21 wie vorstehend beschrieben zu steuern. Die Schalter 22 werden durch ein Zeitgebersteuerungsmittel 202, das am Rotor 18 montiert ist, zu genau dem Zeitintervall an- und abgeschaltet, das mit der gewünschten Drehgeschwindigkeit multipliziert mit der Anzahl von pro Umdrehung erforderlichen Schaltern übereinstimmt. In einem zweipoligem Vierspulenmotor sind dies acht Impulse/Umdrehung, da jede Spule bei jedem Pol angeschaltet werden muss. Bei 1800 UPM oder 30 Umdrehungen/Sekunde wären dies 240 Impulse/Sekunde.

Der Rotationsgrad wird somit wie eine Quarzuhr mit Impulsen gesteuert. Sobald der Motor bei der eingestellten Geschwindigkeit arbeitet, wird er sich ohne Geschwindigkeitsrückkopplung selbst korrigieren, wenn eine Änderung auftritt. Beispielsweise wird der Motor 200 dazu neigen, zu beschleunigen, wenn die Last abfällt oder die Spannung steigt. Allerdings verursacht dies, dass die nächste Spule 21 sich zu der Zeit, bei der das Anschalten signalisiert wird, weiter als vorgesehen in den positiven Drehmomentabschnitt bewegt hat. Sie befindet sich daher weiter unten in der Drehmoment-Stellung-Kurve und auch für einen kürzeren als den vorgesehenen Bogen im positiven Drehmomentabschnitt, wobei beides weniger Leistung erzeugt und sie bremst. Oder sie tritt tatsächlich in den negativen Drehmomentabschnitt ein und erzeugt ein entgegen gesetztes Drehmoment, das sie noch schneller bremst.

Wenn die Last steigt oder die Spannung fällt, dreht sich der Rotor 18 vorübergehend mit einer geringeren als der eingestellten Geschwindigkeit. Die nächste Spule 21 wird dann angeschaltet, wenn sie weniger weit im positiven Drehmomentabschnitt und auf der Drehmoment-Stellung-Kurve höher befindlich ist als vorgesehen, und wird daher beschleunigt.

Der Motor 200 passt seinen Rotationsgrad auf die gleiche Weise an, wenn der Geschwindigkeitsbefehl geändert wird. Der Anlauf findet wie jede andere Erhöhung der eingestellten Geschwindigkeit statt. Da der Motor 200 nicht unter allen Umständen so ansprechend ist wie einer mit Geschwindigkeitsrückkopplung, ist es hilfreich, Befehle auf einer Rampen- anstelle von einer gestuften Basis zu ändern. Zudem verbessert, obwohl eine Geschwindigkeitsrückkopplung nicht erforderlich ist, eine Stellungsrückkopplung seine Leistungsfähigkeit. Eine Kenntnis über die Rotationsstellung des Rotors ermöglicht es dem Zeitgeber-Steuerungsmittel 202, Spulen 21 anzuschalten, wenn sie günstig positioniert sind, und ihre Abschaltung auf den veränderlichen weichen Neutralpunkt anzupassen, um ein Unterbrechen erheblichen Stroms zu verhindern.

Eine genaue, ansprechende, flexible und kostengünstige Steuerung kann durch Verändern dreier vorbeschriebener Elemente erzielt werden. Zuerst wird das Zeitgebersteuerungsmittel 202 am Rotor 18 montiert, der direkt mit allen Schaltern 22 verbunden ist, und es kann jeden wie gewünscht über einen erweiterten positiven Drehmomentabschnitt ohne die Notwendigkeit für Foto- (oder andere) Detektoren, die jedem Schalter 22 zugeordnet sind, an- und abstellen.

Zweitens kann ein einzelnes Sender-Empfänger-System wie etwa ein HF-Sender 204 und ein HF-Empfänger 206 ein kodiertes Signal von einer Geschwindigkeitssteuerung 208 am Stator 12 zum Rotor 18 mit Befehlen an den Zeitgeber 202 zum Einstellen der Geschwindigkeit senden. Fachleute erkennen, dass andere Sender-Empfänger-Systeme einschließlich Licht-, IR, oder andere ähnliche Systeme verwendet werden können. Dies beseitigt die Notwendigkeit für mehrere LEDs und nützt eine sehr schmale Bandbreite, da es nur dann in Betrieb ist, wenn der Geschwindigkeitsbefehl geändert wird.

Drittens können ein Kodierer 210 mit den Markierungen am Stator 12 und ein Emitter-Detektor (nicht dargestellt) am Rotor 18 die Geschwindigkeits- und Stellungsinformation dem System mit geschlossener Rückkopplung am Rotor 18, das die gewünschte Geschwindigkeit aufrecht erhält, bereitstellen.

Es ist klar, dass dieser Ansatz auf die oben beschriebene Weise auch ohne den Geschwindigkeitssensor verwendet werden kann.

Die oben beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung schaffen somit eine verbesserte Leistungsfähigkeit, Zuverlässigkeit und Kosten und zudem eine hohe Flexibilität beim Entwurf von BLR-Motoren, um die Anforderungen eines weiten Anwendungsbereichs zu erfüllen. Das Implementieren einer dieser Ausführungsformen mit wenigstens einem Mikroprozessor und mit Software fügt noch größere Vielseitigkeit hinzu.

Während die Erfindung in Bezug auf bestimmte Ausführungsformen davon dargestellt und beschrieben worden ist, ist dies zum Zweck der Illustration und nicht für eine Beschränkung, und andere Variationen und Veränderungen der hier gezeigten und beschriebenen bestimmten Ausführungsformen ergeben sich für den Fachmann innerhalb des beabsichtigten Grundgedankens und Schutzumfangs der Erfindung. Dementsprechend soll das Patent in Schutzumfang und Wirkung weder auf die hier gezeigten und beschriebenen speziellen Ausführungsformen noch in irgend einer anderen Weise beschränkt werden, die mit dem Ausmaß, in dem der Fortschritt auf dem Fachgebiet durch die Erfindung vorangebracht worden ist, inkonsistent ist.

Nachdem die Erfindung nunmehr beschrieben worden ist, wird das folgende beansprucht:

Zusammenfassung:

Ein System zum Steuern der Geschwindigkeit eines bürstenlosen Repulsionsmotors mit einer Reihe von Schaltern, die an einem rotierenden Läufer zum Kurzschließen umfänglich beabstandeter Läuferspulen montiert sind, umfassend erste stationäre Signalmittel und mehrere rotierende Detektoren zum Aktivieren der Schalter; zweite stationäre Signalmittel für eine Geschwindigkeitssteuerung; mehrere Markierungen am rotierenden Läufer; einen Geschwindigkeitsdetektor zum Detektieren der Geschwindigkeit der rotierenden Markierungen und zum Erzeugen eines Geschwindigkeitsrückkopplungssignals; Mittel zum Erzeugen eines Geschwindigkeitsbefehlsignals; eine Fehlerberechnungsvorrichtung zum Vergleichen des Geschwindigkeitsrückkopplungs- und des Geschwindigkeitsbefehlssignals und zum Erzeugen eines Fehlersignals; und eine Steuerung zum Steuern der Signalmittel basierend auf dem Fehlersignal.


Anspruch[de]
System zum Steuern der Geschwindigkeit eines bürstenlosen Repulsionsmotors mit einer Reihe von Schaltern, die an einem rotierendem Läufer montiert sind, um umfänglich beabstandete Läuferspulen kurzzuschließen, wobei das System umfasst:

erste stationäre Signalmittel und mehrere rotierende Detektoren zum Aktivieren der Schalter;

zweite stationäre Signalmittel für eine Geschwindigkeitssteuerung;

mehrere Markierungen an dem rotierenden Läufer;

einen Geschwindigkeitsdetektor zum Detektieren der Geschwindigkeit der rotierenden Markierungen und zum Erzeugen eines Geschwindigkeitsrückkopplungssignals;

Mittel zum Erzeugen eines Geschwindigkeitsbefehlssignals;

eine Fehlerberechnungsvorrichtung zum Vergleichen des Geschwindigkeitsrückkopplungs- und des Geschwindigkeitssteuersignals und zum Erzeugen eines Fehlersignals; und

eine Steuerung zum Steuern der Signalmittel basierend auf dem Fehlersignal.
System nach Anspruch 1, ferner umfassend:

dritte stationäre Signalmittel für eine Stellungssteuerung;

eine Stellungsmarkierung an dem rotierenden Läufer; und

einen Stellungsdetektor zum Detektieren der Stellungsmarkierung, um die Stellung der Läuferspulen zu bestimmen und ein Stellungsrückkopplungssignal zu erzeugen.
System nach Anspruch 1, bei dem die Markierungen flach am Läufer montiert sind. System nach Anspruch 1, bei dem die Markierungen an den äußeren Umfängen des Läufers montiert sind. System nach Anspruch 1, bei dem die Markierungen in einer aufrechten Stellung umfänglich um den Läufer herum montiert sind und der Geschwindigkeitsdetektor am Läufer innerhalb des äußeren Umfangs der Markierungen montiert ist. System nach Anspruch 1, bei dem das zweite Signalmittel eine LED umfasst. System nach Anspruch 1, bei dem das zweite Signalmittel einen HF-Sender umfasst. System nach Anspruch 7, bei dem der Geschwindigkeitsdetektor einen HF-Empfänger umfasst. System nach Anspruch 1, bei dem die Markierungen Magnete umfassen. System nach Anspruch 1, bei dem die Markierungen abwechselnd reflektierende und nicht reflektierende Striche umfassen. System zum Steuern der Geschwindigkeit eines bürstenlosen Repulsionsmotors mit einer Reihe von Schaltern, die an einem rotierendem Läufer montiert sind, um umfänglich beabstandete Läuferspulen kurzzuschließen, wobei das System umfasst:

eine am Läufermontierte Steuerung zum Steuern der Schalter;

mehrere stationäre Markierungen am Stator des Motors; und

Signalmittel und entsprechende Detektormittel am Läufer zum Bereitstellen eines Geschwindigkeitsrückkopplungssignals an die Steuerung.
System nach Anspruch 11, bei dem das Signalmittel wenigstens eine LED umfasst. System nach Anspruch 11, bei dem das Signalmittel einen HF-Sender umfasst. System nach Anspruch 13, bei dem das entsprechende Detektiermittel einen HF-Empfänger umfasst. System nach Anspruch 11, bei dem die Markierungen Magnete umfassen. System nach Anspruch 11, bei dem die Markierungen abwechselnd reflektierende und nicht reflektierende Striche umfassen. System zum Steuern der Geschwindigkeit eines bürstenlosen Repulsionsmotors mit einem Stator und einer Reihe von Schaltern die an einem rotierenden Läufer montiert sind, um umfänglich beabstandete Läuferspulen kurzzuschließen, wobei das System umfasst:

mehrere Markierungen am Läufer;

eine auf die Markierungen gerichtete Signalquelle;

einen Detektor zum Detektieren der Markierungen und zum Erzeugen eines Geschwindigkeitsrückkopplungssignals; und

eine Steuerung zum Steuern der Schalter.
System nach Anspruch 17, bei dem die Markierungen am Stator montiert sind. System nach Anspruch 18, bei dem die Signalquelle am Läufer montiert ist. System nach Anspruch 19, bei dem der Detektor am Läufer montiert ist. System nach Anspruch 20, bei dem die Steuerung am Läufer montiert ist. Geschwindigkeitssteuerungssystem für einen bürstenlosen Repulsionsmotor mit einem Stator, einem Läufer und einer Reihe von Spulenschaltern zum Kurzschließen einer Abfolge von Läuferspulen, wobei das Geschwindigkeitssteuerungssystem umfasst:

eine Stellungsmarkierung am Läufer zum Bestimmen einer Läuferspulenstellung;

erste Signalmittel;

einen Stellungsdetektor zum Detektieren der Läuferspulenstellungsmarkierung über das erste Signalmittel;

mehrere Markierungen am Läufer zum Bestimmen der Läufergeschwindigkeit;

zweite Signalmittel;

einen Geschwindigkeitsdetektor zum Detektieren der Geschwindigkeit der Armatur über das zweite Signalmittel; und

einen Zeitgeber zum Steuern der Geschwindigkeit des Läufers und der gewünschten Geschwindigkeit des Motors zu genau der Zeit, wie sie durch die Stellung einer der Läuferspulen bestimmt wird.
System nach Anspruch 22, bei dem der Geschwindigkeitsdetektor ein Geschwindigkeitsrückkopplungssignal erzeugt und der Stellungsdetektor ein Stellungsrückkopplungssignal erzeugt. System nach Anspruch 23, ferner umfassend:

Mittel zum Erzeugen eines Geschwindigkeitssteuersignals; und

eine Fehlerberechnungsvorrichtung zum Vergleichen des Geschwindigkeitsrückkopplungs- und des Geschwindigkeitsbefehlssignals.
Geschwindigkeitssteuerungssystem für einen bürstenlosen Repulsionsmotor mit einem Stator, einem Läufer und einer Reihe von Spulenschaltern zum Kurzschließen einer Abfolge von Läuferspulen, wobei das Geschwindigkeitssteuerungssystem umfasst:

eine erste Steuerung zum Erzeugen kodierter Signale für eine Geschwindigkeitssteuerung;

Übertragungsmittel zum Übertragen der kodierten Signale an den Läufer;

Empfangsmittel an dem Läufermittel zum Empfangen der kodierten Signale;

Dekodiermittel am Läufer zum Dekodieren der kodierten Signale; und

eine zweite Steuerung am Läufer zum Steuern der Spulenschalter.
Geschwindigkeitssteuerungssystem nach Anspruch 25, bei dem das Übertragungsmittel einen HF-Sender umfasst. Geschwindigkeitssteuerungssystem nach Anspruch 26, bei dem das Empfangsmittel einen HF-Empfänger umfasst. Geschwindigkeitssteuerungssystem nach Anspruch 26, bei dem das Empfangsmittel eine abgestimmte Empfangsspule umfasst. Geschwindigkeitssteuerungssystem nach Anspruch 25, ferner umfassend einen Kodierer für eine Stellungsrückkopplung. System zum Steuern der Geschwindigkeit eines bürstenlosen Repulsionsmotors mit einer Reihe von Schaltern, die an einem rotierenden Läufer montiert sind, um umfänglich beabstandete Läuferspulen kurzzuschließen, wobei das System umfasst:

erste stationäre Signalmittel und mehrere rotierende Detektoren zum Aktivieren der Schalter;

einen Kodierer zum Detektieren der Geschwindigkeit und Stellung der Spulenschalter und zum Erzeugen eines Geschwindigkeitsrückkopplungssignals und eines Stellungsrückkopplungssignals;

Erzeugungsmittel zum Erzeugen eines Geschwindigkeitsbefehlssignals;

eine Fehlerberechnungsvorrichtung zum Vergleichen des Geschwindigkeitsrückkopplungs- und Geschwindigkeitsbefehlssignals und zum Erzeugen eines Fehlersignals; und

einen Zeitgeber zum Steuern des Signalmittels basierend auf dem Fehlersignal.
System nach Anspruch 30, bei dem der Kodierer betrieben wird, um basierend auf dem Geschwindigkeitsrückkopplungs- und Geschwindkeitsbefehlssignal zu berechnen, in welcher Entfernung und Zeit nach dem letzten Kodierimpuls das Anschalten des Signalmittels auftreten sollte, und um zu warten, bis die Spule sich genau an diesen Punkt bewegt hat, wenn er das Signalmittel aktiviert.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com