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EP1350293A2

Electronically commutated motor

Abstract

An electronically commutated motor has a rotor ( 108 ), a stator having a stator winding arrangement ( 102 ), and a full bridge circuit ( 137 ) for controlling the current (i<SUB>1</SUB>, i<SUB>2</SUB>) in the stator winding arrangement ( 102 ); in the full bridge circuit ( 137 ), first semiconductor switches ( 114, 130 ) are connected to a first DC supply lead ( 116 ) and second semiconductor switches ( 132, 136 ) to the other DC supply lead ( 122 ), said second switches being bidirectionally conductive of current in the switched-on state. The motor has an arrangement ( 172, 198, 188 ) for opening the first semiconductor switches ( 114, 130 ) and for closing the second semiconductor switches ( 132, 136 ) during a predetermined operating state. An arrangement ( 202 ) is provided for monitoring the direction of the current (i<SUB>1</SUB>, i<SUB>2</SUB>) which flows in the second semiconductor switches ( 132, 136 ) when the latter are conductive during the predetermined operating state.

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18 claims: 18 independent, 0 dependent

  1. 1
    Claims of equivalent WO 02054567 A2 Translation of claims of equivalent WO 02054567 A2 Claims 1. Electronically commutated motor, which comprises:a rotor (108);a stator, with a stator winding assembly (102);a full-bridge circuit (137) for controlling the current (ii, -2) in the stator winding assembly (102);wherein in the full bridge circuit (137) with a first direct current supply line (116) first semiconductor switches (114, 130) and with the other DC supply line (122) second semiconductor switches (132, 136) are connected, which are bidirectionally current-conducting in the switched-on state;an arrangement (172, 198 188) for opening the first semiconductor switches (114, 130) and for closing the second semiconductor switch (132, 136) during a predetermined operating condition;and an arrangement (202) for monitoring the direction of the current (ii, -2) which in the second semiconductor switches (132, 136) flows, if they are conductive during the specified operating state. Patentansprüche 1. Elektronisch kommutierter Motor, welcher aufweist: Einen Rotor (108);einen Stator, mit einer Statorwicklungsanordnung (102);eine Vollbrückenschaltung (137) zur Steuerung des Stromes (ii, -2) in der Statorwicklungsanordnung (102);wobei in der Vollbrückenschaltung (137) mit einer ersten Gleichstrom-Zuleitung (116) erste Halbleiterschalter (114, 130) und mit der anderen Gleichstrom-Zuleitung (122) zweite Halbleiterschalter (132, 136) verbunden sind, welche im eingeschalteten Zustand bidirektional stromleitend sind;eine Anordnung (172, 198, 188) zum Öffnen der ersten Halbleiterschalter (114, 130) und zum Schließen der zweiten Halbleiterschalter (132, 136) während eines vorgegebenen Betriebszustandes;und eine Anordnung (202) zur Überwachung der Richtung des Stromes (ii , -2), welcher in den zweiten Halbleiterschaltern (132, 136) fließt, wenn diese während des vorgegebenen Betriebszustands leitend sind.
  2. 2
    Motor nach Anspruch 1 , bei welchem die Anordnung (202) zur Überwachung der Richtung des Stromes (ii, -2) in den geschlossenen zweiten Halbleiterschaltern (132, 136) dazu ausgebildet ist, bei Feststellung einer Umkehr der Stromrichtung die Öffnung der zweiten Halbleiterschalter (132, 136) einzuleiten. Second Motor according to Claim 1, in which the arrangement (202) for monitoring the direction of the current (ii, -2) in the closed second semiconductor switches (132, 136) is designed to detect, upon detection of a reversal of the current direction, the opening of the second semiconductor switches ( 132, 136).
  3. 3
    Motor nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem die zweiten Halbleiterschalter als Feldeffekttransistoren ausgebildet sind. Third Motor according to Claim 1 or 2, in which the second semiconductor switches are designed as field-effect transistors.
  4. 4
    Elektronisch kommutierter Motor, welcher aufweist:Einen Rotor (108);einen Stator mit einer Statorwicklungsanordnung (102);eine Vollbrückenschaltung (137) zur Steuerung des Stromes (ii , i2) in der Statorwicklungsanordnung (102);wobei in der Vollbrückenschaltung mit einer ersten Gleichstrom-Zuleitung (116) erste Halbleiterschalter (114, 130) und mit einer zweiten Gleichstrom-Zuleitung (122) zweite Halbleiterschalter (132, 136) verbunden sind;ferner eine Anordnung (172, 198) zur Überwachung des von der ersten Gleichstrom-Zuleitung (122) zu mindestens einem Halbleiterschalter (132, 136) fließenden Stromes (ii , -2);welche Anordnung dazu ausgebildet ist, bei Überschreiten eines vorgegebenen Stromes anzusprechen und mindestens einen mit der zweiten Gleichstrom- Zuleitung (114, 130) verbundenen Halbleiterschalter (114, 130) von seinem leitenden in seinen nichtleitenden Zustand zu steuern. 4th Electronically commutated motor, which comprises: a rotor (108);a stator having a stator winding assembly (102);a full-bridge circuit (137) for controlling the current (ii, i2) in the stator winding assembly (102);wherein in the full-bridge circuit having a first DC supply line (116) first semiconductor switch (114, 130) and with a second DC supply line (122) second semiconductor switches (132, 136) are connected;furthermore an arrangement (172, 198) for monitoring from the first DC supply line (122) to at least one semiconductor switch (132, 136) flowing current (ii, -2);which arrangement is designed to when a predetermined current is exceeded and at least one with the second DC supply line (114, 130) connected semiconductor switch (114, 130) from its conducting to its non-conducting state.
  5. 5
    Motor nach Anspruch 4, bei welchem die Anordnung (172, 188, 198) zur Überwachung des Stromes (ii , .2) eine Schalthysterese aufweist, so dass sie bei einem ersten Stromwert aktiviert und bei einem zweiten Stromwert deaktiviert wird, welcher dem Betrag nach kleiner ist als der erste Stromwert. 5th An engine according to claim 4, wherein the means (172, 188, 198) for monitoring the current (ii, 2) comprises a switching hysteresis to be activated at a first current value and deactivated at a second current value whichever is greater smaller than the first current value.
  6. 6
    Motor nach Anspruch 5, bei welchem in einer Zuleitung zu einem Halbleiterschalter (132, 136) ein Messwiderstand (134, 138) vorgesehen ist, welchem ein Komparator zugeordnet ist, der eine von diesem Messwiderstand abgeleitete Messspannung mit einer vorgegebenen Vergleichsspannung (Uref) vergleicht. 6th Motor according to Claim 5, in which a measuring resistor (134, 138) is provided in a supply line to a semiconductor switch (132, 136), to which a comparator is assigned, which compares a measuring voltage derived from this measuring resistor with a predetermined reference voltage (Uref).
  7. 7
    Motor nach Anspruch 6, bei welchem die Vergleichsspannung (Uref) eine Funktion des Ausgangssignals des Komparators (172, 198) ist und bei Überschreiten des vorgegebenen Stromes verändert wird, um die Schalthysterese zu bewirken. 7th Motor according to Claim 6, in which the reference voltage (Uref) is a function of the output signal of the comparator (172, 198) and is changed when the predetermined current is exceeded in order to effect the switching hysteresis.
  8. 8
    Motor nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei welchem eine Mehrzahl von Messwiderständen (134, 138) und diesen zugeordneten Komparatoren (172, 198) vorgesehen ist, und die Ausgangssignale dieser Komparatoren über ein Verknüpfungsglied (192, 194) einem gemeinsamen Ausgangsglied (188) zugeführt werden, welches bei Überschreiten eines vorgegebenen Stromes in einem der Halbleiterschalter ein entsprechendes Ausgangssignal liefert und eine Veränderung der Referenzspannung (Uref) für alle Komparatoren bewirkt. 8th. Motor according to one of claims 5 to 7, in which a plurality of measuring resistors (134, 138) and associated comparators (172, 198) is provided, and the output signals of these comparators via a gate (192, 194) are fed to a common output member (188), which, when a given current in one of the semiconductor switches is exceeded, supplies a corresponding output signal and causes a change in the reference voltage (Uref) for all comparators.
  9. 9
    Motor nach einem der Ansprüche 4 bis 8, bei welchem der mindestens eine mit der ersten Gleichstrom-Zuleitung (116) verbundene Halbleiterschalter (114, 130) bei Überschreiten des vorgegebenen Stromes durch Hardware (148, 152, 154, 160) nichtleitend steuerbar ist. 9th Motor according to one of Claims 4 to 8, in which the at least one semiconductor switch (114, 130) connected to the first direct-current supply line (116) is nonconductively controllable when the predetermined current is exceeded by hardware (148, 152, 154, 160).
  10. 10
    Motor nach Anspruch 9, bei welchem der mindestens eine mit der ersten Gleichstrom-Zuleitung (116) verbundene Halbleiterschalter (114, 130) bei Überschreiten des vorgegebenen Stromes redundant auch durch Software nichtleitend steuerbar ist. 10th Motor according to Claim 9, in which the at least one semiconductor switch (114, 130) connected to the first DC supply line (116) is redundantly controllable by software even when the predetermined current is exceeded.
  11. 11
    Motor nach Anspruch 10, bei welchem ein Ausgangssignal (Imax) der Stromüberwachungsanordnung (172, 198) sowohl der Hardware des Motors wie einem dem Motor zugeordneten Mikrocomputer (40) zuführbar ist, um sowohl direkt über die Hardware wie auch durch einen Befehl an einem Ausgang des Mikrocomputers (40) mindestens einen mit der anderen Gleichstrom-Zuleitung (1 16) verbundenen Halbleiterschalter (114, 130) nichtleitend zu steuern. 11th An engine according to claim 10, wherein an output signal (Imax) is supplied to the current monitoring device (172, 198) to both the hardware of the motor and a microcomputer (40) associated with the motor, both directly through the hardware and through an instruction at an output the microcomputer (40) non-conducting control of at least one connected to the other DC power supply line (1 16) semiconductor switch (114, 130).
  12. 12
    Motor nach Anspruch 11 , bei welchem das Ausgangssignal (Imax) einem Eingang (RB6) des Mikrocomputers (μC 40) zuführbar ist, bei welchem bei Auftreten dieses Ausgangssignals ein Interrupt (Fig. 17:Imax-Interrupt) auslösbar ist. 12th Motor according to Claim 11, in which the output signal (Imax) can be supplied to an input (RB6) of the microcomputer (μC 40) in which an interrupt (Fig. 17: Imax interrupt) is triggered when this output signal appears.
  13. 13
    Motor nach Anspruch 12, bei welchem beim Auftreten des Interrupts zusätzlich zum Nichtleitend-Steuern eines mit der anderen Gleichstrom-Zuleitung (116) verbundenen Halbleiterschalters (114, 130) ein Leitendsteuern einer Mehrzahl von mit der einen Gleichstrom-Zuleitung (122) verbundenen Halbleiterschaltern (132, 136) steuerbar ist, um über letztere Halbleiterschalter einen Wicklungsstrang (102) des Motors (100) im wesentlichen im Kurzschluss zu betreiben. 13th Motor according to claim 12, in which, in addition to non-conducting control of a semiconductor switch (114, 130) connected to the other DC supply line (116), upon the occurrence of the interrupt, conduction control of a plurality of semiconductor switches connected to the one DC supply line (122) ( 132, 136) is controllable to operate via the latter semiconductor switch, a winding strand (102) of the motor (100) substantially in the short circuit.
  14. 14
    Motor nach Anspruch 13, bei welchem eine Zeitsteuerung (Fig. 17:S510) vorgesehen ist, um das Leitendsteuern dieser Halbleiterschalter (132, 136) nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit wieder aufzuheben. 14th A motor according to claim 13, wherein a timer (Fig. 17: S510) is provided for canceling the conduction control of said semiconductor switches (132, 136) after a predetermined time has elapsed.
  15. 15
    Motor nach einem der Ansprüche 4 bis 14, welcher dazu ausgebildet ist, bei einem Ansprechen der Anordnung, welche dazu ausgebildet ist, bei Überschreiten eines vorgegebenen Stromes anzusprechen, den Effektivwert dieses Stromes zu reduzieren. 15th Motor according to one of claims 4 to 14, which is adapted to respond in a response of the arrangement which is adapted to respond when exceeding a predetermined current, to reduce the RMS value of this current.
  16. 16
    Motor nach einem der Ansprüche 12 bis 15, bei welchem beim Auftreten des Interrupts (Fig. 17:Imax-Interrupt) das Tastverhältnis (pwm) eines PWM-Signals (PWM) reduziert wird (Fig. 17: S508), welches den Effektivwert des Stroms in der Statorwicklungsanordnung (102) des Motors beeinflusst. 16th Motor according to one of Claims 12 to 15, in which, when the interrupt occurs (Figure 17: Imax interrupt), the duty cycle (pwm) of a PWM signal (PWM) is reduced (Figure 17: S508), which is the effective value of the Current in the stator winding assembly (102) of the engine influenced.
  17. 17
    Motor nach Anspruch 16, bei welchem das Tastverhältnis bei wiederholtem Auftreten eines durch einen zu hohen Strom verursachten Interrupts so weit abgesenkt wird, dass zumindest während zwei Rotorumdrehungen kein solcher Interrupt auftritt. 17th A motor as claimed in claim 16, wherein the duty cycle is lowered to the extent that an interrupt caused by too high a current occurs repeatedly, such that at least during two rotor revolutions no such interrupt occurs.
  18. 18
    Motor nach Anspruch 16 oder 17, mit einem Regler zum Regeln einer vorgegebenen Größe, insbesondere der Drehzahl des Motors, auf einen vorgegebenen Wert, welcher die zu regelnde Größe zumindest überwiegend in der Weise einstellt, dass er die Zeitdauer (BW) beeinflusst, während welcher ein Stromfluss zur Statorwicklungsanordnung (102) in einer vorgegebenen Richtung eingeschaltet wird. 18th Motor according to claim 16 or 17, with a regulator for regulating a predetermined size, in particular the rotational speed of the motor, to a predetermined value, which sets the variable to be controlled at least predominantly in such a way that it influences the time duration (BW), during which a current flow to the stator winding assembly (102) is turned on in a predetermined direction.
Independent claims18