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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Verbesserung einer Antriebsvorrichtung
zum Antreiben eines bürstenlosen
Motors, und insbesondere die Antriebsvorrichtung zum Antreiben des
bürstenlosen Motors,
die eine stabile Rotationsgeschwindigkeit durch ein weiches Bremsen
liefert.
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In
letzter Zeit sind in zunehmendem Maß bürstenlose Motoren anstelle
von DC-Motoren mit einer Bürste üblich geworden.
Der bürstenlose
Motor besitzt ein Kommutationssystem, das eine mechanische Bürste und
einen Kommutator umfaßt.
So hat der bürstenlose
Motor verglichen mit dem Motor, welcher mit dem mechanischen Kommutationssystem ausgestattet
ist, die Vorteile einer Verringerung der Geräusche, welche aus der Drehung
resultieren, und einer hohen Haltbarkeit.
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Der
bürstenlose
Motor wird als eine Antriebsquelle für verschiedene Arten von Vorrichtungen
wie beispielsweise Förderbahnen
verwendet.
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In
den Förderbahnen,
welche den bürstenlose
Motor enthalten, wird nicht nur eine flache Förderbahn, sondern auch eine
geneigte Bahn gebildet. In der geneigten Förderbahn und insbesondere in
einer Bahn mit einer abfallenden Neigung wird jedoch die Fördergeschwindigkeit
eines Artikels durch die Gravitationskraft an dem Teil abfallender
Neigung erhöht, was
zu einer Erhöhung
der Drehgeschwindigkeit des bürstenlosen
Motors zusammen mit einem Ansteigen der Geschwindigkeit der Artikel
führt.
Dies hat Probleme wie beispielsweise eine Erhöhung von Stößen, wenn die beschleunigten
Artikel angehalten werden und/oder eine Erhöhung der Trägheit, welcher aus der Erhöhung der
Fördergeschwindigkeit resultiert,
zur Folge, wodurch eine Anhalteposition instabil gemacht wird.
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Um
das Ansteigen der Drehgeschwindigkeit aufgrund einer solchen externen
Kraft, die auf den Motor wirkt, bei dem bürstenlosen Motor zu verhindern,
sind bereits verschiedene Mittel für eine Bremssteuerung zur Reduzierung
der Drehgeschwindigkeit vorgeschlagen worden. Beispielsweise offenbart
ein Patentdokument, das unten angegeben ist, eine Konstruktion,
die ein Bremsen bewirkt, indem eine Rotationsrichtung reversiert
wird, wobei die Zufuhr eines Stroms zu dem bürstenlosen Motor beibehalten
wird.
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Patentdokument:
Japanische Offenlegungsschrift Nr. 06-276785.
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Die
Bremssteuerung, welche in diesem Patentdokument offenbart ist, erfordert
jedoch die Zufuhr eines hohen Er regungsstroms, um die Rotationsrichtung
umzukehren, und führt
zu einer bemerkenswerten Erhöhung
des elektrischen Stroms. Weiterhin wirkt beim Starten der Bremssteuerung
eine abrupte Bremskraft gegen die Rotation, was zu einer Vibration
und einem Stoß,
der ein Geräusch
erzeugt, führt,
so daß auf
die Verbesserung gewartet worden ist.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Ein
Ziel der vorliegenden Erfindung, welche im Hinblick auf die oben
beschriebenen Probleme und Nachteile gemacht worden ist, besteht
somit darin, eine verbesserte Antriebsvorrichtung zum Antreiben
eines bürstenlosen
Motors zu schaffen, die es ermöglicht,
eine Rotationsgeschwindigkeit zu stabilisieren und bemerkbar durch
ein weiches Bremsen unter Einschränkung eines Anstiegs des zugeführten Stroms
zu reduzieren.
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Um
diese Aufgabe zu lösen,
besteht ein Aspekt der vorliegenden Erfindung in einer Antriebsvorrichtung
zum Antreiben eines bürstenlosen
Motors mit einem Rotor, der eine Mehrzahl von magnetischen Polen
besitzt, und einem Stator, der eine Mehrzahl von magnetischen Spulen
aufweist, bei welcher eine Rotationssteuerung des Rotors bewirkt wird,
indem sequentiell die Zufuhr eines Stroms an jede der Spulen in
Reaktion auf ein Detektionssignal geschaltet wird, mit einem Pol-Positions-Detektor, um
eine Position eines magnetischen Pols zu erfassen und ein Detektionssignal
auszugeben; einem Steuerkreis, um ein Antriebssignal in Reaktion
auf das Detektionssignal von dem Pol-Positions-Detektor zu erzeugen;
einem Wechselrichter-Steuerkreis, um
die Zufuhr des Stroms zu jeder der Spulen zu steuern; und einem
Drehgeschwindigkeitssensor, um die Drehgeschwindigkeit des Rotors
zu erfassen; wobei der Steuerkreis geeignet ist, um ein Bremssignal basierend
auf der Drehgeschwindigkeit, welche von dem Drehgeschwindigkeitssensor
erfaßt
wird, zu erzeugen und Antriebs- und Bremssignale an den Wechselrichter-Steuerkreis
zu übertragen,
und wobei der Wechselrichter-Steuerkreis geeignet ist, um die Rotationssteuerung
zu bewirken, indem sequentiell die Zufuhr von Strom an jede der
Spulen bei Erhalt des Antriebssignals geschaltet wird, und die Bremssteuerung
zu bewirken, indem der Strom wenigstens einer Spule mit der Ausnahme
von denjenigen Spulen, die unter der Rotationssteuerung erregt sind,
bei Erhalt eines Bremssignals, das unter der Bedingung erzeugt wird,
daß die
Drehgeschwindigkeit oberhalb eines vorgegebenen Wertes liegt, zugeführt wird.
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Hierin
bezeichnet der Begriff „Rotationssteuerung" die Steuerung zum
Drehen des Rotors, und bezeichnet der Begriff „Bremssteuerung" die Steuerung, um
die Rotation des Rotors einzuschränken. In einer Ausführungsform
wird ein Bremssignal erzeugt, selbst wenn die Drehgeschwindigkeit
gleich oder unterhalb des vorgegebenen Wertes liegt. In einer anderen
Ausführungsform
wird ein Bremssignal nicht erzeugt, wenn die Drehgeschwindigkeit
gleich oder unterhalb des Wertes liegt.
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Wenn
bei der Antriebsvorrichtung des vorliegenden Aspekts die Drehgeschwindigkeit,
welche durch den Drehgeschwindigkeitssensor erfaßt wird, in gleicher Höhe oder
unterhalb des vorgegebenen Wertes liegt, wird die Zufuhr des Stroms
an jede der Spulen in Reaktion auf das Antriebssignal, welches von
dem Steuerkreis übertragen
wird, sequenziell geschaltet, wodurch die normale Rotationssteuerung bewirkt
wird.
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Wenn
andererseits die Drehgeschwindigkeit oberhalb des vorgegebenen Wertes
liegt, überträgt der Steuerkreis
das Antriebssignal und ein Bremssignal an den Wechselrichter-Steuerkreis. Der
Wechselrichter-Steuerkreis schaltet sequenziell die Zufuhr des Stroms
an jede der Spulen in Reaktion auf das Antriebssignal, welches von
dem Steuerkreis übertragen
wird, wodurch die normale Rotationsgeschwindigkeit fortgesetzt wird,
und führt
gleichzeitig den Strom in Reaktion auf das Bremssignal wenigstens
einer Spule mit der Ausnahme derjenigen Spulen, die in Reaktion
auf das Antriebssignal erregt werden, zu, wodurch die Bremssteuerung
erfolgt.
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Mit
anderen Worten führt
in dem Fall, daß die Drehgeschwindigkeit
des Rotors oberhalb des vorgegebenen Wertes liegt, die Antriebsvorrichtung
des vorliegenden Aspekts den Strom wenigstens einer Spule mit der
Ausnahme von denjenigen Spulen, die sequenziell durch die Rotationssteuerung
erregt werden, zu. Somit wird sich der Rotor des bürstenlosen Motors
weiterhin drehen, während
er die Bremskraft, welcher der Rotationskraft entgegengerichtet
ist, aufnimmt.
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Der
Steuerkreis unterbricht die Bremssteuerung, wenn die Bremskraft
die Rotationsgeschwindigkeit des Rotors auf den vorgegebenen Wert
reduziert, und bewirkt die normale Rotationssteuerung.
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Entsprechend
vermeidet die vorliegende Erfindung verglichen mit der Anordnung
im Stand der Technik, die angeordnet ist, um ein Bremsen zu bewirken,
indem ein hoher Strom den Spulen zugeführt wird, um die Rotationsrichtung
umzukehren, einen abrupten Drehmomentwechsel an dem Motor. Dadurch
ermöglicht
sie es, Vibrationen und Stöße durch das
Bremsen zu vermeiden und die Geschwindigkeit weich zu reduzieren,
und weiterhin minimiert sie einen Anstieg von Energiedissipation.
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In
dem vorliegenden Aspekt ist die Spule, welche in Reaktion auf das
Bremssignal erregt wird und bis dahin nicht erregt worden ist, in
der Lage, ein den Rotor bremsendes magnetisches Feld zu erzeugen.
Entsprechend bewirkt die vorliegende Erfindung, welche den Strom
sequenziell zu den nicht erregten Spulen bei Erhalt eines Detektionssignals
von dem Pol-Positions-Detektor zuführt und dadurch das bremsende
Magnetfeld erzeugt, die Bremssteuerung mit der Wirkung der Rotationssteuerung.
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In
dem vorliegenden Aspekt ist es weiterhin möglich, die Anzahl der Magnetpole
des Rotors, die Anzahl von Phasen des Stators und die Anzahl von Schlitzen
der Spulen genau zu bestimmen. In jeder Anordnung wird durch die
sequenzielle Zufuhr des Stroms an die Spulen, die nicht erregt worden
sind, und die in der Lage ist, ein bremsendes magnetisches Feld
zu erzeugen, die Bremssteuerung effektiv bei der Durchführung der
Rotationssteuerung, In dem vorliegenden Aspekt kann der Pol-Positions-Detektor
gebildet werden, indem ein Element wie ein Hall-Effekt-Sensor verwendet
wird, welcher unterschiedliche Signale in Abhängigkeit von dem Vorhandensein
oder der Abwesenheit des magnetischen Pols in der Nähe des Sensors
ausgibt. In dem vorliegenden Aspekt kann der Drehgeschwindigkeitssensor
auch durch eine Berechnung gebildet werden, welche das Detektionssignal
von Pol-Positions-Detektor verwendet.
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Um
dieselben Probleme der oben genannten Art zu lösen, ist ein anderer Aspekt
der vorliegenden Erfindung eine Antriebsvorrichtung zum Antreiben
eines bürstenlosen
Motors mit einem Rotor mit einer Mehrzahl von magnetischen Polen
und einem Stator mit einer Mehrzahl von magnetischen Spulen, bei welcher
eine Rotationssteuerung des Rotors bewirkt wird, indem sequentiell
die Zufuhr eines Stroms an jede der Spulen in Reaktion auf ein Detektionssignal geschaltet
wird, mit einem Pol-Positions-Detektor, um eine Position eines magnetischen
Pols zu erfassen und ein Detektionssignal auszugeben; einem Steuerkreis,
um ein Antriebssignal in Reaktion auf das Detektionssignal von dem
Pol-Positions-Detektor zu erzeugen; einem Wechselrichter-Steuerkreis, um
die Zufuhr des Stroms zu jeder der Spulen zu steuern; und einem
Drehgeschwindigkeitssen sor, um die Drehgeschwindigkeit des Rotors
zu erfassen; wobei jede Spule erste und zweite Enden hat, wobei
die ersten Enden miteinander verbunden sind, wobei der Steuerkreis
geeignet ist, um ein Bremssignal basierend auf der Drehgeschwindigkeit,
welche durch den Rotationsgeschwindigkeitssensor erfaßt wird,
zu erzeugen und Antriebs- und Bremssignale an den Wechselrichter-Steuerkreis zu übermitteln,
und wobei der Wechselrichter-Steuerkreis
einen ersten Steuerabschnitt, um jedes der zweiten Enden der Spulen
mit einer positiven Energiequelle zu verbinden, und einen zweiten
Steuerabschnitt, um jedes der zweiten Enden der Spulen mit einer
negativen Energiequelle zu verbinden, aufweist, wobei der Wechselrichter-Steuerkreis
geeignet ist, die Rotationssteuerung zu bewirken, indem a) eine
erste Spule, welche von den Spulen ausgewählt ist, mit der positiven
Energiequelle durch den ersten Steuerabschnitt elektrisch verbunden
wird, b) eine zweite Spule, welche von den Spulen ausgewählt ist,
mit der negativen Energiequelle durch den zweiten Abschnitt elektrisch
verbunden wird, und c) sequentiell die Auswahl der ersten und zweiten
Spulen geschaltet wird, und wobei der Wechselrichter-Steuerkreis
weiterhin geeignet ist, eine Bremssteuerung zu bewirken, indem eine
dritte Spule, welche von denjenigen Spulen ausgewählt ist,
die nicht unter der Rotationssteuerung erregt sind, elektrisch mit
der negativen Energiequelle durch den zweiten Steuerabschnitt verbunden
wird, um einen Teil des Stroms, welcher in der ersten Spule fließt, durch
Abzweigen durch die dritte Spule abgeführt wird unter der Bedingung,
daß ein Bremssignal
erhalten wird, das unter der Bedingung ausgegeben wird, daß die Drehgeschwindigkeit
des Rotors oberhalb der vorgegebenen Geschwindigkeit liegt.
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Die,
vorliegende Vorrichtung steuert den bürstenlosen Motor, der in einer
solchen Weise aufgebaut ist, daß eine
Mehrzahl von (drei oder mehr) Spulen in Y-Art verbunden sind, beispielsweise
einen dreiphasigen bürstenlosen
Motor mit den drei Phasen U, V und W. Die Vorrichtung hat ein Kennzeichen in
dem Wechselrichter-Steuerkreis.
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Nun
wird die vorliegende Erfindung im einzelnen nachfolgend in dem Fall
dargestellt, in welchem die Steuerung des dreiphasigen bürstenlosen Motors
mit den Spulen der drei Phasen U, V und W erfolgt . In einer solchen
Anordnung verbindet der Wechselrichter-Steuerkreis beispielsweise
die Spule der U-Phase mit der positiven Energiequelle in Reaktion
auf das Antriebssignal, und gleichzeitig die V-phasige Spule mit
der negativen Energiequelle. In einer solchen Anordnung wird der
elektrische Strom von der positiven Energiequelle durch die U-phasige und
die V-phasige Spulen zu der negativen Energiequelle geführt. Daher
erhält
der Rotor eine Rotationskraft, weil die U-phasige und die V-phasige Spule in der
Richtung, welche durch den angelegten Strom bestimmt wird, magnetisiert
werden. Die vorliegende Vorrichtung, welche sequenziell die Phasen
der erregten Spulen schaltet, gibt dem Rotor kontinuierlich eine
Rotationskraft, um ihn zu drehen.
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Wenn
in der vorliegenden Vorrichtung das Detektionssignal, welches von
dem Drehgeschwindigkeitssensor erfaßt wird, oberhalb des vorgegebenen
Drehwertes liegt, so daß ein
Bremssignal erzeugt wird, wird ein Strom der Spule mit der Ausnahme
von denjenigen Spulen, die erregt werden, um den Rotor zu drehen,
gleichzeitig mit der Rotationssteuerung durch das Antriebssignal
zugeführt.
Wenn beispielsweise der Steuerkreis das Bremssignal ausgibt, während der
Strom der U-phasigen und der V-phasigen Spule in Reaktion auf das
Antriebssignal zugeführt
wird, führt
der Wechselrichter-Steuerkreis den Strom der W-phasigen Spule, welche
nicht unter dem Antriebssignal erregt worden ist, zu, wodurch die
Bremssteuerung bewirkt wird. Mit anderen Worten verbindet die vorliegende
Erfindung, wenn das Bremssignal erzeugt wird, die W-phasige Spule,
welche nicht erregt worden ist, mit der negativen Energiequelle
zusätzlich
zu der V-phasigen Spule, die schon in Reaktion auf das Antriebssignal
mit der negativen Energiequelle verbunden worden ist. Eine solche
Anordnung kehrt den Zustand, in welchem der Strom von der positiven
Energiequelle durch die U-phasige und die V-phasige Spule in Reaktion
auf das Antriebssignal zu der negativen Energiequelle geführt wird,
in einen Zustand um, in welchem der Strom von der positiven Energiequelle
durch die U-phasige Spule und auch durch die V-phasige Spule und
die W-phasige Spule
parallel zu der negativen Energiequelle in Reaktion auf die Antriebs-
und die Bremssignale geführt
wird. In einer solchen Weise magnetisiert die Zufuhr eines Stroms
zu der W-phasigen Spule die W-phasige Spule in einer besonderen
Richtung, um eine Bremskraft auf den Ro tor auszuüben. Die vorliegende Erfindung
legt die Bremskraft kontinuierlich an dem Rotor an und reduziert dessen
Geschwindigkeit, indem die Zufuhr des Stroms zu den Spulen unter
sequenzieller Schaltung von deren Phasen fortgesetzt wird.
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Hinsichtlich
der vorliegenden Erfindung bezeichnen die „positive" und die „negative" Zeichen Energiequellen eine relative
Beziehung der Spannung. Daher können
die positive und die negative Energiequelle durch die positive Energiequelle
und ein Erdungspotential oder durch ein Erdungspotential und die
negative Energiequelle ersetzt werden. Dies bedeutet, daß die positive
Energiequelle nur ein höheres
Potential als die negative Energiequelle haben muß.
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Um
die oben genannten Probleme zu lösen, wird
ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung gebildet durch eine
Antriebsvorrichtung zum Antreiben eines bürstenlosen Motors mit einem
Rotor mit einer Mehrzahl von magnetischen Polen und einem Stator
mit einer Mehrzahl von magnetischen Spulen, bei welcher eine Rotationssteuerung
des Rotors bewirkt wird, indem sequentiell die Zufuhr eines Stroms an
jede der Spulen in Reaktion auf den Detektionssignal geschaltet
wird, mit einem Pol-Positionsdetektor, um eine Position eines magnetischen
Pols zu erfassen und das Detektionssignal auszugeben; einem Steuerkreis,
um ein Antriebssignal in Reaktion auf das Detektionssignal von dem
Pol-Positions-detektor zu erzeugen; und einem Wechselrichter-Steuerkreis, um
die Zufuhr eines Stroms an jede der Spulen zu steuern; wobei der
Steuerkreis einen Standardsignal-Generator, um ein Standardsignal
zu erzeugen, das eine Standard-Drehgeschwindigkeit des Rotors spezifiziert,
einen Abweichungsbestimmer, um ein Abweichungssignal basierend auf
dem Standardsignal und dem Detektionssignal auszugeben, und einen
Bremssignalgenerator, um in Reaktion auf das Abweichungssignal ein
Bremssignal zu erzeugen, wenn die Drehgeschwindigkeit des Rotors über der Standard-Drehgeschwindigkeit
liegt, aufweist und geeignet ist, sowohl die Antriebs-, als auch
die Bremssignale an den Wechselrichter-Steuerkreis zu übertragen,
und worin der Wechselrichter-Steuerkreis geeignet ist, die Rotationssteuerung
zu bewirken, indem sequentiell die Zufuhr des Stroms an jede der
Spulen bei Empfang des Antriebssignals geschaltet wird, und die
Bremssteuerung zu bewirken, indem der Strom an wenigstens eine Spule
mit der Ausnahme von denjenigen Spulen, die unter der Rotationssteuerung
erregt werden, zuzuführen,
wenn ein Bremssignal erhalten wird, das unter der Bedingung erzeugt
wird, daß die
Drehgeschwindigkeit über einem
vorgegebenen Wert liegt.
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Die
vorliegende Erfindung erzeugt das Bremssignal in Reaktion auf das
Abweichungssignal, welches auf dem Standardsignal, das von den Standard-Signal-Generator
erzeugt wird, und dem Detektionssignal, welches durch den Drehgeschwindigkeitssensor
erfaßt
wird, basiert, so daß die
Bremssteuerung in Reaktion auf das Bremssignal bewirkt wird. Entsprechend
erlaubt es die vorliegende Vorrichtung, die Drehgeschwindigkeit
des Rotors durch eine Feed- back-Steuerung,
welche den Rotor durch das Bremssignal bremst, bis die Drehgeschwindigkeit
des Rotors dem Standardsignal entspricht, zu stabilisieren, In der
vorliegenden Erfindung können das
Standardsignal von dem Standardsignal-Generator und das Detektionssignal,
welches durch den Drehgeschwindigkeitssensor erfaßt wird,
jeweils als Spannungssignale dargestellt werden, und die Differenz
zwischen diesen kann als eine Abweichungsspannung an dem Abweichungsbestimmer
festgelegt werden.
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weiterhin
können
in der vorliegenden Vorrichtung das Standardsignal und das Erfassungssignal
jeweils in der Form von Taktpulsen und Signalpulsen dargestellt
werden, und ein periodischer Unterschied (oder ein Frequenzunterschied)
von diesem kann als eine Abweichungsperiode (oder eine Abweichungsfrequenz)
an dem Abweichungsbestimmer festgelegt werden.
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Außerdem kann
in der vorliegenden Vorrichtung der Drehgeschwindigkeitssensor den
Pol-Detektions-Detektor sowie Antriebsvorrichtung, welche oben beschrieben
sind, verwenden.
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Hier
ist es in der oben beschriebenen Antriebsvorrichtung möglich, daß der Drehgeschwindigkeitssensor
geeignet ist, Detektionssignalpulse von einer Frequenz, welche der
Drehgeschwindigkeit des Rotors entspricht, auszugeben, und daß der Steuerkreis
einen Standard-Signalgenerator, um Standard-Taktpulse mit einer
vorgegebenen Frequenz zur Spezifizierung einer Standard-Drehgeschwindigkeit des
Rotors zu erzeugen, einen Abweichungsbestimmer, um die Standard-Taktpulse
und die Detektionssignalpulse zu vergleichen und so ein Abweichungssignal
basierend auf a) der Anzahl der Standard-Taktpulse, die pro Periode
der Detektionssignalpulse gezählt
werden, oder b) der Anzahl von Detektionssignalpulsen, welche pro
Periode der Standard-Taktpulse gezählt werden, auszugeben, und
einen Bremssignalgenerator, um ein Bremssignal basierend auf dem
Abweichungssignal zu erzeugen, aufweist.
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In
der oben beschriebenen Antriebsvorrichtung ist es auch möglich, daß das Abweichungssignal ein
Ausgangsniveau hat, das abhängig
ist von a) der Anzahl von Standard-Taktpulsen, die pro Periode der Detektionssignalpulse
gezählt
werden, oder b) der Anzahl von Detektionssignalpulsen, die pro Periode der
Standard-Taktpulse gezählt
werden, und wobei das Bremssignal in der Abhängigkeit des Ausgangsniveaus
des Abweichungssignals ausgegeben wird.
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Die
vorliegende Vorrichtung kann beispielsweise so ausgebildet sein,
daß unter
der Annahme, daß die
Frequenz der Standard-Taktpulse 1KHz beträgt, die Drehgeschwindigkeit
des Rotors der Standarddrehgeschwindigkeit, welche durch die Standard-Taktpulse
spezifiziert ist, entspricht, wenn die Detektionssignalgröße 1/10
der Frequenz der Standard-Taktpulse
wird. Mit anderen Worten wird die Drehgeschwindigkeit des Rotors
die spezifizierte Geschwindigkeit annehmen, wenn die Detektionssignalpulse
bei einer Frequenz der Standard-Taktpulse von 1KHz einen Wert von
100 Hz annehmen.
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Wenn
bei dieser Anordnung die Drehgeschwindigkeit des Rotors normal ist,
werden 10 Takte der Standard-Taktpulse während einer Periode der Detektionssignalpulse
gezählt,
und bei einem Anstieg der Drehgeschwindigkeit des Rotors verringert sich
die Anzahl auf 9, 8 etc. Entsprechend ist es in dieser Anordnung
möglich,
das Abweichungssignal in Reaktion auf eine Abnahme der Zählwerte
unter der Bedingung, daß die
Anzahl der Standard-Taktpulse unterhalb von 10 Takte liegen, auszugeben.
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Die
vorliegende Vorrichtung kann beispielsweise so ausgebildet sein,
daß unter
der Annahme, daß die
Frequenz der Standard-Taktpulse 100 Hz beträgt, die Drehgeschwindigkeit
des Rotors der Standard-Drehgeschwindigkeit entspricht, welche durch die
Standard-Taktpulse spezifiziert ist, wenn die Detektionssignalpulse
10 mal so hoch wie die Frequenz der Standard-Taktpulse wird. Mit
anderen Worten kann die Drehgeschwindigkeit des Rotors die spezifizierte
Geschwindigkeit annehmen, wenn die Detektionssignalpulse unter der
Annahme, daß die
Standard-Taktpulse eine Frequenz von 100 Hz haben, 1 kHz werden.
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Wenn
in einer solchen Anordnung die Drehgeschwindigkeit des Rotors normal
ist, werden 10 Pulse der Detektionssignalpulse während einer Periode der Standard-Taktpulse
gezählt,
und bei einem Anstieg der Drehgeschwindigkeit des Rotors nimmt die
Anzahl der gezählten
Pulse auf 11, 12 usw. zu. Entsprechend ist es in dieser Anordnung
möglich, das
Abweichungssignal in Reaktion auf einen Anstieg der gezählten Pulse
unter der Bedingung, daß die
Anzahl der Standard-Taktpulse über
10 Takten liegen, auszugeben.
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Es
ist bevorzugt, daß der
Steuerkreis einen Standardsignal-Generator, um ein Standardsignal
zu erzeugen, das eine Standard-Drehgeschwindigkeit des Rotors spezifiziert,
einen Abweichungsbestimmer, um ein Abweichungssignal basierend auf
dem Standardsignal und dem Detektionssignal zu erzeugen, und einen
Bremssignalgenerator, um ein Bremssignal, das Pulsbreiten moduliert
ist, in Reaktion auf das Abweichungssignal zu erzeugen, wenn die
Drehgeschwindigkeit des Rotors über
der Standard-Drehgeschwindigkeit liegt.
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Die
vorliegende Erfindung kann beispielsweise eine Anordnung haben,
um die Pulsbreite so zu modulieren, daß bei einem ansteigenden Niveau des
Abweichsignals das Bremssignal mit dem breiteren Puls (großes Tastverhältnis) ausgegeben
wird und daß bei
abnehmenden Niveau des Abweichungssignals das Bremssignal mit engeren
Pulsen (kleines Tastverhältnis)
ausgegeben wird. Somit überträgt der vorliegende
Aspekt der Erfindung das Bremssignal, welches Pulsbreiten moduliert
ist, an den Wechselrichter-Steuerkreis,
wodurch eine Ein-Aus-Steuerung während
der Periode in der Abhängigkeit
von der Pulsbreite durchgeführt
wird, wodurch die Bremssteuerung stabil wird und die Anordnung der
Antriebsvorrichtung vereinfacht wird.
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Es
ist bevorzugt, daß der
Wechselrichter-Steuerkreis eine Mehrzahl von Schaltvorrichtungen
aufweist, um die Zufuhr eines Stroms an jede der Spulen durch Einstellung
des Öffnens
und Schließens
der Schaltvorrichtung zu steuern.
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Weiterhin
ist es bevorzugt, daß der
Wechselrichter-Steuerkreis
eine Antriebsschaltung und eine Wechselrichterschaltung aufweist,
wobei die Antriebsschaltung geeignet ist, die Antriebs- und Bremssignale,
welche an den Steuerkreis übermittelt werden,
zu verarbeiten und ein Signal zu erzeugen, das an die Wechselrichter-Steuerkreis adaptierbar ist.
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Die
vorliegende Erfindung kann in Beziehung zu einer motorisierten Rolle
verwendet werden, die eine feste Achse, einen Rollenkörper, der
relativ zu der festen Achse drehbar gehalten ist, und einen bürstenlosen
Motor, der in dem Rollenkörper
untergebracht ist, um den Rollenkörper zu drehen, aufweist, wobei
der bürstenlose
Motor einen Stator, welcher an der festen Achse montiert ist, und
einen Rotor, der relativ zu der festen Achse drehbar ist, aufweist,
und wobei die Drehrotationssteuerung des Rotors durch die oben beschriebene
Antriebsvorrichtung zum Antreiben des bürstenlosen Motors bewirkt wird.
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Die
Antriebsvorrichtung bewirkt keine abrupte Drehmomentumkehr an dem
Rotor aufgrund des Bremsvorgangs. Entsprechend erzeugt die vorliegende
motorisierte Rolle wenig Schwingungen und Stöße, die von einem Bremsen herrühren, und
erreicht eine weiche Reduzierung der Drehgeschwindig keit. Weiterhin
erfordert die Antriebsvorrichtung wenig Energiedissipation für den Bremsvorgang
verglichen mit dem Bremsvorgang, bei welchem ein hoher Strom an
den Spulen angelegt wird, um die Drehrichtung umzukehren. Somit
erreicht die vorliegende Erfindung eine Minimierung der Energiedissipation für die motorisierte
Rolle.
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Hinsichtlich
weiterer Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung wird auf
die nachfolgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme
auf die beiliegende Zeichnung verwiesen. In der Zeichnung zeigt:
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1 ein Blockdiagramm einer
Antriebsvorrichtung für
einen bürstenlosen
Motor gemäß einer Ausführungsform
dieser Erfindung;
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2 eine schematische Darstellung,
die einen Innenaufbau des in 1 gezeigten
bürstenlosen
Motors zeigt;
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3 ein Zeitablaufdiagramm
eines Antriebssignals, welches an der Antriebsvorrichtung, welche
in der 1 gezeigt ist,
erzeugt wird;
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4 einen detaillierten Schaltplan
einer Antriebsschaltung in einem Wechselrichter-Steuerkreis, der
in der Antriebsvorrichtung von der 1 vorgesehen
ist;
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5 einen detaillierten Schaltplan
einer Drehstrom-Wechselrichterschaltung,
welche in der Antriebsvorrichtung von der 1 vorgesehen ist;
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6A eine schematische Darstellung,
die eine erste Stufe einer Rotationssteuerung des bürstenlosen
Motors zeigt, welche an der Antriebsvorrichtung, die in der 1 gezeigt ist, ausgeführt wird;
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6B eine schematische Darstellung,
welche eine zweite Stufe der Rotationssteuerung des bürstenlosen
Motors zeigt, welche an der Antriebsvorrichtung, die in der 1 gezeigt ist, durchgeführt wird;
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6C eine schematische Darstellung,
die eine dritte Stufe der Rotationssteuerung des bürstenlosen
Motors zeigt, welche an der Antriebsvorrichtung, die in der 1 gezeigt ist, durchgeführt wird;
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6D eine schematische Darstellung,
welche eine vierte Stufe der Rotationssteuerung des bürstenlosen
Motors zeigt, die an der Antriebsvorrichtung, welche in der 1 gezeigt ist, durchgeführt wird;
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7 ein Blockdiagram eines
Teils, welches Abschnitte eines Steuerkreises zur Erzeugung eines Bremssignals
zeigt, welches in der Antriebsvorrichtung der 1 zur Verfügung gestellt wird;
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8A ein Zeitablaufdiagram
von einem ersten Zustand, in welchem das Bremssignal in Reaktion
auf eine Drehgeschwindigkeit eines Rotors durch die in 7 gezeigte Anordnung erzeugt
wird;
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8B ein Zeitablaufdiagram
eines zweiten Zustands, in welchem das Bremssignal in Reaktion auf
die Drehgeschwindigkeit des Rotors durch die in 7 gezeigte Anordnung erzeugt wird;
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8C ein Zeitablaufdiagram
eines dritten Zustands, in welchem das Bremssignal in Reaktion auf
die Drehgeschwindigkeit des Rotors durch die in 7 gezeigte Anordnung erzeugt wird;
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9 ein Zeitablaufdiagram,
das Signale von jedem Abschnitt zeigt, wenn das Antriebssignal und
das Bremssignal dort in der Antriebsvorrichtung, welche in der 1 gezeigt ist, angelegt
wird;
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10A eine schematische Darstellung,
die eine erste Stufe der Rotationssteuerung und einer Bremssteuerung
zeigt, wenn das Antriebssignal und das Bremssignal dort jeweils
in der Antriebsvorrichtung der 1 angelegt
werden;
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10B eine schematische Darstellung, welche
eine zweite Stufe der Rotationssteuerung und der Bremssteuerung
zeigt, wenn das Antriebssignal und das Bremssignal dort jeweils
in der Antriebsvorrichtung von der 1 angelegt
werden;
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10C eine schematische Darstellung,
die eine dritte Stufe der Rotationssteuerung und der Bremssteuerung
zeigt, wenn das Antriebssignal und das Bremssignal dort jeweils
in der Antriebsvorrichtung der 1 angelegt
werden;
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10D eine schematische Darstellung,
die eine vierte Stufe der Rotationssteuerung und der Bremssteuerung
zeigt, wenn das Antriebssignal und das Bremssignal dort jeweils
in der Antriebsvorrichtung der 1 angelegt
werden;
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10E eine schematische Darstellung,
die eine fünfte
Stufe der Rotationssteuerung und der Bremssteuerung zeigt, wenn
das Antriebssignal und das Bremssignal dort jeweils in der Antriebsvorrichtung
der 1 angelegt werden;
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10F eine schematische Darstellung,
die eine sechste Stufe der Rotationssteuerung und der Brems steuerung
zeigt, wenn das Antriebssignal und das Bremssignal dort jeweils
in der Antriebsvorrichtung der 1 angelegt
werden;
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11 eine Schnittansicht einer
Rolle mit Motorantrieb, die in Beziehung zu einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung verwendet werden kann;
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12 eine perspektivische
Ansicht einer Fördervorrichtung,
welche die motorisch angetriebene Rolle, die in der 11 gezeigt ist, umfaßt;
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13 eine perspektivische
Ansicht eines Displays, welches die motorisch angetriebene Rolle, welche
in der 11 gezeigt ist,
enthält;
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14 eine perspektivische
Explosionsansicht des Displays, welches in der 13 gezeigt ist;
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15 eine Schnittansicht des
Displays entlang der Linie A-A von 13;
und
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16 eine Schnittansicht eines
weiteren Displays, welches die motorisch angetriebene Rolle, die
in der 11 gezeigt ist,
enthält.
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Nun
wird eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden
Zeichnungen beschrieben werden. Zunächst wird der Aufbau der Rotations steuerung
des bürstenlosen
Motors und ein Verfahren zum Betreiben derselben beschrieben, und
dann wird der Aufbau einer Bremssteuerung der vorliegenden Erfindung
und ein Verfahren zum Betreiben derselben im einzelnen erläutert werden.
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Bezugnehmend
auf die 1 besteht ein Antriebssystem 1 zum
Antreiben eines bürstenlosen Motors
gemäß dieser
Ausführungsform
der Erfindung im wesentlichen aus einem bürstenlosen Motor 2 und
einer Antriebssteuerung 3 für diesen Motor. Die Antriebssteuerung 3 umfaßt einen
Steuerkreis 5, einen Wechselrichter-Steuerkreis 6 und
eine Antriebsquellenschaltung 7. Der bürstenlose Motor 2 umfaßt einen
Motorkörper 10,
einen Pol-Positions-Detektor 13 und einen Drehgeschwindigkeits-Sensor
(bzw. ein Drehgeschwindigkeits-Erfassungsmittel) 15. Im
einzelnen umfaßt
das Antriebssystem 1 eine Antriebsvorrichtung 4 mit
dem Pol-Positions-Detektor 13 und dem
Drehgeschwindigkeits-Sensor 15 des bürstenlosen Motors 2 und
die Antriebssteuerung 3. Das Antriebssystem 1 ist
dazu bestimmt, eine Rotationssteuerung und eine Bremssteuerung auszuführen, indem
die Stromzufuhr zu dem bürstenlosen
Motor 2 durch den Wechselrichter-Steuerkreis 6 in
Reaktion auf Antriebs- und Bremssignale, die an dem Steuerkreis 5 erzeugt
werden, gesteuert wird.
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Bezugnehmend
auf die 1 umfaßt der bürstenlose
Motor 2 den Motorkörper 10 und
den Drehgeschwindigkeits-Sensor 15.
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Bezugnehmend
auf die 2 ist der Motorkörper 10 so
ausgebildet, daß er
einen äußeren Rotor 11 mit
einer hohlzylindrischen Form besitzt, und ein innerer Stator 12 an
einer zylindrischen Achse 14 innerhalb des Rotors 11 angeordnet
ist. Der bürstenlose
Motor 2, welcher in dieser Ausführungsform verwendet wird,
ist ein Drehstrommotor, wobei der Rotor 11 zwei magnetische
Pole hat und der Stator 12 drei Schlitze besitzt. Dies
bedeutet, daß der
bürstenlose Drehstrommotor,
welcher in dieser Ausführungsform verwendet
wird, ein sogenannter Zwei-Pol- und Drei-Schlitz-Motor ist.
-
Bezugnehmend
auf die 2 sind Permanentmagneten 11a und 11b an
der Innenfläche
des Rotors 11 so befestigt, daß eine Art von Magnetpol der
anderen Art von Magnetpol gegenüberliegt.
Magnetspulen 12a, 12b und 12c sind um
die drei Schlitze (oder Phasen) U, V und W des Stators 12 jeweils
in einer selben Richtung gewickelt. Die einen Enden der Spulen 12a, 12b und 12c liegen
dabei jeweils gemeinsam und elektrisch verbunden in der Mitte des Motorkörpers 10.
Andererseits sind die anderen Enden 12d, 12e, 12f der
Spulen 12a, 12b und 12c aus dem Motorkörper 10 herausgeführt. Mit
anderen Worten hat jede der magnetischen drei Phasen-Spulen 12a, 12b und 12c zwei
Enden, wobei die einen Enden nach Y-Art in der Mitte innerhalb des
Motorkörpers 10 miteinander
verbunden sind und wobei die anderen Enden mit dem Wechselrichter-Steuerkreis 6 verbunden
sind, der außerhalb
des Motorkörpers 10 angeordnet
ist.
-
Halleffekt-Sensoren 13a, 13b, 13c für die Erfassung
der Pol-Position des Rotors 11 sind innerhalb des Motorkörpers 10 installiert.
Jeder der Halleffekt-Sensoren 13a, 13b und 13c bildet
den Polposition-Detektor 13, und die Halleffekt-Sensoren 13a, 13b, 13c sind
in 120°-Intervallen um die
zentrale Achse 14 des Rotors 11 montiert.
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Der
Drehgeschwindigkeits-Sensor 15 (siehe 1), der in dem bürstenlosen Motor 2 enthalten ist,
hat die Funktion, in Reaktion auf die Rotation des Rotors 11 Pulse
auszugeben, und wird beispielsweise durch einen Drehcodierer gebildet.
In dieser Ausführungsform
ist der Drehgeschwindigkeits-Sensor 15 ausgebildet, um
einen Puls pro Umdrehung des Rotors 11 auszugeben.
-
Das
Antriebssystem 1 zum Antreiben des bürstenlosen Motors 2 erzeugt
in dieser Ausführungsform
Antriebssignale, die in der 3 gezeigt sind,
durch den Steuerkreis 5, um sequentiell die Zufuhr eines Stroms
zu jeder der Spulen U, V und w, welche in dem bürstenlosen Motor 2 untergebracht sind,
zu schalten. Mit anderen Worten erzeugt der Steuerkreis 5 sequentiell
sechs Antriebssignale UU, W, WU, UL, VL und WL, die jeweils nur
120° lang
auf einem H(hoch)-Niveau liegen und für die restlichen 240° auf einem
L(niedrig)-Niveau liegen, in Reaktion auf eine Drehposition des
Rotors 11, welche an dem Pol-Positions-Detektor 13 erfaßt wird,
und diese Signale werden zu dem Wechselrichter-Steuerkreis 6 ausgegeben.
-
Was
die Phasen der Antriebssignale angeht, hat das Signal W eine Verzögerung von
120° hinter dem
Signal UU, während
das Signal WU eine Verzögerung
von 120 ° hinter
dem Signal W hat. Andererseits hat das Signal UL eine Verzögerung von
180° hinter
dem Signal UU. Das Signal VL hat eine Verzögerung von 120° hinter dem
Signal UL, während
das Signal WL eine Verzögerung
von 120° hinter
dem Signal VL hat.
-
Daher
zeigt keines der Paare, welches aus den Antriebssignalen UU, W und
WU ausgewählt wird,
gleichzeitig das H-Niveau. In ähnlicher
Weise zeigt keines der Paare von ausgewählten Antriebssignalen UL,
VL und WL gleichzeitig das H-Niveau. Der Wechselrichter-Steuerkreis 6 bewirkt
die Rotationssteuerung, welche nachfolgend beschrieben werden wird,
indem sequentiell die Zufuhr von Strom zu den Spulen 12a, 12b und 12c jeweils
in der U-, V- und W-Phase
in Reaktion auf jene Antriebssignale geschaltet werden.
-
Hier
wird jedes der in 3 gezeigten
Antriebssignale in einer Frequenz erzeugt, welche dem Detektionssignal
von dem Pol-Positions-Detektor 13 entspricht, d.h. basierend
auf der Drehzahl des Rotors 11 mit der oben beschriebenen
Phasenbeziehung, und eine Periode von Antriebssignalen variiert in
Abhängigkeit
von der Drehgeschwindigkeit des Rotors 11.
-
Als
nächstes
werden eine Antriebsschaltung 60 und eine Drehstrom-Wechselrichterschaltung 61, welche
den Wechselrichter-Steuerkreis 6 bildet, nachfolgend beschrieben
werden.
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Die
Antriebsschaltung 60 hat die Funktion, das Antriebssignal
und ein nachfolgend noch beschriebenes Bremssignal, die von dem
Steuerkreis übermittelt
werden, zu verarbeiten und Signale zu erzeugen, die an die Drehstrom-Wechselrichterschaltung 61 adaptierbar
sind.
-
Bezugnehmend
auf die 4 umfaßt die Antriebsschaltung 60 vier
NICHT-Schaltungen (NICHT 1, 2, 3 und 4) und sechs NICHT-ODER-Schaltungen (NICHT-ODER
1, 2, 3, 4, 5 und 6).
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Die
Antriebssignale UU, VU und WU, die in die Antriebsschaltung 60 eingegeben
werden, werden bei den NICHT-Schaltungen
(NICHT 1, 2 und 3) reversiert und an die Drehstrom-Wechselrichterschaltung 61 als
die Antriebssignale UU',
VU' und WU' jeweils ausgegeben.
Die Antriebssignale UL, VL und WL werden an einem der Eingangsanschlüsse von
einer ersten Gruppe der NICHT-ODER-Schaltungen (NICHT-ODER 1, 2 und 3)
jeweils angelegt. Die Signale, welche von der ersten Gruppe von NICHT-ODER-Schaltungen (NICHT-ODER
1, 2 und 3) ausgegeben werden und auf den Antriebssignalen UL, VL
und WL und Signalen, die von einer zweiten Gruppe der NICHT-ODER-Schaltungen (NICHT-ODER
4, 5 und 6), die nachfolgend noch beschrieben werden, in sie eingegeben
werden, basieren, werden der Drehstrom-Wechselrichterschaltung 61 als
die Antriebssignale UL',
VL' und WL' jeweils zugeführt.
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Die
Antriebssignale UU, VU und WU werden als die Signale verwendet,
um einen oberen Steuerabschnitt, der nachfolgend noch beschrieben
wird, an der Drehstrom-Wechselrichterschaltung 61 anzutreiben,
weshalb sie nachfolgend als die oberen Antriebssignale (SU) bezeichnet
werden. In ähnlicher Weise
werden die Antriebssignale UL, VL und WL als die Signale verwendet,
um einen unteren Steuerabschnitt, der nachfolgend noch beschrieben
werden wird, an der Drehstrom-Wechselrichterschaltung 61 zu
steuern, weshalb sie nachfolgend als die unteren Antriebssignale
(SL) bezeichnet werden.
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Die
unteren Antriebssignale (SL) werden einem der Eingangsanschlüsse von
jeder der NICHT-ODER-Schaltungen (NICHT-ODER 1, 2 und 3) der ersten
Gruppe zugeführt,
und jedes der Signale, welches von der zweiten Gruppe der NICHT-ODER-Schaltungen
(NICHT-ODER 4, 5 und 6) ausgegeben wird, wird einem anderen der
Eingangsanschlüsse
zugeführt.
Die oberen Antriebssignale (SU) werden jeweils einem der Eingangsanschlüsse der
NICHT-ODER-Schaltungen (NICHT-ODER 4, 5 und 6) der zweiten Gruppe
zugeführt,
und ein Brems-Eingangssignal (BRK), welches an der NICHT-Schaltung (NICHT
4) in unten beschriebener Weise revisiert worden ist, an einem anderen
der Eingangsanschlüsse
der zweiten Gruppe von NICHT-ODER-Schaltungen (NICHT-ODER 4, 5 und
6) angelegt. Auf diese Weise zeigt das Signal, welches der zweiten
Gruppe von NICHT-ODER-Schaltungen (NICHT-ODER 4, 5 und 6) von der
NICHT-Schaltung (NICHT 4) zugeführt wird,
während
des L-Niveaus des Signals „BRK" das H-Niveau und
zeigen die Signale, die von diesen ausgegeben werden, alle das L-Niveau.
Entsprechend haben die Signale, welche von der zweiten Gruppe von
NICHT-ODER-Schaltungen
(NICHT-ODER 4, 5 und 6) ausgegeben werden, während des L-Niveaus des Signals „BRK" alle L-Niveau, unabhängig von den
oberen Antriebssignalen (SU).
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Als
ein Ergebnis reversiert die Antriebsschaltung 60 während des
L-Niveaus des Signals „BRK" einfach jedes der
oberen Antriebssignale (SU) und der unteren Antriebssignale (SL),
und gibt wiederum die oberen Antriebssignale (SU') und die unteren Antriebssignale (SL') an die Drehstrom-Wechselrichterschaltung 61 aus.
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Die
Antriebsschaltung 60 gibt auch das Rotationsbefehlssignal
(RUN), welches von der Steuerschaltung 5 übermittelt
wird und dann an einem Verstärker
(AMP1) verstärkt
wird, an die Drehstrom-Inverterschaltung 61 aus.
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Unter
die Bezugnahme auf die 5 wird
die Drehstrom-Wechselrichterschaltung 61 im
wesentlichen von sechs Schaltvorrichtungen Q1, Q2, Q3, Q4, Q5 und
Q6 und einer Energiequellen-Steuerschaltung 62 gebildet
und ist eine Schaltung, um die Zufuhr des Stroms zu jeder der magnetischen
Spulen 12a, 12b und 12c des bürstenlosen
Motors 2 mit der U-, V- und W-Phase in Reaktion auf die
Antriebssignale, welche von der Antriebsschaltung 60 übermittelt
werden, zu schalten.
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Die
Energiequellen-Steuerschaltung 62 hat die Funktion, zu
erlauben, daß eine
positive Spannung von einer Energiequelle an den Spulen 12a, 12b und 12c angelegt
wird, wenn das Signal „RUN", welches von der
Antriebsschaltung 60 übertragen wird,
sich auf dem H-Niveau befindet, und die Anlegung der positiven Spannung
zu unterbrechen, wenn sich das Signal „RUN" auf dem L-Niveau befindet.
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Die
Drehstrom-Wechselrichterschaltung 61 besteht im wesentlichen
aus einem oberen Steuerabschnitt 63 (ein erster Steuerabschnitt)
und einem unteren Steuerabschnitt 64 (einem zweiten Steuerabschnitt).
Der obere Steuerabschnitt 63 verbindet die Energiequellen-Steuerschaltung 62 (die
positive Energiequellenseite) durch die Vorrichtungen Q1, Q2 und
Q3 jeweils mit den Spulenenden 12d, 12e und 12f.
Weiterhin verbindet der untere Steuerabschnitt 64 die Spulenenden 12d, 12e und 12f durch
die Vorrichtungen Q4, Q5 und Q6 jeweils mit einem Erdungspotential
(die negative Energiequellenseite).
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In
dieser Ausführungsform
verwenden die Vorrichtungen Q1, Q2 und Q3 des oberen Steuerabschnitts 63 P-Kanal
MOSFET, und verwenden die Vorrichtungen Q4, Q5 und Q6 des unteren
Steuerabschnitts 64 N-Kanal MOSFET.
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Die
Vorrichtungen Q1, Q2 und Q3 sind jeweils mit Transistoren Q7, Q8
und Q9 verbunden, um die Potentiale von jedem Gate zu steuern. Die
Transistoren Q7, Q8 und Q9 sind jeweils mit Fotokopplern PC1, PC2
und PC3 verbunden, um die Potentiale von jeder Basis zu steuern.
Weiterhin sind die Vorrichtungen Q4, Q5 und Q6 jeweils mit Fotokopplern
PC4, PC5 und PC6 verbunden, um die Potentiale von jedem Gate zu
steuern. Die Fotokoppler PC1, PC2, PC3, PC4, PC5 und PC6, welche
an einer Position angeordnet sind, wo die oberen Antriebssignale
(SU) und die unteren Antriebssignale (SL) eingegeben werden, haben
eine Interface-Funktion,
um einem Unterschied zwischen den Energiequellenspannungen zwischen
der Antriebsschaltung 60 und der Drehstrom-Wechselrichterschaltung 61 unter
Revisierung der übertragenen
Antriebssignale zu genügen.
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Was
den oberen Steuerabschnitt 63 beispielsweise angeht, wird,
wenn das Signal UU' von den
oberen Antriebssignalen (SU'),
welches von der Antriebsschaltung 60 eingegeben wird, aktiv
wird (L-Niveau), der Strom zu einer Sekundärseite des Fotokopplers PC1
(Fototransistor) abgeschaltet und wird der Strom zu dem Transistor
Q7 eingeschaltet. Dies bewirkt einen Potentialunterschied zwischen den
Gatequellen der Vorrichtung Q1, wodurch die Vorrichtung Q1 leitend
gemacht wird. Wenn das Signal VU' oder
WU' von den oberen
Antriebssignalen (SU'),
welches von der Antriebsschaltung 60 eingegeben wird, aktiv
wird (L-Niveau),
wird in ähnlicher Weise
der Strom zu den Sekundärseiten
der Fotokoppler PC2 oder PC3 (Fototransistoren) abgeschaltet und
der Strom zu den Transistoren Q8 oder Q9 wird eingeschaltet. Dies
bewirkt einen Potentialunterschied zwischen den Gatequellen der
Vorrichtung Q2 oder Q3, wodurch die Vorrichtung Q2 oder Q3 leitend gemacht
wird. Dies bedeutet, daß,
wenn in dieser Anordnung der Drehstrom-Wechselrichterschaltung 61 wenigestens
eines der oberen Antriebssignale (SU') aktiv wird (L-Niveau), die entsprechende
Vorrichtung Q1 (oder Q2, Q3) leitend gemacht wird und das Ende 12d (oder 12e, 12f)
der Spule entsprechender Phase mit der positiven Energiequelle verbunden
wird. Entsprechend wirken die Antriebssignale UU, W und WU, welche
in der 3 gezeigt sind,
jeweils als die Signale, um die Enden 12d, 12e und 12f der
U-, V-und W-phasigen
Spulen 12a, 12b und 12c mit der positiven
Energie zu verbinden.
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Zu
dem unteren Steuerabschnitt 64 ist folgendes auszuführen. Wenn
beispielsweise von den unteren Antriebssignalen (SL'), die von der Antriebsschaltung 60 übermittelt
werden, das Signal UL' aktiv wird
(L-Niveau), wird der Strom zu einer Sekundärseite des Fotokopplers PC4
(Fototransistor) abgeschaltet. Dies bewirkt einen Potentialunterschied
zwischen den Gatequellen der Vorrichtung Q4, wodurch die Vorrichtung
Q4 leitend gemacht wird. In ähnlicher Weise
wird, wenn das Antriebssignal VL' oder
WL' von den oberen
Antriebssignalen (SL')
aktiv wird (L-Niveau) die Vorrichtung Q5 oder Q6 jeweils leitend gemacht.
Dies bedeutet, daß in
dem Fall, in welchem wenigstens eines der unteren Antriebssignale
(SL') aktiv wird
(L-Niveau), die entsprechende Vorrichtung Q4 (oder Q5, Q6) leitend
gemacht wird, und das Ende 12d (oder 12e, 12f)
der Spule entsprechender Phase mit dem Erdungspotential verbunden
ist. Entsprechend wirken die Antriebssignale UL, VL und WL, welche
in der 3 gezeigt sind,
jeweils als die Signale, um die Enden 12d, 12e und 12f der
U-, V- und W- phasigen
(Schlitze U, V und W) Spulen 12a, 12b und 12c mit
dem Erdungspotential zu verbinden.
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In
dem Antriebssystem 1 von dieser Ausführungsform bewirkt ein Betrieb,
der nachfolgend noch im einzelnen beschrieben werden wird, eine
Grundrotationssteuerung des bürstenlosen
Motors. In der nachfolgenden Beschreibung wird angenommen, daß das Rotationsbefehlssignal
(RUN) ausgegeben wird. Wenn die Antriebssignale UU und WL, welche von
der Steuerschaltung 5 ausgegeben werden, sich auf dem H-Niveau
befinden (siehe die gestrichelte Linie (a) in der 3), werden zunächst die reversierten Signale
UU' und WL', welche das L-Niveau
besitzen, von der Antriebsschaltung 60 zu der Drehstrom-Wechselrichterschaltung 61 übertragen.
Dadurch werden die Schaltvorrichtungen Q1 und Q6 leitend gemacht.
So wird der Strom von der positiven Energiequelle durch die Spulen 12a und 12c zu
dem Erdungspotential geführt,
und – wie
in den 6a und 6b ersichtlich ist – wird die
U-Phase magnetisiert, um einen Südpol
zu bilden, und wird die W-Phase magnetisiert, um einen Nordpol zu
bilden. Dies erzeugt abstoßende
und anziehende Kräfte
zwischen dem Stator 12 und den Permanentmagneten 11a und 11b,
welche an dem Rotor 11 befestigt sind, so daß der Rotor 11 durch
ein Rotationsdrehmoment in Richtung des entgegengesetzten Uhrzeigersinns
gedreht wird.
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Wenn
man sich nun der Periode zu wendet, in welcher die Antriebssignale
VU und WL, welche von der Steuerschaltung 5 ausgegeben
werden, auf dem H-Niveau befinden (siehe die gestrichelte Linie (b)
in der 3), dann zeigt
das Antriebssignal UU, daß zum
Zeitpunkt der gestrichelten Linie (a) in der 3 auf dem H-Niveau gewesen ist, das L-Niveau, während das
Antriebssignal VU das H-Niveau zeigt. Somit zeigt von den oberen
Antriebssignalen (SU'), welche
von der Antriebsschaltung 60 zu der Drehstrom-Wechselrichterschaltung 61 übertragen
wird, das Antriebssignal W' anstelle
des Antriebssignals UU' das
L-Niveau. Andererseits bleibt das Antriebssignal WL' auf dem L-Niveau, wenn sich
das Antriebssignal WL zu dem Zeitpunkt der gestrichelten Linie (b)
von der 3 auf dem H-Niveau befindet.
Dadurch werden die Vorrichtungen Q2 und Q3 leitend gemacht. Somit
wird der Strom von der positiven Energiequelle durch die Spulen 12b und 12c zu
dem Erdungspotential geführt,
wodurch die V-Phase des Stators 12 magnetisiert wird, um
einen Südpol
zu bilden, und die W-Phase magnetisiert wird, um einen Nordpol zu
bilden, wie in den 6C und 6D ersichtlich ist. Dies
erzeugt abstoßende
und anziehende Kräfte
zwischen den V- und
W-Phasen des Stators 12 und den Permanentmagneten 11a und 11b,
wodurch der Rotor in dem Zustand gehalten wird, in dem er sich im
entgegengesetzten Uhrzeigersinn dreht.
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Auf
diese Weise schaltet die Drehstrom-Wechselrichterschaltung 61 ein
Paar von Schaltvorrichtungen, die gleichzeitig leitend gemacht werden,
von einem Paar der Schaltvorrichtungen (Q1 und Q6) zu anschließend einem
Paar der Vorrichtungen (Q2 und Q6), (Q2 und Q4), (Q3 und Q4), (Q3
und Q5) und (Q1 und Q6) in Reaktion auf die Antriebssignale, welche
von dem Steuerkreis 5 übermittelt werden,
so daß die
sequentielle elektrische Rotation der U-phasigen, der V-phasigen
und der W-phasigen magnetischen Pole eine Rotationssteuerung für den Rotor 11 bewirkt.
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In
der obigen Beschreibung sind der Aufbau des Antriebssystems 1 für den Antrieb
des bürstenlosen
Motors in der Ausführungsform
und die Grundrotationssteuerung dargestellt. Nun wird ein Aufbau
betreffend die Bremssteuerung des Antriebssystems 1 zum Antreiben
des bürstenlosen
Motors für
die vorliegende Erfindung und deren Betriebsweise nachfolgend im
Detail erläutert
werden.
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Bezugnehmend
auf die 7 hat der Steuerkreis 5 die
Funktion, ein Bremseingangssignal BRK zu erzeugen, als auch die
Antriebssignale, die in der 3 gezeigt
sind, zu erzeugen. Im einzelnen umfaßt der Steuerkreis 5 einen
Standard-Signalgenerator 50, einen Abweichungsbestimmer 51 und
einen Bremssignalgenerator 52, um das Signal BRK zu erzeugen.
Der Standardsignalgenerator 50 ist ein Bauteil, das angeordnet
ist, um ein Standardsignal zur Spezifizierung einer Rotationsgeschwindigkeit
zu erzeugen. Der Abweichungsbestimmer 51 ist ein Bauteil,
das angeordnet ist, um ein Abweichungssignal auszugeben, das auf
dem Vergleich des Standardsignals, welches in dem Standardsignalgenerator 50 erzeugt
wird, und einem Detektionssignal von dem Rotationsgeschwindigkeitssensor 50 basiert.
Der Bremssignalgenerator 52 ist angeordnet, um das Bremseingangssignal
BRK basierend auf dem Abwei chungssignal, welches von dem Abweichungsbestimmer 51 ausgegeben
wird, auszugeben.
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Im
einzelnen ist die Anordnung so getroffen, daß der Standardgenerator 50 die
Standard-Taktpulse mit einer Frequenz von 1 kHz erzeugt und daß der Drehgeschwindigkeitssensor 50 die
Detektionssignalpulse basierend auf der Rotationsgeschwindigkeit des
Rotors 11 ausgibt. Es ist weiterhin vorgesehen, daß wenn die
Detektionssignalpulse, welche von dem Drehgeschwindigkeitssensor 15 ausgegeben werden,
ein zehntel der Frequenz der Standardtaktpulse annehmen, d.h. 100
Hz werden, die Drehgeschwindigkeit des Rotors 11 der Standard-Drehgeschwindigkeit
entspricht, welche von den Standard-Taktpulsen spezifiziert werden.
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Wenn
bei dieser Ausführungsform
beispielsweise die Drehgeschwindigkeit des Rotors 11 dem vorgegebenen
Wert entspricht und die Frequenz der Detektionssignalpulse 100 Hz
beträgt,
wie in der 8(A) ersichtlich
ist, dann sind die Standard-Taktpulse, die während einer Periode von Detektionssignalpulsen
gezählt
werden (nachfolgend auch als die gemessenen Taktpulse bezeichnet)
10 Taktpulse, und gibt der Abweichungsbestimmer 51 Null
für das Abweichungssignal
aus. In diesem Fall erzeugt der Bremssignalgenerator 52 das
Bremseingangssignal BRK auf dem L-Niveau.
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Wenn
andererseits die Drehgeschwindigkeit aus irgendeinem Grund, wie
beispielsweise einer externen Kraft, während der Rotationssteuerung
des bürstenlosen
Motors 2 ansteigt, liegt die Frequenz der Detektionssignalpulse über 100
Hz wird ihre Periode damit kürzer.
Wie in der 8(b) ersichtlich
ist, nimmt daher die Anzahl der Standard-Taktpulse (die gemessenen
Taktpulse), die während
einer Periode der Detektionssignalpulse erfaßt wird, ab (9 Taktpulse in
der 8(b)). Wenn die
Drehgeschwindigkeit weiter ansteigt, wie in der 8C ersichtlich ist, nimmt die Anzahl
der gemessenen Taktpulse weiterhin ab (5 Taktpulse in der 8C).
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Entsprechend
gibt der Abweichungsbestimmter 51 ein Bremssignal aus,
das in Abhängigkeit
von der Anzahl von Standard-Taktpulsen, die während einer Periode der Detektionssignalpulse
gezählt
wurden, on-time eingestellt ist.
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Im
einzelnen wird, wie insbesondere in der 8B gezeigt ist, wenn die Anzahl der gemessenen Takt-Pulse
nahe der Anzahl der Standard-Taktpulse ist, welche in dem Fall einer
normalen Rotation des Rotors 11 erfaßt wird (in der vorliegenden
Ausführungsform
10 Takt-Pulse, die nachfolgend als die Anzahl von vorgegebenen Takt-Pulsen
bezeichnet wird, wo es notwendig ist), beispielsweise 9 Takt-Pulse beträgt, das
Ausgangs-Niveau des Abweichungssignals reduziert und gibt der Bremssignalgenerator 52 das
Bremseingangssignal (BRK), welches Pulsbreiten moduliert ist, aus,
um die „Ein"-Zeit zu verkürzen. Wenn
andererseits die Anzahl der gemessenen Takt-Pulse weit von der Anzahl
der vorgegebenen Takt-Pulse abweicht, beispielsweise 5 Takt-Pulse
beträgt,
wie es in der 8C gezeigt
ist, wird das Abweichungssignal in der Abhängigkeit von der Abnahme der
Anzahl von Takt-Pulsen, d.h. von der Abweichung zwischen der Anzahl
der gemessenen Takt-Pulse und der Anzahl der vorgegebenen Takt-Pulse,
erhöht
und gibt der Bremssignalgenerator 52 das Bremseingangssignal
(BRK), welches Pulsbreiten moduliert ist, aus, um die „Ein"-Zeit zu verlängern.
-
Die
Ausführungsform
wird gebildet, indem das Abweichungssignal, welches zehn Stufen
von 9 Takt-Pulsen bis 0 Takt-Pulsen
von gemessenen Takt-Pulsen haben kann, basierend auf der Anzahl der
Standard-Taktpulse (oder gemessenen Takt-Pulsen), welche während einer
Periode der Detektionssignalpulse gezählt werden, ausgegeben wird.
-
Auf
eine solche Weise wird das Bremseingangssignal (BRK), welches durch
die Steuerschaltung 5 erzeugt wird, an die Antriebsschaltung 60 des Wechselrichter-Steuerkreises 6 übertragen.
Das Bremseingangssignal (BRK), welches an die Antriebsschaltung 60 übertragen
wird, wird, wie es in der 4 erkennbar
ist, an einem der Eingangsanschlüsse
der zweiten Gruppe von NICHT-ODER-Schaltungen (NICHT-ODER 4, 5 und 6)
angelegt, nachdem es an der NICHT-Schaltung (NICHT 4) reversiert
worden ist. Die oberen Antriebssignale (SU) werden jeweils an den
anderen Anschlüssen
der zweiten Gruppe von NICHT-ODER-Schaltungen (NICHT-ODER 4, 5 und 6)
angelegt.
-
Konsequenterweise
wird beispielsweise zu dem Zeitpunkt, welcher durch die gestrichelte
Linie (a) in der 9 gezeigt
ist, d.h. wenn das Signal „BRK" sich auf dem H-Niveau befindet und
sich die Signale UU oder WL auf dem H-Niveau befinden, das Signal,
welches an der NICHT-Schaltung
(NICHT 4) reserviert wird und auf dem L-Niveau ist, an jedem der
Anschlüsse
der zweiten Gruppe der NICHT-ODER-Schaltungen (NICHT-ODER 4, 5 und 6)
angelegt, während
das Antriebssignal UU auf dem H-Niveau an dem anderen Anschluß der NICHT-ODER-Schaltung
(NICHT-ODER 4) angelegt wird, und werden die Antriebssignale VU
und WU auf dem L-Niveau an den anderen Anschlüssen der NICHT-ODER-Schaltungen
(NICHT-ODER 5 und 6) jeweils angelegt. Als ein Ergebnis zeigt zu
dem Zeitpunkt der gestrichelten Linie (a) in der 9 der Ausgang von der NICHT-ODER-Schaltung (NICHT-ODER
4) das L-Niveau und zeigen die Ausgänge von den NICHT-ODER-Schaltungen (NICHT-ODER
4 und 5) das Niveau H.
-
Wie
oben beschrieben wurde, ist das Antriebssignal UL, welches auf dem
L-Niveau liegt, schon an einem der Anschlüsse der NICHT-ODER-Schaltungen
(NICHT-ODER 1) angelegt worden. Wenn daher das Signal auf dem L-Niveau
von der NICHT-ODER-Schaltung (NICHT-ODER 4) an dem anderen Anschluß der NICHT-ODER-Schaltung
(NICHT-ODER 1) angelegt wird, wird das Antriebssignal UL' mit einem H-Niveau von
dieser ausgegeben.
-
Weiterhin
ist das Antriebssignal WL auf dem H-Niveau schon an der NICHT-ODER-Schaltung (NICHT-ODER
3) angelegt worden. Daher gibt die NICHT-ODER-Schaltung (NICHT-ODER
3) das Antriebssignal VL' aus,
welches sich unabhängig von dem
Eingang von der NICHT-ODER-Schaltung (NICHT-ODER 6) auf dem L-Niveau
befindet.
-
Auf
der anderen Seite ist das Antriebssignal VL mit dem L-Niveau schon
an einem der Anschlüsse der
NICHT-ODER-Schaltung
(NICHT-ODER 2) angelegt worden, während das Signal mit dem H-Niveau,
welches von der NICHT-ODER-Schaltung (NICHT-ODER
5) ausgegeben wird, an dem anderen Anschluß der NICHT-ODER-Schaltung (NICHT-ODER
2) angelegt wird. Daher wird das Antriebssignal VL' (Bremseingangssignal),
welches von der NICHT-ODER-Schaltung (NICHT-ODER 2) ausgegeben wird,
aktiv, d.h. es befindet sich auf dem L-Niveau. Mit anderen Worten
gibt die NICHT-ODER-Schaltung
(NICHT-ODER 2) wegen des Bremseingangssignals (BRK) das aktive Antriebssignal
VL' auf dem L-Niveau an die Drehstrom-Wechselrichterschaltung 61 aus.
-
Auf
eine ähnliche
weise zeigen zu dem Zeitpunkt, der durch die gestrichelte Linie
(b) in der 9 gezeigt
ist, d.h. wenn das Bremseingangssignal (BRK) unter der Bedingung,
daß die
Antriebssignale W und WL sich auf dem H-Niveau befinden, angelegt wird,
die Signale W' und
WL' das aktive L-Niveau
und wird das aktive Antriebssignal UL' (das Bremseingangssignal) auf dem L-Niveau
auf gegeben. Weiterhin werden in dem Zeitpunkt, welcher durch die
gestrichelte Linie (c) in der 9 gezeigt
ist, d.h. wenn das Signal „BRK" unter der Bedingung,
daß die
Antriebssignale VU und UL sich auf dem H-Niveau befinden, angelegt
wird, die Signale VU' und
UL' aktiv und nehmen
somit das L-Niveau an, und wird das aktive Antriebssignal WL' (das Bremsausgangssignal) auf
dem L-Niveau ausgegeben. Wenn mit anderen Worten die Antriebs- und
die Bremssignale an der Antriebsschaltung 60 angelegt werden,
wie es in der 9 gezeigt
ist, werden die unteren Antriebssignale (SL') von irgendwelchen Phasen, mit der
Ausnahme von denjenige Phasen, in welchen sich die oberen Antriebssignale
(SU) und/oder die unteren Antriebssignale (SL) sich auf dem H-Niveau
befinden, d.h. von denjenigen Phasen, in welchen sich sowohl die oberen
Antriebssignale (SU), als auch die unteren Antriebssignale (SL)
auf dem L-Niveau befinden, als ein Bremsausgangssignal mit dem Niveau
L ausgegeben und an die Drehmstrom-Wechselrichterschaltung 61 übertragen.
-
Ein
solcher Prozeß,
welcher das Bremsen bewirkt, indem die Antriebs- und die Bremssignale angelegt
werden, wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die 10 beschrieben werden.
-
Als
erstes erfolgt die Beschreibung unter Bezugnahme auf den Zustand
der gestrichelten Linie (a) in der 9.
Wenn das Bremseingangssignal (BRK) in dem Zustand, in welchem sich
die Antriebssignale UU und WL auf dem Niveau H befinden, angelegt wird,
zeigen nicht nur die Antriebssignale UU' und WL' , sondern auch das Signal VL' das L-Niveau. Dies bedeutet,
daß das
Antriebssignal VL' als
das Bremsausgangssignal wirkt. Wie in den 10A und 10B erkennbar
ist, wird dabei ein Teil des Stroms, welcher von der positiven Energiequelle
in die Spule 12a in Reaktion auf das Antriebssignal strömt, durch die
Spule 12c zu dem Erdungspotential abgeleitet, und strömt der Rest
des Stroms durch die Spule 12b. Dies bedeutet, daß der Strom,
welcher in die Spule 12a strömt, sich in die Spulen 12b und 12c verzweigt. So
wird, wie in den 10A und 10B gezeigt ist, die U-Phase
magnetisiert, um den Südpol
zu bilden, und wird die W-Phase magnetisiert, um den Nordpol zu bilden,
und wird zusätzlich
die V-Phase auch magnetisiert, um den Nordpol zu bilden, wenn das
Antriebssignal VL' als
das Bremsausgangssignal wirkt. Als ein Ergebnis bewirkt in dem Zustand
der gestrichelten Linie (a) in der 9 eine
Magentisierung der U- und W-Phasen,
daß eine
Drehung des Rotors 11 angetrieben wird, während eine
Anziehungskraft, welche zwischen der V-Phase und dem Permanentmagnet 11b während der
Magnetisierung der V-Phase bewirkt wird, eine Bremskraft gegen die
Rotation des Rotors 11 ausübt.
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Weiterhin
schreitet die Phase in den Zustand der gestrichelten Linie (b) in
der 9 vor. Wenn das Bremseingangssignal
(BRK) in dem Zustand, daß die Antriebssignale
W und WL sich auf dem Niveau H befinden, angelegt wird, werden nicht
nur die Antriebssignale W' und
WL', sondern auch
das Signal UL' aktiv,
d.h. sie nehmen das L-Niveau an. Dadurch magnetisiert, wie in den
Figuren 10C und 10D gezeigt ist, der Strom,
welcher von der positiven Energiequelle durch die Spulen 12b und 12c zu
dem Erdungspotential in Reaktion auf das Antriebssignal strömt, die
V-Phase, um den
Südpol
zu bilden, und die W-Phase, um den Nordpol zu bilden. Gleichzeitig verzweigt
sich der Strom, welcher durch die Spule 12b strömt, in die
Spule 12a in Reaktion auf das Antriebssignal UL', welches als Bremsausgangssignal wirkt,
und die U-Phase wird in Reaktion auf das Bremssignal auch magnetisiert,
um den Nordpol zu bilden. Als ein Ergebnis bewirkt die Magnetisierung der
V- und W-Phasen, daß die
Rotation des Rotors 11 angetrieben wird, während eine
abstoßende
Kraft, welche zwischen der U-Phase und dem Permanentmagneten 11a während der
Magnetisierung der U-Phase erzeugt wird, der Rotation des Rotors 11 die Bremskraft
entgegensetzt.
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Weiterhin
schreitet die Phase in den Zustand der gestrichelten Linie (c) in
der 9 vor. Wenn dann
in dem Zustand, daß sich
die Antriebssignale W und UL auf dem Niveau H befinden, das Bremseingangssignal
(BRK) angelegt wird, werden nicht nur die Antriebssignale W' und UL', sondern auch das
Signal WL' aktiv,
d.h. sie befinden sich auf dem Niveau L. Wie in den 10E und 10F gezeigt
ist, wird daher der Strom, welcher von der positiven Energiequelle
durch die Spulen 12b und 12a zu dem Erdungspontential
in Reaktion auf das Antriebssignal strömt, die V-Phase magnetisieren,
um den Südpol zu
bilden, und die U-Phase magnetisieren, um den Nordpol zu bilden,
während
der Strom, der durch die Spule 12b strömt, in Reaktion auf das Antriebssignal WL', welches als. das
Ausgangssignal wirkt, in die Spule 12c abzweigt, so daß die W-Phase
in Reaktion auf das Bremssignal auch magnetisiert wird, um den Nordpol
zu bilden.
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Als
ein Ergebnis bewirkt eine Magnetisierung der V- und U-Phasen, daß die Rotation
des Rotors 11 angetrieben wird, während die Anziehungskraft,
während
bei der Magnetisierung der W-Phase zwischen der W-Phase und dem
Permanentmagnet 11b erzeugt wird, der Rotation des Rotors 11 eine
Bremskraft entgegensetzt.
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Die
sequentielle Eingabe des Antriebssignals schaltet sequentiell zwischen
den erregten und gebremsten Phasen mittels der Steuerung, welche zuvor
beschrieben wurde, wodurch die Rotationssteuerung und die Bremssteuerung
zur Verfügung gestellt
werden. Wenn der Rotor 11 die Drehgeschwindigkeit auf den
vorgegebenen Wert reduziert, stoppt das Bremssignal und schaltet
in die normale Rotationssteuerung.
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In
einer solchen Anordnung des Antriebssystems 1 zum Antreiben
eines bürstenlosen
Motors gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine Bremssteuerung unter Beibehaltung der Rotationssteuerung
ermöglicht,
indem die Spulen der Phasen mit der Ausnahme von denjenigen, welche
durch die Rotationssteuerung erregt werden, mit dem Erdungspotential
(oder der negativen Energiequelle) elektrisch verbunden werden und
ein Strom durch sie geführt wird.
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Selbst
wenn die Drehgeschwindigkeit einen vorgegebenen Wert aufgrund von
einer externen Kraft oder der Schwerkraft, welche auf den Rotor 11 wirkt, übersteigt,
ermöglicht
das Bremsen durch das Bremssignal, daß die Drehgeschwindigkeit stabilisiert
wird. Weiterhin ermöglicht
es die vorliegende Erfindung im Vergleich zu einer Bremssteuerung
mittels einer Magnetisierung, um eine Drehrich tung umzudrehen, oder
zu einer Energieerzeugungssteuerung durch Unterbrechung einer Erregung,
die Schwingungen und Stöße, welche
aus der Anwendung der Bremskraft resultieren, bemerkbar zu reduzieren
und ein Ansteigen des angelegten Stroms zu begrenzen.
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Weiterhin
erreicht die vorliegende Ausführungsform
die Bremssteuerung nur dadurch, daß ein Strom den Spulen zugeführt wird,
die nicht erregt sind, außer
denjenigen Spulen, die unter der Rotationssteuerung erregt sind,
wodurch die Anordnung für das
Bremsen extrem vereinfacht wird.
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Obwohl
in der gezeigten Ausführungsform ein
Drehstrommotor mit zwei Polen und drei Schlitzen als der bürstenlose
Motor 2 gezeigt ist, kann ein bürstenloser Motor verwendet
werden, bei dem die Anzahl von Polen des Rotors und die Anzahl der Schlitze
des Stators abweichen.
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Auch
ist bei der dargestellten Ausführungsform
der obere Steuerabschnitt 63 der Drehstrom-Wechselrichterschaltung 61 an
die positive Energiequelle angeschlossen und der untere Steuerabschnitt 64 mit
dem Erdungspotential verbunden. Die vorliegende Erfindung ist jedoch
nicht auf diese Ausführungsform
beschränkt.
Beispielsweise ist es insbesondere möglich, eine Anordnung zu verwenden, bei
welcher der obere Steuerabschnitt 63 mit der positiven
Energiequelle und der untere Steuerabschnitt 64 mit der
negativen Energiequelle verbunden ist, oder eine Anordnung zu verwenden,
bei welcher der obere Steuerabschnitt 63 mit dem Erdungspotential und
der untere Steuerabschnitt 64 mit der negativen Energiequelle
verbunden ist, um sauber eine Schnittstelle zu bilden, die zu der
Antriebsschaltung 60 paßt.
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Weiterhin
ist bei der beschriebenen Ausführungsform
die Frequenz der Standard-Taktpulse, welche von dem Standard-Signalgenerator 50,
der in der 7 gezeigt
ist, erzeugt wird, gemäß der obigen Beschreibung
festgelegt. Jedoch ist es beispielsweise möglich, die Frequenz der Standard-Taktpulse
in Reaktion auf das Geschwindigkeits-Befehlssignal, welches in den Steuerkreis 5 eingegeben
wird, zu reduzieren, wodurch ein entsprechendes Bremssignal erzeugt
wird, um sequentiell die Drehgeschwindigkeit des Rotors zu verringern.
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Weiterhin
wird in der dargestellten Ausführungsform
die Antriebsschaltung 60 des Wechselrichter-Steuerkreises 6 durch
eine logische Schaltung gebildet, aber sie ist nicht auf diese beschränkt und
es ist möglich, ähnliche
Signale durch eine Programmverarbeitung unter Verwendung einer CPU
zu erzeugen.
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Weiterhin
verwendet die Drehstrom-Wechselrichterschaltung 61 des
Wechselrichter-Steuerkreises das MOSFET in der dargestellten Ausführungsform,
aber sie ist nicht auf diese Ausbildung beschränkt und es ist möglich, daß sie durch
einen Flächentransistor
oder einen Thyristor oder dergleichen gebildet wird.
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Der
bürstenlose
Motor 2 kann als eine Antriebsquelle für beispielsweise eine motorisierte
Rolle 70, wie sie in der 11 gezeigt
ist, eingesetzt werden. Insbesondere enthält die Rolle 70 den
Motor 2 als die Antriebsquelle innerhalb eines äußeren Rollenkörpers 71,
der eine hohlzylindrische Form besitzt und aus Metall besteht. Der
Rotor 11 des Motors 2 ist an der Innenfläche des
Rollenkörper 71 befestigt,
so daß sie
nicht relativ zueinander verdrehbar sind. Deckel 72 und 73 sind
an den axial gegenüberliegenden Enden
des Rollenkörpers 71 vorgesehen.
Eine feste Achse 75 des Motors 2, die an einem
nicht dargestellten Rahmen fixiert ist, ist innerhalb einer Installationsöffnung 76 für die Welle,
welche durch den Deckel 72 hindurch ausgebildet ist, über ein
Lager 77 abgestützt
und steht in der axialen Richtung aus dem Deckel 72 heraus.
Die Achse 75 wird auch in einem feststehenden Element 78 von
im wesentlichen hohlzylindrischer Form abgestützt, welches an der Innenfläche des
Rollenkörpers 71 über ein
Lager 80 angebracht ist.
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Eine
weitere feststehende Achse 81, die koaxial zu der Achse 75 ausgerichtet
ist, ist innerhalb einer Installationsöffnung 82 für die Achse,
welche durch den Deckel 73 hindurch ausgebildet ist, über ein
Lager 83 abgestützt.
Bei der dargestellten Ausführungsform
sind die beiden Achsen 75 und 81 voneinander innerhalb
des Rollenkörpers 71 getrennt, aber
sie können
auch integral ausgebildet oder miteinander verbunden innerhalb des
Rollenkörpers 71 angeordnet
sein.
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Wenn
in der motorisierten Rolle dem bürstenlosen
Motor 2 ein elektrischer Strom zugeführt wird, dreht sich der Rotor 11 mit
einer niedrigen Geschwindigkeit um die Mittelachse der Achse 75.
Da der Rotor 11 an dem Rollenkörper 71 so fixiert
ist, daß er
sich gegenüber
dem Rollenkörper 71 nicht drehen
kann, dreht sich der Rollenkörper 71 mit
einer niedrigen Geschwindigkeit entsprechend der Rotation des Rotors 11 und
weist ein hohes Drehmoment für
die Rotation auf.
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Die
motorisierte Rolle 70 wird als die Antriebsquelle beispielsweise
für eine
Fördervorrichtung 85 verwendet,
die in der 12 gezeigt
ist. Die Fördervorrichtung 85 umfaßt ein Paar
von Seitenrahmen 86 und 87, wobei die motorisierte
Rolle 70 und eine Mehrzahl von freien Rollen 88,
die jeweils ohne eine Antriebsquelle vorgesehen sind, darin parallel zueinander
angeordnet sind.
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Die
Fördervorrichtung 85 wird
gebildet, indem die motorisierte Rolle 70 und die freien
Rollen 88 durch Endlosbänder 90 miteinander
verbunden werden. Die freien Rollen 88 werden durch die
Drehkraft der motorisierten Rolle 70, welche über die
Endlosbänder 90 übertragen
wird, gedreht. Nicht nur eine Last auf der motorisierten Rolle 70 selbst,
sondern auch irgendeine Last auf den freien Rollen 88,
welche durch die Bänder 90 verbunden
sind, wirkt auf die motorisierte Rolle 70. Die motorisierte
Rolle 70 dreht sich mit einer niedrigen Geschwindigkeit
und stellt eine hohe Drehmomentenergie für die Rotation zur Verfü gung, wodurch
sie es alleine schafft, eine Anzahl von den freien Rollen 88 zu
drehen. Die motorisierte Rolle 70 kann als die Energiequelle
für alle Arten
von Fördervorrichtungen
wie Bandförderer oder
auch Rollenförderer
verwendet werden.
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Die
oben beschriebene motorisierte Rolle 70 kann als eine Windevorrichtung
für ein
Display 100 verwendet werden, wie es in der 13 gezeigt ist. Das Display 100 besteht
aus einem Hauptkörper 101 und
einer darauf aufgesetzten Abdeckung 105 und legt einen
Teil eines bandförmige
Films 102 mit Buchstaben und/oder Figuren darauf in einem
Fenster 103 frei, welches in der Abdeckung 105 an
der Vorderseite des Hauptkörpers 101 gebildet
ist, indem der Film 102 durch zwei motorisierte Rollen 70,
die in der Nähe
der oberen und unteren Enden des Hauptkörpers 101 parallel
zueinander positioniert sind, aufgewickelt wird.
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Im
einzelnen hat der Hauptkörper 101 eine kastenähnliche
Form und ist beispielsweise aus Metall oder Kunststoff hergestellt
und hat eine Öffnung 104 in
seiner Vorderseite. Wie in den 14 und 15 gezeigt ist, sind die
beiden motorisierten Rollen 70, die nachfolgend auch mit 70a und 70b bezeichnet werden,
parallel zueinander in der Nähe
der oberen und unteren Enden des Hauptkörpers 101 positioniert,
wobei ihre festen Achsen 75, 81 drehfest relativ zu
dem Hauptkörper 101 befestigt
sind, und die oberen und unteren Enden des Films 102 sind
an den Oberflächen
der beiden Rollenkörper 71 jeweils
fixiert. Jede der motorisierten Rollen 70a und 70b wickelt
den Film 102, der auf ihre Rollenkörper 71 befestigt
ist, auf, wenn der darin enthaltene bürstenlose Motor 2 mit
Energie versorgt wird.
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Die
Abdeckung 105 ist ein rechteckiger Rahmen, um die Öffnung 104 an
der Vorderseite des Hauptkörpers 101 abzudecken,
und hat ein Fenster 103 in ihrem Mittelbereich. In das
Fenster 103 ist eine transparente Kunststoffplatte 106 eingesetzt,
damit der Film 102, welcher in dem Hauptkörper 105 vorgesehen
ist, von außen
gesehen werden kann und um den Film 102 zu schützen.
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Die
motorisierten Rollen 70a und 70b sind synchronisiert
und so angetrieben, daß sie
in derselben Richtung drehen sollten, wie durch die Pfeile N, welche
die normale Rotation bezeichnen, und die Pfeile R, welche die entgegengesetzte
Rotation bezeichnen, in der 15 gezeigt
ist. Das Display 100 wickelt den Film 102 relativ
zu dem Fenster nach oben und nach unten, indem die beiden motorisierten Rollen 70a und 70b mit
Energie versorgt und gedreht werden, wobei der Film zwischen den
Rollen 70a und 70b gespannt gehalten wird. Dann
unterbricht das Display 100 den Wickelvorgang, um den Film 102 an einer
gewünschten
oder vorgegebenen Position zu fixieren.
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Obwohl
beide motorisierten Rollen 70a und 70b des oben
beschriebenen Displays 100 mit Energie versorgt werden,
um den Film 102 aufzuwickeln, ist die vorliegende Erfindung
nicht auf eine solche Ausführungsform
beschränkt.
Es ist auch möglich, nur
eine motorisierte Rolle 70a oder 70b mit Energie zu
versorgen, um den Film 102 aufzuwikkeln, während die
andere motorisierte Rolle 70b oder 70a zum Abwickeln
des Films 102 nicht mit Energie versorgt wird.
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Obwohl
das oben beschriebene Display 100 einen Film 102 verwendet,
dessen Enden an den Rollerkörpern 71 der
motorisierten Rollen 70a und 70b fixiert sind,
ist die Erfindung nicht auf eine solche Ausführungsform beschränkt. Beispielsweise
kann ein endloser Film 111 über die motorisierten Rollen 70a und 70b gespannt
werden, wie in einem Display 110 in der 16 gezeigt ist. In dem Fall der Verwendung
eines endlosen Films 111 kann eine der motorisierten Rollen 70a und 70b durch
eine freie Rolle 88, in der kein Motor vorgesehen ist,
ersetzt werden.
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Obwohl
bei dem oben beschriebenen Display 100 die motorisierten
Rollen 70a und 70b in der Nähe der oberen und unteren Enden
des Displays 100 positioniert sind, um den Film 102 in
einer vertikalen Richtung zu drehen, ist die Erfindung nicht auf eine
solche Ausführungsform
beschränkt.
Die motorisierten Rollen 70a und 70b können in
der Nähe
der rechten und linken Enden des Hauptkörpers 101 des Displays 100 positioniert
sein, um den Film 102 horizontal zu bewegen.
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Das
Display 100 kann einen Film 102 verwenden, der
aus einem lichtübertragenden
Material hergestellt ist und ein lichtimmitierendes Bauteil sowie
beispielsweise eine flu oriszierende Lampe und eine Filamentlampe
in dem Hauptkörper 101 aufweisen,
um den Film 102 von der Rückseite des Films 102 zu
beleuchten.