ELEKTROMOTOR MIT PROGRAMMIERTEN ASIC

Die Erfindung betrifft einen Elektromotor, und insbesondere einen elektronisch kommutierten Elektromotor mit einer Sensoranordnung

Ein Beispiel ist die sog feldoπentierte Regelung (FOR) von Asynchronmotoren Bei der FOR erfolgt die gesamte Regelung in einem am Lauferfluss-Raumzeiger orientierten Koordinatensystem, wodurch eine getrennte Beeinflussung der flussbildenden und der Drehmoment-bildenden Stromkomponenten (analog zur kompensierten fremderregten Gleichstrommaschine) möglich ist

Alle Schatzverfahren für den Lauferfluss, denen ein Modell zugrunde liegt, haben den Nachteil, dass der Motorzustand nur richtig berechnet werden kann, wenn die eingegebenen Parameter mit den aktuellen Motorparametern übereinstimmen Für die FOR ist folglich eine genaue Kenntnis des geregelten Motors notwendig, d h Werte des betreffenden Motors müssen zuerst erfasst und dann motorspezifisch in einen Baustein des FOR-Reglers eingegeben werden Dies geschieht über entsprechende Programmierpins dieses Bausteins Ist dieser einmal programmiert, so haben die Programmierpins keine Funktion mehr, müssen vielmehr zum Schutz vor elektrischen Storspannungen in entsprechenden Vertiefungen oder dgl angeordnet werden Dadurch entsteht ein erhöhter Platzbedarf Das gilt ebenso für andere elektronische Anordnungen, bei denen im Verlauf der Herstellung, z B an einem Fließband, ein Programmiervorgang notwendig ist

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, einen neuen Elektromotor bereit zu stellen

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelost durch den Gegenstand des Anspruchs 1

Wenn z B ein elektronisch kommutierter Motor verwendet wird, kann dieser bei einer erfmdungsgemaßen Anordnung von außen her motorspezifisch programmiert werden, indem man aus bestimmten Messwerten des Motors Daten für eine solche individuelle Programmierung berechnet und dann in den ASIC eingibt Anschließend kann die Schmelzsicherung durch eine entsprechende Bestromung gezielt zerstört werden Dadurch wird eine Veränderung der Programmierung des ASIC sicher verhindert

In Weiterbildung dieses Gedankens kann nach der Zerstörung der Schmelzsicherung der äußere

Anschluss als exklusiver Anschluss für ein Bauteil der Anordnung dienen, da dann dieser äußere Anschluss keine elektrische Verbindung mehr zu einem Programmierpin hat

Auf diese Weise wird es möglich, den äußeren Anschluss doppelt zu nutzen

Einmal im Rahmen der geratespezifischen Programmierung, zum anderen als exklusiven Anschluss für ein Bauteil der elektronischen Anordnung

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten, in keiner Weise als Einschränkung der Erfindung zu verstehenden Ausfuhrungsbeispielen, sowie aus den Unteranspruchen Es zeigt

Fig 1 eine Pπnzipdarstellung eines Elektromotors, dem zu seiner Steuerung eine Sensoranordnung mit einem programmierbaren ASIC zugeordnet ist,

Fig 2 eine schematische Darstellung des Anfangszustands der Sensoranordnung vor ihrer Programmierung,

Fig 3 eine Darstellung zur Erläuterung der Veränderung von elektrischen Verbindungen, die nach der Programmierung nicht mehr benotigt werden,

Fig 4 eine Darstellung der Sensoranordnung nach der Programmierung und nach der Veränderung von Verbindungsleitungen,

Fig 5 einen Schnitt, gesehen längs der Linie V-V der Fig 7 durch ein Anschlussteil für einen Elektromotor, wobei in dieses Anschlussteil ein sogenanntes Stanzgitter und ein Rotorstellungssensor 1 16 integriert sind,

Fig 6 eine Seitenansicht des in Fig 5 integrierten Stanzgitters 1 18, gesehen längs der Linie Vl-Vl der Fig 8,

Fig 7 eine Draufsicht auf das Bauteil der Fig 5, gesehen in Richtung des Pfeiles VII der Fig 5, und

Fig 8 eine Draufsicht auf die Stanzteile 1 12 der Fig 6, gesehen in Richtung des Pfeiles VIII der Fig 6

Fig. 1 zeigt eine Regelanordnung 10 mit einem dreiphasigen Asynchronmotor (ASM) 12 Dieser hat eine Geberanordnung 14 zum Erzeugen eines Drehzahlsignals n, eines Hallsignals HALL von einem

Hallsensor 16, und eines Signals MR von einem magnetoresistiven Widerstand 18 (Fig 2 bis 4)

Die diversen Signale n, HALL, MR werden einem zugeordneten mehrpoligen Eingang 17 eines feldoπentierten Reglers (FOR) 20 bekannter Bauart zugeführt Dieser enthalt einen speziellen ASIC 22, der das Signal MR verarbeitet, um daraus die augenblickliche Drehstellung des Motors 12 zu berechnen Dem FOR 20 wird auch an einem Eingang 50 ein Wert n* für die gewünschte Drehzahl des Motors zugeführt Ferner werden ihm an Eingangen 52, 54 Werte n , i2, ß für die Phasenstrome und an Eingangen 56, 58 Werte ui, u2, u3 für die Phasenspannungen des Motors 12 zugeführt Die Strome n etc werden z B mittels Stromwandlern 24 beliebiger Bauart gemessen, von denen nur einer dargestellt ist, da Fig 1 eine übliche symbolische Darstellung für einen solchen Motor ist

Der Motor 12 wird bei diesem Beispiel über einen Gleichrichter 26 aus einem Drehstromnetz U, V, W mit Energie versorgt Der Gleichrichter 26 speist einen Gleichstrom-Zwischenkreis 28 (minus) und 30 (plus), an den als Blindstromquelle ein Kondensator 32 angeschlossen ist Naturgemäß konnte der Gleichstrom-Zwischenkreis 28, 30 in der gleichen Weise direkt an eine Batterie angeschlossen werden, z B an die Batterie eines Fahrzeugs, wie das dem Fachmann geläufig ist

An den Gleichstrom-Zwischenkreis 28, 30 ist ein Dreiphasen-Wechselπchter 34 angeschlossen, von dem nur einer der drei Zweige dargestellt ist Dieser enthalt Leistungs-MOSFETs 36, 38, die über zugeordnete Ausgange 40, 42 des FOR 20 mittels PWM-Impulsen gesteuert werden

Der ASIC 22 hat zwei externe Anschlüsse 21 (SCL) und 23 (SDA), die zu seiner Programmierung dienen Ferner hat er einen Anschluss 60 für Masse und einen Anschluss 62 für die Betriebsspannung UB, die z B +5 V betragen kann

Fig. 2 zeigt den ASIC 22 im Zustand vor seiner Programmierung Hierbei sind nur die hier relevanten Anschlüsse und Verbindungen dargestellt, die im FOR 20 vorgesehen sind, z B in Form eines Stanzgitters (Die Fig 5 und 7 zeigen ein solches Stanzgitter 1 18 )

Der externe Anschluss 21 (SCL) ist über eine Schmelzsicherung 66 mit einem Programmierpin 68 des ASIC 22 verbunden Dieser Pm 68 ist auch mit der Anode einer Diode 70 verbunden, deren Katode mit einer Leitung 72 verbunden ist, die gewöhnlich mit dem Anschluss 62 (+UB) von Fig 1 verbunden wird

In der gleichen Weise ist der externe Anschluss 23 (SDA) über eine Schmelzsicherung 76 mit einem Programmierpin 78 des ASIC 22 verbunden Dieser Pm 78 ist ebenfalls mit der Anode einer Diode 80 verbunden, deren Katode mit der Leitung 72 verbunden ist

In der Situation gemäß Fig 2 werden über die Eingange 21 , 23 motorspezifische digitale Daten in ein EEPROM 84 des ASIC 22 eingespeist, z B Daten betreffend die Motorleistung, die Induktivität der Statorwicklungen, die elektrischen Eigenschaften des Kafigrotors, etc

Danach wird keine elektrische Verbindung der externen Anschlüsse 21 , 23 mit den Programmierpins 68, 78 mehr benotigt, da diese Daten motorspezifisch sind und nach dem Einspeichern nicht mehr verändert werden können

An die Leitung 72 sind auch der Magnetoresistor 18 und der Hallsensor 16 angeschlossen Ein Ausgang 86 des Magnetoresistors 18 ist mit dem ASIC 22 verbunden, welcher das Ausgangssignal des MR 18 laufend verarbeitet, um dem FOR 20 exakte Daten über die Drehstellung des Motors 12 zur Verfugung zu stellen

Der Hallsensor 16 hat zwei Ausgange 88, 92 Sein Ausgang 88 ist über einen Widerstand 90 (z B 1 kOhm) mit dem externen Anschluss 23 verbunden, und sein Ausgang 92 ist über einen Widerstand 94 (z B 1 kOhm) mit dem Eingang 21 verbunden

Der Ausgang 88 ist mit der Katode einer Zenerdiode 96 verbunden, der Ausgang 92 mit der Katode einer Zenerdiode 98 Die Dioden 96, 98 können z B eine Zenerspannung von 4,7 V haben Ihre Anoden sind mit der Leitung 60 (Masse) verbunden

Nach dem Programmieren werden gemäß Fig 3 die externen Anschlüsse 21 , 23 mit +U verbunden, und die Leitung 72 wird mit Masse GND verbunden Dadurch fließt über jede der Schmelzsicherungen 66, 76 ein Strom Im, der diese Sicherung zum Schmelzen bringt, was in Fig 3 durch entsprechende Symbole angedeutet ist Dadurch werden die Programmierpins 68, 78 von den externen Anschlüssen 21 , 23 galvanisch getrennt, und letztere sind nur noch mit dem Hallsensor 16 verbunden Man erhalt folglich den Schaltzustand gemäß Fig 4, d h an den externen Anschlüssen 21 , 23 kann jetzt das Signal HALL des Hallsensors 16 abgenommen werden

Beim Schmelzen der Sicherungen 66, 76 fließen Strome Im, die in Fig 3 dargestellt sind, und diese konnten eine Zerstörung oder Beeinträchtigung des Hallsensors 1 6 bewirken Die Z-Dιoden 96, 98 in Verbindung mit den Widerstanden 90, 94 schützen den Hallsensor 1 6 gegen solche Beschädigungen

Im Betrieb liefert der ASIC 22 an einem Ausgang 100 ein Signal lout

Das Bauteil nach Fig 5 und 7 dient zur Befestigung an einem elektronisch kommutierten Motor, der bei 12' angedeutet ist Es hat eine Leiterplatte 1 10, auf der sich ein Hallsensor 16 und mindestens eine (nicht dargestellte) Schmelzsicherung befinden, dazu verschiedene elektronische Bauteile

Zum Anschluss der Leiterplatte 1 10 dienen gestanzte Leiterbahnen 1 12, die nur schematisch dargestellt sind An ihren freien Enden sind sie hoch gebogen und bilden dort Steckkontakte 1 14, die über einen (nicht dargestellten) Stecker mit einem (nicht dargestellten) Kabelbaum oder dgl verbunden werden können

Die Stanzteile 1 12, 1 14 sind zum Teil mit einem Kunststoff 1 16 umspritzt, der sie voneinander isoliert Durch die Erfindung gelingt es, mit weniger Stanzteilen 1 12, 1 14 auszukommen, da z B nach dem Programmieren des ASIC 22 die Stecker 1 14 des betreffenden Stanzgitters zum externen Anschluss des Hallsensors 16 verwendet werden können

Naturgemäß ist das nur ein Beispiel, und die Erfindung kann für vielfache Zwecke ausgenutzt werden Die Verwendung bei der Regelung einer ASM 12 oder eines ECM 12' sind nur Beispiele Die Erfindung kann generell bei elektronischen Anordnungen verwendet werden, die im Verlaufe ihrer Verwendung programmiert werden und zu diesem Zweck besondere Anschlüsse haben