Disposición de circuito para el funcionamiento de un motor.

Disposición de circuito para el funcionamiento de un motor, en el que

- al menos un elemento de conmutación (12,

14, 16, 18) une el motor (10) con una alimentación de tensión UB encorriente continua,

- está previsto un dispositivo de control (30) que solicita de forma prefijada al al menos un elemento deconmutación (12, 14, 16, 18) de tal manera que el motor (10) genere un par de giro definido,

- el dispositivo de control (30) presenta una entrada (32) a la que se aplica la tensión de alimentación UB delmotor (10) o la cual es solicitada con una señal que describe esta tensión de alimentación UB, y está concebidode tal manera que se corrija la solicitación del al menos un elemento de conmutación (12, 14, 16, 18) en funciónde la tensión de alimentación UB, y

- el dispositivo de control (30) presenta, además, una entrada (34) a la que se aplica una señal que describe lavelocidad de giro del motor (10), y está concebido de tal manera que se corrija la solicitación del al menos unelemento de conmutación (12, 14, 16, 18) en función de la velocidad de giro.

caracterizada por que el dispositivo de control (30) presenta una entrada adicional (36) a la que se aplica una señalque describe la temperatura ambiente del motor (10), y está concebido de tal manera que se corrija la solicitación delal menos un elemento de conmutación (12, 14, 16, 18) en función de la temperatura ambiente.

Disposición de circuito para el funcionamiento de un motor.

La invención concierne a una disposición de circuito para el funcionamiento de un motor según el preámbulo de la reivindicación 1.

Es conocido controlar el par de giro de un motor. En un ejemplo de realización se puede generar por medio de tal transmisión del par de giro una llamada realimentación háptica para un operador de un botón giratorio que está acoplado con el motor. Las fuerzas para la realimentación háptica se generan en este caso por medio de un motor de corriente continua con excitación permanente, siendo el par de giro generado directamente proporcional a la corriente que circula por el inducido.

Asimismo, es conocido emplear para la activación del motor un circuito puente en H en el que un respectivo transistor de conmutación dispuesto en la rama de corriente es operativo como fuente de corriente constante. Con un segundo transistor dispuesto en la rama de corriente se controla la corriente en el intervalo de 0 a 100%, por ejemplo por medio de una activación de ancho de impulso. En este caso, la frecuencia para la activación de ancho de impulso está situada en lo posible por encima del umbral de audición de un humano, típicamente por encima de 20 kHz.

La forma de realización antes citada logra, debido al funcionamiento como fuente de corriente constante, una independencia muy amplia del par de giro generado con respecto a fluctuaciones de la tensión de alimentación y a derivas de temperatura del motor. Sin embargo, esta forma de realización se aplica sobre todo en aparatos alimentados por red en los que el molesto zumbido de 50 ó 100 Hz de la unidad de alimentación tiene que ser acoplado por la realimentación háptica. En efecto, el humano está en condiciones de percibir vibraciones de hasta aproximadamente 500 Hz con las yemas de sus dedos.

Para asegurar la generación de un par de giro deseado es conocido en otra variante el captar la corriente a través del motor y reajustar la activación de ancho de impulso del motor de conformidad con la desviación entre valores reales y valores nominales.

La primera forma de realización anteriormente indicada de la fuente de corriente constante tiene la desventaja de que se produce una potencia de pérdida por la activación del puente. Dado que, por ejemplo, en el sector de los vehículos se presentan fluctuaciones de la tensión de alimentación del orden de magnitud comprendido entre 9 y 16 V, un dimensionamiento correspondiente para un motor que suministre su par de giro máximo con aproximadamente 2 A significaría una potencia de pérdida de aproximadamente 14 vatios. Esta potencia de pérdida solamente puede evacuarse con cuerpos de refrigeración muy costosos en el sector de los vehículos. Además, la evacuación del calor es costosa y la producción de una potencia de pérdida es poco propicia para el consumo. Por lo demás, el calor generado por la potencia de pérdida se percibe como irritante. Por el contrario, en aparatos operados con red esta potencia de pérdida se percibe como menos molesta, ya que allí la tensión de alimentación fluctúa de manera bastante menos fuerte.

La segunda solución anteriormente descrita tiene la desventaja de que se hace necesario un coste adicional del circuito. Además, se tiene que construir un circuito de regulación con un retorno que es desfavorable debido a su tendencia a vibraciones.

El documento US 5, 786, 679 A concierne a un "sistema de servodirección" que presenta un motor de corriente continua que genera un par de giro para asistir al conductor durante el proceso de conducción. Es necesario en este caso detectar el estado de rotación del motor de tensión continua por medio de un "bucle de realimentación" a fin de generar un par de giro óptimo para asistir al proceso de conducción. Para conseguir una alta fiabilidad en la detección del estado de rotación del motor de tensión continua se propone el empleo de un "circuito de conmutación en puente" (véanse el resumen y la columna 1, líneas 1 a 24) .

Se conoce por el documento DE 39 09 042 A1 una disposición de circuito eléctrico con un miembro de ajuste de funcionamiento electromagnético. Para lograr altos datos de potencia con independencia de la magnitud de la tensión de alimentación, para el caso de órganos de ajuste atascados o de marcha pesada, se ha previsto hacer funcionar el miembro de ajuste por medio de un circuito de activación que realiza una operación de palpación de una tensión de alimentación y que reduce el grado de palpación del miembro de ajuste al aumentar la tensión de alimentación.

Se conoce por el documento DE 196 30 036 A1 un interruptor de control para controlar la alimentación de corriente para una carga. En caso de que la temperatura del interruptor de control sobrepase un valor límite, está previsto conmutar la lógica de control de una alta frecuencia de cadencia a una frecuencia de cadencia más baja. El desarrollo de calor en el interruptor de control es considerablemente más pequeño a la frecuencia de cadencia más baja, con lo que se puede dimensionar más pequeño el dispositivo de refrigeración del interruptor de control.

Por último, se conoce por el documento DE 44 44 810 A1 un circuito de control para un motor de accionamiento de soplante de un aparato de calefacción de vehículo. Éste presenta una parte de tensión que suministra una señal representativa de la tensión de alimentación. Se pretende conseguir un par de giro relativamente constante del motor incluso bajo fluctuaciones de la tensión de alimentación convirtiendo para ello la señal en un valor digital que sirve como señal de dirección para una memoria de tablas en la que están almacenadas señales compensadas que se aprovechan para la formación de señales PWM, cuyo valor digital se suministra a la entrada de control de un interruptor de semiconductor situado en el circuito de corriente del motor.

El cometido de la invención consiste en indicar una disposición de circuito para el funcionamiento de un motor, especialmente un motor de corriente continua con excitación permanente, en la que se pueda garantizar también, con fluctuaciones relativamente grandes de la tensión de alimentación, una potencia de pérdida mínima, asegurando a la vez la generación de un par de giro deseado.

Este problema se resuelve por medio de las características indicadas en la reivindicación 1.

Por consiguiente, se ha previsto un dispositivo de control que presenta una entrada a la que se aplica la tensión de alimentación UB del motor o una señal que describe esta tensión de alimentación UB. Asimismo, el dispositivo de control está concebido para que se pueda corregir la solicitación del al menos un elemento de conmutación en función de la tensión de alimentación UB. Gracias al control del elemento de conmutación que solicita al motor en función de la tensión de alimentación se pueden compensar las fluctuaciones de par de giro que se presenten en el motor a consecuencia de fluctuaciones de la tensión de alimentación.

En particular, se puede emplear una activación de modulación de ancho de impulso que se reajuste en función de la tensión de alimentación y en base a una curva característica de motor que indique la medida de un reajuste necesario en función de la fluctuación de la tensión de alimentación.

En conjunto, con la presente invención se puede conseguir una amplia independencia del par de giro respecto de la tensión de alimentación, sin que se produzca una potencia de pérdida excesiva. Si se emplean transistores como elementos de conmutación, estos se emplean entonces solamente en estado de plena conducción o de bloqueo y no en funcionamiento lineal. Se puede mantener así pequeña la potencia de pérdida. Naturalmente, en lugar de semiconductores se pueden emplear también como elementos de conmutación y activar de manera correspondiente otros interruptores de conmutación rápida.

Con el empleo de una modulación de ancho de impulso como activación se emplea una frecuencia de preferiblemente más de 20 kHz.

Cuando se mueve un motor, éste genera, en función de la velocidad de giro, una corriente o una tensión inducida. Esto actúa con efecto de asistencia o en contra de una influencia externa del motor. Para eliminar este efecto se emplea una velocidad de giro captada de un motor para materializar una intensidad de par de giro independiente de la velocidad de giro. A este fin, en una forma de realización preferente del dispositivo de control se ha previsto una entrada adicional a la que se aplica una señal que describe la velocidad de giro del motor. El dispositivo de control está concebido entonces de tal manera que se pueda corregir la solicitación... [Seguir leyendo]

1. Disposición de circuito para el funcionamiento de un motor, en el que

-al menos un elemento de conmutación (12, 14, 16, 18) une el motor (10) con una alimentación de tensión UB en corriente continua,

-está previsto un dispositivo de control (30) que solicita de forma prefijada al al menos un elemento de conmutación (12, 14, 16, 18) de tal manera que el motor (10) genere un par de giro definido,

-el dispositivo de control (30) presenta una entrada (32) a la que se aplica la tensión de alimentación UB del motor (10) o la cual es solicitada con una señal que describe esta tensión de alimentación UB, y está concebido de tal manera que se corrija la solicitación del al menos un elemento de conmutación (12, 14, 16, 18) en función de la tensión de alimentación UB, y

-el dispositivo de control (30) presenta, además, una entrada (34) a la que se aplica una señal que describe la velocidad de giro del motor (10) , y está concebido de tal manera que se corrija la solicitación del al menos un elemento de conmutación (12, 14, 16, 18) en función de la velocidad de giro.

caracterizada por que el dispositivo de control (30) presenta una entrada adicional (36) a la que se aplica una señal que describe la temperatura ambiente del motor (10) , y está concebido de tal manera que se corrija la solicitación del al menos un elemento de conmutación (12, 14, 16, 18) en función de la temperatura ambiente.

2. Disposición de circuito según la reivindicación 1, caracterizada por que está prevista una curva característica sintonizada con el motor (10) y dependiente de la tensión de alimentación UB y por que en base a una curva característica del motor (10) se reajusta una señal para el al menos un elemento de conmutación (12, 14, 16, 18) .

3. Disposición de circuito según cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizada por que está previsto un dispositivo para obtener una corriente media a través del motor (10) dentro de una ventana de tiempo determinada y por que se realiza en base a esta corriente media una corrección para la solicitación del al menos un elemento de conmutación (12, 14, 16, 18) .

4. Disposición de circuito según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que están previstos como elementos de conmutación cuatro transistores (12, 14, 16, 18) que están conexionados con el motor (10) a la manera de un puente en H.

5. Disposición de circuito según la reivindicación 4, caracterizada por que un diodo (13, 15, 17, 19) actuante como diodo de oscilación libre está conectado en paralelo con cada transistor (12, 14, 16, 18) .

6. Disposición de circuito según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que el dispositivo de control (30) está concebido para la activación de los elementos de conmutación (12, 14, 16, 18) por medio de una modulación de ancho de impulso (activación PWM) .

7. Disposición de circuito según la reivindicación 6, caracterizada por que la frecuencia de la activación es superior a 15 kHz.

8. Disposición de circuito según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que el al menos un elemento de conmutación (12, 14, 16, 18) une un motor (10) de corriente continua permanentemente excitado con la alimentación de tensión UB en corriente continua.