-
Stand der Technik
-
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kommutatormotor mit einem Rotor, der einen mit Lamellen versehenen Kollektor aufweist, an den im Betrieb des Kommutatormotors über zugeordnete Bürsten eine elektrische Spannung zur Bestromung wenigstens einer drehfest mit dem Rotor verbundenen Rotorwicklung anlegbar ist.
-
Aus dem Stand der Technik ist ein Kommutatormotor bekannt, dessen Motorwicklung im Betrieb ein Wechselspannungssignal erzeugt. Dieses Wechselspannungssignal weist einen niederfrequenten Basisspannungsanteil und eine Vielzahl von hochfrequenten Spannungsspitzen auf. Die hochfrequenten Spannungsspitzen entstehen bei Auf- und Abkommutierungen an Bürsten eines dem Kommutatormotor zugeordneten Kommutators und können zur Erfassung verschiedener Betriebsgrößen, wie z. B. der Drehzahl, ausgewertet und somit zur Regelung des Kommutatormotors verwendet werden.
-
Nachteilig am Stand der Technik ist, dass bei einem derartigen Kommutatormotor zur Drehrichtungsbestimmung für den Rotor eine zugeordnete Sensoreinrichtung erforderlich ist.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen neuen Kommutatormotor bereit zu stellen, bei dem sich eine Änderung der Drehrichtung seines Rotors ohne die Bereitstellung einer hierzu geeigneten Sensoreinrichtung erkennen lässt.
-
Dieses Problem wird gelöst durch einen Kommutatormotor mit einem Rotor, der einen mit Lamellen versehenen Kollektor aufweist, an den im Betrieb des Kommutatormotors über zugeordnete Bürsten eine elektrische Spannung zur Bestromung wenigstens einer drehfest mit dem Rotor verbundenen Rotorwicklung anlegbar ist. Die Bürsten und die Lamellen sind dazu ausgebildet, die elektrische Spannung in Abhängigkeit einer Drehrichtung des Rotors zu verändern.
-
Auf diese Weise werden die zeitlichen Abstände der Aufkommutierung und der Abkommutierung je nach Drehrichtung des Rotors unterschiedlich lang ausgebildet, so dass sich bei einem Wechsel der Drehrichtung des Rotors des angegebenen Kommutatormotors eine Änderung im Verlauf der elektrischen Spannung erkennen lässt, ohne dass ein zusätzlicher Sensor, wie beispielsweise ein Hallsensor, hierzu notwendig wäre.
-
In einer Weiterbildung sind die Bürsten und die Lamellen mit einer Asymmetrie ausgebildet, um die elektrische Spannung in Abhängigkeit einer Drehrichtung des Rotors zu verändern.
-
Eine derartige Asymmetrie ist in technisch einfacher Weise in einen herkömmlichen Kommutatormotor einbringbar, so dass der angegebene Kommutatormotor ohne komplexe Änderungen am herkömmlichen Kommutatormotor technisch umsetzbar ist.
-
In einer besonderen Weiterbildung ist die Asymmetrie durch unterschiedlich lange Kommutierungsphasen zwischen den Bürsten und/oder den Lamellen ausgebildet.
-
Auf diese Weise ist lediglich bei den eingangs genannten Spannungsspitzen zwischen Aufkommutierung und Abkommutierung zu unterscheiden, wobei sich aus dem zeitlichen Abstand der Spannungsspitzen in einer bestimmten Reihenfolge von Aufkommutierung zu Abkommutierung die Drehrichtung des Rotors ergibt. Die Länge der Kommutierungsphasen (404, 405) kann auch über die Größe des Drehwinkels gegeben sein.
-
In einer besonderen Weiterbildung sind die unterschiedlich langen Kommutierungsphasen durch unterschiedlich breite Bürsten und/oder unterschiedlich breite Lamellen in Umfangsrichtung des Rotors ausgebildet.
-
Auf diese Weise kann die Änderung der elektrischen Spannung in Abhängigkeit der Drehrichtung des Rotors kostenneutral im angegebenen Kommutatormotor erzeugt werden, da keine zusätzlichen technischen hierzu Elemente notwendig sind.
-
In einer anderen Weiterbildung ist die Asymmetrie durch unterschiedlich lange Abstände zwischen den Kommutierungsphasen zwischen den Bürsten und/oder den Lamellen ausgebildet.
-
Auf diese Weise lässt sich die Änderung der elektrischen Spannung in Abhängigkeit der Drehrichtung des Rotors platzneutral im angegebenen Kommutatormotor umsetzen.
-
In einer zusätzlichen Weiterbildung sind die unterschiedlich langen Abstände zwischen den Kommutierungsphasen durch einen Abstand der Bürsten in Umfangsrichtung des Rotors ausgebildet, bei dem ein zwischen den Bürsten ausgebildeter Winkel ungleich einem Quotienten von 360 geteilt durch die doppelte Anzahl der Polpaare des Rotors, oder einem ganzzahligen Vielfachen hiervon, ist.
-
Auf diese Weise werden Kurzschlüsse an beiden Bürsten bei der Drehung des Rotors vermieden.
-
Das Problem wird auch gelöst durch ein Verfahren zum Erkennen einer Änderung einer Drehrichtung eines Rotors in einem Kommutatormotor, wobei ein sich wiederholendes Muster im Verlauf der elektrischen Spannung zwischen den Bürsten des Kommutatormotors erfasst wird und die Änderung der Drehrichtung erkannt wird, wenn sich das wiederholende Muster verändert.
-
Das Verfahren kann mit oder ohne den angegebenen Kommutatormotor durchgeführt werden.
-
In einer Weiterbildung des angegebenen Verfahrens weist das Muster zeitlich zueinander unterschiedlich beabstandete Spannungsspitzen auf, die durch ein Aufkommutieren und ein Abkommutieren der Bürsten auf die Lamellen des Kommutatormotors gebildet werden.
-
In einer anderen Weiterbildung sind die zeitlichen Abstände der Spannungsspitzen zueinander zumindest teilweise von der Asymmetrie abhängig.
-
Das Problem wird darüber hinaus auch durch eine Vorrichtung gelöst, die zur Durchführung eines der angegebenen Verfahren vorgesehen ist.
-
In einer Weiterbildung der Erfindung weist die angegebene Vorrichtung einen Speicher und einen Prozessor auf. Dabei ist das angegebene Verfahren in Form eines Computerprogramms in dem Speicher hinterlegt und der Prozessor zur Ausführung des Verfahrens vorgesehen, wenn das Computerprogramm aus dem Speicher in den Prozessor geladen ist.
-
Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln, um alle Schritte eines der angegebenen Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer der angegebenen Vorrichtungen ausgeführt wird.
-
Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogrammprodukt, das einen Programmcode enthält, der auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert ist und der, wenn er auf einer Datenverarbeitungseinrichtung ausgeführt wird, eines der angegebenen Verfahren durchführt.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
Die Erfindung ist anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematische Ansicht eines Kommutatormotors mit einem zugeordneten Getriebe gemäß einer Ausführungsform,
-
2 eine schematische Ansicht des Kollektors des Kommutators von 1 mit zugeordneten Bürsten gemäß einer ersten Ausführungsform,
-
3 eine schematische Ansicht von Spannungsspitzen in einer Motorspannung zwischen den Bürsten der 2,
-
4 eine schematische Ansicht des Kollektors des Kommutators von 1 mit zugeordneten Bürsten gemäß einer zweiten Ausführungsform,
-
5 eine schematische Ansicht von Spannungsspitzen in einer Motorspannung zwischen den Bürsten der 4,
-
6 eine schematische Ansicht des Kollektors des Kommutators von 1 mit zugeordneten Bürsten gemäß einer dritten Ausführungsform, und
-
7 eine schematische Ansicht von Spannungsspitzen in einer Motorspannung zwischen den Bürsten der 6.
-
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
-
1 zeigt einen mit Stator- und Rotorkomponenten 181 bzw. 182 versehenen Kommutatormotor 100 mit einer Motorwelle 184 gemäß einer Ausführungsform, der illustrativ in einem Motorgehäuse 180 angeordnet ist. Die Statorkomponenten 181 weisen beispielhaft Permanentmagneten 186 auf und die Rotorkomponenten 182 beispielhaft einen Rotor- bzw. Eisenkern 188 mit einer zur Vereinfachung der Zeichnung nur abschnittsweise gezeigten Motorwicklung 199.
-
Der Kommutatormotor 100 kann z.B. als Antriebsmotor für einen elektrischen Fensterheber, beispielsweise in einem Kraftfahrzeug, Anwendung finden. Hierzu ist der Motor 100 illustrativ mit einem in einem Getriebegehäuse 120 angeordneten Getriebe 110 verbunden, das von der Motorwelle 184 z.B. zur Betätigung eines zugeordneten Fensterhebers antreibbar ist.
-
Gemäß einer Ausführungsform weist der Kommutatormotor 100 zur Kommutierung einen Kommutator 185 mit einem vorgegebenen Kommutatordurchmesser auf und kann derart steuer- bzw. regelbar sein, dass sowohl ein Reversierbetrieb, als auch Vorgaben hinsichtlich einer gewünschten Drehgeschwindigkeit realisierbar sind. Die Funktionsweise und der Aufbau eines geeigneten Kommutatormotors sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt, sodass hier zwecks Knappheit der Beschreibung auf eine eingehende Beschreibung verzichtet wird.
-
Illustrativ umfasst der Kommutator 185 einen Kollektor 183, der an einer zugeordneten Kollektorlauffläche 189 mit zwei oder mehr Bürsten 187, 197 einen Schleifkontakt herstellt, sodass dem Motor 100 im Betrieb über die Bürsten 187, 197 und den Kollektor 183 ein geeigneter Motorstrom zugeführt werden kann. Zur Zuführung dieses Motorstroms zum Motor 100 sind die Bürsten 187, 197 mit einer zugeordneten Gleichspannungsversorgungsquelle 106, 108 elektrisch leitend verbunden, die hier zur Vereinfachung der Zeichnung lediglich schematisch durch ihren Pluspol 108 und ihren Minuspol 106 angedeutet ist und die zur Zuführung eines zugeordneten Gleichspannungsversorgungssignals zur Motorwicklung 199 ausgebildet ist.
-
Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die Beschreibung einer Gleichspannungsversorgungsquelle lediglich beispielhaften Charakter hat und nicht als Einschränkung der Erfindung zu verstehen ist. Vielmehr kann auch eine Wechselspannungsversorgungsquelle zur Bereitstellung eines Wechselspannungsversorgungssignals Anwendung finden, wobei das Wechselspannungsversorgungssignal z.B. durch geeignete Transformatorelemente in ein geeignetes Gleichspannungsversorgungssignal umgewandelt wird.
-
Gemäß einer Ausführungsform sind die Bürsten 187, 197 mit einer Erfassungsund/oder Auswerteeinheit 300 zur Erfassung und/oder Auswertung von Betriebsparametern des Kommutatormotors 100 verbunden oder zumindest verbindbar. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die Erfassungs- und/oder Auswerteeinheit 300 lediglich illustrativ unmittelbar an die Bürsten 187, 197 angeschlossen ist und nicht zur Einschränkung der Erfindung. Vielmehr können zwischen die Erfassungs- und/oder Auswerteeinheit 300 und die Bürsten 187, 197 noch weitere elektronische Bauteile verschaltet werden, z.B. Filterkomponenten zur Filterung von elektromagnetischen Störsignalen usw., oder die Erfassungs- und/oder Auswerteeinheit 300 kann unmittelbar an die Gleichspannungsversorgungsquelle 106, 108 angeschlossen werden.
-
Die Bürsten 187, 197 sind in einem zugeordneten Bürstenhalter 140 angeordnet, der z.B. nach Art eines einstückigen Spritzgussteils ausgebildet ist, und weisen jeweils eine Bürstenbreite auf, die z.B. im Bereich von 1,8 mm bis 3,0 mm liegt. Mindestens eine der Bürsten 187, 197 kann kohlehaltiges Material aufweisen und ist z.B. nach Art einer Kohlebürste ausgebildet.
-
Der Kollektor 183 ist in einer in Richtung von Pfeilen 150 gesehenen, vergrößerten Draufsicht 160 verdeutlicht und weist illustrativ eine Vielzahl von ringförmig angeordneten Lamellen 168, 169, 170, 171, 172, 173, 174, 175, 176, 177, 178, 179 auf, deren Außenumfang die Kollektorlauffläche 189 ausbilden. Die Anzahl der Lamellen 168, 169, 170, 171, 172, 173, 174, 175, 176, 177, 178, 179 ist z.B. gleich einem ganzzahligen Vielfachen von vier. Die Lamellen 168, 169, 170, 171, 172, 173, 174, 175, 176, 177, 178, 179 sind illustrativ an einem den Rotorkomponenten 182 zugeordneten Befestigungselement 190 befestigt. Dieses Befestigungselement 190 ist z.B. eine Rotorwelle 190, die mit dem Rotorkern 188 verbunden oder an diesen angeformt ist.
-
Der Rotorkern 188 weist beispielhaft eine Vielzahl von Polsegmenten auf, zwischen denen zugeordnete Nuten bzw. Schlitze zur Aufnahme der Motorwicklung 199 ausgebildet sind. Illustrativ weist der Rotorkern 188 zwölf Polsegmente 128, 129, 130, 131, 132, 133, 134, 135, 136, 137, 138, 139 auf, die jeweils einen Zahnabschnitt und einen zugeordneten Jochabschnitt haben. Z.B. hat das Polsegment 130 einen Zahnabschnitt 192 und einen Jochabschnitt 194. Der Rotorkern 188 ist somit zwölfnutig ausgebildet und darüber hinaus gemäß einer Ausführungsform vierpolig am Stator 181 ausgestaltet. Die Motorwicklung 199 ist zur Vereinfachung der Zeichnung lediglich am Polsegment 139 gezeigt; dem Fachmann ist jedoch hinreichend bekannt, wie die Motorwicklung 199 vollständig am Rotorkern 188 angeordnet werden kann.
-
Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass der vierpolige Kommutatormotor 100 lediglich beispielhaft zwölfnutig ausgebildet ist und nicht zur Einschränkung der Erfindung. Vielmehr kann der vierpolige Kommutatormotor 100 wie oben beschrieben eine Anzahl von Lamellen und somit eine Anzahl von Nuten aufweisen, die gleich einem ganzzahligen Vielfachen von vier ist, sodass die vorliegende Erfindung z.B. auch bei sechzehnnutigen oder achtnutigen, vierpoligen Kommutatormotoren Anwendung finden kann.
-
Im Betrieb des Kommutatormotors 100 wird der Motorwicklung 199 von der Gleichspannungsversorgungsquelle 106, 108 über den Kommutator 185, d.h. über die Bürsten 187, 197 und den Kollektor 183, ein Gleichspannungsversorgungssignal zugeführt, um die Rotorwelle 190 und somit die Motorwelle 184 in Drehungen zu versetzen. Hierdurch wird der Motorwicklung 199 über die Bürsten 187, 197 und die voneinander beabstandeten Lamellen 168, 169, 170, 171, 172, 173, 174, 175, 176, 177, 178, 179 des Kollektors 183 ein zum Betrieb des Kommutatormotors 100 erforderlicher Strom bzw. Motorstrom von der Gleichspannungsversorgungsquelle 106, 108 derart zugeführt, dass der Kollektor 183 relativ zu den Bürsten 187, 197 verdreht wird und somit durch entsprechende, an den Bürsten 187, 197 auftretende Lamellenwechsel Kommutierungen des Kommutators 185 bewirkt werden.
-
Unter einem „Lamellenwechsel“ wird im Kontext der vorliegenden Erfindung verstanden, dass z.B. bei einer Drehung der Rotorwelle 190 im Uhrzeigersinn zunächst die Lamelle 174 an der Bürste 197 anliegt, dann die Lamelle 173, dann die Lamelle 172 usw. Hierbei kann zwischen Auf- und Abkommutierungen der Lamellen unterschieden werden, wobei im Kontext der vorliegenden Erfindung der Begriff „Aufkommutierung“ bedeutet, dass z.B. bei der Drehung der Rotorwelle 190 im Uhrzeigersinn eine entsprechende Lamelle, z.B. die Lamelle 174, in Kontakt mit der Bürste 197 kommt, wohingegen der Begriff „Abkommutierung“ bedeutet, dass der Kontakt zwischen dieser Lamelle und der Bürste 197 wieder getrennt wird, z.B. durch die weitere Drehung der Rotorwelle 190 im Uhrzeigersinn. Anders ausgedrückt erfolgt eine „Abkommutierung“ im Kontext der vorliegenden Erfindung, wenn eine durch Drehung der Rotorwelle 190 in Schleifkontakt mit einer der Bürsten 187, 197 gebrachte Lamelle, z.B. die Lamelle 174, wieder vollständig von der entsprechenden Bürste 187, 197 weggedreht wird.
-
Bevor auf weitere strukturelle Details des Kommuntatormotors 100 eingegangen wird, werden nachstehend kurz die elektrischen Vorgänge beim Aufkommutieren und Abkommutieren erläutert. Wenn beim Aufkommutieren die Motorwicklung 199 über die Lamellen 168 bis 179 mit den Bürsten 187, 197 elektrisch verbunden wird, wird an die Motorwicklung 199 schlagartig ein Strom angelegt. Wenn zur Vereinfachung angenommen wird, dass die Motorwicklung 199 rein induktiv ohne weitere kapazitive Effekte wirkt, dann wird durch das Aufkommutieren in der Motorwicklung 199 ein magnetisches Feld aufgebaut, was während des Aufbaus des magnetischen Feldes zu einem positiven Spannungssprung führt. Wenn demgegenüber beim Abkommutieren die Motorwicklung 199 von den Bürsten 187, 197 elektrisch getrennt wird, wird der oben genannte Strom von der Motorwicklung 199 schlagartig getrennt. Folglich wird unter den oben genannten Bedingungen beim Abkommutieren in der Motorwicklung 199 ein magnetisches Feld abgebaut, was während des Abbaus des magnetischen Feldes zu einem entsprechend negativen Spannungssprung führt. Beim Aufkommutieren entstehen daher positive Spannungsspitzen zwischen dem Pluspol 108 und dem Minuspol 106 und beim Abkommutieren negative Spannungsspitzen.
-
Nachstehend wird auf 2 und 3 Bezug genommen, die entsprechend den gemäß einer ersten Ausführungsform ausgebildeten Kommutator 185 mit dem Kollektor 183 und den Bürsten 187, 197 sowie zwischen dem Pluspol 108 und dem Minuspol 106 abfallenden Spannungsspitzen 401, 402 in einem Diagramm zeigen, in dem Spannungen 410 über die Zeit 412 aufgetragen sind.
-
2 zeigt die Lamellen 168, 169, 170, 171, 172, 173, 174, 175, 176, 177 von 1, deren Anzahl zwecks Vereinfachung der Zeichnung verringert wurde, sowie die Bürsten 187, 197 von 1, die gemäß einer ersten Ausführungsform in Umfangsrichtung des Kollektors 183 gesehen unterschiedlich breit ausgebildet sind. Wird beispielsweise ein Lamellenübergang zwischen der ersten Lamelle 168 und der letzten Lamelle 177 betrachtet, der in 2 unterhalb der ersten, beispielhaft breiteren Bürste 187 dargestellt ist, so verweilt der betrachtete Lamellenübergang bei einer Drehung des Kollektors 183 in die Drehrichtung 207 mit einer konstanten Geschwindigkeit unter der breiteren Bürste 187 mit einer längeren Verweildauer als unter der zweiten, beispielhaft schmaleren Bürste 197.
-
3 zeigt beispielhafte Verweildauern der Lamellenübergänge von 2 unter den Bürsten 187, 197 von 2, die nachfolgend auch als „Kommutierungszeiten“ bezeichnet werden, bei einer Drehung in die Drehrichtung 207 von 2. Diese Kommutierungszeiten sind illustrativ mit den Bezugszeichen 404 und 405 gekennzeichnet. Die Kommutierungszeit eines jeweils betrachteten Lamellenübergangs unter der breiteren Bürste 187, d.h. die Zeit 412 zwischen einem positiven Spannungspuls 401 für das Aufkommutieren und einem negativem Spannungspuls 402 für das Abkommutieren, ist hierbei mit dem Bezugszeichen 404 versehen, während die Kommutierungszeit des betrachteten Lamellenübergangs unter der schmaleren Bürste 197 mit dem Bezugszeichen 405 versehen ist. Die Zeiten 406 zwischen den Kommutierungsphasen 404, 405, also die Zeiten 412, in denen weder mit der breiteren Bürste 187 noch mit der schmaleren Bürste 197 ein Lamellenübergang in Kontakt ist, sind in der 3 in einer dem Fachmann bekannten Weise konstant.
-
Somit wechseln sich jeweils eine lange Kommutierungszeit 404, d.h. eine Verweildauer eines Lamellenübergangs unter der breiteren Bürste 187, und eine kurze Kommutierungszeit 405, d.h. eine Verweildauer eines Lamellenübergangs unter der schmaleren Bürste 197, miteinander ab. Kommt es jedoch zu einem Wechsel der Drehrichtung, z.B. von der mit 207 gekennzeichneten Drehrichtung in die entgegengesetzte Drehrichtung, der in 3 illustrativ zum Zeitpunkt 403 stattfindet, dann durchquert ein Lamellenübergang der zuvor eine der Bürsten 187, 197 durchquert hat, die entsprechende Bürste 187, 197 noch einmal. Das heißt, dass sich je nachdem, was zuvor aufgetreten ist, eine lange Kommutierungszeit 404 oder eine kurze Kommutierungszeit 405 wiederholt. In 3 ist dies durch die zeitlich aufeinander folgenden langen Kommutierungszeiten 404 vor dem Zeitpunkt 403 und nach dem Zeitpunkt 403 dargestellt. Das heißt jedoch wiederum, dass sich die Drehrichtungsänderung bzw. der Wechsel der Drehrichtung 207 des in 2 gezeichneten Kollektors 183 und damit des Rotors 182 des Kommutatormotors 100 entsprechend aus einer Änderung der Spannung zwischen dem Pluspol 108 und dem Minuspol 106 erkennen lässt, sobald sich in dieser Spannung zwei aufeinanderfolgende kurze oder lange Kommutierungszeiten 404, 405 finden. Diese Erkennung der Drehrichtungsänderung kann beispielsweise mit der Erfassungs- und/oder Auswerteeinheit 300 von 1 durchgeführt werden.
-
Nachstehend wird auf 4 und 5 Bezug genommen, die entsprechend den gemäß einer zweiten Ausführungsform ausgebildeten Kommutator 185 von 1 mit dem Kollektor 183 und den Bürsten 187, 197 von 1 sowie zwischen dem Pluspol 108 und dem Minuspol 106 von 1 abfallenden Spannungsspitzen 401, 402 in einem Diagramm zeigen, in dem Spannungen 410 über die Zeit 412 aufgetragen sind.
-
4 zeigt die Lamellen 168, 169, 170, 171, 172, 173, 174, 175, 176, 177 von 1, deren Anzahl zwecks Vereinfachung der Zeichnung verringert wurde, sowie die Bürsten 187, 197 von 1, die gemäß einer zweiten Ausführungsform in Umfangsrichtung des Kollektors 183 gesehen mit einem Abstand zueinander angeordnet sind, bei dem ein zwischen den Bürsten 187, 197 ausgebildeter Winkel 430 ungleich einem Quotienten von 360 geteilt durch die doppelte Anzahl der Polpaare des Rotors 182 oder einem ganzzahligen Vielfachen hiervon ist. Im vorliegenden Beispiel wurde angenommen, dass der Rotor 182 des Kommutatormotors 100 von 1 zwei Polpaare zum Ausbilden eines magnetischen Querfeldes aufweist. Demzufolge sollte der Abstand bevorzugt derart ausgebildet sein, dass der Winkel 430 von 90° abweicht. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass gemäß einer alternativen Ausgestaltung der Winkel 430 auch 90° betragen kann.
-
5 zeigt die Kommutierungszeiten 404, 405 von 3 der unter den Bürsten 187, 197 von 4 bei einer Drehung in die Drehrichtung 207 von 4 auftretenden Lamellenübergänge. Die Anordnung der Bürsten 187, 197 mit dem in 4 angedeuteten und zuvor definierten Abstand bzw. Winkel 430 führt dazu, dass die Zeiten 406 zwischen den Kommutierungsphasen 404, 405 unterschiedlich lang werden, je nachdem, ob zuvor eine Kommutierungsphase 404 unter der ersten Bürste 187 oder eine Kommutierungsphase 405 unter der zweiten Bürste abgeschlossen wurde. Die Drehrichtung 207 kann dann in derselben Weise ermittelt werden, wie oben stehend bei 2 und 3 beschrieben wurde.
-
Werden die Beispiele aus den 2 bis 5 miteinander kombiniert, lässt sich darüber hinaus auch die Drehrichtung 207 des Rotors 182 des Kommutuatormotors 100 selbst und nicht ein Wechsel der Drehrichtung 207 erkennen, da nun in zeitlich aufsteigender Reihenfolge mehr als zwei sich voneinander unterscheidende Zeitphasen 404, 405, 406 vorhanden wären, deren zeitliche Reihenfolge unmittelbar die Drehrichtung 207 angibt. Dieses Prinzip soll nachstehend anhand eines dritten Beispiels mit dem gemäß einer dritten Ausführungsform ausgebildeten Kommutator 185 von 1 im Rahmen der 6 und 7 erläutert werden, die entsprechend den gemäß der dritten Ausführungsform ausgebildeten Kommutator 185 von 1 mit dem Kollektor 183 und den Bürsten 187, 197 von 1 sowie zwischen dem Pluspol 108 und dem Minuspol 106 von 1 abfallenden Spannungsspitzen 401, 402 in einem Diagramm zeigen, in dem Spannungen 410 über die Zeit 412 aufgetragen sind. Hierbei soll angenommen werden, dass der den gemäß der dritten Ausführungsform ausgebildete Kommutator 185 aufweisende Kommutatormotor 100 von 1 ein einziges Rotorpolpaar zur Ausbildung eines magnetischen Querfeldes aufweist, so dass die beiden Bürsten 187, 197 mit einem nicht weiter referenzierten Winkel von 180° zueinander angeordnet sind. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die konstruktiven Merkmale aus den 2 und/oder 4 in 6 mit eingesetzt werden können, um die Drehrichtung 207 zu bestimmen.
-
6 zeigt die beispielhaft in einem Winkel von 180° zueinander versetzten Bürsten 187, 197, die jedoch alternativ hierzu in einem beliebigen Winkel zueinander angeordnet werden können. Es sei an dieser Stelle ausdrücklich darauf hingewiesen, dass der vorliegende Kommutator 185 um die konstruktiven Merkmale aus den 2 und/oder 4 erweitert werden kann.
-
Im vorliegenden Beispiel sind die Lamellen 168 bis 177 in Umfangsrichtung des Kommutators 185 gesehen mit unterschiedlichen Breiten bzw. Winkeln 475 bis 477 ausgebildet. Auf diese Weise werden in analoger Weise zu 4 und 5 unterschiedlich lange Zeiten 406 zwischen den Kommutierungsphasen 404, 405 erzeugt, aus denen wie bei 3 und 5 beschrieben eine Änderung der Drehrichtung erkennbar ist. Illustrativ sind die Lamellen 168 bis 177 mit fünf verschiedenen Breiten ausgebildet, wobei immer zwei paarweise diametral gegenüberliegende Lamellen 168 bis 177 eine in Umfangsrichtung des Kommutators 185 gesehen gleiche Breite aufweisen. Auf diese Weise werden die Zeiten 406 zwischen den Kommutierungszeiten 404, 405 bei einer Drehung des Rotors 182 des Kommutatormotors 100 und damit des Kollektors 183 in eine Drehrichtung 297 jeweils größer, während die Zeiten 406 bei einer Drehung in der entgegengesetzten Drehrichtung 207 von 2 und 4 jeweils kleiner werden. Auf diese Weise kann nicht nur eine Änderung der Drehrichtung, sondern auch die Drehrichtung 207 bzw. 297 selbst erkannt werden.
-
7 zeigt die Kommutierungszeiten 404, 405 von 3 bzw. 5 der unter den Bürsten 187, 197 von 6 bei einer Drehung in die Drehrichtung 207 bzw. 297 von 6 auftretenden Lamellenübergänge. 7 verdeutlicht die unterschiedlich langen Zeiten 406 zwischen den Kommutierungszeiten 404, 405.
