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Die Erfindung bezieht sich auf einen elektronisch kommutierten Elektromotor, gemäß den nebengeordneten Patentansprüchen 1 bis 3.
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Elektronisch kommutierte Elektromotoren sind in unterschiedlicher Auslegung und Wirkungsweise bekannt. Überwiegend sind solche Motoren mit einem PM bestückten Läufer versehen. Neuzeitliche Reluktanzmotoren werden auch mit einer elektronischen Kommutierungseinrichtung betrieben. Ein solcher Motor kann einen PM erregten Läufer besitzen.
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DE 10 2009 044 528 A1 beschreibt einen Reluktanzmotor mit einer elektronischen Kommutierung in unterschiedlicher Auslegung.
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Am Ständer ist einerseits eine Durchmesserwicklung (Vollteilungswicklung) angeordnet, 1 B.
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Andererseits sind die Spulen der Wicklungsstränge am Rückjoch BY (torusförmige Wicklung) angeordnet, 14.
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33 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit einer torusförmigen Wicklung nach 14. Am Ständer sind vier Wicklungsstränge angeordnet, und nach vier Läuferschritten a,b,c,d wiederholen sich die Betriebsvorgänge.
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Während eines jeweiligen Läuferschrittes ist lediglich die Hälfte der Ständerzähne mit einem Magnetfeld beaufschlagt und an der Hälfte der Permanentmagnetfelder am Läufer liegt ein Drehmoment an.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektronisch kommutierten Elektromotor zu schaffen, bei dem ein Rastmoment eines Läufers reduziert ist und einen hohen Wirkungsgrad bei einer breiten Drehzahlspreizung aufweist.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der nebengeordneten Patentansprüche 1 bis 3 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den übrigen Ansprüchen und der Beschreibung zu entnehmen.
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Durch einen speziellen Aufbau und eine effektive Steuerung des erfindungsgemäßen elektronisch kommutierten Elektromotors bestehen die Vorteile im besonderen darin, daß eine hohe Energiedichte, und im Verhältnis zu der Energiedichte eine geringe Erwärmung, und somit ein hoher Wirkungsgrad erzielt ist und ein Rastmoment des Läufers reduziert ist.
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Eine Läuferstellung zum Ständer ist vorzugsweise über ein Drehwinkelgeber ermittelt, und eine Lageerkennung der Läuferstellung zum Ständer ist mit dem Drehwinkelgeber in einer Ausgabe von Gradwinkel an einen Controller einer Steuerelektronik durchgeführt, und ein Programm des Controllers legt jeweils einen Einschaltzeitpunkt für Wicklungsstränge zur Bestimmung von Läuferschritten in Gradwinkel fest, und variable Drehzahlen sind mit dem Drehwinkelgeber und dem Programm des Controllers einstellbar, wobei ein Einschaltzeitpunkt der Wicklungsstränge zur Bestimmung von Läuferschritten zu einer jeweiligen Drehzahl des Läufers entsprechend zurückverlegt oder vorverlegt ist, so daß bei jeder Drehzahl und jeder Läuferstellung ein optimales Drehmoment am Läufer anliegt und somit jeweils ein maximaler Wirkungsgrad erzielt ist.
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Durch eine entsprechende Auslegung und Bemaßung des Ständers und des Läufers und einer Ansteuerung von Wicklungssträngen durch ein spezielles Programm des Controllers der Steuerelektronik wird ein hochdynamisch steuerbarer Lauf des Elektromotors mit einem hohen Wirkungsgrad bei einer breiten Drehzahlspreizung erzielt.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigt:
- 1 bis 5 in axialer Draufsicht schematische Darstellungen vom Ständer und Läufer des erfindungsgemäßen Elektromotors,
- 6 eine grafische Darstellung,
- 7 eine Einrichtung zur Ermittlung einer Läuferstellung,
- 8 und 9 Schaltungsanordnungen einer elektronischen Steuereinrichtung zur Kommutierung von Wicklungssträngen des Elektromotors.
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1 zeigt in axialer Draufsicht eine Darstellung vom Ständer und Läufer eines Ausführungsbeispiels. Der Ständer 1 ist wie bei einem Reluktanzmotor ausgebildet, und weist zwölf Ständerzähne 2 ohne Polhörner auf. Der Läufer 3 ist achtzehnpolig ausgelegt, wobei achtzehn Permanentmagnetfelder 4 am Läuferumfang angeordnet sind.
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Am Ständer 1 ist eine zweisträngige Ständerwicklung mit den Wicklungssträngen A,B angeordnet, und jede Spule 5 der Wicklungsstränge umschlingt jeweils einen Ständerzahn, wobei eine jeweilige Spule eines Wicklungsstranges jeweils jeden zweiten Ständerzahn umschlingt, und die Wicklungsstränge A,B sind mit einem Strom beaufschlagt, wobei jeder Ständerzahn mit einem Magnetfeld beaufschlagt ist. Zum Luftspalt 6 gerichtete Magnetfelder an den Ständerzähnen und an den Permanentmagneten sind durch N,S gekennzeichnet.
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Ein jeweiliger Läuferschritt wird über eine auflaufende Kante d hinaus bei einer Läuferstellung im Bereich e eingeleitet.
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1 zeigt eine solche Läuferstellung, und vor einer auflaufenden Kante d bei einer Läuferstellung im Bereich g wird ein jeweiliger Läuferschritt beendet.
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Während eines Läuferschrittes befindet sich somit eine auflaufende Kante h der mit einem Magnetfeld beaufschlagten Ständerzähne jeweils innerhalb eines permanentmagnetischen Feldes am Läufer.
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1a zeigt eine Läuferstellung wo ein Läuferschritt beendet wird, und ein nächster Läuferschritt eingeleitet wird, indem der Wicklungsstrang A umgepolt wird.
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Jeweilige Läuferschritte erfolgen in Bereichen von Permanentmagnetfeldern am Läufer, wo ein maximaler Wirkungsgrad erzielt werden kann, und somit ist ein Drehmoment am Läufer am Anfang und am Ende eines Läuferschrittes gleich groß.
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Nebeneinander liegende Ständerzähne sind mit einem N-Polfeld beaufschlagt und jeweils zwei daneben liegende Ständerzähne sind mit einem S-Polfeld beaufschlagt, hierdurch können Magnetfelder am Ständer sich jeweils über nebeneinander liegende Ständerzähne und auf einem kürzesten Weg über den Läufer schließen, wodurch eine geringere Erwärmung des Ständers durch geringere Eisenverluste erzielt ist, womit auch ein Wirkungsgrad erhöht ist.
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Eine Umpolung eines Wicklungsstranges erfolgt, wenn ein Läuferschritt beendet ist.
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Bei einer Auslegung, bei der Ständerzähne und Ständernutöffnungen eine gleiche Breite aufweisen, ist eine Breite der Permanentmagnete am Läufer größer wie die Breite der Ständerzähne, oder Ständerzähne besitzen eine gleiche Breite wie Permanentmagnete am Läufer, wobei dann eine Breite der Ständernutöffnungen kleiner ist wie eine Breite der Ständerzähne.
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Spulen von Wicklungssträngen A,B für Ständerzähne ohne Polhörner sind vorgefertigt, und werden auf die Ständerzähne geschoben.
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1b zeigt einen Ständer 1 mit acht Ständerzähnen 2 mit Polhörnern, und mit Wicklungssträngen A;B mit Spulen 5, wobei die Spulen 5 jeweils einen Ständerzahn 2 umschlingen. Eine Anordnung der Spulen 5 der Wicklungsstränge A;B entspricht wie sie nach der 1 beschrieben ist. An einem Läufer 3' sind zwölf Permanentmagnete 4' oder permanentmagnetische Pole angeordnet. Eine Breite der Ständerzähne entspricht einer Breite der Permanentmagnete, wobei eine Breite einer Ständernutöffnung 7 kleiner gehalten ist wie eine Breite der Ständerzähne.
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Während eines Läuferschrittes sind beide Wicklungsstränge A, B mit einem Strom beaufschlagt. Somit ist jeder Ständerzahn während eines Läuferschrittes mit einem Magnetfeld beaufschlagt, hierbei liegt an jedem Permanentmagnetpolfeld des Läufers ein Drehmoment an, wodurch ein höherer Wirkungsgrad erzielt wird.
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Ein Verhältnis von mit einem Magnetfeld beaufschlagten Ständerzähnen während eines Läuferschrittes zu mit einem Anliegen eines Drehmomentes an permanentmagnetischen Feldern am Läufer beträgt eins zu zwei.
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Ein Verhältnis von Ständerzähnen zu permanentmagnetischen Polen am Läufer der 1 beträgt 1 zu 1,5.
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Ein Verhältnis kann auch kleiner oder größer wie 1 zu 1,5 gewählt sein.
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2 zeigt eine größere Ausführung, bei dem ein Verhältnis von Permanentmagnetfeldern zu Ständerzähnen 1 zu 0,6 beträgt.
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Am Ständer 1' befinden sich sechs Ständerzähne 2' und am Läufer 8 sind zehn Permanentmagnete 4' angeordnet. Spulen 5' von drei Wicklungssträngen a,b,c umschlingen jeweils einen Ständerzahn 2'. Die Wicklungsstränge sind in einer Sternschaltung gehalten, und bei einem jeweiligen Läuferschritt sind zwei Wicklungsstränge a,b mit einem Strom beaufschlagt, und eine Polbildung an den Ständerzähnen ist mit S,S;N,N dargestellt.
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Eine maximale Energieausnutzung wird erzielt, wenn während eines Motorbetriebes ein jeweiliger Läuferschritt in den Bereichen der Permanentmagnetfelder erfolgt, wo ein maximales Drehmoment bei einem maximalen Wirkungsgrad zu erzielen ist. Dieses wird erreicht, wenn während eines Läuferschrittes zwei Wicklungsstränge mit einem Strom beaufschlagt sind, und unmittelbar nach einer auflaufenden Kante d in einem Bereich e ein jeweiliger Läuferschritt beginnt und vor einer auflaufenden Kante d im Bereich g zwischen einer Permanentmagnetfeldmitte f und der auflaufenden Kante d ein jeweiliger Läuferschritt endet.
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2a zeigt einen Ständer 1" mit Ständerzähnen 2", wobei zwischen den bestückten Ständerzähnen 2" jeweils ein nicht mit einem Magnetfeld beaufschlagten unbestückter Ständerzahn 19 angeordnet ist. Auch hier beginnt ein jeweiliger Läuferschritt unmittelbar nach einer auflaufenden Kante d im Bereich e und endet vor eine auflaufenden Kante d in einem Bereich g zwischen einer Permanentmagnetfeldmitte f und einer auflaufenden Kante d.
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Mit den unbestückten Ständerzähnen 19 wird ein Rastmoment des Läufers reduziert und eine Wärmeableitung über den Ständer erhöht.
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3 zeigt ein kleineres Verhältnis wie 1 zu 1,5 und ein Verhältnis von Permanentmagnetfeldern am Läufer zu Ständerzähnen beträgt 1 zu 0,75, wobei auch andere kleinere oder größere Verhältnisse zur Anwendung kommen.
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Am Ständer 9 befinden sich zwölf Ständerzähne 10 und am Läufer 11 sind sechzehn permanentmagnetische Pole 12 angeordnet. Der Ständer 9 beinhaltet drei Wicklungsstränge A',B',C' in einer Sternschaltung, wobei jede Spule 13 der Wicklungsstränge jeweils einen Ständerzahn 10 umschlingt.
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Während eines jeweiligen Läuferschrittes sind auch hier jeweils alle drei Wicklungsstränge A',B',C' mit einem Strom beaufschlagt, mit einer Polbildung an den Ständerzähnen 10 von S,S;N oder N,N;S. Diese Reihenfolge einer Polbildung an den Ständerzähnen wechselt während einer Abfolge von Läuferschritten, indem ein erster Läuferschritt eine Polbildung an den Ständerzähnen in einer Reihenfolge von S,S;N aufweist und ein nächster Läuferschritt eine Polbildung an den Ständerzähnen in einer Reihenfolge von N,N;S aufweist.
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Während eines jeweiligen Läuferschrittes wird jeweils bei einem Drittel einer Wegstrecke eines Läuferschrittes jeweils ein Wicklungsstrang umgepolt.
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Eine Umpolung der Wicklungsstränge erfolgt bei einer Gegenüberstehung von ungleichnamigen Polfeldern von Ständerzähnen und von permanentmagnetischen Polfeldern am Läufer. Während eines jeweiligen Läuferschrittes ist jeder Ständerzahn mit einem Magnetfeld beaufschlagt, hierbei liegt an jedem Permanentmagnetpolfeld des Läufers ein Drehmoment an.
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Während eines jeweiligen Läuferschrittes können auch hier jeweils nur zwei Wicklungsstränge mit einem Strom beaufschlagt sein, wobei ein Wirkungsgrad der gleiche ist.
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Bei der 3 sind am Ständer zwölf Ständerzähne angeordnet.
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Eine minimale Anzahl der Ständerzähne wären drei Ständerzähne.
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3a zeigt eine solche Auslegung des Ständers 14. Die Spule 15 der Wicklungsstränge A',B',C' umschlingt jeweils einen Ständerzahn 16, und die Wicklungsstränge sind auch hier in einer Sternschaltung gehalten, wobei die Wicklungsstränge A' und C' mit einem Strom beaufschlagt sind.
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Am Läufer 17 sind vier Permanentmagnete 18 angeordnet.
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Eine Breite der Ständerzähne entspricht einer Breite der Permanentmagnete am Läufer, wobei eine Weite der Nutöffnungen 7' kleiner gehalten ist wie eine Breite der Ständerzähne.
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Eine Breite der Ständerzähne kann auch kleiner gehalten sein wie eine Breite der Permanentmagnete.
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Auch hier können während eines jeweiligen Läuferschrittes alle drei Wicklungsstränge A',B',C' mit einem Strom beaufschlagt sein.
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3b zeigt eine solche Ausführung. Eine Breite der Ständerzähne 16 ist vorzugsweise schmaler gehalten wie eine Breite der Permanentmagnete 18 am Läufer. Ein jeweiliger Läuferschritt beträgt eine Wegstrecke von 30°, und nach 90° wird der gleiche Wicklungsstrang umgepolt.
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4 zeigt eine Ausführung, bei der noch weiter ein Rastmoment des Läufers reduziert ist und eine Geräuschentwicklung noch weiter herabgesetzt ist.
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Zwischen den bestückten Ständerzähnen 16' ist jeweils ein nicht mit einem Magnetfeld beaufschlagter unbestückter Ständerzahn 19' angeordnet, und zwischen den Permanentmagnetfeldern 18' am Läufer sind nicht mit einem Magnetfeld beaufschlagte Läuferzähne 20 angeordnet.
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Eine Breite eines Permanentmagnetfeldes 18' am Läufer entspricht einer Breite eines bestückten Ständerzahns 16', wobei eine Breite eines Permanentmagnetfeldes 18' auch kleiner oder größer gehalten werden kann wie eine Breite eines bestückten Ständerzahns. Eine Breite eines unbestückten Ständerzahns 19 ist kleiner gehalten wie eine Breite eines bestückten Ständerzahns 16' und eine Breite eines Läuferzahns 20 ist kleiner gehalten wie eine Breite eines unbestückten Ständerzahns 19'.
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4 zeigt eine Läuferstellung, wo ein Läuferschritt halb beendet ist und alle drei Wicklungsstränge a,b,c mit einem Strom beaufschlagt sind.
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4a zeigt eine Läuferstellung am Anfang eines Läuferschrittes, wobei zwei Wicklungsstränge mit einem Strom beaufschlagt sind, wobei der Wicklungsstrang a abgeschaltet wurde und der Wicklungsstrang c angeschaltet wurde.
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4b zeigt eine Ausführung, bei der sechs Ständerzähne 21 mit Polhörnern am Ständer 22 angeordnet sind und am Läufer 23 sind acht Permanentmagnetfelder 24 angeordnet, wobei eine Breite der Permanentmagnetfelder breiter gehalten sind wie eine Breite der Ständerzähne, wobei zwischen den bestückten Ständerzähnen 21 jeweils ein unbestückter Ständerzahn 19' angeordnet ist.
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4b zeigt eine Läuferstellung, bei der zwei Wicklungsstränge a' und b' mit einem Strom beaufschlagt sind.
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4c zeigt eine Ausführung für eine hohe Leistungsaufnahme.
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Zwischen den bestückten Ständerzähnen 21 ist jeweils ein unbestückter Ständerzahn 25 angeordnet und zwischen den Permanentmagnetfeldern 24' ist jeweils ein nicht mit einem Magnetfeld beaufschlagter Läuferzahn 26 angeordnet.
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Eine Breite eines Permanentmagnetfeldes entspricht einer Breite eines bestückten Ständerzahns oder ist etwas schmaler oder breiter gehalten, und eine Breite eines unbestückten Ständerzahns ist schmaler gehalten wie eine Breite eines bestückten Ständerzahns, und eine Breite eines Läuferzahns 26 ist schmaler gehalten wie eine Breite eines unbestückten Ständerzahns.
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Während eines Läuferschrittes sind zwei von den in einer Sternschaltung gehaltene Wicklungsstränge a',b' c' mit einem Strom beaufschlagt.
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Ein maximaler Wirkungsgrad wird erzielt, wenn während eines Motorbetriebes ein jeweiliger Läuferschritt im Bereich unmittelbar nach einer Permanentmagnetfeldmitte i beendet wird.
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4c zeigt eine Läuferstellung, bei der eine auflaufende Kante h von Ständerzähnen eine Mitte i von Permanentmagnetfeldern erreicht hat, und der Wicklungsstrang a' wurde abgeschaltet und der Wicklungsstrang c' wurde ans Netz gelegt, hierbei hat eine auflaufende Kante j der Permanentmagnetfelder eine auflaufende Kante h' von Ständerzähnen des Wicklungsstranges c' erreicht und eine ablaufende Kante k der Permanentmagnetfelder hat eine ablaufende Kante h" der unbestückten Ständerzähne erreicht und eine ablaufende Kante m der Permanentmagnetfelder hat eine auflaufende Kante n der unbestückten Ständerzähne erreicht, womit ein maximales Drehmoment am Läufer erzielt ist.
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Die Permanentmagnete am Läufer können auch im Läufer integriert sein.
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5 zeigt eine solche Anordnung. Auch hier besitzt der Ständer 22' zwischen den bestückten Ständerzähnen 21' unbestückte Ständerzähne 25'. Die unbestückten Ständerzähne 25' können vorzugsweise jeweils einen Kühlungskanal aufweisen, und durch diese Kühlungskanäle kann entweder gekühlte Luft oder Kühlflüssigkeit durchfließen. Die Permanentmagnete 24" sind im Läufer 27 integriert. Zum Luftspalt ist der Läufer vorzugsweise kreisrund. Eine Breite der Permanentmagnete 24" entspricht einer Breite der bestückten Ständerzähne 1.
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Ein Läuferschritt wird beendet, wenn eine Mitte i vom auflaufenden Feld der Permanentmagnete eine auflaufende Kante h von bestückten Ständerzähnen erreicht hat, und gleichzeitig wird ein nächster Läuferschritt eingeleitet, wenn gleichnamige Magnetfelder von mit einem Magnetfeld beaufschlagten Ständerzähnen und von Permanentmagnetfeldern sich gegenüber stehen. 5 zeigt eine solche Läuferstellung. Der Wicklungsstrang a' wurde abgeschaltet und der Wicklungsstrang c' wurde ans Netz gelegt.
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Der Ständer kann auch ohne unbestückte Ständerzähne ausgebildet sein.
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5a zeigt eine solche Auslegung. Vorzugsweise ist dann der Elektromotor durchzugsbelüftet, wobei der Läufer dann eine Kapselung u aufweist.
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Ein höchstes Drehmoment wird erzielt unmittelbar nach einer genauen Gegenüberstehung von gleichnamigen Magnetfeldern von Ständerzähnen und von Permanentmagnetfeldern am Läufer, und ein steiles Abfallen des Drehmomentes erfolgt bei Gegenüberstehung von ungleichnamigen Magnetfeldern, und wird eine Permanentmagnetfeldmitte i hierbei überschritten fällt ein Drehmoment gegen Null ab.
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Ein sich Kurzschließen von an den Ständerzähnen nebeneinander liegenden ungleichnamigen Polfeldern am Luftspalt über den Läufer wird verhindert durch ein jeweils dazwischen liegendes ablaufendes Permanentmagnetfeld.
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Es wird ein Wirkungsgrad von um die 95 % erreicht, und durch die unbestückten Ständerzähne 25' wird eine Wärme der Spulen von den bestückten Ständerzähnen über den Ständer abgeleitet, somit hat ein solcher Elektromotor verhältnismäßig eine geringe Erwärmung zu den Permanentmagneten im Läufer.
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Ein solcher Elektromotor zeichnet sich besonders dadurch aus, dass bei einer hohen Drehzahlspreizung von etwa 80 %, bei gleicher anliegender Nennlast, ein hoher Wirkungsgrad von 90 % und höher erzielt wird.
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Die Systeme der Fig. von 1 bis 5 sind untereinander kombinierbar und/oder austauschbar, und der Elektromotor kann sowohl als Innenläufer als auch als Außenläufer ausgebildet sein.
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6 zeigt eine grafische Darstellung vom Wirkungsgrad eines solchen Elektromotors. Während eines Anlaufens und Hochlaufens des Elektromotors steigt der Wirkungsgrad steil an, und bei Zunahme einer Drehzahl und bei einer gleichen anliegenden Nennlast am Elektromotor, steigt der Wirkungsgrad weiter leicht an, bleibt in einem breiten Drehzahlbereich annähernd konstant, und ab einer höheren Drehzahl fällt der Wirkungsgrad wieder leicht ab.
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Auch hier beträgt ein Verhältnis der 5 von Permanentmagnetfeldern am Läufer zu Ständerzähnen 1 zu 0,75, und ein genauer Beginn und eine genaue Beendigung eines Läuferschrittes ist von größter Bedeutung.
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Eine sichere Lageerkennung der Läuferstellung zum Ständer wird vorzugsweise mit einer Winkelerfassungseinrichtung durchgeführt. Diese Einrichtung ermittelt die Läuferstellung zum Ständer in Grad, und gibt diese Daten an einen Controller der Steuerelektronik, und die Einrichtung zur Ermittlung des Gradwinkels ist vorzugsweise ein dem Elektromotor und der Steuerelektronik zugeordneter Drehwinkelgeber einer besonderen Art.
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In 7 ist eine solche Einrichtung schematisch dargestellt. Am Ende einer Welle des Elektromotors 28 befindet sich ein Permanentmagnet 29 mit einer diametralen Magnetisierung, dem ein Drehwinkelgeber IC 30 zur Ermittlung des Gradwinkels zugeordnet ist, und der Drehwinkelgeber 31 ist vorzugsweise von außen an ein Lagerschild des Elektromotors angeordnet, wobei der Permanentmagnet 29 auf ein nicht magnetisierbares Wellenende oder an eine Halterung 32 aus nicht magnetisierbarem Material am Wellenende befestigt ist, und der Permanentmagnet mit der Halterung durch das Lagerschild 33 geführt ist.
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Das Drehwinkelgeber IC 30 ist vorzugsweise auf eine flexible Leiterplatte 34 angeordnet, wobei die flexible Leiterplatte am Boden einer Abdeckkappe 35 befestigt ist, und die flexible Leiterplatte ist vorteilhaft mit Steckanschlüssen 36 ausgebildet, die aus der Abdeckkappe rausgeführt sind, und die Abdeckkappe wird staubdicht an das Lagerschild des Elektromotors befestigt.
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Der Drehwinkelgeber 31 kann auch hier im Elektromotor integriert sein.
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Bei Inbetriebnahme des Elektromotors ermittelt der Drehwinkelgeber den Gradwinkel der Läuferstellung zum Ständer, wobei für den betreffenden Läuferschritt die hierfür zuständigen Transistoren von Halbbrücken angesteuert werden, und nach dem Beenden des Läuferschrittes werden die nächstfolgenden Läuferschritte eingeleitet.
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Bei zunehmender Drehzahl des Elektromotors wird der Läufer in seiner Drehbewegung stetig schneller wie ein Aufbau eines Ständerfeldes für einen jeweiligen geschalteten Läuferschritt, dieser Zeitverzug wird einerseits durch den Elektromotor selbst verursacht und andererseits durch die Steuerelektronik, so daß ab einer bestimmten Drehzahl der Läufer in seiner Drehbewegung gebremst wird.
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Damit der Elektromotor bis hin zu einer hohen Drehzahl variabel betrieben werden kann, und ein maximaler Wirkungsgrad bei jeder Drehzahl erreicht wird ist es erforderlich, daß der Einschaltzeitpunkt der Wicklungsstränge für die Läuferschritte bei zunehmender und abnehmender Drehzahl des Läufers, stetig vorverlegt oder zurückverlegt wird.
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Ein Zurückverlegen und Vorverlegen des Einschaltzeitpunktes für die Wicklungsstränge zur Bestimmung von Läuferschritten erfolgt während eines Motorbetriebes oder eines Bremsbetriebes mit einem Programm des Controllers der Steuerelektronik 38.
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Der zuvor beschriebene Drehwinkelgeber ermittelt jeweils den Gradwinkel der Läuferstellung zum Ständer und sendet den jeweiligen Gradwinkel zum Controller einer Steuerelektronik, oder der Controller ruft den jeweiligen Gradwinkel vom Drehwinkelgeber ab.
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Zur Festlegung von Gradwinkeln zur Bestimmung von Läuferschritten muß der Drehwinkelgeber kalibriert werden, damit der Permanentmagnet 29 an der Welle des Läufers und das Drehwinkelgeber-IC 30, zentriert zur Welle des Läufers, beliebig zueinander angeordnet werden kann.
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Ein Programm des Controllers der Steuerelektronik ermittelt aus der Null-Grad-Stellung des Läufers einen Einschaltzeitpunkt der Wicklungsstränge für die Läuferschritte. Eine ermittelte Läuferstellung bei einer ausgerichteten Läuferstellung kann auch mit einer anderen Gradzahl wie mit Null-Grad festgelegt werden.
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Der Drehwinkelgeber ermittelt den Gradwinkel vorzugsweise in Einergradschritten, und das Programm des Controllers legt den Einschaltzeitpunkt für die Wicklungsstränge zur Bestimmung von Läuferschritten in Gradwinkel fest, und der Einschaltzeitpunkt wird vorzugsweise in Einergradschritten bei ansteigender und/oder abfallender Drehzahl, bezogen auf eine Null-Grad-Stellung des Läufers entsprechend vor- und/oder zurückverlegt, wobei eine Vorverlegung und/oder Zurückverlegung des Einschaltzeitpunktes für die Wicklungsstränge auch in weniger oder in mehr wie in Einergradschritten erfolgen kann, und somit die Ausgabe der Gradwinkel des Drehwinkelgebers größer oder kleiner wie Einergradschritte sein kann.
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Für eine Einstellung einer variablen einstellbaren Drehzahl wird die Drehzahl des Läufers vorzugsweise mit dem Drehwinkelgeber ermittelt, und eine variable einstellbare Drehzahl wird mit dem Drehwinkelgeber über eine Zeiterfassung durchgeführt.
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Die gewünschte Drehzahl wird entsprechend vorgegeben, und das Programm des Controllers der Steuerelektronik ermittelt über den Drehwinkelgeber eine vorhandene Drehzahl und vergleicht diese mit einer vorgegebenen Drehzahl. Bei Abweichung von der Solldrehzahl werden Transistoren von Halbbrücken oder Vollbrücken entsprechend über eine Pulsweitenmodulation angesteuert.
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Variable Drehzahlen werden üblicherweise mit einem Potentiometer eingestellt, indem mit dem Potentiometer die Pulsweite vorgegeben wird. Mit dem Potentiometer soll hier vorzugsweise Solldrehzahlen vorgegeben werden.
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Zur Anlegung der Wicklungsstränge an eine Stromquelle ist dem Elektromotor eine entsprechende Schaltungsanordnung zugeordnet.
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8 zeigt eine Vollbrücke 37, in der ein Wicklungsstrang angeordnet ist, und der Vollbrücke ist eine Steuerelektronik 38 zugeordnet, und der Steuerelektronik ist dem Drehwinkelgeber 31 zugeordnet. Mit zwei Vollbrücken ist jede Schaltversion für zwei zeitgleich mit einem Strom beaufschlagten Wicklungssträngen durchführbar, oder die zwei Wicklungsstränge werden über drei Halbbrücken gesteuert.
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9 zeigt drei Halbbrücken 37' mit drei Wicklungssträngen in einer Sternschaltung.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009044528 A1 [0003]
