Gleichstrommotor mit polarisiertem Läufer und mit über Transistoren
gespeisten Ständerspulen Die Erfindung betrifft Gleichstrommotoren, bei welchen
der herkömmliche mechanische Kommutator fortgelassen ist. Es ist ein Gleichstrommotor
mit polarisiertem Läufer bekanntgeworden, bei welchem die Ständerspulen je mit einem
die Kommutierung steuernden Speisetransistor verbunden sind. Die Basisanschlüsse
aller dieser Speisetransistoren werden dabei von einem einzigen Oszillator beaufschlagt,
dessen Frequenz groß gegen die Kommutierungsfrequenz ist. Bei dieser bekannten Anordnung
ist der Ausgang des Oszillators über mehrere als Demodulatorschaltung wirkende Widerstände
(induktiv oder kapazitiv) mit den Basisanschlüssen der Speisetransistoren verbunden.
Durch ein mit der Welle des Motors umlaufendes, weichmagnetisches Steuersegment
wird der -Betrag dieser Widerstände verändert, wodurch die Speisetransistoren auf-
und zugesteuert werden, so daß jeweils ein Transistor stromdurchlässig ist.DC motor with polarized rotor and with over transistors
powered stator coils The invention relates to DC motors in which
the conventional mechanical commutator is omitted. It's a DC motor
became known with a polarized rotor, in which the stator coils each with a
the feed transistor controlling the commutation are connected. The basic connections
all of these supply transistors are acted upon by a single oscillator,
whose frequency is large compared to the commutation frequency. In this known arrangement
is the output of the oscillator via several resistors acting as a demodulator circuit
(inductive or capacitive) connected to the base connections of the supply transistors.
With a soft magnetic control segment that rotates with the shaft of the motor
the amount of these resistors is changed, whereby the supply transistors
and are controlled so that each transistor is current-permeable.
Durch die Erfindung wird ein Weg angegeben, einen Gleichstrommotor
mit geringerem Aufwand zu betreiben. Der Gleichstrommotor mit polarisiertem Läufer
und mit Ständerspulen, die über die Kommutierung steuernde Transistoren gespeist
werden, deren Basisanschlüsse durch einen für sämtliche Ständerspulen gemeinsamen
Oszillator, dessen Frequenz .groß gegen die Kommutierungsfrequenz ist, in Abhängigkeit
von der Läuferstellung mit einer Steuerspannung beaufschlagt werden, indem der Basisstrom
jedes Speisetransistors über eine in dessen Basiskreis liegende Induktionsspule
durch induktive Wirkung mit Hilfe eines mit dem Läufer rotierenden Weicheisensegmentes
beeinflußt wird, hat erfindungsgemäß das Kennzeichen, daß der aus einem Steuertransistor
in Rückkopplungsschaltung bestehende Oszillator eine mit einer Rückkopplungsspule
.des Steuertransistors über einen gemeinsamen Eisenkern magnetisch ständig gekoppelte
Ausgangsspule aufweist und daß das Weicheisensegment als rotierendes magnetisches
Koppelglied zwischen den räumlich in Umfangsrichtung gegeneinander versetzten Induktionsspulen
einerseits und der Oszillatorausgangsspule andererseits ausgebildet ist und die
von der als gemeinsame Primärwicklung für alle Induktionsspulen dienenden Ausgangsspule
abnehmbare Steuerleistung des Transistoroszillators in Abhängigkeit von der Läuferstellung
nacheinander transformatorisch in die als Sekundärwicklungen dienenden Induktionsspulen
hineingekoppelt. Es ist an sich in Verbindung mit aus einer Gleichspannungsquelle
über Transistoren gespeisten Motoren mit polarisiertem Läufer bekannt, die Kopplung
zwischen einer Oszillatorspule und einer Induktionsspule im Basiskreis des Speisetransistors
durch ein Weicheisensegment zu bewirken.The invention provides a way of using a direct current motor
to operate with less effort. The DC motor with polarized rotor
and with stator coils fed by transistors controlling the commutation
whose base connections are shared by one for all stator coils
Oscillator, the frequency of which is large compared to the commutation frequency, depending on
A control voltage can be applied from the rotor position by the base current
each supply transistor via an induction coil located in its base circuit
by inductive effect with the help of a soft iron segment rotating with the rotor
is influenced, according to the invention has the characteristic that the one from a control transistor
An oscillator consisting of a feedback circuit with a feedback coil
.of the control transistor magnetically constantly coupled via a common iron core
Has output coil and that the soft iron segment as a rotating magnetic
Coupling member between the induction coils spatially offset from one another in the circumferential direction
on the one hand and the oscillator output coil on the other hand is formed and the
from the output coil serving as a common primary winding for all induction coils
Removable control power of the transistor oscillator depending on the rotor position
one after the other, transforming them into the induction coils serving as secondary windings
coupled in. It is inherently in conjunction with from a DC voltage source
Motors with polarized rotors powered by transistors known the coupling
between an oscillator coil and an induction coil in the base circuit of the supply transistor
to be effected by a soft iron segment.
Der besondere Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt jedoch darin,
daß der sowieso vorhandene Eisenkreis des Oszillators, welcher die Ausgangs- und
die Rückkopplungsspule trägt, gleichzeitig zur übertragung der Hochfrequenzimpulse
für die Steuerung der Speisetransistoren in Abhängigkeit von der Läuferstellung
verwendet wird. Gegenüber der bekannten Anordnung erfüllen somit die Sekundärwicklungen
im Eisenkreis des Oszillators gemäß der Erfindung gleichzeitig die Funktion der
Induktionsspulen, welche durch das umlaufende Weicheisensegment in Abhängigkeit
von der Läuferstellung transformatorisch mit der Primärwicklung gekoppelt werden.
Die vier Induktionsspulen entsprechen demnach den induktiven bzw. kapazitiven Widerständen
in der bekannten Anordnung. Das Einsparen eines gesonderten Eisenkreises mit gesonderten
Sekundärwicklungen für den Oszillator bedeutet für den Motor .eine wesentliche Herabsetzung
des Gesamtpreises und damit einen technischen Fortschritt.The particular advantage of the present invention, however, is
that the iron circuit of the oscillator, which is present anyway, which is the output and
the feedback coil carries at the same time for the transmission of the high frequency pulses
for controlling the supply transistors depending on the rotor position
is used. Compared to the known arrangement, the secondary windings thus fulfill
in the iron circuit of the oscillator according to the invention at the same time the function of
Induction coils, which depend on the surrounding soft iron segment
are coupled from the rotor position to the primary winding by means of a transformer.
The four induction coils correspond to the inductive or capacitive resistances
in the known arrangement. Saving a separate iron circle with separate ones
Secondary windings for the oscillator means a substantial reduction for the motor
of the total price and thus a technical advance.
Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel wird ein
Motor mit vier Ständerspulen und einem Dauermagnetläufer verwendet.In the embodiment shown in the drawing, a
Motor with four stator coils and a permanent magnet rotor used.
F i g. 1 zeigt eine perspektivische schematische Anordnung der wesentlichen
Teile des Motors; F i g. 2 ist das Schaltschema; während F i g. 3 das Schaltbild
für einen Motor mit Drehzahlregelung darstellt.F i g. 1 shows a perspective schematic arrangement of the essentials
Parts of the engine; F i g. 2 is the circuit diagram; while F i g. 3 the circuit diagram
represents for a motor with speed control.
Die Ständerspulen sind mit 1, 2, 3 und 4 bezeichnet. Sie werden aus
einer Stromquelle 5 über Transistoren 11 bzw. 12, 13, 14 über den Hauptschalter
6 gespeist. Die Basis eines jeden Transistors liegt an der Stromquelle
7,
und zwar über die Dioden 21 bzw. 22, 23, 24 und die Induktionsspulen 31 bzw. 32,
33, 34. Als gemeinsamer Steuerkreis dient ein Transistor 15, an welchen zwei
Spulen 35 und 36 in Rückkopplungsschaltung angeschlossen sind. Es ist aus den F
i g. 2 und 3 zu ersehen, daß die .Rückkopplungsschaltung 15, 35, 36 erregt ist sowie
der Schalter 6 geschlossen wird. Wie nun diese dauernd erregte Schaltung auf die
einzelnen Spulen wirkt, ist aus F i g. 1 zu ersehen. Auf der Welle 16, welche ,den
Dauermagnetläufer 17 trägt, sitzt eine Weichmagnetscheibe 18, welche einen segmentförmigen
weichmagnetischen Ansatz 19 aufweist; dieser Ansatz bewegt sich in dem Luftraum
zwischen den Magnetkernen der Spulen 31 bis 34 und der magnetischen Scheibe 38.The stator coils are labeled 1, 2, 3 and 4. They are fed from a current source 5 via transistors 11 or 12, 13, 14 via the main switch 6. The base of each transistor is connected to the current source 7, via the diodes 21 or 22, 23, 24 and the induction coils 31 or 32, 33, 34. A transistor 15, on which two coils 35 and 36 are connected in feedback circuit. It is from the fig. 2 and 3 it can be seen that the feedback circuit 15, 35, 36 is energized and the switch 6 is closed. How this permanently excited circuit acts on the individual coils is shown in FIG. 1 can be seen. On the shaft 16, which carries the permanent magnet rotor 17, sits a soft magnetic disk 18 which has a segment-shaped soft magnetic extension 19; this approach moves in the air space between the magnetic cores of the coils 31 to 34 and the magnetic disk 38.
Die Spulen 35 und 36 sind auf einem Kern 37 angeordnet, welcher an
seinem Ende eine Scheibe 38 trägt; 37 und 38 sind aus weichmagnetischem Werkstoff
gefertigt. Die Teile 35 bis 38 sind auf dem Ständer fest angeordnet. Konzentrisch
zur Scheibe 38 sind die vier Spulenkerne der Induktionsspulen 31 bis 34 ebenfalls
fest auf dem Ständer angeordnet. Die. Induktionsspulenkerne und die Scheibe 38 lassen
zwischen sich einen Luftspalt frei. Bei -der in der Zeichnung dargestellten Lage
ist der Läuferfluß OL senkrecht und, damit sich der Läufer im Sinne des Pfeiles
25 dreht, muß die Wicklung 2 erregt werden, so daß ein Ständerfiuß OS, wie durch
den Pfeil angedeutet, fließt. Dementsprechend steht der Magnetsteg 18, 19 vor der
Spule 32, so daß, wie durch den Pfeil angedeutet, ein Steuermagnetfluß fließt. Aus
F i g. 3 ist zu entnehmen, daß .durch Erregung der Spule 32 die Basis des Transistors
12 negatives Potential erhält und der Transistor nunmehr über seinen Emitter und
Kollektor die Ständerspule 2 aus der Stromquelle 5 speist. Der Motor beginnt also
zu laufen und hat stets durch den umlaufenden Magnetteil 18, 19 in der jeweils für
die Arbeit erforderlichen Spule Stromzuführung.The coils 35 and 36 are arranged on a core 37 which is attached to
its end carries a disk 38; 37 and 38 are made of soft magnetic material
manufactured. The parts 35 to 38 are fixedly arranged on the stand. Concentric
The four coil cores of the induction coils 31 to 34 are also for the disk 38
fixed on the stand. The. Induction coil cores and disk 38 leave
free an air gap between them. In -the position shown in the drawing
the runner flux OL is vertical and so that the runner is in the direction of the arrow
25 rotates, the winding 2 must be excited, so that a stator foot OS, as through
indicated by the arrow flows. Accordingly, the magnetic web 18, 19 is in front of the
Coil 32 so that, as indicated by the arrow, a control magnetic flux flows. the end
F i g. 3 it can be seen that .by energizing the coil 32, the base of the transistor
12 receives negative potential and the transistor now via its emitter and
The collector feeds the stator coil 2 from the power source 5. So the engine starts
to run and has always by the rotating magnetic part 18, 19 in each case for
the work required coil power supply.
Dadurch, daß eine gerade Anzahl von Ständer; spulen vorhanden ist,
kann man sie in zwei gleich große Gruppen teilen und diese Gruppen an einen Drehzahlgeber,
welcher im vorliegenden Fall als astabile Kippstufe 20 ausgebildet ist, anschließen.By having an even number of uprights; coils is available,
you can divide them into two groups of equal size and connect these groups to a speed sensor,
which in the present case is designed as an astable flip-flop 20, connect.
Die aus den Spulen 1 und 3 gebildete Gruppe ist durch ihre Steuerspulen
,an die Klemme 26 der astabilen Kippstufe angeschlossen, die andere Gruppe liegt
an der Klemme 27. Die Speisung des Drehzahlgebers erfolgt über den Schalter 28,
welcher selbstverständlich mit dem Schalter 6 mechanisch gekuppelt sein kann.The group formed from coils 1 and 3 is through their control coils
, connected to terminal 26 of the astable multivibrator, the other group is located
at terminal 27. The speed sensor is supplied via switch 28,
which of course can be mechanically coupled to the switch 6.
Der Drehzahlgeber sendet an die Klemmen 26 und 27 abwechselnd Impulse
gleichen Potentials; er wird so eingestellt, daß die Impulsfrequenz der jeweils
gewünschten Drehzahl entspricht:The speed sensor alternately sends pulses to terminals 26 and 27
same potential; it is set so that the pulse frequency of each
required speed corresponds to: