DE1613005A1 - Gleichstrommotor,insbesondere kollektorloser Gleichstrommotor - Google Patents

Description

• Gleichstrommotor, insbesondoxe kollektorloser Gleichstrommotor Die Erfindung betrifft einen Gleichstrommotor, Insbesondere kollektorlosen Gleichstrommotor7 mit einem ein-oder vielpolpaarigen Permanentmagnetläufer und mit mehreren stationären Wicklungssträngen, die mittels einer Steuerschaltung nacheinander an eine Gleichstromquelle gelegt werden kÖnnen.

  Gleichstrommotoren dieser Art werden mit einer Stator-

  wicklung'ausgebildetp. die mehreret #eiapielsweiie drei

  einzelne Wicklungestränge aufweiatt die gleichmäßig gegei

  einander versetzt Ilber -den Umfang. des Notore. verteilt

  angeordnet sind. Es ist auch bereite ein gleichstrommo-

  tor dieser Art vorgeschlagen worden, bei welchem mehrere

  Einzelspulen -so miteingnder zu den einzelnen*.Wicklunge-

  strängen.entsprechend-en Spulengrupp-en geschaltel eind, -

  daß bei.Jedem durch die Steuerschaltung bewirkten Wei- -

  terschalten ein mechanischer Schaltschritt ergielt wird,

  der nur -einem Bruchteil des elektrischen Schaltschrittes

  entspricht. Die Welle eines solchen Motors kann direkt

  L#ls Tonwelle eines Tonbandgerätes ausgebildet sein, da

  an ihr ein gleichmäßiges und ausreichend starken Dreh-

  moment erzielbär Ist.

  Tonwellen von Tonbandgeräten müssen auf verschiedene

  Drehzahlen zur Erzielung unterschiedliebLer Bandgeschwiti-

  digkeiten umschaltbar sein. Dabei wird bei allen Dreh-,

  zahlen das gleiche Drehmoment gefordert, Andererseits

  ist auch die VersoWngespannung des Gerätes bei jeder

  Drehzahl der Tonwelle die gleiche.

  Beim Betrieb des Moto rs gilt

  folgende-Spannungegleichung:

  IMIK R il

  wobei U K die Klemmenspannung des klotors, EMK die in der

  Motorwicklung erzeugte elektromotoris che Gegenkraft, R

  der Wicklungsaiderstand und I der Alotorstrom is#. soll,

  das Drehmoment gleichbleiben, muß bei jeder Drehzahl aucJ

  der sleiche Lotorstrom I fließen. Bei einer Drehzahlver-

  ringerungbei gleichbleibendem Drehmoment wird aber auch -

  die elektromotorische Gegenkraft EIJK kleiner und damit

  eine geringere-Klemmenspannung U K erfo'rddrllch. Bei be-

  kannten drehzahlgeregelten Motoren wird der Unterschied

  der Klemmenspannung U K-des klotors von der im allgemeinGa-

  von einer Batterie gelieferten Versor gun gsspannung durch

  einen Spar-n5äiffflbf all an einem Vordiiderstand, beis-iels--

  weise an einem Transistor einer- Steußrschalt-unß, bewirkt.7-

  Dies bedeutet e ine nutzlose Vernichtung eines Teiles der

  zugeführten Energieund der Wirkungsgrad der-gesamten An-

  ordnung, nämlich des M.otors und seiner zugeordneten Reg

  sc-haltunF, sinkt bei verringerter Drehzahl merklich ab.

  Der Erfindung lag die Aufgabe zugrundeg den vorstehend

  geschildert-en chlteil zu vermeiden und einen Gleichstrom-

  motor zu schaffen, bei welchem eine-

  Drehzahlumschaltung ohne wesentliche Verminderung das

  Wirkungsgrades der Anlage erzielt werden kann.

  Diese Aufgabe wird erfindungagemäß dadurch gelöatg.daß

  die Wicklungesträdge in einzelne Abschnitte Unterteilt

  sind, über die mindestens eJ.rmUmsohalter,-eine Klemm-

  leiste o.dgl. so miteinander wahlwelne verbilldbar sind,

  daß unterschiedliche Kombinationen von Parallel- und/odef

  Reihenschaltungen der Strangabschnitte im Sinne der Er-

  zeugung einer unterschiedlichWelektromotorisden Gegen-#-

  kraft im Strang herstellbar sind. Dabei können die Stra--

  abschnitte bei einpolpaarigen Maschinen durch Windunge-

  gruppen einer einzigen Statorspule oder bei mehrpol-

  paarigen Maschinen durch Einzelepulen,oder Einzelepulen-

  Labschnitte gebildet sein.

  Da die unterschiedlichen Bandgeschwindigkeiten von eoii-

  bandgeräten genormt sind und sich jeweils durch den Pak-7-

  tor 2 Toneinander unterscheiden, worden die Kombinatio-

  nen von Parallel- und/oder Reihenachaltungen der Eine@III:-

  spulen und Einze12pulenabschnltte der Wickl-ungestränge

  eJnes erfindungsgemäß ausgebildeten gleichstromBotors

  mittels der Um2chalter o.dgl. zweckmäßig so gewählt9 daß.

  in den Strängen wahlweise elektromotorischen Gegenkräite---

  ersielbar einde die sich ebenfalls jeweils durch den Fak---

  tor 2 voneinander unterscheiden. Gleichstrommotoren gem&4i-

  der Erfindung können aber auch für abweichende Drehzahlve:r

  die Strangabschnitte bildenden

  hältnisse ausgelegt werdent indem UelEinzelspulen und/

  oder Einzelspulenabschnitte der Spulengruppen ungleich-

  mäßig bemessen werden.

  Erfindungsgemäß ausgebildete Gleichstrozmotoren haben

  also den Vorteilg daß durch die-mittelli der. unterschied-:-

  lichen Schaltungskombinationen getroffene Abst4ung derr-

  im Viotor erzeugten elektromagnetischen Gegenkraft die

  Leistungsaufnahme der Anlage an die Drehzahlen engepaßt

  und dadurch ein weitgehend gleichmäßiget, Wirkungsgrad

  bei sämtlichen Drehzahlen erzielt wird* Ein weiterer Vor"

  L teil besteht darin, daß bei erfindungsSpäß ausgebildeten

  Gleichstrommotoren der Aufhau der Drehuhlregelschalt#ni

  sich vereinfachen läßt. In den Regelschaltungen wird im

  allgemeinen die in den ei=elnen Spulengruppien erzeugte -

  elektromotorische Gegenkraft -4ber Dioden abgenommen und

  zum Vergleich einem Bezugselemeut zugeführt, Bei einera

  erfindungsgemäß drehzahlumschaltbar aus Zabilcleten Gleich-.-

  strommotor kam -ein für alle Drehzahlen, gemeinsamos Be-

  zugselement verwendet worden, beispielsweise eine Zenerm-

  diode,

  Weitere Einzelheiten über die Erfindung ergeben sich aus-

  der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der

  Zeichnung, auf der ein Ausführungsbeispiel eines erfin--

  dungegezU ausgebildeten Gleichstrormotorn umd die vor-

  sehiedenen Kombinstionamöglichkeiten, der Einzelepulen ei-

  neu Vioklungicatranges des ]Rotore mehr oder voni4*r

  sch«mtisch oder in Sahaltbild dargestellt sind.

  lit einzelnen zeigen-,

  lpj.C-G i eine Draufsicht auf die Läuferacheibe eines

  Plachbauweine;

  2 eine Draufsicht, auf eine der läuferscheibe.'

  naah Figur 1 zugeordnete Ständeracheibe einen

  ev.rindungegemäß ausgebildeten Botoro;

  Fig" 3 eInen zentralen Werschnitt durch einen aus den

  in Figur 1 und 2 gezeigten Teilen zusammenge-

  setzten Gleiebztromotori

  Fig, 'a"-, d vier verschiedene Schaltungekembinationen

  der Einzelspulen eines wickluffletrangen ei-

  ausgebildeten Gleichatron-

  DLe Ju dargeztellte Läuf92jacheibe 1 Ist mit 16

  übar ihren Umfang 1.rertell:b und In Abstand

  voneinander angeordneten Permam-Amagnet-#AinSsegmenten 2

  abwechselnder Polung besetzt, also mit acht Polpaaten.

  Ihnen gegenüberliegend sind gemäß Figur 2 auf einer Sta-

  torscheibe oder -platte 3 zwölf f lache RingsviiIen 4- be-

  festißt. Die Statorscheibe 3,9 die den Rückeahlug für die -i

  Permanentmagneten bildet$ ist in 2adia-lese Richtunj3 lamel-Z-1

  liert. Dies k einfache Weioe dadurch erreA.cht wel%-

  den, daß die Schelbo 3 aus einem zehma2en Weicheisenband

  spiralförmig gewickelt wir&.

  In Figur 3 ist#, ein aus einer Läuferscheibe 1 und einer

  Statorscheibo 3 aufgebauter flüche2 GleAGbßtrommatür (lar

  L -1 -

  Die Läufürscheibe 1 1,et aue e-%no2 dlu soganamuM

  Teiwiello eines Tonbandgerätes bildenaggA lUe',9-le 5 m5!i;teln

  einor Hülse 7 befestigt. Die Wolle 22okt ve2etika7.-, uni-7 i##.

  mit ihrem unteren Ende Ga auf einer diG

  ihrerssAto an einer im schematisch Gelbäuso 9-

  #,1c)to-vs gelagerten Stellschraubu 10 anließt. 1.-Mitte12

  c les L

  der Stellschraube 10 kann die der Welle 6 und

  der mit Ihr veAuadenem Läuferocho:Ibe 1 Vezstellt und da-j-

  nit de-2 Lu:Elurspo2t 11 sulischen den

  2 der läuferscheib@ 1 und den flacheu-i YMP-Sepulen te aes--,

  Statorscheibe 3 ziLT Einstellung e-#m@2c gEnatigen Induktiong--

  Die aus Figur 2 ersichtlichen zwölf flachen Ringspulen 4-

  S#..#llickl .nEn]# p4 p nllUä n «W

  werden vorzugsweise zu drei 94«RB,0.:

  von denen also jede vier Einzelepulen tofaßt,' Dabei

  werden jeweils Einzelspulen zu eineit ßpuleä$Mpp0 zUßam- -

  mengefaßt, die um gleiche Spulenaehtittepßenei=ndu*

  versetzt am Stator angeordnet eind

  Die in ?iß= deagentell--r-

  ten stationären Ringspulen 4 weinen JfWeiln Wiklufflem

  4ag -#b und einen Mittelabgrie 4a entg so daß also. jede

  spule e*Zwei Spulenabschnitte unttzteilbar ist. Die Wicl#--

  lungsenden und der MittelabgrUY Jedor RUSspule eiM x* -

  "einem nicht dargestellten Umschalter Od.P meine,Klem---=

  leiste geführt, mit dessen oder doren Hilfe vOrächledene

  Kombinationen des Zusamenschaltem der idhe Spulenab-

  # * t

  schnitte der vier Einzelapulen-einer Jedm der d»i Spu-

  lengruppen durchgeführt wordeÜ kZ5n4n.

  In Figur 4 sind vier verschjoligne Zunam»noch41tungell

  A

  der acht Spulenabschnitte einer 4ulensTwo estelltb.

  die erfind:ungsgemäß wahlweies einntellbst eindo In Fig=

  4a sind die acht Spulenabschnitte 12/1 bin-12/8 in,

  Reihe miteinander geschaltet. Bei der Beboltumg geiM

  Figur 4b 'sind die SpulenabseIuUtte Jeweile paameise pa--

  rallel und diese vier ParallelschaltungEn in ]Reihe nit-

  » . , - t

  einander gesöhaltet. Bei der Schaltung nach Vie#IV *c ein&

  die Spulenabschnitte 12/1 bie 12/4 =d 12/5 bis 12/8

  Jeweils parallel zueinander und die ge b»iden Vierer-

  gruppen in Reihe miteinander gescheltat, Be:t der Sahal--

  tÜng nach Figur 4d schließlich aiind sämt;Itche acht Spu- -

  lanabschnitte 12/1 bie 12/8 p"alle:1 ZueJxiatder geschal--t-

  tet. -

  Die bei den einzelnen Schalt=Sak=b#nationen der Fig=-

  4 au den Anschlußklommen cler Spulengmäa erzIelbare

  elektromotorischen GegenkrUte verhaZten sieh bei kon-

  stanter Drehzahl wie 8 : 4 t 2 t 19, Und die Zugehörigen -

  Drehzahlen bei konstanter SpannUßg Wl& j 1 2*t 4 s 8.

  Mit den Schaltungekombinationen der FIS" 4-lassen sich-

  also vier verschiedene Drehzahlen erzielenv'die siob ja-

  wells durch den Faktor 2 voneinanJor unterscheiden, wie

  dies bei Tonbandgeräten erforderlich istt

  .Da die Einzelspulen stationär#ange#rdnet aind, macht das-

  Heranführen der Spulenenden und der Spulenanzapfungen zu

  einem Wählschalter o.dgl. keine Schwierigkeiten. Das Vetz

  hältnis der ah den Anachlußklemmen der Spulengruppen aukw

  tretenden Spannung zur Batteriespannung steht bei einem

  erfindungsgemäß ausgebildetelt Gleichstrommotor in einem

  günstigen Verhältnis. Die Umschaltung zwischon den ein.

  zelnen Drehzahlen läflt sich auäh während clen Laufen den.

  Motors durchführenr,-

  Die Anwendung der ErfindungIet aelba"o»tänd14ob hi"t-

  auf Plachmotoren mit

  beschränkt -sondern kann auch bei ben"I*U'bliobeit Motoren

  mit einem zylindrischen Stator-u»4 biah ißberaohmeideUen

  Spulen erfolgen. Sie ist auch umbhamig #voa der ZU-

  paarzahl anwendbar. Bei einer eimm1p«rigen Xasehtse

  können z.B. die einzelnen Straffllmohn:Ltt4 du»h Via-

  nein.

  dungegruppen einer eigzigen Statorspult gebilde

Claims (1)

1. P a t 0 n t a U a m Z U 0 b t Gleichetrogmotorl in'beoonder» kollektorloiger Gleich--- etrommotorg mit einem ein- oder vielpolpaerigen Per-_ mal%eutmguotlW,er und mit mehrereit stÄtiOnäreft Vioklungesträngen, die mittels einer Steuerschaltun&..;, meheinander an eine Oleiahatromquelle-gelagt vordän könneng Aadu ro h okonnseiohnati, daß die Wicklunge- alitige In, einzelne Ab haitte unterteUt eindl, die über mindestens einenUmschalteir, eine Kle=leiste oAgl. wahl:weist so miteinander verbindbar sind, daä-- unterschiedliche Kombinationen von Paraliil- und/oder- Reihenschaltungen der Strangabsohnitte im Sinne der-- Erzeugung einer unterschiedlichen elektromotorischen Gegenkraft in Btrang herstellbär sind. 2. Gle:Lebstromotor nach Anspruch li dadurch gekennzeich:-- nett daß er als einpolpaarige Maschine ausgebildet ist und db einzelnen Strangabsohnitte durch Wiadunge- gruppen einer einzigen StatorspÜle gebildet-#hind. 3. Gleichetronnotor nach Anspruch 1" dadurch gekennseio nett daß er als mehrpolpaarige Maschine ausgebildet in ist uad die einzelnen Strangabaohnitte durch Eiüzel- epulen (4) oder Einzelepulenabschnitte (12) gebildet- 4. Gleiohatrommotor nach einem 39 dadurch gekennzeichnet, daß'dl* Rofal#inationen der Parallel- und/oder Reihenabhaltutgen-der-stx*ng- abschnitte Mitteln der Umedhalter-o.ägl. so So- tr troffen sind, daß in den Strangabächnittift *Ühl- weise elektromotorische Gegenkräfte. brtio)lb« ijiftdg'. die sich jeweile durch den Faktor 2 voneläudet un- terscheiden. 5. Gleichstrommotor ngeh einem*dbr AnsprUhe 1.-e dadurch gekennzeichnet, daß die die ßt;#ii#abt30'huitbe' bildekden Einzelepulen (4) =-'4/oder- schnitt@ (12) der Spuleng=ppen Üngleiebxgaig-be- L messen sind.