DE1638569A1 - Kollektorloser Gleichstrom-Kleinstmotor mit permanentmagneterregtem Laeufer - Google Patents

Description

Kollektorloser Gleichstrom-Kleinstmotor mit perraanehteagneterregtem Läufer

Bei kollektorlosen Gleichstrom-Kleinstmotoren mit permanentmagneterregtem Läufer bereitet die Herstellung und Unterbringung der Ständerwicklung meist erhebliche Schwierigkeiten» Es ist bekannt, .die Wicklung im Luftspalt zwischen dem Permanentmagnetlaufer und einem magnetischen Hüekschlußteil unterzubringen. Nachteilig sind hierbei die aufwendige Wicklung und der für die Unterbringung der Wicklung erforderliche große Luftspalt. Außerdem wird durch die Verluste in den Wicklungsköpfen der Wirkungsgrad solcher Motoren ungünstig beeinflußt. Auch die Verwendung von röhrenförmigen Wicklungen bringt kaum Vorteile, da diese schwierig und damit kostspielig in der Herstellung sind.

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Ferner lsi; es bekannt, den Motor mit ausgeprägten Polen zu versehen, auf denen die Ständerwicklungen aufgebracht sind. Damit wird zwar ein besserer Au3nUtzung3grad und höherer Wirkungsgrad erzielt, aber die Herstellung und Aufbringung der einzelnen Polspulen erfordert ebenfalls einen nicht unerheblichen Aufwand.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen kollektorlosen Gleichstrom-Kleinstmotor mit Permanentmagnetläufer zu schaffen, der einfach und billig in der Herstellung ist, insbesondere komplizierte und aufwendige Wicklungsanordnung vermeidet. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung in einfacher Weise gelöst durch die Verwendung eines nach dem Klauenpolprinzip aufgebauten Ständers mit zumindest einer Ringspule. Ringspulen stellen bezüglich Ihrer Fertigungsweige die einfachste und billigste Form dar. Jede ringförmige Erreger3pule ist vorzugsweise von Polzacken tragenden Ständerpolblechen umgeben. Diese Ständerpolbleche können in einfachster Weise aus Blechen durch Stanzen, Ziehen und Biegen hergestellt werden. Durch die Verwendung des Klauenpolprinzips iet die Möglichkeit geschaffen, wie bei Verwendung ausgeprägter Pole, den Arbeitsluftspalt optimal zu dimensionieren. -

Ein besonderer Vorteil ist noch darin zu 3ehen, daß die Möglichkeit besteht, die Polpaarzahl beliebig frei wählen zu können. Durch die besondere Eignung als langsamläufer kann ein solcher Motor ohne Getriebe zum Antrieb von Plattenspielern und Tonbandgeräten verwendet werden. Es hat sich gezeigt, daß eolche Motoren bei entsprechenden Läuferdurchmesser ein sehr hohes Drehmoment bei relativ gutem v/irkungsgrad abgeben.

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Anhand der Zeichnung, in der mehrere Ausführungsbeispiele dargestellt sind, wird die Erfindung naher erläutert. Es zeigen:

Pig.1 die auseinandergezögenen Teile eines Ständersystems, Fig.2 ein Motor mit zwei Ständersystemen und zugehöriger Schaltung im Prinzip.

Bas Ständersystera gemäß Flg. 1 besteht aus einer Ringspule 1 und den beiden Ständerpolblechen 2, an welchen Polzacken 5 ausgebildet sind. Die Ständerpolbleche 2 umschließen außen die Spule 1, während die Polzacken 3 an der Innenseite der Ständerspule 1 anliegen. Die beiden Ständerpolbleche 2 werden so-zusammengefügt, daß stets ein Pol des einen Ständerpolbleches in die Pollücke des anderen Ständer« polbleches ragt. Wird durch die Spule 1 ein Gleichstrom geschickt, so nehmen die Pole entsprechend dem Stromfluß eine bestimmte Polarität an, wobei die Polarität der Pole 3 ständig wechselt.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Aueführungsbeispiel weist jedes Ständerpolblech 2 vier Polsacken auf, so daß es sich im vorliegenden Falle um einen achtpoligen Ständer handelt. Der in Fig. 1 nicht dargestellte Permanentmagnetläufer weist ebenfalls acht Pole unterschiedlichei Polarität auf. Der Aufbau des Motors ist'also im wesentlichen gleich wie bei den an sich bekannten polarisierten Wechselstrom-Kleinstmotoren. Es können daher viele der dort bekannten Klauenpolformen gemäß der Erfindung als kollektorlose Gleichst rom-Kl eins tmo to reu Verwendung finden.

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Im Gegensatz zu den polarisierten Wechselstrommotoren weist die Erregerwicklung 1 eine Mittelanzapfung' auf, die an den einen Pol der Gleichstromquelle gelegt ist, während die beiden Enden 5 der Spule 1 über je einen Schalttransistor mit dem anderen Pol der in dir Zeichnung nicht dargestellten Gleichstromquelle in Verbindung steht. Die Ansteuerung der beiden Transistoren erfolgt in an sich bekannter Welse drehwinkelabhängig durch zumindest ein am Motor bzw. Ständer angeordnetes Steuerelement. Besonders vorteilhaft ist, wenn galvanomagnetische Steuerelemente verwendet sind, die unraittel-ψ bar vom Magnetfeld dee Läufers gesteuert werden. Es kann für Jeden Schalttransistor ein Steuerelement (z.B. eine Feldplatte) vorgesehen sein. Die Schaltung kann aber auch so getroffen sein, daß ein Steuerelement (z.B. Hallgenerator) die beiden alt den Wicklungsenden 5 la Reihe liegenden Schalttransistoren wechselweise aussteuert.

Die in Fig. 1 dargestellte Ständeranordnung bildet zusammen mit eines entsprechenden polarisierten Läufer den einfachsten Fall eines kollektorloeen Gleichstrom-Kleinstmotors. Hierbei müssen allerdings Vorkehrungen getroffen sein, wenn die Forderung nach einer bestlernten Drehrichtung erhoben wird. Man kann einen solchen Motor auch von Hand in eine bestimmte Drehrichtung anwerfen.

. Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines stets in einer Richtung selbst anlaufenden kollektorlosen Gleichstrom-Kleinstmotors. Wie ersichtlich, sind zwei Ständeranordnungen gemäß Fig. 1 koaxial

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angeordnet, wobei die Ständeranordnung 6 gegenüber der Ständeranordnung 7 um 90° elektrisch in Drehrichtung versetzt angeordnet ist. Jede der beiden Ständerwicklungen θ und 9 weist eine Hittelanzapfung 10 bzw. 11 auf, die mit der den negativen Pol führenden Leitung 12 verbunden sind. Die Wicklungsenden 13,14 bzw, 15,16 sind über Schalttransistoren 17 bi3 20 mit der den positiven Pol führenden Leitung 21 verbunden. Im vorliegenden Falle werden als Steuerelemente magnetfeldabhängige Widerstände (Feldplatten) 22 bis 25 verwendet, die in Reihe mit Widerständen 26 bis 29 geschaltet sind. Die magnetfeldabhängigen Widerstände 22 bis 25 sind hierbei so an den Ständerteilen angeordnet, daS bei der Drehung des Läufers 30 durch das Magnetfeld desselben «ine zyklische Aussteuerung der Wicklungsteile der Spulen 3 und 9 entsteht.

Die Aussteuerung der Teilwicklungen der Spulen 8 und 9 kann auch mit Hilfe von Hallgeneratoren erfolgen, wobei durch die Magnetfeldempfindlichkeit der Hallgeneratoren für die beiden Schalttransistoren 17 und 18 bzw. 19 und 20 dann nur je ein Hallgenerator vorgesehen au sein brauoht. Im übrigen sind auch andere Kommutierungsschaltungen anwendbar.

BIe beiden Ständerhälften 6 und 7 können auch konzentrisch zueinander angeordnet sein, wobei dann der Läufer eine Glockenform aufweist und zwischen den beiden Ständerhälften konzentrisch dazu umläuft.

Um einen besseren Gleichlauf und eine höhere Leistung zu erhal-

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ten, warden zweckeäßigitrweise sehr ale zwei Ständerhälften vorgesehen» die dann üb einen entsprechenden Winkel gegeneinander versetzt angeordnet sind. Bei Verwendung von beispielsweise drei Ständerttllen werden die einseinen Ständerteile dann um 120° elektrisch gegeneinander versetzt. Durch die Verwendung mehrerer versetzt angeordneter Ständerteile werden auch sog. "Haltepunkte" vermieden, die bei ausgeprägten Polen den Anlauf verschlechtern würden.

5 Patentansprüche 2 figuren

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   Patentansprüche

   .j Kollektorloser Gleichstrom-Kleinstmotor mit Permanentmagnetläufer, gekennzeichnet durch die Verwendung eines nach dem Klauenpolprinzlp aufgebauten Ständers mit zunindeat einer Ringapule.
2. 2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dafi jede ringföraige Erregerepule von Polzacken tragenden Ständerpolblechen umgeben let und ein Ständersystem bildet. (
3. 3. Motor naoh Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere ringförmige Ständereyeteme koaxial angeordnet sind und jeden ätändersystem ein polarisierter Läufer bzw. bei Verwendung eines Läufers «in Teil desselben zugeordnet ist.
4. 4. Motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere ringförmige Ständereysterne konzentrisch zueinander ange- ordnet sind und «wischen den Ständerayβtenen ein jedem System

   I zugeordneter Läufer angeordnet ist.
5. 5. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Ständerspule eine Hittelanzapfung aufweist, welche mit dem einen Pol der gleichen Spannungsquelle verbunden ist, und daß in Reihe mit jedem Ende der Spule ein kontaktloses Schaltorgan liegt, welches die Verbindung zu dem anderen Pol der Spannungsquelle durch zyklische Ansteuerung durch ein drehzahlabhängig gesteuertes Element herstellt.

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