DE1958785A1 - Kollektorloser Gleichstrommotor - Google Patents

Description

• Kollektorloser Gleichatrommotor Die Erfindung betrifft einen kollektorlosen Gleichstrommotor mit einem Permanentmagnetrotor und einer Stator wicklung mit mehreren einzelnen Wicklungssträgen, die mittels einer Stauerschaltung nacheinander an eine Gleiche stromquelle gelegt werden können, wobei ale Steuerorgane Galvano-magnetische Elemente, beispielsweise sogenannte Feldplatten dienen, die durch einen Steuerogneten beeinflußt werden.
• Elektronische Ansteuerschaltungen für kollektorlose Gleichstrommotoren der obengenannten Art sind von der Anmelderin bareite früher vorgeschlagen worden (z.B.
• Patentanmeldung P 15 63 149.9). Zum Betrieb der Gleichstrommotoren muß in der feststehenden Ankerwicklung ein umlaufendes Magnetfeld erzeugt werden, dem der Per magnetmagnetrotor folgt. Zur Erzeugung dieses umlaufenden Magnetfeldes muß die Betriebsgleichspannung nacheinander in einem bestimmten Umlaufeinn auf die einzelnen Wicklungssgtränge der Ankerwicklung gegeben werden, die gleichmäßig über den Umfang der Maschine vorteilt angeordnet sind. Das Weiterschalten der Betriebsgleichspannung von Wicklungsstrang zu Wicklungsstrang wird mittels der elektronischen Steuerschaltung bewirkt, wobei die galvanomagnetischen Widerstände als in Abhängigkeit von der Rotorstellung wirksame Steuerorgane dienen0 Bisher ist es üblich, Feldplatten stationär im Bereich eines gesonderten wid synchron mit dem Permanentmagnetrotor umlaufenden Steuermagneten mit ausgeprägten Magnet polen anzuordnen. Diese Ausbildung des Steuerteile des Gleichstrommotore bedingt aber eine Mondestbaulänge des Motor die den heute gestellten Forderungen nach sehr kleinen Gleichstrommotoren als Antriebsorgane fpr Taschen geräte oder für Steuereinrichtungen, beispielsweise für Plugkörpex, nicht gerecht wirdo Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, einen kollektorlossen Gleichstrommotor der vorstehend genannten Art zu schaften, der trotz Steuerteil eine sehr kurze Bauform erlaubt, ohne daß dadurch die Qualität der Steuersignale leidet.
• Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Steuermagnet mit dem Permanentmagnetrotor zu einer kompakten raumsparenden Baueinheit kombiniert ist, bei welcher erfindungsgemäß der Steuermagnetteil an einer Stirnseite des zylindrischen Permanentmagnetrotors ausgebildet ist und einen Luftspalt aufweist, in welchen die Feldplatten über eine Teilstrecke eines jeden Rotorumlaufweges eintauchen können.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist der Steuermagnet einstückig mit dem Permanentmagnetrotor gefertigt, und sein konzentrisch zur Rotorachse verlaufender Luft spalt für die stationären Feldplatten ist zwischen einem stirnseitigen Umfangringstegsektor und einem zentralen zapfenförmigen stirnseitigen Vorsprung mit Ringsteghöhe des Permanentmagnetrotors ausgebildet. Entgegen negativen Prognosen heben Versuche gezeigt, daß sich Nagnetkörper auch mit schmaleu und maßgenauen Ringspalten herstellen lassen oder daß der Ringapalt nachgearbeitet werden kann.
• Die Ausbildung des Steuermagnetteiis mit einem Luftspalt bestimmter Länge, in welchen die magnetfeldabhängigen Widerstände eintauchen können, hat den Vorteil, daß klar definierte Steuersignale an den magnetfeldabhängigen Widerständen erhalten werden, die eine exakte Ansteuerung der einzelnen Wicklungsstränge des kollektorlosen Gleichstrommotors erlauben. Dieser Vorteil könnte durch einen beispielsweise radial außerhalb eines Permanentmagnetrotors angeordneten vormagnetisierten magnetfeldabhängien Widerstand nicht erreicht werden.
• Der konzentrisch zur Rotorachse verlaufende Luftspalt kann seitlich auch durch Körper aus passivem ferromagnetischen Material begrenzt sein, insbesondere durch Eisenstücke, die auf eine Stirnseite des zylindrischen Permanentmagnetrotors aufgesetzt, insbesondere aufgeklebt sind. Bevorzugtes Ausführungsbeispiel bleibt jedoch ein Permanentmagnetrotor mit einstückigen Steuermagnetteil, wobei der Steuermagnetteil und der Permanentmagnetrotor unterschiedliche Magnetstärke aufweisen können was durch eine entsprechende Nagnetisierung des Werkstoffes erreicht werden kamin. Bei diametral magnetisierten Permsnentmagnetrotoren, die eine magnetische Vorzugsrichtung aufweisen, wird diese Vorzugsrichtung zweckmäßig so zum Steuermagnetteil ausgerichtet, daß sie sich quer durch die Mitte des Luftspaltes des Steuermagnetteils erstreckt.
• Um Unwuchten zu vermeiden, können die stirneeitigen und den Steuermagnetteil bildenden Rotorvorsprünge durch unmagnetische Gegengewichte ausgeglichen sein, wobei beispielsweise die Vorsprünge durch symmetrisch angeordnete zweite Vorsprünge gleicher Art, jedoch in unmagnetisiertem Zustand, gebildet sein können Einzelheiten über die Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung ia Verbindung mit der 2eichnung, auf der ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgebildeten Rotors für einen kollektorlosen Gleichetrommotor in vergrößertem Maßstab dargestellt ist0 Im einzelnen zeigen: Fig. 1 eine stirnseitige Ansicht des zylindrischen Rotor; Pig4 2 eine Seitenansicht des Rotors.
• Der in der Zeichnung in vergrößertem Maßstab dargestellte Rotor weist einen kreiszylindrischen Betriebsteil 10 auf, an dessen eine Stirnseite sich ein Steuermagnetteil 11 unmittelbar anschließt. Betriebeteil 10 und Steuermagnetteil 11 sind einstückig aus Magnetwerkstoff hergestellt. Der Rotorskörper ist sowohl im Hauptmagnetteil 10 als auch im Steuermagnetteil 11 in diametraler Richtung magnetisiert. Er weist eine zentrale Durchgangsöffnung 16 auf, durch welche die nicht dargestellte Motorwelle verläuft.
• Die den Steuermangetteil 11 bildenden stirnseitigen Teile des Hauptmagnetkörpers 10 sind in Figur 1 durch schattierte Randlinien hervorgehoben. Sie bestehen aus einem äußeren Ringstegsektor 12 und einem zentralen, hohlzapfenförmigen Teil 13, die beide gleiche Höhe ha ben und zwischen sich einen konzentrisch zur Rotorachse verlaufenden Teilringspalt 14 begrenzen. In diesen Teil ringspalt 14 an der Stirnseite des rotierenden Permanentmagnetkörpers können sogenannte Feldplättchen 15 eintauchen, die in nicht näher dargestellter Weise am nicht dargestellten Statortell des Gleichstrommotors befestigt sind. Es handelt sich um galvanomagnetische Elemente, die in Form von dünnen kleinen Plättchen hergestellt sind. Der Winkelbereich, über wechen sich der Luftspalt 14 erstreckt, richtet sich nach dem Drehbereich, in welchem Jeweils einer der Wicklungsstränge der Statorwicklung an die Betriebestromquelle gelegt werden soll. Dies wiederum richtet sich nach der Zahl der gleichmäßig über den Umfang des Motors verteilten einzelnen Wicklungsstränge der Statorwicklung. Der vorliegende Rotor 8011 fur einen Motor mit drei einzelnen Statorwicklungen ausgelegt sein. Aus dieeem Grunde er streckt sich der Luftspalt 14 über ein.n Winkelbereich von annähernd 120° Der dargestellte Rotor erlaubt in Verbindung mit einer stirnseitig offenen aus mehreren Einzelsträngen gebilde ten Statorwicklung die Herßtellung eine. kollektorlosen Gleichstromkleinstmotors mit sehr kurzer Baulänge und geringem Durchmesser.
• Die Feldplättehen, von denen in der Zeichnung nur eines dargestellt ist von denen Jedoch mehrere gkleichmäßig iDer einen Kreisumfang verteilt stationär angeordnet sind - vorzugsweise für jeden Teilwicklungsstrang der Statorwicklung ein Feldplättchen - liefern in der Steuer einrichtung während ihres Durchlaufes durch den Luftspalt 14 ein klar definiertes Steuersignal mit steilem Anstieg und steilem Abfall mit ihrem Eintritt bzwO ihrem Austritt aus dem Luftspalt 14, also ein trapezförmiges Signals das sich wesentlich besser zum exakten Ansteuern einer Transistorstufe eignet, als beispielsweise ein sinusförmige Steuersignal.
• Bei einer Ausbildung des Steuerteils des Rotors mit Hilfe ferromagnetischer Körper werden diese Körper zur Vermeidung magnetischer Kurzschlüsse zweckmäßig nur mit einem Teil ihrer Stirnflächen zur Anlage gegen den Permanentmagnetrotor gebracht. Der Umfangsringsektor des vorstehend beschriebenen Steuerteils könnte auch wegelassen oder durch ein stationäres Rohr ersetzt werden an welchem die galvanomagnetischen Elemente befestigt sind.

Claims (8)

P a. t e n t a. n s p r ü c h e

1. Kollektorloser Gleichstrommotor mit einem Permanentmagnetrotor und einer Statorwicklung mit mehreren einzelnen Wicklungssträngen, die mittels einer Steuerschaltung nacheinander a.n eine Gleichstromquelle gelegt werden können, wobei a.ls Steuerorgane galva.-nomagnetische Elemente z.B. Feldplatten dienen, die durch einen Steuermagneten beeinflußt werden, da.-durch gekennzeichnet, daß der Steuermagnetteil (11) an einer Stirnseite des zylindrischen Permanentmagnetrotors (10) ausgebildet ist und einen Luftspalt (14) aufweist, in welchen die galvanomagnetischen Elemente (15) über eine Teilstrecke eines jeden Rotorumlaufweges eintauchen können.

2. Kollektorloser Gleichstrommotor nach Anspruch 1 und/oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, da.ß der Steuermagnetteil (11) einstückig mit dem Perma.nentmagnetrotor (10) aus Dauerma.gnetwerkstoff gefertigt ist und sein konzentrisch zur Rotora.chse verlaufender Luftspalt (14) für die stationären galvanomagnetischen Elemente (15) zwischen einem stirnseitigen Umfangsringstegsektor (12) und einem zentralen zapfenförmigen stirnseitigen Vorsprung (13) mit Ringsteghöhe des Permanentmagnetrotors (10) ausgebildet ist.

3. Kollektorloser Gleichstrommotor nach Anspruch 1, da.-durch gekennzeichnet, daß der konzentrisch zur Rotorachse verlaufende Luftspalt (14) seitlich von Körpern aus passivem ferromagnetischem Material, insbesondere Eisen, begrenzt ist, die auf eine Stirnseite des zylindrischen Perma.nentmagnetrotors (10) aufgesetzt, insbesondere aufgeklebt sind.

4. Kollektorloser Gleichstrommotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ferromagnetischen Eörper nur mit einem Teil ihrer Stirnfläche am Perma.nentmagneten anliegen.

5. Kollektorloser Gleichstrommotor na.ch einem der Ansprüche 1 bis 4, da.durch gekennzeichnet, daß der Permanentma.gnetrotor (10) und der Steuerpermanentmagnetteil (11) unterschiedliche Magnetstärke aufweisen.

6. Kollektorloser Gleichstrommotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der diamm trat magnetisierte Permanentmagnetrotor (10) eine magnetische Vorzugsrichtung aufweist, die sich quer durch die Mitte des Luftspaltes (14) des Steuermagnetteils (11) erstreckt.

7. Kollektorloser Gleichstrommotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da.durch gekennzeichnet, da.ß zur Vermeidung von Unwuchten die stirnseitigen und den Steuermagnetteil bildenden Rotorvorsprüngen durch unmagnetische Gegengewichte, beispielsweise in Form symmetrischer unmagnetisierter Doppelvorsprünge, ausgeglichen sind.

8. Kollektorloser Gleichstrommotor nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfangsringstegsektor (12) weggelassen oder durch ein feststehendes Rohr ersetzt ist, an dem die galvanomagnetischen Elemente befestigt sind.

L e e r s e i t e