DE2026025C3 - Gleichstrom-Kleinmotor - Google Patents

Description

die Ankerwicklung über alle Pole des Ankerkerns gewickelt. Bei dieser Konstruktion, bei der der Zentrifugaldrehzahlreglcr in einem axialen Abstand vom

Ankerkern auf der Drehwelle befestigt ist, ist der

45 Motor ziemlich groß (FR-PS 11 64 719).

Es sind noch andere Gleichstrom-Kleinmotoren bekannt, bei denen der Zentrifugaldrehzahlregler durch einen transistorbestückten elektronischen

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gleich- Drehzahlregler ersetzt ist. Bei einem solchen Motor strom-Kleinmotor mit einem mehrschenkeligen An- 50 wird aus Widerständen und den Ankerwicklungen ker mit Ankerwicklungen und einem Kommutator. eine Brückenschaltung gebildet. Veränderungen in

Derartige Motoren werden für tragbare Platten- der Drehzahl des Ankers verändern die der Motorspieler, kleine Tonbandgeräte, Autostereogeräte drehzahl entsprechende, durch gegenelektromotoriu. dgl. verwendet. Für das Einregeln konstanter Mo- sehe Kräfte über die Ankerwicklungen induzierte tordrehzahlen sind derartige Gleichstrom-Kleinmoto- 55 Spannung in der Brückenschaltung, wodurch die ren mit transistorbestückten elektronischen Dreh- einen Transistor triggcrnde Schwellenspannung und zahlreglern oder Zentrifugaldrehzahlreglern verse- dadurch die einen zwischen die Brückenschaltung hen. Diese Zusatzeinrichtungen des Motors vergrö- und die Gleichspannungsquelle geschalteten zweiten Bern den Platzbedarf. Das ist aber bei derartigen Transistor triggernde Schwellenspannung verändert Kleinmotoren für Kleingeräte unerwünscht. 60 werden. Dadurch wird die Motordrehzahl auf einen

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, bei Auf- konstanten Wert gesteuert. Bei dieser Motorkonrechterhaltung der gewünschten Motoreigenschaften struktion, bei der die der Motordrehzahl entspredie Abmessungen eines Gleichstrom-Kleinmotors chende Spannung durch die Bürsten abgenommen durch Einbeziehung der Regelorgane in den Motor wird, bewirkt der Spannungsabfall zwischen den Bürselbst zu vermindern. 6;; sten und dem Kommutator Ungenauigkeiten. Auch

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- bei Funkenbildung zwischen dem Kommutator und löst, daß der Anker einen ankerwicklungsfreien den Bürsten wird die Drehzahlsteuerung unstabil.
Hilfsschenkel aufweist, der Hilfselemente für die Die F i g. 1 bis 3 ;:eigen eine Ausführungsform

eines erfindungsgemäßen Ankers, bei dem ein Zentrifugal-Drehzahlregler im Ankerkern befestigt ist. Der Anker weist eine Motorwelle 91 auf, die einen Ankerkern mit jeweils mit Ankerwicklungen 92 c und 92 b versehenen Hauptpolen 93 a und 33 b und mit einem Hilfspol 94 ohne Ankerwicklung trägt. Der Hilfspol 94 ist mit einem Loch 95 versehen, in dem ein Isolierstück 96 befestigt ist, das einen mk einen; beweglichen Kontakt 97 und einem feststehenden Kontakt 98 versehenen Zentrifugal-Drehzahl-Regler trägt. An der Motorwelle 91 ^:st ein Kommutator 99 (Fig.2) befestigt, der aas vier Kommutatorlamellen 100 bis 103 (Fig.?) besieht und mit Bürsten 104 und 105 zur Herstellung einer Verbindung mit einer Gleichspannungsqnclle 106 in Kontakt steht. Die Kommutatorlamellen 100 bis 103 sind in zwei Gruppen eingeteilt, und zwar in eine Gruppe, die aus den Kommutatorlamellen 100 und 102 besteht, und in eine aus den Kommutatorlamellen 101 und 103 bestehende Gruppe. Jede dieser Lamelle.ngruppen umfaßt eine größere Kommutatorlamelle 102 bzw. 103 und eine kleinere Kommutatorlamelle 100 bzw. 101 derart, daß die Kommutatorlamellen 100 und 101 nicht gleichzeitig in Kontakt mit den Bürsten 104 bzw. 105 kommen. Die Ankerwicklung 92a ist zwischen die Kommutatorlamellen 102 und 100 geschaltet, während die Ankerwicklung 92b mit den Kommutatorlamellen 103 und 101 verbunden ist. Die Regler-Kontakte 97 und 98 sind jeweils mit den Kommutatorlamellen 100 bzw. 101 verbunden. Wenn im Betrieb die Drehzahl des Ankers geringer als ein vorbestimmter Wort ist, sind die Regler-Kontakte geschlossen, so daß Strom von der Gleichspannungsquelle 106 über die Bürsten 104 und 105 und die Kommutatorlamellen 100 bis 103 durch die Ankerwicklungen 92 α und 92 b fließt, wodurch Spannungen in die Ankerwicklungen 92« und 92 b induziert werden und die Drehzahl des Ankers erhöht wird. Der Drehzahlregler lauft mit dem sich drehenden Ankerkern um, so daß die Regler-Kontakte 97 und 98, wenn die Motordrehzahl den vorbestimmten Wert übersteigt, geöffnet werden, wodurch der Strom von den Ankerwicklungen 92 α und 92 b abgeschaltet wird und die Motordrehzahl verringert wird. Auf diese Weise kann die Motordrehzahl durch ein einziges Reglerkontaktpaar mit großer Präzision auf dem vorbestimmten Wert gehalten werden. Eine Rückdrehung des Ankers kann durch Verändern der Polarität der Gleichspannungsquelle 106 erzielt werden. Da der Drehzahlregler in dem keine Ankerwicklung aufweisenden Hilfspol des Ankers angeordnet ist, werden die Axialmaße des Ankers und damit die Größe des Motors gegenüber einem bekannten Motor mit Zcntrifugal-Drehzahlregler verringert.

Die F i g. 4 bis 6 zeigen eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gleichstrom - Kleinmotors, bei dem der Zentrifugal-Drehzahlregler durch einen transistorbestückten elektronischen Drehzahlregler ersetzt ist. Der Motor weist eine Motorwelle 121 auf, an der ein mit Magnet 122 versehener Außenrotor 123 befestigt ist, und die in einer Nabe 125 eines Innenstators mit einem Flansch 124 gelagert ist. Der Innenstator weist einen Ankerkern 126 mit zwei mit einer Ankerwicklung 127 versehenen Polen und einem eine Spule 128 zum Feststellen der Motordrehzahl aufweisenden und mit einem Loch 129 versehenen Hilfsschenkel auf. An der Nabe 125 ist ferner dn Flansch 130 befestigt, der einen Kommutator 131 und Schleifringe 132 und 133 trägt. Am Rotor 123 sind mit dem Kommutator 131 in Kontakt stehende Kommutatorbürsten 134 und 135 und jeweils mit einem Schleifring in Kontakt stehende Netzanschlußbürsten 136 und 137 vorgesehen. Die beider. Ankerwicklungen 127 (F i g. 6) sind in V-Form mit den Lamellen des Kommutators 131 verbunden. Die Spule 128 zum Feststellen der Motordiehzahl ist einerseits über die eine Motorklemme an die Gleichspannungsquelle 140 und andererseits an den Emitter eines Transistors 138 geschaltet, dessen Kollektor mit dem Schleifring 132 leitend verbunden ist. Eine Diode 139 ist zwischen die obengenannte Motorklemme und die Basis des Transistors 138 geschaltet. Der Transistor 138 und die Diode 139 sind im Loch 129 des Hilfsschenkels untergebracht. Wenn mehrere Transistoren und ferner Widerstände und Kondensatoren eingebaut werden sollen, können diese in einer miniaturisierten integrierten Schaltung zusammengeao faßt werden, die ebenfalls im Loch 129 untergebracht wird. Die Diode 139 dient sowohl zum Erzielen einer Bezugsspannung als auch zum Ausgleichen einer Temperaturveränderung im Transistor 138. Wenn im Betrieb die Motordrehzahl erhöht wird, wird die Amplitude und die Frequenz der in die Spule zum Feststellen der Motordrehzahl induzierten Spannung erhöht, und wenn eine vorbestimmte Motordrehzahl erreicht worden ist, wird der Transistor 138 ausgeschaltet, um die Motordrehzahl konstant zu halten.

Die Drehmoment-Kennlinie, eines Motors der obigen Art in Abhängigkeit von der Position des Stators zum Rotor ist in F i g. 7 dargestellt, worin die gestrichelte Kurve die Drehmoment-Kennlinie für den Motor nach F i g. 4 und die durchgehende Kurve die Drehmoment-Kennlinie eines entsprechenden bekannten Motors bezeichnen. Wie diese Figur zeigt, wird mit dem erfindungsgemäßen Motor fast das gleiche Drehmoment bei gleicher Laufgleichmäßigkeit erreicht wie bei dem bekannten Motor.

Aus der obigen Beschreibung ergibt sich, daß bei dem in den F i g. 4 bis 6 dargestellten erfindungsgemäßen Motor die in der Spule zum Feststellen der Motordrehzahl induzierte Spannung einen direkten Einfluß auf den Steuertransistor ohne Vermittlung der Bürsten und Kommutatorlamellen ausübt, so daß es nicht notwendig ist, eine Brückenschaltung zu bauen und auch bei abgenutzten Bürsten und Kommutatorlamellen eine genaue Einregelung der vorgegebenen Drehzahl erzielt wird.

Die Fig. 8 bis 10 zeigen eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Motors. Hierbei weist der Anker eine Motorwelle 181 auf, an der ein Ankerkern befestigt ist, der mit Hauptpolen 183 und 183', die jeweils eine Ankerwicklung 182 bzw. 182' aufweisen, und mit einem Hilfspol 185 versehen ist, auf den eine aus nur wenigen Windungen bestehende Spule 184 zum Aufnehmen eines Entladungsstromes gewickelt ist. An der Motorwelle 181 sind ferner ein Z-ntrifugal-Drehzahlregler 186 mit einem beweglichen Kontakt 187 und einem feststehenden Kontakt 188 und ein aus vier Lamellen 190 bis 193 bestehender Kommutator 189 befestigt. Die Kommutatorlamellen 190 und 191 sind so bemessen, daß sie nicht ^fi5 gleichzeitig mit Bürsten 194 bzw. 195 in Kontakt gebracht werden. Zwischen die Kommutatorlamellen 191 und 192 ist die Ankerwicklung 182 und zwischen die Kommutatorlamellen 190 und 193 eine aus

der Ankerwicklung 182' und der Spule 184 zum Aufnehmen des Entladungsstroms bestehende Reihenschaltung geschaltet. Die Kontakte 187 und 188 des Reglers sind zwischen den Kommutatorlamellen 190 und 191 mit der Spule 184 zum Aufnehmen des Entladungsstromes in Reihe geschaltet. Kondensatoren 197 und 198 sind jeweils mit den Kommutatorlamellen 190 und 191 bzw. 192 und 193 verbunden.

Wenn im Betrieb die Drehzahl des Ankers gering ist. sind die Regler-Kontakte 187 und 188 geschlossen, so daß Strom von einer Gleichstromquelle 196 über die Bürsten 195 und 194 und die Kommutatorlamellen 190 bis 193 durch die Ankerwicklungen 182 und 182' fließt, wodurch die Ankerdrehzahl erhöht wird. Wenn die Motordrehzahl einen vorbestimmten Wert übersteigt, werden die Regler-Kontakte 187 und 188 geöffnet, wodurch der Ankerstrom unterbrochen und so die. Motordrehzahl verringert wird. Somit wird durch die Schließ- und Unterbrechnungstäügkcit der beiden Regler-Kontakte 187 und 188 die Einregelung einer äußerst präzisen Motordrehzahl erzielt. Die Kondensatoren 197 und 198 dienen zum Verhindern eines Bürstenfeuers zwischen den Bürsten 194 und 195 und den Kommutatorlamellen 190 bis 193. Der Kondensator 198 wird über die Ankerwicklungen 182 und 182' und die Regler-Kontakte 187 und 188 entladen, wobei jedoch die Regler-Kontakte 187 und 188 keine nachteiligen Wirkungen durch die Induktivität der Ankerwicklungen 182 und 182' erleiden. Andererseits wird der Kondensator 197 über die Spule 184 zum Aufnehmen des Entladungsstroms und die Regler-Kontakte 187 und 188 entladen. Wenn die Regler-Kontakte 187 und 188 direkt über den Kondensator 197 ohne die Spule 184 zum Aufnehmen des Entladungsstrom! verbunden sind, leiden sie unter dem Entladungsstrom des Kondensators 197, wodurch die Drehzahlstabilität verschlechtert wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1 2 Drehzahlregelung des Motors trägt, und daß der Patentansprüche: Kommutator in zumindest so viele Kommutatoi la mellen unterteilt ist, wie der Anker Schenkel hat.

1. Gleichstrom-Kleinmotor mit einem mehr- Die Ankerwicklungen auf den verbleibenden schenkeligen Anker mit Ankerwicklungen und 5 Schenkeln ergeben das übliche Laufverhalten des einem Kommutator, dadurch gekenn- Gleichstrom-Kleinmotors. Die erforderlichen Zusatzze ich η et, daß der Anker einen ankerwick- einrichtungen können auf dem Hilfsschenkel untergelungsfreien Hilfsschenkel (94; 185) aufweist, der bracht werden, ohne daß dadurch auch nur die mm-Hilfselemente (96 bis 98; 128; 184) für die Dreh- deste Vergrößerung der Gesamtabmessungen des zahlregelung des Motors trägt, und daß der Korn- io Gleichstrom-Kleinmotors erforderlich würde. Man mutator (99; 131; 189) in zumindest so viele erhält so einen für die eingangs beschriebenen An-Kommutatorlamellen (100 bis 103; 190 bis 193) Wendungen in seinen Eigenschaften bestens geeigneunterteilt is», wie der Anker Schenkel hat. ten Motor mit äußerst geringen Gesamtabmessungen.

2. Gleichstrom-Kleinmotor nach Anspruch 1, Die Erfindung wird nun an Hand der in den dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsschenkel 15 Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele beeinen Motordrehzahl-Schaitregler (96, 97, 98) schrieben. Es zeigt

trägt. F i g. 1 eine Stirnansicht eines Ankers eines erfin-

3. Gleichstrom-Kleinmotor nach Anspruch 2, dungsgemäßen Gleichstrom-Kleinmotors,
dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsschenkel Fig.2 einen Schnitt in Ebene X-Xin Fig. 1,

ein Fenster (95; 129) aufweist, in das der Motor- 20 F i g. 3 die Schaltung des Ankers nach F i g. 1 und drehzahl-Schaltregler eingesetzt ist. 2,

4. Gleichstrom-Kleinmotor nach Anspruch 1, F ig. 4 einen Schnitt durch einen weiteren erfindadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsschenkel dungsgemäßen Gleichstrom-Kleinmotor,

eine Spule (128) zum Feststellen der Motordreh- Fig. 5 eine Stirnansicht des Anker? des Motors

zahl trägt, deren zur Motordrehzahl proportionale 25 nach F i g. 4,

Ausgangsspannung als Steuerspannung an ein Fi g. 6 die Schaltung des Ankers nach Fi g. 4 und

Halbleiterbauelement (139) gelegt ist, durch das 5,

der durch die Ankerwicklungen fließende Strom Fig.7 eine graphische Darstellung zum Vergleich

fließt des durch den erfindungsgemäßen Motor nach

5. Gleichstrom-Kleinmotor nach Anspruch 1,30 Fig.4 und 5 erzeugten Drehmoments mit dem eines dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsschenkel herkömmlichen Motors,

eine Entladungsspule (184) trägt, daß eine Fig. 8 eine Stirnansicht einer weiteren Ausfüh-

Kommutatorlamelle zweigeteilt ist (100, 101; rungsform eines Ankers des erfindungsgemäßen Mo- 190, 191), daß die Entladungsspule über einen tors,

Motordrehzahl-Schaitregler zwischen die Einzel-35 Fig.9 eine Seitenansicht des Ankers nach lamellen der zweigeteilten Kommutatorlamelle F i g. 8, und

geschaltet ist und daß die übrigen Kommutatorla- Fig. 10 die Schaltung des Ankers nach Fig. 8

mellen in zwei Gruppen eingeteilt sind, zwischen und 9.

deren Lamellen je eine Ankerwicklung geschaltet Bei einem mit einem Zentrifugaldrehzahlregler

ist. 40 versehenen bekannten Gleichstrom-Kleinmotor ist