DE2339077A1

DE2339077A1 - Miniature D.C. motor with permanent magnet rotor - with single transistor controlled field circuit arranged for self starting

Info

Publication number: DE2339077A1
Application number: DE2339077A
Authority: DE
Inventors: Helmut Dr Ing Moczala
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-08-02
Filing date: 1973-08-02
Publication date: 1975-02-13

Abstract

The field winding of the motor is switched by a main transistor whose base current is controlled by a second transistor. The base of the latter is connected to one pole of the power supply, and, via a blocking diode and control winding to the other pole. If the power is switched on with the motor stopped both transistors turn on and the motor turns. When, due to rotation of the permanent magnet rotor, the polarity of the control winding changes the transistor bias changes and the circuit blocks, the motor running on under the influence of auxiliary permanent magnets on the stator, until, with a further reversal of control, the conducting period restarts. The arrangement eliminates the need for three field windings and their associated transistors.

Description

Meschede, 30.7.1973 Mo 8Meschede, July 30, 1973 Mon 8

Gleichstromkleinstmotor mit DauermagnetläuferSmall DC motor with permanent magnet rotor

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gleichstromkleinstmotor, der mit einem Dauermagnetläufer ausgerüstet ist und dessen einzige Ständerspule von einer Gleichstromquelle über die Emitter-Kollektor-Strecke eines Transistors gespeist wird.The invention relates to a direct current miniature motor which is equipped with a permanent magnet rotor and is the only one Stator coil is fed from a direct current source via the emitter-collector path of a transistor.

Bei herkömmlichen Gleichstrommotoren wird die rotierende Läuferwicklung, die mit den Lamellen des Kommutators verbunden ist, über feststehende Kohlebürsten mit der Spannungsquelle verbunden. Da eine derartige Kommutierungseinrichtung infolge der mechanischen Kontakte eine ständige Fehlerquelle darstellt, sind in letzter Zeit Gleichstrommotoren entwickelt worden, bei denen die mechanische Kommutierungseinrichtung durch elektronische Elemente ersetzt ist. Ein solcher Motor arbeitet z.B. so, daß jede Spule der feststehenden Ständerwicklung in Reihe mit der Emitter-Kollektor-Strecke eines Transistors an der Stromquelle liegt, wobei die Stromdurchlässigkeit dieser Transistoren in Abhängigkeit von der Stellung des Dauermagnetläufers gesteuert wird. Da im Gegensatz zum herkömmlichen Gleichstrommotor jede Spule" der Ständerwicklung nur in einer Richtung vom Strom durchflossen wird, ist es erforderlich, mindestens drei Ständerspulen im Motor vorzusehen, um einen eindeutigen Anlauf des Motors aus jeder Stellung heraus zu garantieren. Damit wird der Aufwand für einen derartigen»über Transistoren gespeisten Gleichstrommotor so hoch, daß die Forderung nach einem billigen Motor mit dieser Bauform nicht erfüllt werden kann. Andererseits sind billige Gleichstrommotoren bebekannt geworden, die aus Dauermagnetläufep und Ständer mitIn conventional DC motors, the rotating rotor winding, which is connected to the lamellas of the commutator, connected to the voltage source via fixed carbon brushes. Since such a commutation device is a constant source of error due to the mechanical contacts, DC motors have recently been developed in which the mechanical commutation device is replaced by electronic Elements is replaced. Such a motor works, for example, so that each coil of the stationary stator winding is in series with the emitter-collector path of a transistor is connected to the current source, the current permeability of these transistors is controlled depending on the position of the permanent magnet rotor. As in contrast to the conventional DC motor each coil "of the stator winding is traversed by the current in only one direction, it is necessary at least Provide three stator coils in the motor in order to guarantee a clear start of the motor from every position. Thus the effort for such a »over transistors fed DC motor so high that the demand for a cheap motor with this design is not met can be. On the other hand, cheap DC motors have become known that consist of a permanent magnet run and a stator

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nur einer Spule bestehen und die demgemäß auch nur einen Transistor erfordern. Diese Motoren werden aber kaum eingesetzt, da sie z.B. nicht selbständig anlaufen.only one coil made and therefore only require a transistor. However, these motors are rarely used because, for example, they do not start up by themselves.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gleichstromkleinstmotor anzugeben, der bei geringem Aufwand weitgehend die an ihn gestellten Anforderungen erfüllt. Diese Aufgabe wird für einen Gleichstromkleinstmotor der eingangs geschilderten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß einerseits elektronische Schaltungen angegeben werden, die einen selbständigen Anlauf sicherstellen, und andererseits konstruktive Lösungen und physikalische Dimensionierungen gezeigt werden, die ein befriedigendes Arbeiten des Motors sicherstellen. Der Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß mit dem Aufwand, der bislang für einen elektronisch kommutierenden Gleichstrommotor mit nur einer Ständerspule notwendig war, nun ein Motor gebaut werden kann, der in vielen Punkten die Eigenschaften des aufwendigen, elektronisch kommutierenden Gleichstrommotors mit mehreren Ständerspulen besitzt.The invention is based on the object of a DC miniature motor specify that largely meets the requirements placed on it with little effort. This task is achieved for a DC miniature motor of the type described above according to the invention in that on the one hand electronic circuits are specified, which ensure an independent start, and on the other hand constructive Solutions and physical dimensions are shown, which allow a satisfactory working of the engine to ensure. The advantage of the invention is to be seen in the fact that with the effort that was previously required for an electronically commutating DC motor with only one stator coil was necessary, now a motor can be built that can be used in many Points the properties of the elaborate, electronically commutating DC motor with multiple stator coils.

Fig. 1 zeigt einen bekannten,elektronisch kommutierenden Gleichstrommotor mit nur einer Ständerspule. In Fig. 2 ist eine Schaltungsanordnung nach der Erfindung dargestellt, während Fig. 3 die konstruktive Ausführung des erfindungsgemäßen Motors wiedergibt. Fig. 4 zeigt den Verlauf verschiedener Drehmomente in Abhängigkeit vom Drehwinkel, wie sie bei diesem Motor am Läufer angreifen. In Fig. 5 ist eine umfangreichere elektronische Schaltung dargestellt, die zusätzlich für eine konstante Drehzahl des Motors sorgt.Fig. 1 shows a known, electronically commutating DC motor with only one stator coil. In Fig. 2 a circuit arrangement according to the invention is shown, while Fig. 3 shows the structural design of the invention Engine reproduces. Fig. 4 shows the course of different torques as a function of the angle of rotation, such as they attack the rotor in this motor. In Fig. 5, a more extensive electronic circuit is shown, which in addition ensures a constant speed of the motor.

Bei dem bekannten Motor in Fig. 1 ist mit 1 die aus zwei Teilspulen bestehende Ständerspule bezeichnet, welche aus der Stromquelle 3 über den Transistor 2 gespeist wird. Die Stromdurchlässigkeit des Transistors 2 wird in Abhängigkeit von Drehzahl und Stellung des Dauermagnetläufers 5 durch die Steuerspule 4 gesteuert. Bei laufendem Motor wird inIn the known motor in Fig. 1, 1 denotes the stator coil consisting of two sub-coils, which from the current source 3 is fed via the transistor 2. The current permeability of the transistor 2 is dependent controlled by the speed and position of the permanent magnet rotor 5 by the control coil 4. When the engine is running, in

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dieser Spule 4 infolge des zeitlich sich ändernden, strichpunktiert gezeichneten magnetischen Flusses, der durch die Ständerteile 6 und 7 hindurchgeleitet wird, eine Wechselspannung induziert, die während einer Halbperiode infolge der negativen Spannung an der Basis des Transistors 2 diesen stromdurchlässig macht. Während dieser Halbperiode wird durch den Strom in der Ständerspule 1 dem Läufer ein Drehmoment mitgeteilt. In der Halbwelle, in der die Ständerspule 1 stromlos ist, kehrt sich durch die Wirkung des Dauermagnetenthis coil 4 due to the time-changing, dash-dotted line drawn magnetic flux, which is passed through the stator parts 6 and 7, an alternating voltage induced during a half cycle due to the negative voltage at the base of the transistor 2 this makes current permeable. During this half cycle, the rotor is given a torque by the current in the stator coil 1 communicated. In the half-wave in which the stator coil 1 is de-energized, it is reversed by the action of the permanent magnet

8 der Fluß in den Ständerteilen 6 und 7 um, so daß die in Fig. 1 gezeichnete Flußverteilung vorhanden ist. Auch in dieser Halbwelle wird durch die beschriebene Flußumkehr auf den Läufer 5 weiterhin ein Drehmoment ausgeübt. Außerdem sorgt der Dauermagnet 8 in Verbindung mit den besonders ausgebildeten Polschuhen dafür, daß der Läufer in einer für den Anlauf günstigen Stellung stehen bleibt. Ein selbständiger Anlauf ist jedoch mit der Anordnung nach Fig. 1 nicht möglich, da bei Stillstand des Läufers 5 sich der Fluß in den Ständerteilen 6 und 7 nicht ändert und daher die für den Anlauf notwendige Spannung in der Steuerspule 4- nicht induziert wird.8 the flow in the stand parts 6 and 7 around, so that the in Fig. 1 drawn flow distribution is present. In this half-wave, too, the flux reversal described occurs the rotor 5 continues to exert a torque. In addition, the permanent magnet 8 in conjunction with the specially trained Pole shoes ensure that the runner stops in a position that is favorable for starting. A self-employed However, start-up is not possible with the arrangement according to FIG the stator parts 6 and 7 does not change and therefore the voltage in the control coil 4- necessary for the start-up does not change is induced.

Demgegenüber zeigt Fig. 2 eine Schaltungsanordnung, die einen sicheren Anlauf des Motors gewährleistet..Hier ist ebenfalls die Ständerspule 1 über die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 2 mit der Stromquelle 3 verbunden. Bei Stillstand des Dauermagnetläufers 5 ist der VorstufentransistorIn contrast, Fig. 2 shows a circuit arrangement that ensures a safe start of the motor .. Here is also the stator coil 1 is connected to the current source 3 via the emitter-collector path of the transistor 2. At a standstill of the permanent magnet rotor 5 is the precursor transistor

9 stromdurchlässig, da er über den Widerstand 10 eine positive Basisspannung erhält. Die Diode 12 stört diese Ansteuerung des Transistors 9 dann nicht, wenn ihre Durchlaßspannung höher als die Basis-Emitter-Spannung des im stromdurchlässigen Zustand befindlichen Transistors 9 ist. Über den Widerstand 11 führt der durchgeschaltete Vorstufentransistor 9 der Basis des Transistors 2 negative Spannung zu, so daß über den stromdurchlässigen Transistor 2 die Ständerspule 1 mit der Stromquelle 3 verbunden wird. Damit beginnt sich der Läufer 5 zu drehen, und in der Steuerspule 4- wird9 current-permeable, since it receives a positive base voltage via the resistor 10. The diode 12 interferes with this activation of the transistor 9 then not if its forward voltage is higher than the base-emitter voltage of the current-permeable State located transistor 9 is. The switched pre-stage transistor leads via the resistor 11 9 to the base of the transistor 2 negative voltage, so that through the current-permeable transistor 2, the stator coil 1 is connected to the power source 3. The rotor 5 begins to rotate and the control coil 4 becomes

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Spannung induziert. Nach einer Läuferdrehung von weniger als einer Polteilung gegenüber dem Stillstand ändert die in der Steuerspule 4- induzierte Spannung ihr Vorzeichen, so daß dann über die Diode 12 eine negative Vorspannung an der Basis des Vorstufentransistors 9 wirksam wird. Der Transistor 9 wird undurchlässig, und damit wird auch die Ständerspule 1 stromlos. Während dieses Zeitraumes, in dem sich der Läufer 5 bei zweipoliger Ausführung um etwa 180° dreht, sorgt der Dauermagnet 8 im Ständer für die Entwicklung des Drehmomentes. Danach beginnt beim nächsten Polaritätswechsel der Spannung an der Steuerspule 4- wieder die Durchlaßphase des Transistors 9 infolge des Steuerstromes über den Widerstand 10 wie zu. Beginn, während die Diode 12 stromundufchlässig wird.Voltage induced. After a rotor rotation of less than one pole pitch compared to standstill, the changes in the control coil 4-induced voltage has its sign, so that a negative bias voltage is then applied via the diode 12 the base of the pre-stage transistor 9 becomes effective. The transistor 9 becomes impermeable, and thus the stator coil also becomes 1 de-energized. During this period in which the rotor 5 rotates by about 180 ° in the two-pole version, the permanent magnet 8 in the stator ensures the development of the torque. Then begins with the next polarity change the voltage on the control coil 4- again the forward phase of the transistor 9 as a result of the control current through the Resistance 10 how to. Beginning while the diode 12 is currentless will.

Dadurch daß die Transistoren 9 und 2 trotz des spannungslosen Zustandes der Steuerspule 4- bei Stillstand stromführend sind und durch die in der Steuerspule 4 infolge der beginnenden Drehbewegung induzierten Spannung im richtigen Zeitraum gesperrt werden, ist ein sicherer Anlauf gewährleistet. As a result, the transistors 9 and 2 are energized at standstill despite the de-energized state of the control coil 4- are and by the voltage induced in the control coil 4 as a result of the beginning of the rotary movement in the correct Are blocked for a period of time, a safe start is guaranteed.

Bei dem Motor gemäß Fig. 1 sind die Ständerspule 1 und die Steuerspule 4 magnetisch eng gekoppelt. Das führt' dazu, daß bei der vorausgehend beschriebenen Schaltungsanordnung in Verbindung mit diesem Motor infolge der Kopplung zwischen Ausgang (Ständerspule 1) und Eingang (Steuerspule 4) des zweistufigen Transistorverstärkers tonfrequente Schwingungen auftreten, die die Eigenschaften des Motors negativ beeinflussen. Durch den Widerstand 13 in Fig. 2 z.B. erhält der Transistorverstärker bistabiles Verhalten, so daß in Abhängigkeit von der Stellung des Läufers 5 nur noch der ein- oder ausgeschaltete Zustand der Ständerspule möglich ist, tonfrequente Schwingungen jedoch unterbleiben.In the motor according to FIG. 1, the stator coil 1 and the Control coil 4 magnetically closely coupled. That leads to the fact that in the circuit arrangement described above in connection with this motor as a result of the coupling between Output (stator coil 1) and input (control coil 4) of the two-stage transistor amplifier audio-frequency oscillations occur that have a negative impact on the properties of the motor. Obtained by resistor 13 in Fig. 2, for example the transistor amplifier bistable behavior, so that depending on the position of the rotor 5 only the switched on or off state of the stator coil is possible, but audio-frequency vibrations do not occur.

Fig. 3 stellt eine erfindungsgemäß verbesserte Ausführung des Motors dar. Die in Reihe geschalteten StänderteilspulenFig. 3 shows an improved embodiment according to the invention of the motor. The stator part coils connected in series

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1.1 und 1.2 - in dem gleichen Raum sind auch die nicht gezeichneten Steuerteilspulen untergebracht - sind fest mit dem ringförmigen Ständer 6 verbunden und befinden sich im Spalt zwischen Ständer und vierpoligem Dauermagnetläufer Am Ständer 6 befinden sich Vorsprünge 14.1 bis 14.4, die im folgenden als weichmagnetische Pole bezeichnet werden und die in ihrer Anzahl allgemein der Lauferpolzahl entsprechen. Diese weichmagnetischen Pole wirken auf die Nord- oder Südpole des Dauermagnetläufers gleichermaßen anziehend. Sie bewirken am Läufer das vom Läuferstellungswinkel D( abhängige Moment Mg (Fig. 4·). Beim Winkel (X=ß mögen die beiden Nordpole des Läufers unter den weichmagnetischen Polen 14.2 und 14.4 stehen. Von den weichmagnetischen Polen wird dann kein Moment auf den Läufer ausgeübt. Dreht man den Läufer anschließend im Gegenuhrzeigersinn (öc>ß), dann tritt zunächst ein negatives, der Bewegung entgegengesetztes Moment auf, das in ein positives Moment übergeht, wenn die Nordpole von den weichmagnetischen Polen 14.1 und 14.3 angezogen werden.1.1 and 1.2 - in the same room are also the ones not shown Part of the control coils housed - are fixed with connected to the annular stator 6 and are located in the gap between the stator and four-pole permanent magnet rotor On the stand 6 there are projections 14.1 to 14.4, the hereinafter referred to as soft magnetic poles and the number of which generally correspond to the number of rotor poles. These soft magnetic poles have an equally attractive effect on the north or south poles of the permanent magnet rotor. she cause the rotor position angle D (dependent Moment Mg (Fig. 4). At the angle (X = ß the two like North poles of the runner are below the soft magnetic poles 14.2 and 14.4. The soft magnetic poles then become not a moment exercised on the runner. If you then turn the runner counterclockwise (öc> ß), then first of all steps a negative moment, opposite to the movement, which turns into a positive moment when the north poles of the soft magnetic poles 14.1 and 14.3 are attracted.

Erfindungsgemäß werden die dauermagnetischen Eigenschaften des Ständers durch die Dauermagnetstücke 8.1 bis 8.4 aus Werkstoffen hoher Koerzitivfeidstärke, z.B. Bariumferrit, die im Spalt zwischen Ständer und Läufer am Ständer befestigt sind, erreicht. Diese Dauermagnetstücke 8.1 bis 8.4, die im folgenden als hartmagnetische Pole bezeichnet werden, entsprechen in ihrer Anzahl allgemein der Läuferpolzahl und teilen dem Läufer das Moment IVL mit (Fig. 4).According to the invention, the permanent magnetic properties of the stator through the permanent magnet pieces 8.1 to 8.4 made of materials with a high coercive force, e.g. barium ferrite, which are attached to the stand in the gap between the stator and rotor. These permanent magnet pieces 8.1 to 8.4, which are referred to as hard magnetic poles in the following generally correspond in number to the number of rotor poles and inform the runner of the moment IVL (Fig. 4).

Ein konstanter Strom durch die Ständerteilspulen 1.1 und 1.2, wie er sich beim Anlauf des Motors während der Durchschaltphase der Transistoren 9 und 2, bei der sich der Läufer um eine Polteilung weiterdreht, einstellt, bewirkt das Drehmoment Μ,- auf den Läufer (Fig. 4).A constant current through the stator part coils 1.1 and 1.2, as it is when the motor starts up during the switching phase of transistors 9 and 2, in which the rotor continues to rotate by one pole pitch, causes the torque Μ, - on the runner (Fig. 4).

Bei richtiger Abstimmung der Teilmomente B(L, Mg und M, kann man ein Anzugsmoment M=M^+M₂+M^ erreichen, das unabhängig vom Lauf erwinkel ** fast konstant ist (vgl. Fig. 4: ausge-With the correct coordination of the partial torques B (L, Mg and M, one can achieve a tightening torque M = M ^ + M ₂ + M ^, which is almost constant regardless of the running angle ** (cf.

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zogene Linie im Diagramm M(oO ). Richtige Abstimmung heißt hier, daß man den Scheitelwert des Momentes M^ der hartmagnetischen Pole doppelt so groß wählt wie den Scheitelwert des Momentes M2 der weichmagnetischen Pole, während der Scheitelwert des stromabhängigen Momentes M₅, mindestens das Vierfache des Scheitelwertes des Momentes Mp der weichmagnetischen Pole erreichen soll. Wichtig ist natürlich auch, daß weichmagnetische und hartmagnetische Pole räumlich die richtige Stellung zueinander und gegenüber den Ständerteilspulen haben. So müssen die Dauermagnetstücke 8.1 bis 8.4- genau in der Mitte zwischen den Spulenseiten befestigt sein, während die weichmagnetischen Pole gegenüber den hartmagnetischen um den V/inkel ρ derart versetzt sein müssen, daß die Scheitelwerte der Momente M^, der hartmagnetischen Pole bei den gleichen Winkellagen auftreten wie einzelne Scheitelwerte der Momente Mp der weichmagnetischen Pole.solid line in diagram M (oO). Correct coordination means that the peak value of the moment M ^ of the hard magnetic poles is chosen to be twice as large as the peak value of the moment M2 of the soft magnetic poles, while the peak value of the current-dependent moment M _{5 is} at least four times the peak value of the moment Mp of the soft magnetic poles should achieve. Of course, it is also important that soft magnetic and hard magnetic poles are spatially in the correct position with respect to one another and with respect to the stator sub-coils. The permanent magnet pieces 8.1 to 8.4 must be fixed exactly in the middle between the coil sides, while the soft magnetic poles must be offset from the hard magnetic poles by the V / angle ρ in such a way that the peak values of the moments M ^ of the hard magnetic poles are the same Angular positions occur like individual peak values of the moments Mp of the soft magnetic poles.

Allgemein entspricht die Anzahl der weich- bzw. hartmagnetischen Pole der Polzahl des Dauermagnetläufers, bei Läufern mit hohen Polzahlen kann die Anzahl der weich- bzw. hartmagnetischen Pole jedoch auch nur ein ganzzahliger Teil der Läuferpolzahl sein.In general, the number of soft or hard magnetic poles corresponds to the number of poles of the permanent magnet rotor, in the case of rotors with high numbers of poles, however, the number of soft or hard magnetic poles can also only be an integral part of the Be rotor pole number.

Für die höhere Läuferpolzahl sprechen bei vorgegebener Drehzahl die höheren Frequenzen der Drehmomentschwankungen, die sich mit den vom Spaltpolmotor her bekannten, drehelastischen Zentralaufhängungselementen besser isolieren lassen.The higher number of rotor poles speaks for a given speed the higher frequencies of the torque fluctuations, which are associated with the torsionally elastic ones known from shaded-pole motors Have the central suspension elements better insulated.

Vor Anschalten der Stromquelle wird im stromlosen Zustand auf den Dauermagnetläufer das Moment M(qO ausgeübt, das in Fig. 4 zunächst durch die strichpunktierte Linie und anschließend durch die ausgezogene Linie in Abhängigkeit vom Drehwinkel o( dargestellt ist. Der Läufer stellt sich dabei etwa auf den stabilen Haltepunkt H ein. Das ist allerdings nur möglich, wenn das vom Motor abverlangte Drehmoment zur Überwindung der Reibung des Antriebes kleiner als das minimale Moment ist, das in der stromlosen Phase vom Motor aufgebracht wird. Da das minimale Drehmoment der stromlosen Phase demBefore the power source is switched on, the moment M (qO, which in Fig. 4 first by the dash-dotted line and then by the solid line as a function of the angle of rotation o (is shown. The runner adjusts itself approximately to the stable stopping point H. That is only possible if the torque required by the motor to overcome the friction of the drive is less than the minimum Is the moment that is generated by the motor in the de-energized phase. Since the minimum torque of the currentless phase is dem

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Scheitelwert des Momentes M^ der weichmagnetischen Pole entspricht, hat man damit eine Bedingung für die Bemessung der Ständerpole. Beim Anschalten der Stromquelle springt dann das Moment M etwa vom Wert. Null im Haltepunkt H auf den Wert, den die oberhalb von H ausgezogen gezeichnete Kurve in Fig. 4- vorgibt. Man kann den Hochlauf des Motors beschleunigen, wenn man das stromabhängige Moment M^ hoch ansetzt.Corresponds to the peak value of the moment M ^ of the soft magnetic poles, one has thus a condition for the dimensioning of the stator poles. When switching on the power source then jumps the moment M is approximately of the value. Zero at the breakpoint H to the value that the curve drawn above H in Fig. 4- pretends. You can accelerate the run-up of the motor, if the current-dependent moment M ^ is set high.

Die Schaltungsanordnung gemäß Fig. 5 zeigt einige erfindungsgemäße Erweiterungen gegenüber Fig. 2. Zunächst sind bei der Schaltung Maßnahmen zur Konstanthaltung der Drehzahl vorgesehen. Die Tachometerspannung wird erfindungsgemäß über die Diode 16 von der Steuerspule 4 abgenommen. Das hat gegenüber dem üblichen Verfahren, die Tachometerspannung von der Ständerspule 1 abzunehmen, den Vorteil, daß bei hinreichend geringer Kopplung zwischen Steuerspule 4 und Ständerspule 1 die Stromänderung in der Ständerspule 1 keinen Einfluß auf die Tachometerspannung haben kann. Die Tachometerspannung, die in ihrer Zuordnung zur Drehzahl am DrehzahleinstellerThe circuit arrangement according to FIG. 5 shows some according to the invention Extensions compared to FIG. 2. First of all, measures to keep the speed constant are provided in the circuit. The tachometer voltage is according to the invention via the Diode 16 removed from control coil 4. That has opposite the usual procedure, the tachometer voltage from the stator coil 1, the advantage that with a sufficiently low coupling between control coil 4 and stator coil 1 the change in current in the stator coil 1 cannot have any influence on the tachometer voltage. The speedometer voltage, in their assignment to the speed on the speed adjuster

17 verstellt werden kann, wird nach Glättung am Kondensator17 can be adjusted, after smoothing on the capacitor

18 im vorliegenden Beispiel mit der Spannung der Zenerdiode18 in the present example with the voltage of the Zener diode

19 verglichen. Die Differenz zwischen Spannungsist- und-sollwert wirkt auf den Transistor 20 derart ein, daß bei hoher Drehzahl die Spannung zwischen Emitter und Kollektor des Transistors 20 groß und bei Unterdrehzahl klein ist. Die Emitter-Kollektor-Spannung des Transistors 20 ist gleichzeitig Vorspannung für den Steuerkreis des Transistors 9» was sich dahingehend auswirkt, daß bei hoher Drehzahl die Durchlaßphase der Transistoren 9 bzw. 2 kurz gegenüber der Sperrphase ist. Dadurch wird der hohen Drehzahl im Sinne einer Regelung entgegengewirkt. Bei Unterdrehzahl sind dagegen die Durchlaßphasen·etwa genau so lang wie die Sperrphasen, was zu einem Drehzahlanstieg führt. ^: 19 compared. The difference between the actual voltage and the nominal value acts on the transistor 20 in such a way that at high speed the voltage between the emitter and collector of the transistor 20 is high and at underspeed it is small. The emitter-collector voltage of transistor 20 is at the same time the bias voltage for the control circuit of transistor 9, which has the effect that at high speed the on phase of transistors 9 and 2 is short compared to the off phase. This counteracts the high speed in the sense of a regulation. At underspeed, on the other hand, the open phases are approximately as long as the blocking phases, which leads to an increase in speed. ^:

Der Vorteil dieser Impulsbreiten-Regelung liegt darin, daß der Gleichstrommittelwert der Stromaufnahme des; Motors bei Steigerung der Gleichspannung der Quelle 5 kleiner wird, wasThe advantage of this pulse width control is that the DC mean value of the current consumption of the; Motors at Increase in the DC voltage of the source 5 is what

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zu einer Verbesserung des Wirkungsgrades in diesem Spannungsbereich bezogen auf das Verhalten bekannter Gleichstrommotoren führt. Bei niedriger Spannung der Quelle 3 muß die Durchschaltphase lang sein, damit die Drehzahl nicht zu weit unter den Sollwert absinkt. Während dieser langen Durchsehaltphase ist der Mittelwert der magnetischen Induktion des Dauermagnetläufers, der im Wicklungsraum meßbar ist, gering. Bei hoher Spannung der Quelle 3 verkürzt die Regelungsschaltung die Durchschaltphase ganz wesentlich, so daß der Mittelwert der magnetischen Induktion im Wicklimgsraum während dieser Zeit hoch ist und etwa dem räumlichen Maximum der magnetischen Induktion des Läufers entspricht. Wegen der höheren mittleren magnetischen Induktion bezogen auf den vorausgehend betrachteten Fall wird bei gleichem abgenommenem Drehmoment Jetzt der Strommittelwert geringer.to improve the efficiency in this voltage range based on the behavior of known DC motors leads. When the voltage of the source 3 is low, the switching phase must long so that the speed does not drop too far below the setpoint. During this long hang-through phase the mean value of the magnetic induction of the permanent magnet rotor, which can be measured in the winding space, is low. At high The voltage of the source 3 shortens the control circuit Switching phase is very essential, so that the mean value of the magnetic induction in the winding room during this time is high and corresponds approximately to the spatial maximum of the magnetic induction of the rotor. Because of the higher mean Magnetic induction based on the case considered above is now with the same reduced torque the mean current value is lower.

Durch zusätzlichen Einbau des Kondensators 15 i-ⁿ Reihe mit dem Widerstand 13 erhält der Transistorverstärker astabiles Verhalten. Während des normalen Laufes des Motors ändert sich dadurch nichts, da die Kippfrequenz des astabilen Verstärkers sehr klein gegenüber der Motordrehzahl ist. Wenn der Motor aber bei angeschalteter Stromquelle zwangsweise stillgesetzt wird, dann wird durch das astabile Verhalten des Transistorverstärkers der Strom in der Ständerspule 1 zunächst abgeschaltet. Beim darauf folgenden automatischen Wiedereinschalten beginnt dann erneut der bereits beschriebene HochlaufVorgang.By additional incorporation of the capacitor 15 i- ⁿ series with the resistor 13 of the transistor amplifier receives astabiles behavior. This does not change anything during the normal running of the motor, since the sweep frequency of the astable amplifier is very small compared to the motor speed. If, however, the motor is forcibly stopped when the current source is switched on, the current in the stator coil 1 is initially switched off due to the astable behavior of the transistor amplifier. When the device is automatically switched on again, the start-up process already described begins again.

Die Verwendung einer Steuerspule 4 zur Ansteuerung des Trasistorverstärkers ist wegen des geringen Aufwandes vorteilhaft. Selbstverständlich kann man aber auch zur Ansteuerung magnetfeldabhängige Bauelemente, wie Hallgeneratoren, Feldplatten, Magnetdioden usw., die man im Luftspalt des Motors zur Abtastung der Läuferstellung unterbringt, verwenden.The use of a control coil 4 to control the transistor amplifier is advantageous because of the low cost. Of course, you can also control it Magnetic field-dependent components, such as Hall generators, field plates, magnetic diodes, etc., which are placed in the air gap of the motor for scanning the rotor position.

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Claims

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Claims

DC miniature motor with permanent magnet rotor, its stator coil is fed via the emitter-collector path of a transistor from a current source and that in the stator Has soft and hard magnetic poles, characterized in that for generating current pulses in the Stator coil (1) a transistor amplifier is provided which, when the motor is at a standstill, the stator coil (1) via the Emitter-collector path of a transistor (2) to the current source (3) switches through, and that a control coil (4-), in which as a result of the rotation of the permanent magnet rotor (5) an alternating control voltage is induced in such a way on the Input of the transistor amplifier acts that the emitter-collector path of the transistor (2) is impermeable to current within one half-cycle of the control alternating voltage will.

2. Motor according to claim 1, characterized in that the transistor amplifier has the behavior of a bistable multivibrator owns.

3. Motor according to claim 1, characterized in that the transistor amplifier has the behavior of an astable multivibrator has, whose breakover frequency is very small compared to the engine speed.

4-, engine according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the tension induced in the control coil (4)

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tion is used to measure and / or regulate the engine speed.

5. Motor according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the control circuit influences the length of the current pulses in the stator coil (1).

6. Motor according to one of claims 1 to 5j, characterized in that that to control the transistor amplifier magnetic field-dependent components, such as Hall generators, field plates, Magnetic diodes, etc., which are housed in the air gap of the motor, can be used.

7. Motor according to one of claims 1 to 6, characterized in that that in the air gap of the motor soft magnetic poles (14.1 to 14.4) and hard magnetic poles (8.1 to 8.4) made of permanent magnet material with high coercive force are arranged, the maximum number of soft or hard magnetic poles being the number of poles of the permanent magnet rotor (5) corresponds.

8. Motor according to claim 7 »characterized in that the peak value of the torque of the .hard magnetic poles about twice as large and the peak value of the current-dependent torque at least four times as large as that Is the peak value of the torque of the soft magnetic poles, the latter torque must be greater than that torque required by the motor to overcome the Friction of the drive.

9. Motor according to claim 7 or 8, characterized in that the hard magnetic poles exactly in the middle between the Sides of the stator coil (1) are attached to the stator (6), while the soft magnetic poles are offset from the hard magnetic poles in such a way that the peak values of the torques of the hard magnetic poles occur at the same angular positions as individual peak values of the rotational

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moments of the soft magnetic poles.

10. Motor according to one of claims Λ to 9, characterized in that torsionally flexible central suspension elements are used for fastening the motor.

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