DE2339260A1

DE2339260A1 - Commutatorless D.C. MOTOR WITH PERMANENT MAGNET ROTOR - has semiconductor for control of its stator winding

Info

Publication number: DE2339260A1
Application number: DE19732339260
Authority: DE
Inventors: Rolf Dipl Ing Mueller
Original assignee: Papst Motoren GmbH and Co KG
Current assignee: Ebm Papst St Georgen GmbH and Co KG
Priority date: 1973-08-02
Filing date: 1973-08-02
Publication date: 1975-02-13
Also published as: DE2339260C2; DE7328327U

Abstract

The disadvantages of high operating temperatures are over come by an additional stator winding which has a voltage induced by the rotor with a phase shift of 70 to 110 deg., pref. 90 deg., compared with the voltage in the normal stator windings. This voltage is fed to an integrator and its output is used for the control of the semiconductor for the stator winding current. The number of turns of the winding provided for the phase-shifted voltage is high and about the same as for the stator winding.

Description

Papst-Motoren KG 24. Juli 1973Papst-Motoren KG July 24, 1973

St.Georgen/Schwarzwald 055-Rai-HDP/schlSt. Georgen / Black Forest 055-Rai-HDP / schl

Karl-Maierstrasse 1
DT - 149Karl-Maierstrasse 1
DT - 149

Kollektorloser Gleichstrom-MotorBrushless DC motor

(Zusatz zur Patentanmeldung P 22 6o o69.7)(Addition to patent application P 22 6o o69.7)

Die Erfindung betrifft einen kollektorlosen Gleichstrommotor mit einem permanentmagnetischen Rotor und mindestens einer mit diesem zusammen wirkenden Statorwicklung, welcher ein Halbleiterelement zur Steuerung des Stromes in dieser Statorwicklung zugeordnet ist, insbesondere nach Patentanmeld dung P 22 6o o69.7. Auf den Inhalt der Patentanmeldung P 22 6o o69.7 wird zur Vermeidung von Längen ausdrücklich Bezug genommen.The invention relates to a brushless direct current motor with a permanent magnetic rotor and at least one stator winding that interacts with it, which a semiconductor element to control the current in this Stator winding is assigned, in particular after patent application dung P 22 6o o69.7. On the content of the patent application P 22 6o o69.7 is expressly referred to to avoid lengths.

KoI1ektor 1 öse Gleichstrommotoren benötigen zur Kommutierung des in den Wicklungen fußenden Stromes Fühl elemente, wel ehe der Kommutierungseinrichtung die Stellung des Läufers melden, damit der Strom jeweils in der richtigen Wicklung fließt und ein Drehmoment in der gewünschten Richtung erzeugt wird. Als Fühlelemente eignen sich insbesondere berührungslose Einrichtungen wie Hai 1 generatoren, Magnetdioden usw., die praktisch keinem Verschleiß unterworfen sind und dadurch eine sehr große Lebensdauer solcher Motoren bei gutem Wirkungsgrad ermöglichen.CoI1ector 1 eyelet DC motors require commutation of the current in the windings feel elements, wel ehe report the position of the rotor to the commutation device so that the current flows in the correct winding and torque is generated in the desired direction. Contactless sensors are particularly suitable as sensing elements Facilities such as Hai 1 generators, magnetic diodes, etc., the are subject to practically no wear and tear and thus a very long service life of such motors with good efficiency enable.

Das einfachste und oft auch billigste Fühlelement ist eine Wicklung im Stator, in welcher von den Polen des Rotors eine Wechselspannung induziert wird, welche zur Steuerung der Kommutierung des Ankerstroms dienen kann. Da es sich dabei im Prinzip um einen sogenannten aktiven Stellungsgeber handelt, der seine Energie direkt dem Meßobjekt entzieht, versagt dieses Prinzp im Stillstand des Motors, d.h. ein solcher Motor kann erst dann durch eine in dieser Wicklung induzierte Spannung kommutiert werden, wenn sich der Rotor bereits dreht.The simplest and often cheapest sensing element is a winding in the stator, in which of the poles of the rotor an alternating voltage is induced, which can be used to control the commutation of the armature current. As it is basically a so-called active position transmitter acts, which draws its energy directly from the test object, this principle fails when the motor is at a standstill, i.e. a Such a motor can only be commutated by a voltage induced in this winding when the rotor is moving already turning.

Es sind verschiedene Anordnungen bekannt geworden, die diese Schwierigkeiten umgehen sollen: _2_Various arrangements have become known to avoid these difficulties: _2_

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Bei einer Anordnung (US-PS 3.o25.443 oder 2.753.5ol ) benutzt man während des Anlaufs einen mechanischen Hi1fs-Kommutator oder ein Kontaktsystem, welches nach erfolgtem Hochlauf außer Betrieb gesetzt wird. Die Nachteile solcher Anordnungen sind der zusätzliche Aufwand und die grundsätzlichen Nachteile der mechanischen Kontakte.Used in one arrangement (U.S. Patent 3.o25.443 or 2.753.5ol) a mechanical Hi1fs commutator during start-up or a contact system which is put out of operation after a successful run-up. The disadvantages of such arrangements are the additional effort and the basic disadvantages of mechanical contacts.

Bei einer anderen bekannten Anordnung (US-PS 3.o67.37o) ist ein besonderer Elektro-Magnet vorgesehen, mittels dessen der Motor über eine Fliehkraftkupplung angeworfen wird. Auch eine solche Anordnung ist sehr aufwendig und naturgemäß auch störanfäl1i g.In another known arrangement (US-PS 3.o67.37o) a special electro-magnet is provided, by means of which the Motor is started via a centrifugal clutch. Also one Such an arrangement is very complex and naturally also prone to malfunctions G.

Bei einer weiteren bekannten Anordnung (US-PS 2.81o.843) läßt man den Motor als Synchron-Motor anlaufen, indem man die Kommutierungsschaltung als selbstschwingenden Oszillator ausbildet. Der in vielen Fällen schwerwiegende Nachteil dieses Prinzips besteht darin, daß der Motor nur sehr kleine zusätzliche Schwungmassen in Bewegung setzen kann, da er bei größeren Massen nicht in Tritt fällt, also die Betriebszahl nicht erreicht und somit kein regelmässiger Lauf zustandekommt.In another known arrangement (US Pat. No. 2,810,843), the motor can be started as a synchronous motor by the commutation circuit trains as a self-oscillating oscillator. The disadvantage of this principle, which is serious in many cases, is that the motor only has very small additional Can set centrifugal masses in motion, because it does not fall into step with larger masses, i.e. does not reach the operating number and thus there is no regular run.

Bei Motoren, bei welchen die Startstellung des Rotors durch einen am Stator angeordneten Dauermagneten definiert ist (US-PS 3.135.842, Fig.4), ist es auch bekannt, durch einen beim Einschalten bewirkten Stromimpuls in der beim Anlaufen als erstes einzuschaltenden Wicklung dem Rotor einen Startinipuls zu erteilen. Der Nachteil hierbei ist aber, daß ein solcher Motor nur Lasten mit kleinen Trägheitsmomenten, zum Beispiel Uhren oder dergleichen, antreiben kann, da Voraussetzung für die Wirksamkeit einer solchen Anordnung ist, daß der Motor sehr rasch hochläuft. Man kann nämlich die Windungszahl der zur Kommutierung dienenden Wicklung bei solchen Anordnungen nicht zu groß wählen, da sonst im Betrieb in dieser Wicklung zu hohe Spannungen auftreten wurden, welche die zur Steuerung des Stromes im Motor dienenden Halbleiterelemente zerstören wurden. Bei kleinen Drehzahlen ist deshalb die induzierte Spannung in dieser Wicklung zu klein für die Kommutierung, und ein solcher Motor kann deshalb nur hochlaufen, wenn er diese niedrigen DrehzahlbereieheFor engines in which the starting position of the rotor is through a permanent magnet arranged on the stator is defined (US Pat. No. 3,135,842, FIG. 4), it is also known by a when Switching on caused a current pulse in the first at start-up the winding to be switched on to give the rotor a startinipulse. The disadvantage here is that such a motor only loads with small moments of inertia, for example clocks or the like, since a prerequisite for the effectiveness of such an arrangement is that the motor very quickly runs up. You can namely the number of turns for commutation The winding used in such arrangements should not be selected too large, otherwise the voltage in this winding will be too high during operation which would destroy the semiconductor elements used to control the current in the motor. With small ones Speed, the induced voltage in this winding is too small for commutation, and such a motor can therefore run up only when it reaches this low speed range

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sozusagen im ersten Anlauf überwindet. Hierzu ist aber Voraussetzung, daß die zu beschleunigenden Massen sehr gering sind.overcomes, so to speak, at the first attempt. The prerequisite for this is that the masses to be accelerated are very small.

Die Eingangs erwähnten Motoren mit Kommutierung durch Halbleiterelemente haben zwar diese Nachteile nicht, das heißt, bei ihnen wird schon vom Stillstand ab ein Drehmoment erzeugt, so daß diese Motoren selbst und auch in der richtigen Richtung anlaufen. Die bekannten, hierfür verwendbaren Halbleiterelemente arbeiten aber nur bei relativ niedrigen Temperaturen. So ist zum Beispiel bei den bekannten Hai 1 generatoren aus Galliumarsenid die Betriebstemperatur auf 65° C begrenzt, was in vielen Fällen nicht ausreicht. Zum Beispiel können im Inneren eines Kraftfahrzeugs im Sommer Temperaturen von über 9o C auftreten, und deshalb müssen alle Teile, die für die Verwendung in Kraftfahrzeugen bestimmt sind, bei Temperaturen in diesem Bereich noch sicher funktionieren. Mit Hai 1 generatoren ist diese Forderung aber nicht erfüllbar. Dasselbe gilt für Lüfter, welche beispielsweise zur Kühlung von Datenverarbeitungsanlagen verwendet werden. Auch hier wird verlangt, daß diese Lüfter bei einer Umgebungstemperatur von 85⁰C sicher laufen. Da sich die Lüfter im Betrieb durch die elektrischen Verluste über die Umgebungstemperatur hinaus erwärmen, bedeutet dies, dass sie bei Temperaturen im Bereich von Ho - 12o C noch sicher funktionieren müssen. Motoren mit Kommutierung durch eine in einer Statorwicklung induzierte Spannung können diese Forderungen an die Temperaturfestigkeit ohne weiteres erfüllen, haben aber die eingangs erwähnten Nachteile.The motors mentioned at the beginning with commutation by semiconductor elements do not have these disadvantages, that is, a torque is generated with them from standstill, so that these motors start themselves and also in the correct direction. The known semiconductor elements which can be used for this purpose, however, only work at relatively low temperatures. For example, in the case of the known shark generators made of gallium arsenide, the operating temperature is limited to 65 ° C., which is not sufficient in many cases. For example, the interior of a motor vehicle can have temperatures in excess of 9o C in the summer and therefore all parts that are intended for use in motor vehicles must still function safely at temperatures in this range. However, this requirement cannot be met with Hai 1 generators. The same applies to fans, which are used, for example, to cool data processing systems. Here, too, it is required that these fans safely run at an ambient temperature of 85 ^0C. Since the fans heat up above the ambient temperature during operation due to electrical losses, this means that they still have to function safely at temperatures in the range of Ho - 12o C. Motors with commutation by a voltage induced in a stator winding can easily meet these requirements for temperature resistance, but have the disadvantages mentioned at the beginning.

Man hat deshalb auch schon die Kombination beider Prinzipien vorgeschlagen, also Anlauf mit Hal I generator und Betrieb mittels induzierter Spannung, vgl. die DT-OS 2 o63 351. Sieht man einmal davon ab, daß solche Motoren für die meisten Anwendungsfälle zu teuer werden, so erkennt man jedenfalls ohne weiteres, daß ein solcher Motor, wenn er im Betrieb einmal Temperaturen über 65⁰C erreicht hat, nach einer Abschaltung nicht mehr selbst anlaufen kann, bevor er sich genügend abgekühlt hat. Ein solches Betriebsverhalten eines Motors ist aber in den meisten Fällen nicht zulässig.A combination of both principles has therefore already been proposed, i.e. start-up with Hal I generator and operation by means of induced voltage, see DT-OS 2 O63 351. If one ignores the fact that such motors are too expensive for most applications, in any case, one can easily see that such a motor, once it has reached temperatures above 65 ^° C. during operation, cannot start up again after it has been switched off before it has cooled down sufficiently. Such an operating behavior of an engine is, however, not permissible in most cases.

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Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, Nachteile der bekannten kollektorlosen Gleichstrommotoren zu vermeiden und insbesondere einen solchen Motor zu schaffen, dessen kontaktlose Kommutiereinrichtung eine bessere Ausnutzung der Temperaturfes tigkeit moderner Isolierwerkstoffe gestattet. Vorzugsweise soll ein solcher kollektorloser Gleichstrommotor auch einen Anlauf mit relativ großen anzutreibenden tragen Massen ermöglichen.It is therefore an object of the invention to address disadvantages of the known Avoid brushless DC motors and in particular to create such a motor, its contactless commutation device a better utilization of the temperature resistance modern insulation materials allowed. Preferably one should Such a brushless DC motor also has a start-up allow relatively large drivable masses to be carried.

Erfindungsgemäß wird dies bei einem eingangs genannten kollektorlosen Gleichstrommotor dadurch erreicht, daß eine Wicklung zur Erzeug ung einer gegenüber der im Betrieb vom Rotor in der genannten Statorwicklung induzierten Spannung um etwa 7o - Ho⁰, vorzugsweise um 9o°, phasenverschobenen Spannung vorgesehen ist, daß diese phasenverschobene Spannung einem Integrierglied zuführbar ist, und daß das Ausgangssignal des Integrierglieds zur Steuerung des Halbleiterelements und damit des Stromes in der Statorwicklung dient. Die vorliegende Erfindung geht dabei von folgender Überlegung aus:According to the invention, this is achieved in a brushless DC motor mentioned at the outset in that a winding is provided for generating a voltage which is phase-shifted ^{by about 70 - Ho 0, preferably by 90 °, compared to the voltage induced in the stator winding by the rotor during operation} phase-shifted voltage can be fed to an integrator, and that the output signal of the integrator is used to control the semiconductor element and thus the current in the stator winding. The present invention is based on the following consideration:

Für die Steuerung der Kommutierung ist bekanntlich die Kenntnis der momentanen Stellung der Läuferpole relativ zum Stator, das ^r heisst, die Kenntnis der Richtung der magnetischen Erreger-Induktion erforderlich. Die oben geschilderte Schwierigkeit beim Anlauf eines Motors dieser Art (mit Kommutierung durch eine in einer Statorwicklung induzierte Spannung) entsteht durch die Tatsache, daß die in einer Ankerwicklung induzierte Spannung nicht dem Erregerfluß 0, sondern dessen zeitlicher Änderung proportional ist, also dessen Ableitung nach der Zeit entsprichtFor the control of the commutation, the knowledge of the instantaneous position of the rotor poles relative to the stator is known, is called the ^r, knowing the direction of the magnetic excitation induction required. The difficulty described above when starting a motor of this type (with commutation by a voltage induced in a stator winding) arises from the fact that the voltage induced in an armature winding is not proportional to the excitation flux 0, but its change over time, i.e. its derivation according to the Time corresponds

υ,.υ ,.

d 0
ττ ·d 0
ττ

Diese prinzipbedingte Differentiation läßt sich nach der vorliegenden Erfindung durch eine anschließende Integration, die zweckmässig auf elektronischem Wege erfolgt, wieder rückgängig mAiHen, denn es giltThis principle-related differentiation can be traced back to the present Invention through a subsequent integration, which is expediently done electronically, reversed mAiHen, because it applies

^{0 β}/ff · d t ₊ C = k ,Ju. _nd d t ₊ C ^{0 β} / ff dt ₊ C = k , Ju. _nd dt ₊ C

Gibt man einem solchen Motor beim Anlauf eine beliebige Integrationskonstante C^o vor, so bedeutet dies elektrisch, daß beimIf you give such a motor any integration constant when it starts up C ^ o before, it means electrically that with

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Einschalten ein Strom in mindestens einer Antriebsitcklung fließt und den Motor in Bewegung versetzt. Schon sehr geringe Drehzahlen genügen dann bei geeigneter Auslegung, um ein Signal am Ausgang des Integrierglieds zu erzeugen, welches Signal dem Fluß 0 proportional ist, also die Richtung der magnetischen Erreger-Induktion angibt. War die Anfangsbedingung der beim Start vorhandenen Rotorstellung nicht angemessen, so kann dies bedeuten, daß der Motor zunächst in der falschen Richtung anzulaufen versucht. Hierdurch wird aber sofort das Integrierglied wirksam, dessen Ausglngsäignal unabhängig von der Drehrichtung Richtung und Größe des Erregerflisses 0 angibt, so daß dann das Integrierglied praktisch genau so wirkt wie zum Beispiel ein Hai 1 generator, das heißt, der Motor wird sofort umgesteuert und läuft in der richtigen Drehrichtung hoch. Da das Ausgangssignal des Integriergliedes dem Erregerfluß 0 proportional ist, ist seine Amplitude praktisch unabhängig von der Drehzahl, so daß sich eine solche Anordnung gleichermaßen für hohe und für niedrige Drehzahlen eignet. Da das Integrierglied Speichereigenschaften hat, kann es selbst einen in falscher Richtung angelaufenen Motor in die richtige Richtung umsteuern.Switching on a current flows in at least one drive unit and sets the motor in motion. With a suitable design, even very low speeds are sufficient to generate a signal at the output of the integrator, which signal is proportional to the flux 0 is, i.e. indicates the direction of the magnetic excitation induction. Was the initial condition of the existing at startup Rotor position is not appropriate, this can mean that the The motor initially tried to start in the wrong direction. As a result, however, the integrator is immediately effective, its Balance signal independent of the direction of rotation, direction and size of the excitation flow indicates 0, so that then the integrator is practical just like a Hai 1 generator, for example This means that the motor is reversed immediately and runs up in the correct direction of rotation. Since the output signal of the integrator the excitation flow is proportional to 0, its amplitude is practically independent of the speed, so that such Arrangement is equally suitable for high and low speeds. Since the integrator has memory properties, can it can even reverse an engine that has started in the wrong direction in the right direction.

Besonders vorteilhaft ist es naturgemäß, beim Anlaufen sogleich die richtige Integrationskonstante für diejenige Rotorstellung vorzugeben, in der sich der Rojjor gerade befindet. Dies bedeutet praktisch, daß beim Einschalten eine oder mehrere dieser Rotorstellung adäquate Wicklungen Strom zugeführt erhalten, wodurch der Mo$or immer in der richtigen Richtung startet. Dies kann man zweckmässig dadurch erreichen, daß der Motor in an sich bekannter Weise Mittel zum Erzeugen einer definierten Startstellung seines Rotors relativ zum Stator aufweist, wozu zweckmässig in an sich bekannter Weise am Stator ein mit dem Rotor zusammenwirkender Permanentmagnet vorgesehen wi rd.Naturally, it is particularly advantageous to have the correct integration constant for that rotor position at the same time as it is started in which the Rojjor is currently located. this means practical that when switching on one or more of this rotor position Adequate windings receive current, so that the Mo $ or always starts in the right direction. One can do this expediently achieved by the fact that the motor has means for generating a defined starting position in a manner known per se Has rotor relative to the stator, for which purpose a cooperating with the rotor in a manner known per se on the stator Permanent magnet is provided.

In besonders vorteilhafter Weise geht man hierbei so vor, daß am Stator Weicheisenteile und mindestens ein Permanentmagnet vorgesehen sind, welche zusammen die Startstellung des Rotors definieren und daß der mindestens eine am Stator vorgesehene Permanentmagnet um η . 18o° elektrisch relativ zu einer zugeordnetenIn a particularly advantageous manner, this is done so that on Stator soft iron parts and at least one permanent magnet are provided which together define the starting position of the rotor and that the at least one permanent magnet provided on the stator by η. 180 ° electrical relative to an assigned one

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Antriebsstatorwicklung versetzt ist, wobei η = 0, 1, 2, ... etc. ist. Dabei wird der magnetische Widerstand des Eisenkreises über dem Drehweg zweckmässig in der Weise variabel gemacht, daß an bestimmten Bereichen der Rotorumdrehung ein antreibendes Moment vorgegebener Größe zur Verfugung steht.Drive stator winding is offset, where η = 0, 1, 2, ... etc. is. The magnetic resistance of the iron circle is expediently made variable over the rotational path in such a way that on A driving torque of a given size is available to certain areas of the rotor rotation.

Nach einem weiteren, se hr vorteilhaften Merkmal der Erfindung geht man hierzu ferner so vor, daß die durch die Wirkung des Permanentmagneten unterstützte Statorwicklung eine verringerte Amperewindungszahl aufweist und im Betrieb vorzugsweise ein Drehmoment erzeugt, welches ständig kleiner ist als das vom Motor abzugebende Moment. Man erhält auf diese Weise sowohl die gewünschte Startstellung wie auch einen günstigen Verlauf des vom Motor abgegebenen Moments. Eine besonders einfache und preiswerte Lösung ergibt sich ferner dadurch, daß der am Stator vorgesehene Permanentmagnet anstelle einer Statorwi cklung vorge-r sehen ist.According to a further, very advantageous feature of the invention one also proceeds in such a way that the stator winding supported by the action of the permanent magnet is reduced Has ampere-turns and preferably generates a torque during operation, which is constantly smaller than that of the Motor torque to be output. In this way, both the desired starting position and a favorable course of the are obtained torque delivered by the engine. A particularly simple and inexpensive solution also results from the fact that the one provided on the stator Permanent magnet instead of a stator winding is provided.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:Further details and advantageous developments of the invention result from the exemplary embodiments described below and shown in the drawing. Show it:

Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen kollektorlosen Gleichstrommotors, der bei diesem Ausführungsbeispiel als Motor mit flachem Luftspalt ausgebildet ist, gesehen längs der Linie I-I der Fig.2, zusammen mit der zugehörigen Schaltung,Figure 1 shows a first embodiment of an inventive brushless DC motor used in this Embodiment is designed as a motor with a flat air gap, seen along the line I-I of Figure 2, together with the associated circuit,

Figur 2 einen Schnitt durch den Motor nach Figur 1, gesehen längs der Linie H-II der Figur 1,Figure 2 is a section through the engine of Figure 1, seen along the line H-II of Figure 1,

Figur 3 einen Schnitt, gesehen längs der Linie III-III der Figur 1,Figure 3 is a section, seen along the line III-III of Figure 1,

Figur 4 Schaubilder zum Erläutern der Wirkungsweise des in den Figuren 1-3 dargestellten Motors,FIG. 4 diagrams to explain the mode of operation of the in the Figures 1-3 engine shown,

Figur 5 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erf indungsgeirässen Schaltung, bei welcher nur die Wicklungen des zugehörigen Motors dargestellt sind,FIG. 5 shows a second exemplary embodiment of a device according to the invention Circuit in which only the windings of the associated motor are shown,

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Figur 6 ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen kollektorlosen Gleichstrommotors,Figure 6 shows a third embodiment of an inventive brushless DC motor,

Figur 7 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen kollektorlosen Gleichstrom-Motor nach einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung, gesehen längs der Linie VII-VII der Figur 8,Figure 7 shows a section through a collectorless according to the invention DC motor according to a fourth embodiment of the invention, seen along the line VII-VII of Figure 8,

Figur 8 einen Schnitt, gesehen längs der Linie VIII-VIII der Figur 7,Figure 8 is a section, seen along the line VIII-VIII of Figure 7,

Figur 9A eine Abwicklung des Motors nach den Figuren 7 und 8, bei welcher die Abmessungen des Luftspaltes zur besseren Veranschaulichung in stark vergrößertem Maßstab dargestellt sind,Figure 9A is a development of the motor according to Figures 7 and 8, in which the dimensions of the air gap for better Illustration are shown on a greatly enlarged scale,

Figur 9B den Verlauf der Induktion über dem in Figur 9A dargestellten abgewickelten Rotormagneten,FIG. 9B shows the course of the induction over that shown in FIG. 9A unwound rotor magnets,

Figur Io Schaubilder zum Erläutern der Wirkungsweise des Motors nach den Figuren 7 - 9,Figure Io Diagrams to explain how the engine works according to Figures 7 - 9,

Figur 11 ein fünftes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen kollektorlosen Gleichstrom-Motors mit nur einer Antriebswicklung, Figure 11 shows a fifth embodiment of an inventive Brushless DC motor with only one drive winding,

Figur 12 eine Alternative zu der in Figur Π gezeigten Schaltung, ebenfalls zum Betrieb mit einem Motor, der nur eine einzi zige Antriebswicklung aufweist,Figure 12 shows an alternative to the circuit shown in Figure Π, also for operation with a motor that only has a single has umpteen drive winding,

Figur 13 Schaubilder zum Erläutern der Wirkungsweise des Motors nach Figur 11 oder 12.FIG. 13 diagrams to explain the mode of operation of the motor according to Figure 11 or 12.

Figur 1 zeigt eine Draufsicht auf eine Platte Io aus isolierendem Werkstoff, welche Ausnehmungen aufweist, in denen drei eisenlose Flachwicklungen 11, 12 und 13 befestigt sind, von denen sich die beiden zum Antrieb dienenden Wicklungen 11 und 12 diametral gegenüberliegen, während die dritte Wicklung 13, die zur Steuerung der Kommutierung dient, gegenüber der Wicklung 12 um 45 mechanisch = 9o° elektrisch versetzt ist. (Der permanentmagnetischen Scheibenrotor dieses Motors weist, wie Buchstaben N und S angedeutet, vier Pole auf.) Figure 1 shows a plan view of a plate Io made of insulating material, which has recesses in which three ironless flat windings 11, 12 and 13 are attached, of which the two windings 11 and 12 used for driving are diametrically opposite, while the third winding 13 , which is used to control the commutation, is mechanically offset from winding 12 by 45 = 90 ° electrically. (The permanent magnetic disc rotor of this motor has, as indicated by the letters N and S, four poles.)

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Wie dargestellt, hat die Platte lo, welche auch die elfektronischen Schaltelemente des Motors tragen kann, zum Beispiel in Form einer gedruckten Schaltung, vier Befestigungslöcher 14 und eine mittlere Ausnehmung 15, durch welche eine Welle 16 ragt, die an ihrem unteren Ende (bezogen auf Figur 2J, in (nicht dargestellten) Lagern gelagert ist. Wie Figur 2 zeigt, sind auf der Welle 16, durch eine Distanzhülse 17 in einem genau vorgegebenen Abstand voneinander gehalten, zwei Weicheisenscheiben 18 und 19 befestigt, auf denen je ein axial polarisierter, als Ring ausgebildeter Dauermagnet 22 bzw. 23, zum Beispiel durch Kleben, so befestigt ist, daß zwischen diesen Magnetringen ein Luftspalt 26 gebildet wird, in dem die Statorplatte Io angeordnet ist.As shown, the plate has lo, which is also the electronic Can carry switching elements of the motor, for example in Form of a printed circuit, four mounting holes 14 and a central recess 15 through which a shaft 16 protrudes, at their lower end (based on Figure 2J, in (not shown) Storage is stored. As Figure 2 shows, are on the shaft 16, by a spacer sleeve 17 in an exactly predetermined Maintained distance from each other, two soft iron disks 18 and 19 attached, on each of which one axially polarized, as a ring trained permanent magnet 22 or 23, for example by gluing, is attached so that an air gap 26 is formed between these magnetic rings, in which the stator plate Io is arranged.

Die Lage der Polllicken 24 des Ringmagnets 22, welche zur Lage der Pollücken des Ringmagnets 23 genau spiegelbildlich ist, ist in Figur 1 mit strichpunktierten Linien angedeutet. Die Ringmagnete 22 und 23 sind jeweils trapezförmig magnetisiert, das heisst, die Induktion hat bei ihnen etwa den in Figur 9B dargestellten Verlauf, der natürlich nicht genau trapezförmig ist, aber im Elektromaschinenbau als trapezförmige Magnetisierung bezeichnet wird. Kennzeichnend hierfür sind relativ schmale Pollücken und ein breiter Bereich mit relativ konstanter Induktion. The position of the pole gap 24 of the ring magnet 22, which is related to the position the pole gap of the ring magnet 23 is exactly a mirror image, is indicated in Figure 1 with dash-dotted lines. the Ring magnets 22 and 23 are each magnetized in a trapezoidal shape, that is, the induction in them has approximately the course shown in FIG. 9B, which of course is not exactly trapezoidal is, but in electrical engineering as a trapezoidal magnetization referred to as. This is characterized by relatively narrow pole gaps and a wide area with relatively constant induction.

Die Spule 13 ersetzt zusammen mit der ihr zugeordneten Schaltung einen sonst üblicherweise als Kommutierglied verwendeten Hallgenerator. Die Lage dieses sonst erforderlichen, hier aber nicht vorhandenen Hai 1 generators ist in Figur 1 mit strichpunktierten Linien eingezeichnet und mit 25 bezeichnet. Dieser Hal I generator 25 würde also wie dargestellt um 45° mechanisch zur Mittelachse der Wicklung 12 versetzt sein. Wie man ferner aus den Figuren und 2 erkennt, liegen die Wicklungen 12 und 13 teilweise übereinander. Bei Schaltungen mit nur einer Antriebswicklung, wie sie im folgenden noch ausführlich beschrieben werden, kann die Wicklung 13 völlig flach ausgeführt werden, da dort die Wicklung 12 nicht benötigt wird.The coil 13, together with the circuit assigned to it, replaces a Hall generator that is otherwise usually used as a commutation element. The location of this otherwise required, but not here existing shark 1 generator is shown in Figure 1 with dash-dotted lines Lines drawn in and labeled 25. This Hal I generator 25 would therefore be mechanically offset by 45 ° to the center axis of the winding 12, as shown. How can one furthermore from the figures and 2 recognizes, the windings 12 and 13 are partially on top of each other. For circuits with only one drive winding, such as If they are described in detail below, the winding 13 can be made completely flat, since the winding is there 12 is not required.

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In einer Ausnehmung der Statorplatte Io ist außerdem ein Dauermagnet 3o befestigt, und zwar im Bereich des Außenumfangs des mit 31 bezeichneten Rotors. Der Magnet 3o ist ebenfalls axial polariesiert und hat, wie in Figur 3 dargestellt, oben seinen Süd-und unten seinen Nord-Pol, so daß er den Rotor 31 in dessen in Figur 1 dargestel1tef Lage zieht, wenn der Motor stromlos ist. Um zu verhindern, daß der Magnet 3o durch die rotierenden Ringmagnete 22und 23 dann entmagnetisiert wird, wenn sich gleichnamige Pole gegenüberstehen, haben die Ringmagnete 22 und 23 und auch der Magnet 3o eine hohe Koerzitiv-Feldstärke, zum Beispiel von größer als 2ooo Oe, und zudem liegt ein Teil des Magnets 3o außerhalb des zwischen den Ringmagneten 22 und 23 gebildeten Luftspalts 26. Wie dargestellt liegt der Magnet 3o etwas näher bei der Wicklung 12 als bei der Wicklung 11, um dem Rotor 31 eine etwas unsymmetrische Startstellung zu geben, bei der sich der (gedachte) Hai 1 generator 25 wie dargestellt bereits ausserhalb des Bereichs einer Pollücke 24 befinden würde. Eine solche Startstellung ist für den Anlauf günstig.A permanent magnet is also located in a recess in the stator plate Io 3o attached, namely in the area of the outer circumference of the rotor designated 31. The magnet 3o is also axial polarized and, as shown in FIG. 3, has its at the top South and below its north pole, so that it pulls the rotor 31 into its position shown in FIG. 1 when the motor is de-energized is. In order to prevent the magnet 3o from being demagnetized by the rotating ring magnets 22 and 23 when the same Opposite poles, the ring magnets 22 and 23 and also the magnet 3o have a high coercive field strength, for example of greater than 2,000 Oe, and in addition a part of the magnet 3o lies outside that formed between the ring magnets 22 and 23 Air gap 26. As shown, the magnet 3o is somewhat closer to the winding 12 than to the winding 11, around the rotor 31 to give a somewhat asymmetrical starting position in which the (imaginary) shark 1 generator 25 is already outside, as shown of the area of a pole gap 24 would be. Such a starting position is favorable for the start-up.

Zur Steuerung des Stroms in den beiden Antriebswicklungen 11 und 12 ist jeweils ein Transistor 4o bzw. 41 vorgesehen, dessen Aufbau (sogenannte npn-Darlington-Schaltung) aus Figur 1 hervorgeht. Die Emitter der Transistoren 4o und 41 sind mit dem Minus-Pol 42 einer Gleichspannungsquelle von zum Beispiel 12 V verbunden, deren Plus-Pol mit 43 bezeichnet ist. Der eine Anschluß der Wicklungen 11 und 12 ist jeweils mit dem Kollektor des zugeordneten Transistors 4o bzw. 41 verbunden, der andere mit der Plus-Leitung 43. Der Wicklungssinn und die Stromrichtung für die Wicklungen 11 und 12 sind in Figur 1 eingezeichnet.To control the current in the two drive windings 11 and 12, a transistor 40 or 41 is provided, the structure of which (so-called npn Darlington circuit) can be seen from FIG. The emitters of the transistors 4o and 41 are connected to the minus pole 42 of a DC voltage source of, for example, 12 V, whose Plus pole is denoted by 43. One connection of the windings 11 and 12 is each connected to the collector of the associated transistor 4o or 41 connected, the other with the positive line 43. The winding sense and the current direction for the windings 11 and 12 are shown in FIG.

Die Wicklung 13, die zur Steuerung der Kommutierung des Stromes in den Wicklungen 11 und 12 dient, ist an ein passives Integrierglied 44 angeschlossen, das einen Widerstand 45 (z.B. 2o kOhm) und einen Kondensator 46 (z„B. 5o Mikrofarad) aufweist. Der Anschluß 47 der Wicklung 13 ist wie dargestellt in Reihe mit dem Widerstand 45, dem Kondensator 46 und dem anderen Wicklungsanschluß 48 geschaltet, so daß im Betrieb die in der Wicklung 13 induzierte Spannung durch das Integrierglied 44 integriert wirdThe winding 13, which is used to control the commutation of the current in the windings 11 and 12, is connected to a passive integrating element 44 connected, which has a resistor 45 (e.g. 2o kOhm) and a capacitor 46 (e.g. 5o microfarads). The connection 47 of the winding 13 is in series with the as shown Resistor 45, the capacitor 46 and the other winding connection 48 connected, so that in operation in the winding 13 induced voltage is integrated by the integrator 44

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- Io -- Io -

und am Kondensator 46 eine entsprechende Wechselspannung entsteht, deren Amplitude zum Beispiel 5o mV betragen kann. Die Wicklung 13 kann zum Beispiel so ausgelegt werden, daß die in ihr direkt nach dem Anlaufforgang induzierte Spannung etwa die Amplitude von 1 V hat. - Der Anschluß 48 ist über eine Zener-Diode 49 mit der Plus-Leitung 43, über einen Widerstand 53 rait der Basis eines pnp-Transistors 54 und über einen Widerstand mit der Minusleitung 42 verbunden.and a corresponding alternating voltage arises at the capacitor 46, whose amplitude can be, for example, 50 mV. The winding 13 can be designed, for example, so that the in her voltage induced immediately after the start-up process was about the Has an amplitude of 1 V. The connection 48 is connected to the positive line 43 via a Zener diode 49 and via a resistor 53 the base of a pnp transistor 54 and connected to the negative line 42 via a resistor.

Der mit 56 bezeichnete Verbindungspunkt zwischen Widerstand 45 und Kondensator 46 ist mit der Basis eines pnp-Transistors 57 und - über einen Kondensator 58 - mit der Minusleitung 42 verbunden. Die Transistoren 54 und 57 bilden zusammen einen Differenzverstärker, das heißt, wenn der Strom im einen Transistor zunimmt, nimmt der Strom im anderen Transistor ab und umgekehrt. Hierzu sind die Emitter dieser Transistoren über je einen Widerstand 61 bzw. 62 mit einem Knotenpunkt 63 verbunden, welcher seinerseits über einen Widerstand 64 an die Plusleitung 43 geführt ist. Der Kollektor des Transistors 54 ist über einen Widerstand 65, einen mit der BasJS des Transistors 4o verbundenen Knotenpunkt 66 und einen Widerstand 67 mit der Minusleitung 42 verbunden. Analog ist der Kollektor des Transistors 57 über einen Widerstand 7o, einen mit der Basis des Transistors 41 verbundenen Knotenpunkt 71 Und einen Widerstand 72 mit der Minusleitung 42 verbunden.The connection point, denoted by 56, between the resistor 45 and the capacitor 46 is connected to the base of a pnp transistor 57 and - via a capacitor 58 - to the negative line 42. The transistors 54 and 57 together form a differential amplifier, that is, if the current in one transistor increases, the current in the other transistor decreases and vice versa. For this purpose, the emitters of these transistors are each connected via a resistor 61 or 62 to a node 63, which in turn is routed to the positive line 43 via a resistor 64. The collector of the transistor 54 is connected to the negative line 42 via a resistor 65, a node 66 connected to the base of the transistor 40 and a resistor 67. Analogously, the collector of the transistor 57 is connected to the negative line 42 via a resistor 7o, a node 71 connected to the base of the transistor 41 and a resistor 72.

Der beschriebene Motor arbeitet wie folgt: Vor dem Einschalten befindet sich der Rotor 31 durch die Wirkung des Magnets 3o in der in Figur 1 dargestellten Ruhelage. Wird nun eine Betriebsgleichspannung zwischen die Leitungen 43 und angelegt, so fließt über die Zener-Diode 49 ein Ladestrom zu den zunächst ungeladenen Kondensatoren 46 und 58. (Die Zener-Diode 49 bewirkt zusammen mit dem Widerstand 55, daß der gemeinsame Emitter-Strom des Differenz-Verstärkers 54, 57 durch den gemeinsamen Widerstand 64 praktisch konstant ist.)The motor described works as follows: Before it is switched on, the rotor 31 is in the rest position shown in FIG. 1 due to the action of the magnet 3o. If a DC operating voltage is now applied between lines 43 and, a charging current flows through Zener diode 49 to the initially uncharged capacitors 46 and 58. (The Zener diode 49 together with resistor 55 causes the common emitter current of the Differential amplifier 54, 57 is practically constant due to the common resistor 64.)

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Das Potential des Punktes 56 entspricht also beim Einschalten zunächst dem Potential der Minusleitung 42 und wird dann positiver, das heißt, der Transistor 57 wird beim Einschalten zunächst voll leitend und lässt einen Basis-Strom zum Transistor 41 fließen, so daß auch dieser voll leitend wird und ein Strom zur Wicklung fließt. Hierdurch wird der Rotor 31 in Richtung des Pfeiles (Figur 1) im Uhrzeigersinn in Umdrehung versetzt.The potential of the point 56 therefore initially corresponds to the switch-on the potential of the negative line 42 and then becomes more positive, that is, the transistor 57 is initially full when switched on conductive and allows a base current to flow to transistor 41, so that this also becomes fully conductive and a current to the winding flows. This causes the rotor 31 to rotate clockwise in the direction of the arrow (FIG. 1).

Durch den Kondensator 58 wird also beim Einschalten ein Strom erzeugt, der der Startstellung des Rotors 31 angepasst ist und dessen Anlauf in der richtigen Drehrichtung bewirkt. Mathematisch gesehen heißt dies, daß dem Integrierglied 44 beim Start die richtige Anfangsbedingung für diese Rotorstellung vorgegeben wird.When switching on, the capacitor 58 thus generates a current which is adapted to the starting position of the rotor 31 and which causes it to start in the correct direction of rotation. From a mathematical point of view, this means that the integrator 44 is the correct one at the start Initial condition for this rotor position is specified.

Die Eigenschaften des Differenz-Verstärkers bewirken, daß die Transistoren 54 und 4o gesperrt sind, solange die Transistoren und 41 leiten.The properties of the differential amplifier cause the Transistors 54 and 4o are blocked as long as transistors 41 and 41 conduct.

Sobald sich der Rotor 31 dreht, wird in der Wicklung 13 eine Spannung induziert, welche durch die Wahl der Windungszahl dieser Wicklung genügend hoch ist, um am Kondensator 46 die erforderliche Spannung für die Aussteuerung des Differenz-Verstärkers 54, 57 zu erzeugen. Figur 4 zeigt bei a) diese induzierte Spannung 74 für eine niedere Drehzahl n-, und bei d) die induzierte Spannung 74' für eine doppelt so hohe Drehzahl n~ = 2 χ η,. 74 kann zum Beispiel die induzierte Spannung direkt nach dem Anlauf sein.(Zur Vereinfachung der Darstellung sind diese Spannungen und 74' als sinusförmige Spannungen dargestellt, obwohl sie in der Praxis von der Sinusform abweichen können; dies istaber für die Erläuterung der Wirkungsweise ohne Bedeutung.)As soon as the rotor 31 rotates, the winding 13 becomes a Induced voltage, which by the choice of the number of turns of this winding is high enough to produce the required on capacitor 46 Voltage for modulating the differential amplifier 54, 57 to generate. FIG. 4 shows at a) this induced voltage 74 for a low speed n-, and at d) the induced voltage Voltage 74 'for twice as high a speed n ~ = 2 χ η ,. 74 For example, it can be the induced voltage immediately after start-up. (To simplify the illustration, these voltages are and 74 'shown as sinusoidal voltages, although in practice they may vary from sinusoidal shape; but this is for the sake of explanation the mode of action is irrelevant.)

Die integrierte Spannung 75 bzw. 75' am Kondensator 46 ist in Figur 4 in der zweiten Reihe dargestellt. (Ihre Amplitude ist wes sentlich kleiner als die Amplitude der Spannungen 74 und 74', das heißt, die Kurven 75, 75" haben einen anderen Amplituden-Maßstab.) Die Spannungen 75 und 75' haben trotz der verschiedenen Größen der induzierten Spannungen 74 und 74' wie dargestellt praktisch dieselbe Amplitude, zum Beispiel jeweils 5o mV. DiesThe integrated voltage 75 or 75 'at the capacitor 46 is shown in FIG. 4 in the second row. (Their amplitude is wes much smaller than the amplitude of the voltages 74 and 74 ', that is, the curves 75, 75 "have a different amplitude scale.) The voltages 75 and 75 'are as shown in spite of the different magnitudes of the induced voltages 74 and 74' practically the same amplitude, for example 50 mV each. this

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1st eine Folge der Integration; wie eingangs bereits dargelegt, sind die Spannungen 75 und 75' dem Fluß im Luftspalt 26 proportional, und dieser Fluß ist eine Größe, die nicht von der Drehzahl abhängig ist.Is a consequence of integration; As already stated at the beginning, the voltages 75 and 75 'are proportional to the flow in the air gap 26, and this flow is a quantity that is not dependent on the speed.

Wie man aus Figur 4 erkennt, ergibt sich durch die Integration eine um 9o phasenverschobene Lage der S-pannung 75 (bzw.75 ') relativ zur Spannung 74 (bzw. 74'). Da aber die Wicklung 13 um 9o° elektrisch zur Wicklung 12 versetzt ist, fallen die Amplituden-Maxima der Spannung 75 (bzw. 75') mit den Maxima der Spannungen zusammen, die vom Rotor 31 in der Wicklung 12 (oder 11) induziert werden. Dies ist sehr wichtig für die richtige Kommutierung der Ströme in den Wicklungen 11 und 12, da die Strom-Maxima mit den Maxima der in diesen Wicklungen induzierten Spannungen zeitlich übereinstimmen sollen.As can be seen from FIG. 4 , the integration results in a position of the S-voltage 75 (or 75 ') shifted by 90 relative to the voltage 74 (or 74'). However, since the winding 13 is electrically offset by 90 ° from the winding 12, the amplitude maxima of the voltage 75 (or 75 ') coincide with the maxima of the voltages induced by the rotor 31 in the winding 12 (or 11) . This is very important for the correct commutation of the currents in the windings 11 and 12, since the current maxima should coincide in time with the maxima of the voltages induced in these windings.

Die Spannung 75 (bzw.75') am Kondensator 46 bewirkt also, daß nach dem Anlauf die Transistoren 54 und 57 abwechselnd eingeschaltet werden, so daß, wie in Figur 4 bei c) bzw. f) dargestellt, die Ströme i. (im Transistor 4o und der Wicklung 11) und ι., (im Transistor 41 und der Wicklung 12) jeweils im richtigen Zeitpunkt kommutiert werden. Im Betrieb verhält sich also eine solche Anordnung wie der (gedachte) äquivalente Hallgenerar tor 25 mit dem wesentlichen Unterschied, daß die Temperaturfestigkeit (bis ca. 125⁰C) bei einem erfindungsgemäßen Motor weitaus besser ist als bei einem Motor mit Hai 1 generator, welcher eine maximale Betriebstemperatur von etwa 65 C erreichen darf. Außerdem ergibt sich bei einem erfindungsgemäßen Motor ein besserer Wirkungsgrad, da der für den Betrieb des Hai 1genetators erforderliche, nicht unbeträchtliche Gleichstrom in Wegfall kommt, Die Erfindung ermöglicht es also, einen Gleichstrommotor besser auszunutzen.The voltage 75 (or 75 ') at the capacitor 46 thus causes the transistors 54 and 57 to be switched on alternately after startup, so that, as shown in FIG. 4 at c) and f), the currents i. (in transistor 4o and winding 11) and ι., (in transistor 41 and winding 12) are each commutated at the correct time. In operation, such an arrangement behaves like the (imaginary) equivalent Hallgenerar tor 25 with the essential difference that the temperature resistance (up to approx. 125 ⁰ C) in an engine according to the invention is much better than in an engine with a Hai 1 generator, which may reach a maximum operating temperature of around 65 C. In addition, a motor according to the invention results in better efficiency, since the not inconsiderable direct current required for operating the shark generator is eliminated. The invention therefore makes it possible to better utilize a direct current motor.

Das vom Motor nach den Figuren 1 bis 4 erzeugte Antriebsmoment entspricht etwa der Form der Kurven c) bzw. f) nach Figur 4, das heißt, dieses Moment weist Lücken auf. Dies ergibt sich durch die Motorkonstruktion. Zum Vermeiden dieser Lücken kann man die Lehren der Patentanmeldungen P 22 25 442.8, P 22 43 923.2 oderThe drive torque generated by the motor according to FIGS. 1 to 4 corresponds approximately to the shape of curves c) and f) according to FIG means that this moment has gaps. This is due to the engine design. To avoid these loopholes one can use the lessons the patent applications P 22 25 442.8, P 22 43 923.2 or

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P 23 21 o22.2 heranziehen, auf deren Inhalt zur Vermeidung von Längen verwiesen wird.Refer to P 23 21 o22.2, the content of which is referred to in order to avoid lengths.

Wenn der Motor nach den Figuren 1 bis 4 ausgeschaltet wird, benötigt er, je nach angekoppelter Schwungmasse, eine bestimmte Zeit zum Auslaufen. Wird er während dieses Auslaufzeitraumes erneut eingeschaltet, so ergibt sich erneut der beschriebene Einschal tvorgang durch Aufladeung des Kondensators 58.In diesem Falle ist aber keine definierte Anlaufstellung vorgegeben, da ja der Einschaltbefehl dann bei jeder beliebigen Winkelstellung des Motors möglich ist, das heißt, die Anfangsbedingung, die dem Integrierglied 44 in diesem Falle vorgegeben wird, kann falsch sein, so daß der Rotor 31 beispielsweise durch den Strom in der Wicklung 12 nicht angetrieben, sondern bis zum Stillstand abgebremst würde und dann stehen bleibt. Bei den meisten Anwendungsfällen ist aber ein sicherer Anlauf des Motors erforderlich.If the engine is switched off according to Figures 1 to 4, required depending on the flywheel, it takes a certain time to coast. It will be renewed during this expiry period switched on, the described switch-on results again t process by charging the capacitor 58.In this Trap, however, no defined approach position is specified, because yes the switch-on command is then issued at any angular position of the Motor is possible, that is, the initial condition, which is given to the integrator 44 in this case, can be wrong, so that the rotor 31, for example, by the current in the winding 12 would not be driven, but would be braked to a standstill and then stop. For most use cases however, a safe start-up of the motor is required.

Durch die Schaltung gemäß Figur 5 wird dieser Nachteil auf einfache Weise vermieden, und zwar dadurch, daß in einem solchen Falle der Einschaltimpuls automatisch solange wiederholt wird, bis der Motor angelaufen ist. Wird also der Motor beim ersten Einschaltimpuls abgebremst, so kann er zwar kurz in seiner durch den Dauermagneten 3o vorgegebenen Startstellung stehen bleiben, läuft aber beim nächsten Einschaltimpuls, zum Beispiel nach ein oder zwei Sekunden, erneut an.The circuit according to FIG. 5 avoids this disadvantage in a simple manner, namely in that in such a case the switch-on pulse is automatically repeated until the motor has started. If the motor is braked at the first switch-on pulse, it can indeed stop briefly in its starting position given by the permanent magnet 3o, but it starts again with the next switch-on pulse, for example after a second or two.

Die Schaltung nach Figur 5 ist weitgehend mit der Schaltung nach Figur 1 identisch. Gleiche oder gleich wirkende Teile wie dort werden deshalb nicht nochmals beschrieben. Auch der dieser Schaltung zugeordnete Motor kann gleich aufgebaut sein wie der Motor nach Figuren 1-3.The circuit according to FIG. 5 is largely identical to the circuit according to FIG. Parts that are the same or have the same effect as there are therefore not described again. The motor assigned to this circuit can also be constructed in the same way as the Motor according to Figures 1-3.

Zur Widerholung des Einschaltbefehls sind hier folgende zusätzliche Schaltelemente vorgesehen:The following additional commands are used to repeat the switch-on command Switching elements provided:

vom Kollektor des Transistors 41 führt ein Widerstand 8o über einen Knotenpunkt 81 und einen Kondensator 82 zum Kollektor des Transistors 57. Eine Diode 83 ist mit ihrer Kathode an die Basis des Transistors 54 und mit ihrer Anode an den Knotenpunkt 81 angeschlossen. _ 14 _from the collector of the transistor 41, a resistor 8o leads via a node 81 and a capacitor 82 to the collector of the Transistor 57. A diode 83 has its cathode connected to the base of transistor 54 and its anode connected to node 81. _ 14 _

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Die Schaltung nach Figur 5 arbeitet wie folgt: Beim Einschalten erhält der Kondensator 46, wie bereits beschrieben, über den Kondensator 58 eine Anfangsladung. Wenn der Motor nicht anläuft, entlädt sich diese Ladung innerhalb relativ kurzer Zeit über den Widerstand 45 und die Wicklung 13, und der Differenz-Verstärker 54, 57 befindet sich dann in seinem elektrischen Gleichgewicht, bei dem in beiden Transistoren 54 und 57 so wenig Strom fließt, daß weder der Transistor 4o noch der Transistor 41 leiten. Der Kondensator 82 wird dann über die Wicklung 12 und die Widerstände 8o, 7o, 72 allmählich aufgeladen, bis das Potential des Knotenpunktes 81 positiver wird als das Potential an der Basis des Transistors 54. über die Diode 83 fließt dann ein Strom zur Basis des Transistors 54, der dessen Kollektorstrom vermindert und damit - infolge des durch den Widerstand 64 eingeprägten konstanten Emitterstromes - den Kollektorstrom des !transistors 57 erhöht.The circuit according to FIG. 5 operates as follows: When switched on, the capacitor 46, as already described, receives an initial charge via the capacitor 58. If the motor does not start, this charge is discharged within a relatively short time via the resistor 45 and the winding 13, and the differential amplifier 54, 57 is then in its electrical equilibrium, with so little current in both transistors 54 and 57 flows so that neither the transistor 4o nor the transistor 41 conduct. The capacitor 82 is then gradually charged via the winding 12 and the resistors 8o, 7o, 72 until the potential of the node 81 becomes more positive than the potential at the base of the transistor 54. A current then flows through the diode 83 to the base of the transistor 54, which reduces its collector current and thus - due to the constant emitter current impressed by the resistor 64 - increases the collector current of the transistor 57.

Durch den Spannungsabfall am Widerstand 7o entsteht nun ein zu- sMtzlicher Mitkopplungseffekt, da die Spannung am Kollektor des Transistors 57 jetzt positiver wird, wodurch auch das Potential am Knotenpunkt 81 positiver wird und der Transistor 54 noch mehr gesperrt wird. Dies setzt sich solange fort, bis der Transistor 41 voll leitend ist, das heißt, es wird genau dieselbe Wirkung erreicht, die beim ersten Anlauf durch den Kondensator 58 erzielt wurde. Läuft der Motor jetzt an, so ergibt sich dieselbe Wirkungsweise des Integrierglieds 44, wie sie zuvor im Zusammenhang mit Figur 4 ausführlich beschrieben wurde.The voltage drop at resistor 7o now creates an additional positive feedback effect, since the voltage at the collector of transistor 57 now becomes more positive, as a result of which the potential at node 81 also becomes more positive and transistor 54 is blocked even more. This continues until the transistor 41 is fully conductive, that is, exactly the same effect is achieved that was achieved by the capacitor 58 during the first start-up. If the motor starts now, the same mode of operation of the integrating element 44 results as was described in detail above in connection with FIG.

Kann der Motor auch jetzt nicht anlaufen, zum Beispiel weil sein Rotor 31 blockiert ist, so schaltet sich der Strom im Transistor 41 von selbst nach kurzer Zeit, zum Beispiel l/lo Sekunde, wieder ab, da der Kondensator 82 über die Basis-Emitter-Strecke des Traniisteps 54 schnell entladen wird. Der beschriebene Vorgang wiederholt sich dann nach einem durch die Größe der Komponenten vorgegebenen Zeitintervall, zum Beispiel nach einigen Sekunden.If the motor cannot start even now, for example because its rotor 31 is blocked, the current in transistor 41 switches itself off again after a short time, for example 1/10 second, because capacitor 82 is via the base emitter -Section of Traniisteps 54 is discharged quickly. The process described is then repeated after a time interval predetermined by the size of the components, for example after a few seconds.

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Da der Motor auch bei blockiertem Läufer 31 nur kurze Stromimpulse erhält, kann er nicht überhitzt werden. Dies stellt einen wesentlichen zusätzlichen Vorteil der Schaltung nach Figur 5 dar. (Auch der Motor nach Figur 1 bleibt bei blockiertem Rotor 31 stromlos.)Since the motor only has short current pulses even when the rotor 31 is blocked it cannot be overheated. This represents a significant additional advantage of the circuit according to FIG. (The motor according to FIG. 1 also remains de-energized when the rotor 31 is blocked.)

Im normalen Betrieb ist das Potential des Punktes 81 stets negativer als die Basis des Transistors 54, das heißt, die Diode 83 ist dann dauernd gesperrt; die beschriebene Vorrichtung ist also nur dann wirksam, wenn der Motor nicht angelaufen ist; bei angelaufenem Motor schaltet sie sich von selbst ab.In normal operation, the potential of point 81 is always more negative as the base of the transistor 54, that is, the diode 83 is then permanently blocked; is the device described therefore only effective when the engine has not started; when the engine is started, it switches itself off.

Wie bereits dargelegt, kann man sich die erfindungsgemäße Anordnung praktisch als Ersatz für einen Hal I generator vorstellen, da sie im Betrieb sehr ähnliche Eigenschaften hat wie ein solcher, also unter anderem zwei gegenphasige Steuerausgänge, sowie von der Größe der Induktion, aber nicht von der Drehzahl abhängige Amplituden des Ausgangssignals.As already stated, the arrangement according to the invention can be used practically imagined as a replacement for a Hal I generator since in operation it has very similar properties to such, including two control outputs in antiphase, as well as of the magnitude of the induction, but not the speed-dependent amplitudes of the output signal.

Bei Motoren üblicher Bauart, die meist mit vier sternförmig angeordneten Wicklungen versehen sind, um ein weitgehend gleichmäßiges elektromagnetisches Antriebsmoment über dem Drehwinkel zu erzeugen, benötigt man bekanntlich 2 Hal I generatoren. Diese Hallgeneratoren können gemäß der Anordnung nach Figur 6 auch durch erfindungsgemäße Anordnungen ersetzt werden, um beispielsweise höhere Betriebstemperaturen zu ermöglichen. Es werden dann zwei Schaltungen gemäß Figur 5 benötigt, welche in Figur 6 mit 85 und 86 bezeichnet sind,denen jeweils entsprechend einer durch einen Dauermagneten 87 vorgegebenen Startstellung des mit 88 bezeichneten Rotors dieses Motors 89 Anfangsbedingungen Cl und C2 zugeordnet sind, zum Beispiel durch entsprechende Wahl des Kondensators 513 gemäß Figur 5, um so einen Anlauf in der gewünschten Drehrichtung sicherzustellen.In motors of conventional design, which are usually provided with four windings arranged in a star shape, in order to generate a largely uniform electromagnetic drive torque over the angle of rotation, two Hal I generators are known to be required. According to the arrangement according to FIG. 6 , these Hall generators can also be replaced by arrangements according to the invention in order, for example, to enable higher operating temperatures. Two circuits according to FIG. 5 are then required, which are denoted by 85 and 86 in FIG Selection of the capacitor 513 according to FIG. 5 in order to ensure a start-up in the desired direction of rotation.

Der Motor 89 hat vier Antriebswicklungen 92, 93, 94 und 95, welche jeweils mit einem Anschluß an Plus liegen. Die anderen Anschlüsse der Wicklungen 93 und 95 sind an die Ausgänge der Schaltung 85 angeschlossen und die anderen Anschlüsse der Wicklungen 92 undThe motor 89 has four drive windings 92, 93, 94 and 95, which each with a connection to plus. The other connections of windings 93 and 95 are to the outputs of circuit 85 connected and the other terminals of the windings 92 and

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94 an die Ausgänge der Schaltung 86. Mit dem Rotor 88 ist ein Steuermagnet 95 gekuppelt, dem 2 Meßwicklungen 96 und 97 zugeordnet sind. Die im Betrieb in der Wicklung 96 induzierte Spannung wird in der Schaltung 85 integriert und die in der Wicklung 97 induzierte Spannung wird in der Schaltung 86 integriert. Zum Einschalten dient ein Schalter 98, der mit dem Minuspol der Gleichspannungsquelle verbindet.94 to the outputs of the circuit 86. With the rotor 88 is a Control magnet 95 coupled to which 2 measuring windings 96 and 97 are assigned are. The voltage induced in the winding 96 during operation is integrated in the circuit 85 and that in the winding 97 induced voltage is integrated in circuit 86. To turn on a switch 98 is used, which is connected to the negative pole of the DC voltage source connects.

Vor dem Einschalten befindet sich infolge des Magnets 87 der Rotor 88 in der gezeigten Startstellung. Beim Einschalten des Schalters 98 werden die beiden Anfangsbedingungen Cl und C2 wirksam und bewirken einen entsprechenden Stromimpuls, zum Beispiel in den Statorwicklungen 92 (zum Anziehen des Rotormagnete 88) und 95 (zum Abstoßen des Rotormagnets 88). Der Motor läuft dann im Uhrzeigersinn an und die beiden Integrationsschaltungen, die, wie erläutert, im Aufbau jeweils der Schaltung nach Figur 5 entsprechen, steuern dann die Kommutierung.Before switching on, the rotor 88 is in the starting position shown as a result of the magnet 87. When switching on the Switch 98, the two initial conditions Cl and C2 effective and cause a corresponding current pulse to Example in the stator windings 92 (for attracting the rotor magnet 88) and 95 (to repel the rotor magnet 88). The motor then starts clockwise and the two integration circuits, which, as explained, each correspond in structure to the circuit according to FIG. 5, then control the commutation.

Läuft der Motor nicht an, so wird die Anlaufwiederholung (Teile 8o, 82, 83 gemäß Figur 5) wirksam. Zweckmässig wird das Wiederholungsintervall bei den Integrierschaltungen 85 und 86 verschieden gewählt. Durch die Anliufwiederholung kann es ersichtlich vorkommen, daß der Motor zunächst in der falschen Richtung anläuft. Sobald der Motor aber läuft, werden beide Integrierschaltungen 85,If the motor does not start, the start repetition (parts 8o, 82, 83 according to FIG. 5) becomes effective. The repetition interval is useful selected differently for the integrating circuits 85 and 86. Due to the repetition of the call, it can be seen that that the motor initially starts in the wrong direction. As soon as the engine is running, however, both integrating circuits 85,

/oll
86 wirksam und steuern nun ihrerseits den Motor so, daß er in der richtigen Richtung läuft, das heißt, ein solcher Motor kommt dann zunächst kurzzeitig wieder zum Stillstand - wobei im Kondensator 46 (Figur 5) ein der Lage des Rotors entsprechender Spannungswert gespeichert bleibt - und entsprechend diesem Spannungswert läuft der Rotor dann in der richtigen Richtung an. Auch dies zeigt sehr deutlich die Analogie zum Hall generator, der ja auch die Drehrichtung selbsttätig umsteuert, wenn der Motor zum Beispiel von Hand in der falschen Richtung angeworfen wird./ oll
86 effective and control the motor in turn so that it runs in the correct direction, that is, such a motor then comes to a brief standstill again - with a voltage value corresponding to the position of the rotor being stored in the capacitor 46 (Figure 5) - and according to this voltage value, the rotor then starts running in the correct direction. This also shows very clearly the analogy to the Hall generator, which also automatically reverses the direction of rotation if the motor is started in the wrong direction by hand, for example.

Bei einer zeichnerisch nicht dargestellten Variante hierzu wirkt der Rotormagnet 88 direkt auf die Meßwicklungen 96, 97, indem diese in geeigneter Weise zum Beispiel direkt in den Stator eingewickelt sind. Der Steuermagnet 95 erübrigt sich dann.In a variant not shown in the drawing, this acts the rotor magnet 88 directly on the measuring windings 96, 97 by these are suitably wrapped, for example, directly in the stator. The control magnet 95 is then superfluous.

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Eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Motors zeigen die Figuren 7-9. Der dort gezeigte Motor loo, dessen mechanischer Aufbau nur schematisch angedeutet ist, ist ein Außenläufermotor, dessen Rotor lol einen radial eiiagnetisierten, 2-poligen, massiven Magnetring aufweist. Zur besseren Veranschaulichung ist auch hier ein - rein hypothetischer, also in Wirklichkeit nicht vorhandener - äquivalenter Hai 1 generator Io2 dargestellt. Ferner ist zur besseren Veranschaulichung der Nordpol - Bereich des Rotors lol schwarz und der Südpol-Bereich grau dargestellt. Wie Figur 9B zeigt, ist auch hier der Induktionsverlauf über dem Rotor trapezförmig im Sinne der obigen Ausführungen. Die Pollücken sind mit Io3 und Io4 bezeichnet. Der Magnetring lol ist mittels eines ihn umgreifenden Topfes Io5 mit einer Welle Io6 verbunden, die in einem schematisch dargestellten Lager Io7 gelagert ist. (Naturgemäß.kann man für die Lagerung des Rotors _/ die bekannten Konstruktionen verwenden, wie sie zum Beispiel von den Erzeugnissen der Anmelderin bekannt sind).Another embodiment of a motor according to the invention is shown in FIGS. 7-9. The motor loo shown there, the mechanical structure of which is only indicated schematically, is an external rotor motor, the rotor lol of which has a radially integrated, 2-pole, solid magnet ring. For better illustration, a - purely hypothetical, i.e. not actually present - equivalent shark 1 generator Io2 is shown here as well. Furthermore, for better illustration, the north pole area of the rotor lol is shown in black and the south pole area in gray. As FIG. 9B shows, here too the induction profile over the rotor is trapezoidal in the sense of the above explanations. The pole gaps are labeled Io3 and Io4. The magnetic ring lol is connected to a shaft Io6 by means of a cup Io5 that encompasses it, which shaft is mounted in a bearing Io7 shown schematically. (Naturgemäß.kann be used for storage of the rotor _/ the known constructions, as are known for example from the products of the applicant).

Der Stator Ho ist an einem ortsfesten Teil 111 befestigt und hat Doppel-T-Form, wobei die Enden der ausgeprägten Pole 112, 113 fast aneinander stoßen und gerade noch genügend Platz zum Einbringen von zwei über eine Mittel anzapfung 114 in Reihe geschalteten Antriebswicklungen 115, 116 bleibt, deren Anschlüsse mit 117 und 118 bezeichnet sind. Die Wicklungen 115, 116 haben bei dieser Konstruktion zweckmäßig ungleiche Drahtstärken und/oder verschiedene Windungszahlen, um im Betrieb eine verschiedene Ampere-Windungszahl dieser Wicklungen zu erreichen. Naturgemäß kann derselbe Effekt auch dadurch erreicht werden, daß man gleiche Windungszahlen, aber verschieden große Ströme verwendet. Die Wicklung 116 kann zum Beispiel eine kleinere Windungszahl aufweisen. Die Nuten für die Wicklungen 115, 116 sind mit 119 und 12o bezeichnet.The stator Ho is attached to a stationary part 111 and has Double-T shape, with the ends of the salient poles 112, 113 almost touching each other and just enough space to insert them remains of two drive windings 115, 116 connected in series via a center tap 114, the connections of which with 117 and 118 are designated. In this construction, the windings 115, 116 expediently have different wire thicknesses and / or different ones Number of turns in order to achieve a different number of ampere turns in these windings during operation. Naturally, can the same effect can also be achieved by using the same number of turns but different currents. the For example, winding 116 may have a smaller number of turns. The grooves for the windings 115, 116 are with 119 and 12o designated.

Um 9o elektrisch (und mechanisch) zu den Wicklungen 115 und 116 versetzt ist in zwei Nuten 121, 122 des Stators Ho eine Wicklung 123 untergebracht, die das Ausgangssignal für das Integrierglied liefert, zum Beispiel für das Integrierglied 44 nach Figur 5. Ihre Ausgänge sind mit 124 bezeichnet. Die bei diesem Motor durch die Luftspaltform Vorge^eftAnftOir^^iii^ung ist durch einen PfeilThere is a winding in two slots 121, 122 of the stator Ho, electrically (and mechanically) offset by 90 to the windings 115 and 116 123 housed, which is the output signal for the integrator supplies, for example for the integrating element 44 according to FIG. The one with this engine the air gap shape Vorge ^ eftAnftOir ^^ iii ^ ung is indicated by an arrow

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- 18 125 angedeutet.- 18 125 indicated.

In der Mitte der Pole 112, 113 ist jeweils ein radial polarisierter Dauermagnet 126 bzw. 127 angebracht. Beide Magnete 126 und haben oben ihren Süd^und unten ihren Nordpol (bezogen auf Figur 7.} Die Magnete können sich jeweils, wie dargestellt, über einen Winkel von ca. 9o° elektrisch erstrecken. Sie werden zweckmäßig nach Einbringen der Wicklung 123 in entsprechende Vertiefungen des Stators eingeklebt.In the middle of each of the poles 112, 113 is a radially polarized one Permanent magnet 126 or 127 attached. Both magnets 126 and have their south pole at the top and their north pole at the bottom (based on Figure 7.} As shown, the magnets can each extend electrically over an angle of approximately 90 °. You will be expedient after Introduction of the winding 123 glued into corresponding recesses in the stator.

Um den magnetischen Widerstand des mit 13o bezeichneten Luftspalts drehwinkelabhängig zu machen und dadurch ein Reluktanzmoment ganz bestimmter Form zu erzeugen, wie das im folgenden anhand von Fijgur Io erläutert wird, hat der Außenumfang der Pole 112, 113 eine ganz bestimmte Form, die am besten aus der Abwicklung gemäß Figur 9A hervorgeht. Demnach nimmt der tatsächliche, also mittels eines Meßinstruments meßbare Luftspalt 13o ausgehend von den Nuten 119 bzw. 12o in Drehrichtung gesehen über einen relativ kurzen Winkelweg von zum Beispiel 3o° elektrisch bis zu einem Maximum 131 bzw. 131' zu und von dort aus bis zur nächsten Nut monoton wieder ab.To the magnetic resistance of the air gap labeled 13o To make the angle of rotation dependent and thereby a reluctance torque completely The outer circumference of the poles 112, 113 has to produce a certain shape, as will be explained in the following with reference to Fijgur Io a very specific shape, which can best be seen from the development according to FIG. 9A. Accordingly, the actual, i.e. means, takes a measuring instrument measurable air gap 13o starting from the grooves 119 or 12o viewed in the direction of rotation over a relatively short one Angular path of, for example, 30 ° electrical up to a maximum 131 or 131 'to and monotonically from there to the next slot off again.

Da die Nuten 119, 12o praktisch eine Vergrößerung des tatsächlichen Luftspalts darstellen, kann man den äquivalenten, also magnetisch wirksamen Luftspalt durch die gestrichelten Linien 132 bzw. 132 ' approximieren. Dieser äquivalente Luftspalt hat also seine Minima 133 bzw. 133' in Drehrichtung {jesehen ^vor der zugeordneten Nut, zum Beispiel 3o° elektrisch vor ihr.Since the grooves 119, 12o practically represent an enlargement of the actual air gap, the equivalent, that is to say magnetically effective air gap can be approximated by the dashed lines 132 and 132 '. This equivalent air gap thus has its minima 133 or 133 'in the direction of rotation in ^{front of} the assigned groove, for example 30 ° electrically in front of it.

Läuft bei der Form der Induktion gemäß Figur 9B eine Pollücke (z.B.1o3) des Rotors lol in Drehrichtung 125 über ein Gebiet sich verkleinernden Luftspalts, so muß hierzu der Rotor lol angetrieben werden, das heißt, es entsteht ein in Figur loc mit 134 bezeichnetes bremsendes Reluktanzmoment. Läuft umgekehrt eine solche Pollücke (z.B.lo3) über ein Gebiet sich erweiternden äquivalenten Luftspalts hinweg, so bwirkt dies ein antreibendes Reluktanzmoment, das in Figur loc mit 135 bezeichnet ist, Die Form der Mo-In the form of induction according to FIG. 9B, a pole gap runs (e.g..1o3) of the rotor lol in the direction of rotation 125 over an area reducing the air gap, the rotor lol must be driven for this purpose, that is, a designated 134 in FIG braking reluctance torque. Conversely, if such a pole gap (e.g. lo3) runs over an area widening equivalent Air gap away, this has a driving reluctance torque, which is designated in Figure loc with 135, the shape of the mo-

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mente 134 und 135 ist ersichtlich von der Form des äquivalenten Luftspalts abhängig und kann deshalb entsprechend den Erfordernissen gewählt werden.elements 134 and 135 is obviously dependent on the shape of the equivalent air gap and can therefore be selected according to requirements.

Die Dauermagnete 126 und 127 bewirken im Betrieb ebenfalls ein Moment, dessen Form in Figur lob dargestellt ist. .Wird der Rotor lol zum Beispiel aus seiner Stellung nach Figur 7 in Drehrichtung weitergedreht, so muß er hierzu angetrieben werden. Dieses bremsende Moment ist in Figur lob mit 136 bezeichnet. Etwa 18o° elektrisch weiter beginnt dann ein mit 137 bezeichnetes antreibendes Moment.The permanent magnets 126 and 127 also produce a moment during operation, the shape of which is shown in FIG. If the rotor lol is rotated further in the direction of rotation, for example from its position according to FIG. 7, it must be driven for this purpose. This braking moment is denoted by 136 in FIG. A driving torque marked 137 then begins about 180 ° further electrically.

Addiert man die Momentenkurven nach Figur lob und loc, so erhält man die Kurve nach Figur Iod, das heißt, dies ist der Momentenverlauf, den man zum Beispiel mit der Federwaage misst, wenn man die auf den Rotor lol wirkenden Momente bei stromlosem Motor in den verschiedenen Drehstellungen ermittelt. Der Momentenverlauf gemäß Figur Iod hat an zwei Stellen 138 und 139 den Wert Null. Der Punkt 138 entspricht der in den Figuren 7 und 9A dargestellten stabilen Ruhelage. Der entsprechende Winkel alpha ist in Figur 7 und in Figur Iod eingetragen. Der Punkt 139 entspricht einer instabilen Rotorstellung, aus der sich der Rotor lol bei der geringsten Erschütterung herausdreht. Der Abstand zwischen dem Punkt 139 und dem darauffolgenden stabilen Punkt 138¹ ist,wie dargestellt, größer als 18o elektrisch, was für die vorliegende Erfindung insofern von Bedeutung ist, als man dadurch erreicht, daß die Punkte 138 und 139 beide in den zwei ersten Quadranten (0 bis 18o° elektrisch) liegen, so daß der Motor selbst dann noch in der richtigen Richtung anläuft, wenn er zufällig in der instabilen Stellung 139 stehengeblieben ist. (Dasselbe gilt für die Kurve 159 nach Figur 13d und deren Punkte 16o und 161).If you add the torque curves according to figure lob and loc, you get the curve according to figure iodine, that is, this is the torque curve that is measured, for example, with the spring balance when the moments acting on the rotor lol are in the de-energized motor different rotational positions determined. The torque curve according to FIG. Iodine has the value zero at two points 138 and 139. Point 138 corresponds to the stable rest position shown in FIGS. 7 and 9A. The corresponding angle alpha is entered in FIG. 7 and in FIG. Iodine. The point 139 corresponds to an unstable rotor position from which the rotor lol rotates with the slightest vibration. The distance between the point 139 and the subsequent stable point 138 ¹ is, as shown, greater than 18o electrical, which is important for the present invention insofar as one reaches the points 138 and 139 both in the first two quadrants (0 to 180 ° electrical) so that the motor will still start in the correct direction even if it happens to have stopped in the unstable position 139. (The same applies to curve 159 according to FIG. 13d and its points 16o and 161).

Entsprechend der unsymmetrischen Form des in Figur Iod dargestellten, sozusagen in den Motor eingebauten Moments muß auch das von den beiden Antriebswieilungen 115, 116 erzeugte elektromagnetische Antriebsmoment unterschiedlich groß sein.Corresponding to the asymmetrical shape of the torque shown in FIG. Iodine, so to speak, built into the motor, must also the electromagnetic drive torque generated by the two drive shafts 115, 116 may be of different magnitudes.

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Physikalisch kann man dies sich so erklären, daß die Wirkung der Wicklung 116 durch die Dauenagnete 126 und 127 unterstützt wird, während diese Dauermagnete dem durch die Wicklung 115 erzeugten elektromagnetischen Antriebsmoment entgegen wirken, oder anders gesagt: der Motor speichert einen Teil der vom Strom in der Wicklung 115 in den Motor hineingepumpten Energie und gibt diese Energie in den Lücken des elektromagnetischen Antriebsmoments, die in Figur loa mit 141 und 142 bezeichnet sind, sowie während der Dauer des schwächeren elektromagnetischen Antriebsmoments wieder ^a ' Das von der Wicklung 115 erzeugte Antriebsmoment ist in Figur loa mit M,,,, das von der Wicklung 116 erzeugte Moment mit Μ,,g bezeichnet.Physically, this can be explained by the fact that the action of the winding 116 is supported by the permanent magnets 126 and 127, while these permanent magnets counteract the electromagnetic drive torque generated by the winding 115, or in other words: the motor stores part of the current in the winding 115 into the motor pumped energy and gives this energy in the gaps of the electromagnetic drive torque, which are designated in Figure loa with 141 and 142, and during the duration of the weaker electromagnetic drive torque again ^a 'The drive torque generated by the winding 115 is in Figure loa with M ,,,, denotes the moment generated by the winding 116 with Μ ,, g.

Addiert man die Kurven nach Figur loa und Figur Iod, so erhält man den in Figur loe dargestellten, lückenfreien Momentenverlauf, mit dem ein solcher Motor seine Last antreibt. Das in Figur loe dargestellte Gesamtmoment M _s hat einen weitgehend konstanten Verlauf.If the curves according to Figure 10a and Figure Iod are added, the gap-free torque curve shown in Figure 10e with which such a motor drives its load is obtained. The total torque M _s shown in Figure loe has a largely constant course.

Beim Motor nach Figur 7 wird also im Betrieb die Wicklung 115 an den Transistor 41 nach Figur 5, die Wicklung 116 an den Transistor 4o und die Wicklung 123 an das Integrierglied 44 angeschlossen. Beim Einschalten erhält dann zuerst die Wicklung 115 Strom (durch den die Anfangsladung festlegenden Kondensator 58), so daß der Motor in Richtung des Pfeiles 125 aus seiner in Figur 7 dargestellten Startstellung anläuft, wonach dann das Integrierglied 44 w.irksam wird, sobbld in der Wicklung 123 eine genügend große Spannung induziert wird. Das Integrierglied hat dann praktisch dieselbe Wirkung wie der in den Figuren 7 und 9A als Erinnerungsposten dargestellte äquivalente Hai 1 generator 1ο2. In the motor according to FIG. 7, the winding 115 is connected to the transistor 41 according to FIG. 5, and the winding 116 is connected to the transistor 4o and the winding 123 are connected to the integrator 44. When switching on, the winding 115 first receives current (through the capacitor 58, which defines the initial charge), so that the motor starts up in the direction of arrow 125 from its starting position shown in Figure 7, after which the integrating member 44 w. Becomes effective, if there is a sufficiently large one in winding 123 Voltage is induced. The integrator then has practical the same effect as the equivalent shark 1 generator 1ο2 shown as a souvenir item in FIGS. 7 and 9A.

Selbstverständlich ist es auch möglich, bei einem Motor gemäß Figur 7 zur Steuerung der Kommutierung statt der Wicklung 123 und eines ihr nachgeschalteten Integriergliedes einen Hallgenerator Io2 oder ein sonstiges elektronisches Kommutierglied zu verwenden. Gegenüber dem in Figur 1 dargestellten Motoraufbau hat die Konstruktion nach Figur 7 - gleichgültig auf welche Art die Kommutierung erfolgt - den wesentlichen Vorteil, daß die Magnete 126 und 127 zwar die richtige Startstellung herbeifüh-It is of course also possible in the case of a motor according to FIG. 7 for controlling the commutation, instead of the winding 123 and an integrating element connected downstream of it, a Hall generator Io2 or another electronic commutation element use. Compared to the motor structure shown in FIG the construction according to Figure 7 - regardless of the way in which the commutation takes place - the essential advantage that the Magnets 126 and 127 bring about the correct starting position.

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ren, aber im Betrieb zwar ein bremsendes, aber kein den Gesamtverlauf störendes Moment erzeugen. Bei der Ausführungsform nach Figur 1 dagegen bewirkt der Hagnet 3o ein Moment, das sich dem von den Wicklungen 11 und 12 erzeugten Moment als störendes Wechsel moment überlagert, und dies zwingt praktisch dazu, diesen Magnet 3o möglichst schwach zu machen. Bei der Ausführungsform nach Figur 7 dagegen können die Magnete 126 und 127 immer genügend stark gewählt werden, damit sie den Rotor lol in die gewünschte Startstellung hineinziehen.but not the overall process create a disturbing moment. In the embodiment of Figure 1, however, causes the magnet 3o a moment that the torque generated by the windings 11 and 12 superimposed as a disturbing alternating moment, and this practically forces this To make magnet 3o as weak as possible. In the embodiment according to FIG. 7, on the other hand, the magnets 126 and 127 can always be sufficient strongly chosen so that they turn the rotor lol into the one you want Pull in the starting position.

Der Motor nach den Figuren 7 - Io kann noch weiter vereinfacht werden, und man kommt dann zu der Konstruktion nach Figur 11, die nur noch eine einzige Antriebswicklung benötigt. (Eine zur Konstruktion nach Figur 11 analoge Konstruktion eines Flach-Motors ist in der Patentanmeldung P- 22 6o o69.7 beschrieben, auf die zur Vermeidung übermässiger Längen ausdrücklich verwiesen wird.)The motor according to FIGS. 7 - Io can be simplified even further, and one then comes to the construction according to FIG. 11, which only requires a single drive winding. (A construction of a flat motor analogous to the construction according to FIG. 11 is described in patent application P-22 6o o69.7, to which reference is expressly made in order to avoid excessive lengths.)

Der mechanische Aufbau des Motors nach Figur 11 entspricht demjenigen des Motors nach den Figuren 7 bis lo. Gleiche oder gleichwirkende Teile wie dort werden deshalb mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und nicht nochmals beschrieben. - Die einzige Antriebswicklung des Motors nach Figur 11 ist mit 142 bezeichnet. Ihr einer Anschluß ist an die Plus-Leitung 43 angeschlossen, ihr anderer Anschluß an den Kollektor eines npn-Transistors 143, dessen Emitter mit der Minus-Leitung 42 verbunden ist. Das Integrierglied, an das die Wicklung 123 angeschlossen ist, ist hier ein aktives Integrierglied in Form eines sogenannten Miller-Integrators 144 mit einem npn-Transistor 145, zwischen dessen Kollektor und Basis ein Integrierkondensator 146 von zum Beispiel 3 Mikrofarad und ein zu diesem paralleler Widerstand 147 geschaltet sind. Die Basis des Transistors 145 ist über einen Widerstand mit dem einen Anschluß der Wicklung 123 verbunden, deren anderer Anschluß an die Minus-Leitung 42 angeschlossen ist.The mechanical structure of the motor according to FIG. 11 corresponds to that of the engine according to Figures 7 to lo. Parts that are the same or have the same effect as there are therefore given the same reference symbols labeled and not described again. The only drive winding of the motor according to FIG. 11 is designated with 142. you one connection is connected to the plus line 43, the other Connection to the collector of an npn transistor 143, the emitter of which is connected to the negative line 42. The integrator, to which the winding 123 is connected is here an active integrating element in the form of a so-called Miller integrator 144 with an npn transistor 145, between its collector and base an integrating capacitor 146 of, for example, 3 microfarads and a resistor 147 in parallel therewith are connected. The base of transistor 145 is through a resistor connected to one terminal of the winding 123, the other terminal of which is connected to the negative line 42.

Vom Kollektor des Transistors 145 führt ein Widerstand 151 zur Plus-Leitung 43 und ein Widerstand 152 zur Basis eines pnp-Transistors 153, dessen Emitter mit der Plus^Leitung 43 und dessen Kollektor über einen Widerstand 154, einen mit der BasisA resistor 151 leads from the collector of the transistor 145 to the positive line 43 and a resistor 152 leads to the base of a pnp transistor 153, its emitter with the plus ^ line 43 and its Collector through resistor 154, one to the base

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des Transistors 143 verbundenen Knotenpunkt 155 und einen Widerstand 156 mit der Minus-Leitung 42 verbunden ist.of transistor 143 connected node 155 and a resistor 156 is connected to the minus line 42.

Beim Motor nach Figur 11 sind die am Stator Ho vorgesehenen Dauermagnete 126 und 127 stärker gewählt als beim Motor nach Figur 7, so daß das von ihnen im Betrieb erzeugte Moment 157 (Figur 13b) eine größere Amplitude hat. Das in Figur 13c dargestellte Reluktanzmoment 158 hat dagegen etwa dieselbe Form wie das in Figur loc dargestellte Moment. (Die Magnetisierung des Rotors lol in Figur 11 hat ebenfalls den in Figur 9B dargestellten Verlauf.) - Entsprechend ergibt sich eine andere Form des in Figur 13d dargestellten Summenmoments 159 aus den Momenten 157 und 158. Das Moment 159 hat einen stabilen Punkt 16o entsprechend der Rotorstellung nach Figur 11 und einen instabilen Punkt 161, welche beide innerhalb der beiden ersten Quadranten, also innerhalb des Winkelbereichs von 0 - 18o° elektrisch liegen, wodurch sich der oben bei Figur Io bereits erläuterte Vorteil ergibt, daß der Motor auch dann in der richtigen Drehrichtung anläuft, wenn er zufällig in seiner instabilen Stellung 161 stehengeblieben ist.In the motor according to FIG. 11, the permanent magnets 126 and 127 provided on the stator Ho are selected to be stronger than in the motor according to FIG 7, so that the moment 157 (FIG. 13b) generated by them during operation has a greater amplitude. That shown in Figure 13c Reluctance moment 158, on the other hand, has approximately the same form as the moment shown in figure loc. (The magnetization of the The rotor lol in Figure 11 also has that shown in Figure 9B Course.) - Correspondingly, a different form of the sum moment 159 shown in FIG. 13d results from the moments 157 and 158. The moment 159 has a stable point 16o corresponding to the rotor position according to FIG. 11 and an unstable one Point 161, which are both within the first two quadrants, i.e. are electrically within the angular range of 0 - 180 °, which results in the advantage already explained above for Figure Io, that the motor will start in the correct direction of rotation even if it happens to have stopped in its unstable position 161 is.

Das von der Wicklung 142 im Betrieb erzeugte, elektromagnetische Antriebsmoment ist in Figur 13a dargestellt und mit 162 bezeichnet Da es während weniger als 18o° elektrisch wirksam ist, müssen seine mit 265 bezeichneten Lücken durch das Moment 159 (Figur 13d) überbrückt werden, und durch Addition der Momente 162 und 159 erhält man das in Figur 13e dargestellte lückenfreie Gesamtmoment M , das einen weitgehend gleichförmigen Verlauf hat.The electromagnetic generated by the winding 142 during operation The drive torque is shown in FIG. 13a and designated 162 Since it is electrically effective during less than 180 °, its gaps marked with 265 must be replaced by the moment 159 (Figure 13d) be bridged, and by adding the moments 162 and 159 one obtains the total moment without gaps shown in FIG. 13e M, which has a largely uniform course.

Der Motor nach Figur 11 arbeitet wie folgt: Bei ausgeschaltetem Motor befindet sich der Rotor lol in der stabilen Stellung 16o gemäß Figur 13d, welche auch in Figur 11 dargestellt ist. Wird jetzt eine Spannung an die Leitungen 42 und 43 gelegt, so ist der Kondensator 146 des Integrierglieds 144 zunächst ungeladen, so daß der Transistor 145 sofort leitend wird und seinerseits die Transistoren 153 und 143 leitend steuert, soThe motor according to FIG. 11 operates as follows: When the motor is switched off, the rotor lol is in the stable position 16o according to FIG. 13d, which is also shown in FIG. If a voltage is now applied to the lines 42 and 43, the capacitor 146 of the integrating element 144 is initially uncharged, so that the transistor 145 immediately becomes conductive and, in turn, controls the transistors 153 and 143 to be conductive

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daß ein Strom durch die Wicklung 142 fließt und der Rotor lol in Richtung des Pfeiles 125 angetrieben wird.that a current flows through the winding 142 and the rotor lol is driven in the direction of arrow 125.

Sobald sich der Rotor lol dreht, induziert er in der um 9o° elektrisch versetzten Wicklung 123 eine Spannung, die im Integrierglied 144 integriert wird und die dann den Strom in der Wicklung 142 so steuert, daß sich die Momentenform 162 gemäß Figur 13a ergibt. Falls der Integrator 144 ein idealer Integrator wäre, könnte der Motor gemäß Figur 11 dauernd mit beliebig kleinen Drehzahlen arbeiten und damit beliebige Schwungmassen beschleunigen. Die Praxis hat gezeigt, daß auch die in Figur 11 dargestellte, sehr einfache Integrierschaltung schon ausreicht, um ziemlich große Schwungmassen zuverlässig zu beschleunigen, zum Beispiel Schwungmassen, die bis zum 3ofachen des Trägheits-As soon as the rotor lol rotates, it induces a voltage in the winding 123, which is electrically offset by 90.degree 144 is integrated and which then controls the current in the winding 142 so that the torque shape 162 according to Figure 13a results. If the integrator 144 were an ideal integrator, the motor according to FIG. 11 could be used continuously work at low speeds and thus accelerate any centrifugal mass. Practice has shown that the in Figure 11 The very simple integrating circuit shown is sufficient, to reliably accelerate fairly large centrifugal masses, for example centrifugal masses that are up to 3 times the inertia

AD'iAD'i

moments des Rotors betragen können.moments of the rotor can be.

Selbstverständlich kann man zum Betrieb des Motors nach Figur 11 auch die Integrationsschaltungen nach Figur 1 oder Figur .5 verwenden, wobei dann nur einer der beiden Ausgänge des Differenz-Verstärkers 54, 57 verwendet'wi rd.Of course, to operate the motor according to FIG. 11 also use the integration circuits according to Figure 1 or Figure .5, only one of the two outputs of the differential amplifier 54, 57 then being used.

Falls man bei der Schaltung nach Figur 11 erreichen will, daß die Integrierschaltung 144 nach dem Abschalten des Motors noch solange mit Strom versorgt wird, bis der Motor zum Stillstand gekommen ist, sieht man zweckmässig in der Zuleitung zur Integrierschaltung 144 eine Diode 164 in Reihe mit einem Widerstand 165 vor, wobei über diese Diode 164 ein relativ großer Kondensator 166 gespeist wird. Dieser Kondensator 166 lädt sich im Betrieb auf und speist nach dem Abschalten die Integrierschaltung 144 bis zum Stillstand des Motors. Wird also der Motor während des Auslaufens erneut eingeschaltet, so ist die Integrierschaltung 144 noch im Betrieb jnd kann die Steuerung des Stromes in der Wicklunci 142 sogleich wieder übernehmen. Die Diode 164 verhindert in d:eser Schaltungsvariante, d:-:3 Stro.i vom Kondensator 166 zu de^r: Transistoren 153 und 143 fließt.If one wants to achieve with the circuit according to FIG. 11 that the integrating circuit 144 is still supplied with current after the motor has been switched off until the motor has come to a standstill, it is useful to see a diode 164 in series in the lead to the integrating circuit 144 a resistor 165, a relatively large capacitor 166 being fed via this diode 164. This capacitor 166 charges up during operation and, after being switched off, feeds the integrating circuit 144 until the motor comes to a standstill. If the motor is switched on again while it is coasting, the integrating circuit 144 is still in operation and the control of the current in the winding 142 can immediately take over again. The diode 164 prevents in d: eser circuit variant d: -: 3 Stro.i from the capacitor 166 to de ^r: transistors 153 and 143 flows.

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Figur 12 zeigt eine weitere Variante zu der Schaltung nach Figur 11. Der Integrator 17o ist hier wie bei den Figuren 1 und 5 als passiver Integrator ausgebildet und besteht aus einem Kondensator 171 (z.B. 5o Mikrofarad), der über einen Widerstand 172 (z.B,2o kOhm) aus der Wicklung 123 gespeist wird. Zur Verstärkung der integrierten Spannung am Kondensator 171, die naturgemäß nur sehr klein ist, dient ein Operations-Verstärker 173, der bekanntlich einen hohen Eingangswiderstand von zum Beispiel 1 MOhm hat und daher für diese Aufgabe besonders gut geeignet ist. Die eine Elektrode des Kondensators 171 ist über einen Widerstand 179 an den Ausgang 18o und über einen Widerstand 175 an den Plus-Eingang 176 des Verstärkers 173 angeschlossen, seine andere Elektrode an den Minus-Eingang 177. Ferner ist diese andere Elektrode über einen Kondensator 178, der die Anfangsbedingung für die Integration festlegt, mit der Plus-Leitung 43 verbunden. Der Eingang 176 ist ferner an einen den Arbeitspunkt des Verstärkers festlegenden Spannungsteiler 183, 184 angeschlossen. (Das Verhältnis der Widerstände 175 und 179 bestimmt den Verstärkungsfaktor.) - An den Ausgang 18o ist die Basis eines pnp-Transistors 185 angeschlossen, dessen Emitter an einem Spannungsteiler 186, 187 liegt und dessen Kollektor über einen Widerstand FIG. 12 shows a further variant of the circuit according to FIG. 11. As in FIGS. 1 and 5, the integrator 17o is designed as a passive integrator and consists of a capacitor 171 (e.g. kOhm) is fed from the winding 123. An operational amplifier 173, which is known to have a high input resistance of, for example, 1 MOhm and is therefore particularly well suited for this task, is used to amplify the integrated voltage across the capacitor 171, which is naturally only very small. One electrode of the capacitor 171 is connected to the output 18o via a resistor 179 and to the plus input 176 of the amplifier 173 via a resistor 175, and its other electrode is connected to the minus input 177 , which defines the initial condition for the integration, connected to the plus line 43. The input 176 is also connected to a voltage divider 183, 184 which determines the operating point of the amplifier. (The ratio of resistors 175 and 179 determines the amplification factor.) The base of a pnp transistor 185 is connected to output 18o, the emitter of which is connected to a voltage divider 186, 187 and whose collector is connected to a resistor

188 mit der Leitung 42 und direkt mit der Basis eines npn-Lei-188 to line 42 and directly to the base of an npn line

stungstransistors 189 verbunden ist, dessen Emitter an der Leitung 42 liegt und dessen Kollektor über die Wicklung 142 mit der Leitung 43 verbunden ist.stungstransistor 189 is connected, the emitter of which is on the line 42 and the collector of which is connected to the line 43 via the winding 142.

Die Schaltung nach Figur 12 arbeitet wie folgt: The circuit of Figure 12 works as follows:

Vor dem Einschalten hat der Motor seine in Figur 11 dargestellte stabile Ruhelage. Beim Einschalten erhält der Kondensator 171 über den Start-Kondensator 178 einen Strom-Impuls, der ersteren auf eine definierte Ausgangsspannung auflädt. Diese Spannung steuert den Verstärker 173 so an, daß die Transistoren 185 undBefore it is switched on, the motor has the position shown in FIG stable rest position. When switched on, the capacitor 171 receives a current pulse via the start capacitor 178, the former charges to a defined output voltage. This voltage controls the amplifier 173 so that the transistors 185 and

189 leitend werden und damit der Anlauf des Motors beginnt. Sobald sich der Rotor lol (Figur 11) dreht, wird in der Wicklung 123 eine Spannung induziert, die im Integrierglied 17o integriert wird und die weitere Steuerung des Verstärkers 173 und damit des Stromes in der einzigen Antriebswicklung 142 übernimmt.189 become conductive and the motor starts to run. As soon if the rotor lol (FIG. 11) turns, the winding 123 induces a voltage which is integrated in the integrator 17o and the further control of the amplifier 173 and so that the current in the single drive winding 142 takes over.

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Die Integrationsschaltung 17o nach Figur 12 arbeitet nach dem Abschalten der Versorgungsspannung weiter, so daß diese Integrationsschaltung 17o auch dann sofort die Steuerung des Verstärkers 173 wieder übernehmen kann, wenn der Motor beim Auslaufen erneut eingeschaltet wird. Der dabei entstehende erneute Einschaltimpuls des Kondensators 178 wird in diesem Fall weitgehend unterdrückt. Besonders zweckmässig ist es in diesem Fall, wenn die Zeitkonstante R-C der Integrationsschaltung 17o etwa der Zeit entspricht, die nach dem Abschalten der Betriebsspannung bis zum Stillstand des Rotors loi vergeht.The integration circuit 17o of Figure 12 operates according to the Turn off the supply voltage further, so that this integration circuit 17o can then immediately take over the control of the amplifier 173 again when the engine is coasting down is switched on again. The resulting new The switch-on pulse of the capacitor 178 is largely in this case suppressed. It is particularly expedient in this case if the time constant R-C of the integration circuit 17o is approximately corresponds to the time that elapses after switching off the operating voltage until the rotor loi comes to a standstill.

Die Erfindung ermöglicht also mit einfachen Mitteln eine wesentliche Erhöhung der Betriebstemperatur bei !.el 1 ektorl ösen Gleichstrommotoren. Durch den Wegfall des für den oder die Hall generatoren erforderlichen Steuerstroms wird ausserdem icr Wirkungsgrad besonders bei kleineren Motoren qanz wesentlich verbessert, so daß auch bei diesen Wirkungsgrade in der Größenordnung von 7 ο mit der Erfindung ohne besondere Anstrengungen erreichbar sind.The invention thus enables an essential one with simple means Increase of the operating temperature with! .El 1 ectorless DC motors. The elimination of the control current required for the Hall generator (s) also increases efficiency especially with smaller engines qanz significantly improved, so that even with these efficiencies in the order of magnitude of 7 ο achievable with the invention without special effort are.

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BAD ORiQiNALBAD ORiQiNAL

Claims

PAPST-MOTOREN KG HDP / Rai / Pe

St. Georgen "* · *

DT - 149

( 1st JKoI 1st

Expectations
Ectorless direct current motor with a permanent magnetic rotor and at least one stator winding which interacts with it and which is assigned a semiconductor element for controlling the current in this stator winding, in particular according to patent application P 22 60 069.7, characterized in that a winding (13; 96, 97; 123) for generating a voltage induced by the rotor in said stator winding (11, 12; 92-95; 115, 116; 142) during operation by about 70 to 110 °, preferably by 90 °, is provided that this phase-shifted voltage can be fed to an integrating element (44; 85, 86; 144; 170), and that the output signal of the integrating element is used to control the semiconductor element (40, 41; 143; 189) and thus the current in the stator winding.

2. Motor according to claim 1, characterized in that the output signal to control the current in two stator windings offset from one another by (180 ° electrical + η. 360 electrical) (11, 12; 115, 116) serves, where η = 0, 1, 2, ...

3. Motor according to claim 1 or 2, characterized in that the voltage provided for generating the phase-shifted voltage Winding is arranged on the stator, so that the voltage in it can be induced by the permanent magnetic rotor of the motor is.

4. Motor according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that that the number of turns of the winding provided for generating the phase-shifted voltage (13; 123) is great. - 2 -

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5. Motor according to claim 4, characterized in that the number of turns the one provided for the generation of the phase-shifted voltage Winding is preferably at least approximately the same size as the respective number of turns of the individual stator windings.

6. Motor according to at least one of the preceding claims, characterized characterized in that the integrator has an active integrator (144) (Fig. 11).

7. Motor according to claim, characterized in that the active Integrator (144) is designed in the manner of a Mi Tier integrator, in addition to which between the collector and base of the transistor (145) switched on capacitor (146), preferably a resistor (147) is connected in parallel (Fig, 11).

8. Motor according to claim 6 or 7, characterized in that the an energy store (166) is assigned to the active integrator (144) is, which after switching off the motor during a period of time adapted to its run-down time at the active integrator (144) maintains a voltage required for its operation receives.

9. Motor according to claim 8, characterized in that the energy store a capacitor (166) which can be charged via a diode (164) from the direct current network (42, 43) of the motor and to which the active integrator (144) is connected.

10. Motor according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that that the integrator has a passive integrator (44; 170).

11. Motor according to claim 10, characterized in that the passive Integrator has an RC element (45, 46; 171, 172).

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12. Motor according to claim 11, characterized in that the voltage at the capacitor of the RC element a subsequent gain element (54, 57; 173) can be supplied.

13. Motor according to claim 12, characterized in that the reinforcing member is designed as an operational amplifier (173).

14. Motor according to claim 12, characterized in that the reinforcing member designed as a differential amplifier (54, 57) is, the two inputs of which the voltage at the capacitor (46) of the RC element can be fed in phase opposition.

15. Motor according to claim 14, characterized in that the two gain members (54, 57) of the differential amplifier are each designed to control the current in one of two stator windings (i1 (1lj) .

16. Motor according to at least one of the preceding claims, characterized characterized in that the integrator (44; 170) switching means (58; 178) for generating a through the switch-on process of the motor are assigned controllable start impulses, when switching on in at least one stator winding of the to generate a current pulse when the motor is at a standstill.

17. Motor according to claim 16, characterized in that this Switching means for generating an initial condition for the Integration equation

0 = | ju (t) dt + C

are formed, where u (t) is the winding provided for generating the phase-shifted voltage during operation generated voltage and 0 is the magnetic excitation flux in the motor.

18. Motor according to claim 17, characterized in that it is in on

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in a known manner means (30) for generating one of the allied Having the starting position of its rotor relative to the stator.

19. Motor according to claim 18, characterized in that in per se As is known, a permanent magnet (30) cooperating with the rotor is provided on the stator.

20. Motor according to claim 19, characterized in that the stator Soft iron parts and at least one permanent magnet are provided which together define the starting position of the rotor. (Fig. 7 ^,

21. Motor according to claim 20, characterized in that the at least a permanent magnet provided on the stator by η. 180 ° electrically offset relative to a drive stator winding

where η = 0, 1, 2, ... etz. is. (Fig7)

22. Motor according to claim 21, characterized in that the stator winding supported by the action of the permanent magnet has a reduced number of ampere-turns and, during operation, preferably generates a torque (M116) which continuously is smaller than the torque to be delivered by the motor. (Mges).

23. Motor according to claim 21, characterized in that the am Stator (110) provided permanent magnet (126, 127) is provided instead of a stator winding. (Fig. 11)

24. Motor according to at least one of claims 16 to 23, characterized in that in a motor with an active integrator ^ 144) Switching means are provided which supply this integrator with a pulse when the motor is switched on. (Fig. 11).

25. Motor according to claim 24, characterized in that at one Motor with Miller integrator a resistor is provided, Via which a charging current can be fed to the capacitor of the Miller integrator when the motor is switched on. (Fig. 11).

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26. Motor according to at least one of claims 16 b. <E, 11 , characterized in that, in a motor with a passive integrator, switching means (178) are provided which cause a current to be supplied to at least one driving motor winding when the motor is switched on.

27. Motor according to claim 26, characterized in that the switching means a capacitor (178) which can be connected to a charging circuit when the motor is switched on, and whose charging current causes a switch-on pulse.

28. Motor according to claim 26, characterized in that the switching means when switching on the motor, the supply of a cause predetermined signal to an amplifier connected downstream of the passive integrator.

29. Motor according to at least one of the preceding claims, characterized in that it is one when switched on, non-rotating motor effective starting repeater circuit (80, 82, 83) is separate. (Fig 5).

30. Motor according to claim 29, characterized in that the restart circuit a capacitor (82) with a charging circuit (80, 70, 72), the charging circuit being connected to one of the speed of the motor dependent voltage is connected and the charging voltage of this capacitor (82) the starting repetition controls (Fig. 5).

31. Motor according to claim 30, characterized in that the capacitor (82) is a voltage-dependent, preferably one A discharge circuit with positive current coupling is connected, which, when it becomes conductive, generates a short current pulse that acts as a start-up command in a motor winding provided for driving (12) causes.

32. Motor according to at least one of claims 29 to 31, characterized in that the effective when the motor is not rotating

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Restart circuit (80, 82, 83) for a periodic Starting repetition is formed with a low repetition frequency. (Fig. 5).

33. Motor according to at least one of the preceding claims, characterized in that one of the speed of the motor dependent blocking circuit (192, 194) for at least temporarily blocking the current in the motor windings when the, not rotating engine is provided, which within a predetermined period of time becomes effective after switching on the motor. (Fig. 14).

34. Motor according to claim 33, characterized in that the locking circuit one connected between a passive integrator (170) and the input of the associated amplifier (173) Has condensate (192), to which a charging circuit (194) is assigned, which is connected to a dependent on the engine speed Voltage is connected. (Fig. 14).

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