DE2832387A1

DE2832387A1 - Hall-motor

Info

Publication number: DE2832387A1
Application number: DE19782832387
Authority: DE
Inventors: Yasuhiro Ishigaki; Toshio Sugiyama
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1977-07-25
Filing date: 1978-07-24
Publication date: 1979-02-08
Also published as: DE2832387B2; JPS5424073A; DE2832387C3; US4242608A

Description

HITAlHI, LTD., Tokyo, Japan

Hall-Motor

Die Erfindung bezieht sich auf einen Motor mit Hall-Effekt-Bauelementen (kurz Hall-Motor genannt), und insbesondere auf einen bürstenlosen Motor mit einem Vielpolmagnet als Rotor und Hall-Effekt-Bauelementen (kurz Hall-Elemente genannt) zum Erfassen der Stellungen der Magnetpole des Rotormagnets, um die Polaritäten der den Statorspulen zugeführten Ströme umzuschalten.

Bei einem Plattenspieler zum Abspielen einer Schallplatte und bei einem Magnetbandaufnahme- und -wiedergabegerät zum Aufnehmen und Wiedergeben eines Signals auf einem Magnetband ist es erwünscht, einen bürstenlosen Motor zu verwenden, um Schwingungen und Rauschen möglichst geringzuhalten. Der bürstenlose Motor ist besonders für den in einem Plattenspieler verwendeten Motor zu empfehlen, bei dem eine Welle des Motors direkt mit einer Welle eines Plattentellers zum direkten Antrieb des Plattentellers gekuppelt ist, da die Schwingung des Motors direkt

809886/0879

auf den Plattenteller übertragen wird. Ein Motor, der einen Vielpolmagnet als Rotor verwendet und in dem die Stellungen der Magnetpole durch Hall-Elemente erfaßt werden, um die Polaritäten der den Steuerspulen zugeführten Ströme umzuschalten, ist bereits üblich. Bei-einem Beispiel dieses Motortyps ist ein scheibenförmiger Vielpolmagnet an der Welle des Motors angebracht und in Umfangsrichtung in eine Mehrzahl von Magnetpolen unterteilt, deren jeder in der Dickenrichtung in entgegengesetzter Polarität zu seinen Nachbarmagnetpolen magnetisiert ist. Ein Paar von Steuerspulen ist dem scheibenförmigen .Magnet zugewandt angeordnet. Jede Steuerspule dieses Paars ist in Sternform gewickelt und hat Steuerteile, die sich nach außen und allgemein radial von der Mitte der Drehachse erstrecken. Das Paar der Spulen ist winkelmäßig untereinander um einen elektrischen Winkel von 90° versetzt. Ein Paar von Hall-Elementen ist innerhalb des Magnetfelds des scheibenförmigen Magnets angeordnet" und ebenfalls winkelmäßig untereinander um einen elektrischen Winkel von 90° versetzt. Der Motor hat einen axial erstreckten magnetischen Luftspalt, und das Paar von Hall-Elementen erfaßt die Polaritäten der Magnetpole des scheibenförmigen Magnets auf den jeweiligen Hall-Elementen und die Ausgangssignale von den jeweiligen Hall-Elementen werden dem Paar von Steuerspulen zur Erzeugung von Steuermagnetflüssen darin zugeführt. Insbesondere ist dabei ein Hall-Element des Paars nahe einer Steuerspule des Steuerspulenpaars so angeordnet, daß dieses ein· Hall-Element die Polarität des Magnetflusses erfaßt, der mit dieser einen Steuerspule verkettet ist, und das Ausgangssignal von diesem Hall-Element

809886/0879

-n-

wird dieser einen Steuerspule zugeführt, während das andere Hall-Element nahe der anderen Steuerspule so angeordnet ist, daß dieses andere Hall-Element die Polarität des Magnetflusses erfaßt, welcher mit der anderen Steuerspule verkettet ist, und das Ausgangssignal von diesem anderen Hall-Element wird der anderen Steuerspule zugeführt, wodurch S.teuermagnetflüsse in den zugeordneten Steuerspulen erzeugt werden.

Bei diesem Motor werden die Polaritäten der Magnetflüsse, die mit dem Paar von Steuerspulen verkettet sind, durch das Paar von Hall-Elementen erfaßt, und die Ausgangssignale davon werden verstärkt und dann den zugehörigen Steuerspulen zugeführt. Demgemäß müssen die Kennlinien des Paars von Hall-Elementen untereinander identisch sein.Wenn die Kennlinien des Paars der Hall-Elemente unausgeglichen sind, was zu einem Unterschied zwischen ihren Ausgangssignalen führt, ergibt sich ein Unterschied zwischen den in dem Paar der Steuerspulen erzeugten Antriebsdrehmomenten, was zu einer ungleichmäßigen Rotation des Motors und zu Schwingungen führt.

Es ist jedoch schwierig, ein Paar von Hall-Elementen mit abgeglichenen Kennlinien zu erhalten. Bisher wurden daher die den jeweiligen Hall-Elementen zugeführten Ströme gesteuert, oder die Verstärkungsgrade der Verstärker zur Verstärkung der Ausgangssignale der Hall-Elemente wurden justiert, um die Größen der Antriebsdrehmomente auszugleichen, die im Paar der Steuerspulen erzeugt wurden. Das Hall-Element hat ein Paar von StromzuführungsanechlÜssen und ein Paar von Ausgangsspannungsanschlüesen. Einer der

809886/0879

beiden Stromzuführungsanschlüsse ist eine gemeinsame Elektrode für das Paar der AusgangsSpannungsanschlüsse, und Ausgangsspannungen werden zwischen einem der beiden Ausgangsspannungsanschlüsse und der gemeinsamen Elektrode bzw. zwischen dem anderen der beiden Ausgangsspannungsanschlüsse und der gemeinsamen Elektrode entwickelt. Ein Spannungsunterschied zwischen diesen beiden AusgangsSpannungen soll Ungleichgewichtsspannung genannt werden. Die Ungleichgewichtsspannung ändert sich proportional den dem Paar der Stromzuführungsanschlüsse zugeführten Strömen. Demgemäß ist es nicht erwünscht, die den Hall-Elementen zugeführten Ströme zur Justierung der Antriebsdrehmomente zu steuern, da die Ungleichgewichtsspannung jedes der Hall-Elemente dadurch geändert wird. Wenn die Verstärkungsgrade der Verstärker justiert werden, müssen Verstärkungsgradsteuerkreise in den Verstärkern vorgesehen werden. Dies führt zu einer Kostensteigerung der Verstärker. Außerdem ist es schwierig, einen optimalen Verstärkungsgrad zu erreichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hall-Effekt-Bauelemente verwendenden Motor anzugeben, der eine leichte Justierung oder Einstellung der Ausgangsspannungen der HaIl-Effekt-Bauelemente ermöglicht.

Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabe gelöst wird, ist der im Patentanspruch gekennzeichnete Motor.

Bei dem Motor gemäß der Erfindung ist ein scheibenförmiger Vielpolmagnet an einer Welle angebracht und in Umfangsrichtung in eine Mehrzahl von Magnetpolen unter-

809886/0879

teilt, deren jeder in dessen Dickenrichtung in entgegengesetzter Polarität zu seinen Nachbarmagnetpolen magnetisiert ist. Die · Welle ist drehbar auf einer Jochplatte montiert, die unter Abstand von dem scheibenförmigen: Magnet diesem zugewandt angeordnet ist, um einen Luftspalt zwischen dem scheibenförmigen Magnet und der Jochplatte zu bilden. Innerhalb des Luftspalts ist ein Paar von Steuerspulen angeordnet, die winkelmäßig gegenseitig um einen elektrischen Winkel von 90° versetzt sind, wobei jede Steuerspule eine Sternspule mit etwa 60 Kupferdrahtwindungen ist. Je ein Hall-Effekt-Bauelement ist nahe jeder der beiden Steuerspulen angeordnet. Das Paar der Hall-Elemente und das Paar der Steuerspulen sind mit Magnetflüssen des scheibenförmigen Magnets verkettet, und ein Ausgangssignal von einem der Hall-Elemente wird verstärkt und dann einer der beiden Steuerspulen zugeführt, während ein Ausgangssignal vom anderen Hall-Element verstärkt und dann der anderen Steuerspule zugeführt wird. Aus magnetischem Material hergestellte Polstücke sind auf der Jochplatte an den dem Paar von Hall-Elementen entsprechenden Stellen angeordnet. Die Polstücke erstrecken sich von der Oberseite der Jochplatte in Richtung zu den zugehörigen Hall-Elementen unter Bildung von Luftspalten zwischen den Hall-Elementen und den zugeordneten Polstücken. Die Magnetflüsse des scheibenförmigen Magnets werden dem Paar der Hall-Elemente durch die zugehörigen Polstücke zugeführt. Die zwischen den Hall-Elementen und den zugeordneten Polstücken gebildeten Luftspalte lassen sich durch Bewegen der zugeordneten Polstücke nach oben oder unten zwecks Änderung der Magnetflußdichten des scheibenförmigen Magnets justieren, die den Hall-Elementen zugeführt werden, um die Ausgangsspannungen der Hall-Elemente abzugleichen,

809886/0879

Bei dem Motor gemäß der Erfindung werden, da die Ausgangsspannungen der Hall-Elemente durch Steuerung der Magnetflußdichten der den Hall-Elementen zugeführten Magnetflüsse justiert werden, die Ungleichgewichtsspannuhgen der Hall-Elemente nicht geändert, und die ungleichmäßige Rotation und die Schwingung des Motors lassen sich äüßecs.t geringlhalten.

Die Erfindung wird.anhand des in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels näher erläutert; darin zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische auseinandergezogene Darstellung eines Motors gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine Schnittansicht dieses

Fig. 3 ein Schematisches Schaltbild eines Hall-Elements zur Veranschaulichung der Beziehung zwischen einem Eingangsstrom und einer Ausgangsspannung des Hall-Elements; und

Fig. 4 ein Schaltschema des Motors gemäß der Erfindung.

Fig. 1 ist eine perspektivische auseinandergezogene Darstellung eines Ausführungsbeispiels des Motors gemäß der Erfindung, und Fig. 2 ist eine Schnittansicht davon. Gemäß diesen Figuren ist eine scheibenförmige Rotorplatte aus einem magnetischen Material auf einer Drehwelle 2 des Motors _! angebracht, und die Drehwelle, 2 ist in eine Bohrung eingedrückt, die in der Mitte der Rotorplatte ausgebildet ist» so daß sie mit der Rotorplatte 3 verbunden ist. Ein scheibenfÖBmiger Magnet 4 ist mit der ■ Unterseite der Rotorplatte 3 mittels Klebstoffs verbunden.

809886/0879

BAD

Der Magnet 4 ist ein Ferritmagnet und in ümfangsrichtung in acht Magnetpole unterteilt, die in der Dickenrichtung magnetisiert sind. Jeder der Magnetpole ist in entgegengesetzter Polarität zu seinen Nachbarmagnetpolen magnetisiert. Wenn beispielsweise der Magnetpol 5 mit seiner Oberseite als N-PoI und seiner Unterseite als S-PoI magnetisiert ist, sind die Magnetpole 6 und 7 rechts und links des Magnetpols 5 mit den Oberseiten als S-Polen und ihren Unterseiten als N-Polen magnetisiert. Die Drehwelle 2 ist in ein Lager 9 eingesetzt, das in der Mitte der scheibenförmigen Jochplatte 8 montiert ist, und die Drehwelle 2 wird vom Lager 9 drehbar gehalten. Die Jochplatte 8 besteht aus magnetischem Material und ist unter Abstand zum Magnet H und dessen Unterseite zugewandt angeordnet, wenn die Drehwelle 2 in das Lager 9 eingesetzt ist, wodurch ein magnetmischer Luftspalt 10 zwischen der Jochplatte 8 und dem Magnet ¹I definiert wird. Eine eiste Steuerspule 11 und eine zweite Steuerspule von Sternform sind innerhalb des Luftspalts 10 angeordnet. Jede der Steuerspulen 11 und 12 ist durch Wickeln von

etwa 60 Kupferdrahtwindungen in einer quadratischen Form und Biegen jeder der vier Seiten der erhaltenen Quadratspule jeweils im mittleren Bereich der einzelnen Seiten nach innen gefertigt, um die sternförmige Spule zu bilden. Das Paar von Steuerspulen 11 und 12 ist winkelmäßig gegenseitig um einen elektrischen Winkel von 90° und um einen physikalischen oder geometrischen Winkel von 22,5° versetzt. Auf der Oberseite der Jochplatte 8 sind vier Zwischenlagenbuchsen 13, 14, 15 und 16 angeordnet, auf denen eine isolierende Basisplatte 17 aus Kunstharz montiert ist, wobei die Zwischenlagenbuchsen 13, I^, 15 und 16 an der Jochplatte

809886/0879

durch Schrauben 18 befestigt sind, die von der Oberseite der Basisplatte 17 zur Unterseite der Jochplatte 8 reichen. Die Steuerspulen 11 und 12 sind an der Oberseite der Basisplatte 17 durch Klebstoff befestigt. An der Unterseite der Basisplatte 17 ist ein Paar von Hall-Elementen 20 und 21 montiert, die nahe den Steuerspulen 11 bzw. 12 angeordnet sindj Im-einzelnen ist das erste,Hall-Element 20 nahe einem der vier SternvorSprünge der ersten Steuerspule 11 angeordnet, und das zweite Hall-Element 21 ist nahe einem der vier SternvorSprünge der zweiten Steuerspule 12 angeordnet. Das Paar der Hall-Elemente 20 und 21 ist innerhalb des Magnetfeldes des Magnets 4 nahe dessen äußeren Umfangs angeordnet und winkelmäßig untereinander um einen elektrischen Winkel von 90° versetzt. Die Anschlüsse des Paars der Hall-Elemente sind in in der Basisplatte 17 gebildete Anschlußlöcher 22 eingefügt, um die beiden Hall-Elemente an der Basisplatte 17 zu montieren. Zwischen der Basisplatte 17 und der Jochplatte 8 ist ein Spalt gebildet, dessen Länge der Länge der einzelnen Zwischenlagenbuchsen 13, I¹1, 15 und 16 entspricht, und die beiden Hall-Elemente und 21 sind innerhalb dieses Spalts angeordnet. Ein Paar von Polstücken 21 und 24 aus magnetischem Material ist an der Jochplatte 8 angebracht, wobei ein Polstück 23 unmittelbar unter dem ers ten Hall-Element 20 angeordnet ist, während das andere Polstück 24 unmittelbar unter dem zweiten Hall-Element 21 angeordnet ist. Die Polstücke und 24 sind magnetisch mit der Jochplatte 8 gekoppelt und axial aufwärts und abwärts zwischen der Jochplatte 8 und den Hall-Elementen 20 bzw. 21 beweglich. Die Polstücke und 24 können Schrauben aus Eisen sein. Die Jochplatte ist mit Gewindebohrungen ausgebildet, in die sich die Schrauben

809886/0879

einschrauben lassen, so daß sie axial aufwärts und abwärts durch Drehen der Schrauben bewegt werden. Die Magnetflüsse des Magnets 4 werden den Hall-Elementen und 21 durch die Polstücke 23 und 24 zugeführt. Durch Bewegen der Polstücke 23 und 24 nach oben oder unten zur Änderung der Abstände zwischen den Polstücken 23 und 24 einerseits und den Hall-Elementen 20 und 21 andererseits lassen sich die Magnetflußdichten, die den Hall-Elementen 20 und 21 zugeführt werden, ändern.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, hat der Motor _1_ einen axialen Abstand zwischen dem Paar der Steuerspulen 11 und 12 und dem gegenüberstehenden Magnet 4. Das Paar der Steuerspulen 11 und 12 ist winkelmäßig gegenseitig um einen elektrischen Winkel von 90° versetzt, wobei das erste Hall-Element 20 nahe einem der Sternvorsprünge der ersten Steuerspulee 11 angeordnet ist, um dadurch die Polarität des Magnetpols des Magnets 4 zu erfassen, der mit der ersten Steuerspule 11 verkettet ist, während das zweite Hall-Element 21 nahe einem der Sternvorsprünge der zweiten Steuerspule 12 angeordnet ist, um dadurch die Polarität des Magnetpols zu erfassen, der mit der zweiten Steuerspule 12 verkettet ist. Die beiden Hall-Elemente 20 und 21 sind winkelmäßig gegenseitig um den elektrischen Winkel von 90° versetzt. Wie Fig. 3 zeigt, weist jedes Hall-Element (hier mit P bezeichnet) ein Paa?°§tromzuführanschlüssen 30 und 31 und ein Paar von Ausgangsspannungsanschlüssen 32 und 33 auf. Wie Fig. 4 zeigt, ist ein Stromzuführanschluß 34 des ersten Hall-Elements mit einem positiven Anschluß einer mit +B bezeichneten Gleichstromquelle verbunden, und der andere Stromzuführungsanschluß

809886/0879

:". ist direkt geerdet. Ein StromzufUhranschluß 36 des zweiten Hall-Elements 21 ist mit der Gleichstromquelle +B verbunden, und der andere Stromzufuhranschluß 37 ist geerdet. Ein Ausgangsspannungsanschluß 38 des ersten Hall-Elements 20 ist mit einem positiven Eingangsanschluß eines ersten Leistungsverstärkers 40 verbunden, während der andere Ausgangsspannungsanschluß 39 mit einem negativen Eingangsanschluß des Verstärkers 40 verbunden ist. Ein Ausgangsspannungsanschluß 4l des zweiten Hall-Elements 21 ist mit einem positiven Eingangsanschluß eines zweiten LeistungsVerstärkers 42 verbunden, während der andere AusgangsSpannungsanschluß 43 mit einem negativen Eingangsanschluß des Verstärkers 42 verbunden ist. Ein Ausgangsanschluß des Verstärkers 40 ist mit einem Eingangsansehluß der Steuerspule 11 verbunden, während ein Ausgangsanschluß des Verstärkers 42 mit einem Eingangsansehluß 45 der Steuerspule 12 verbunden ist. Der andere Eingangsansehluß der ersten Steuerspule 11' und der andere Eingangsanschluß der zweiten Steuerspule 12 sind untereinander verbunden und direkt geerde__t.

Da den Hall-Elementen 20 und 21 die Ströme von der Gleichstromquelle +B zugeführt werden und sie mit den Magnetflüssen des Magnets 4 verkettet sind, werden positive oder negative Spannungen |p den Ausgangsspannungsanschlüssen und 39 bzw. den Ausgangsspannungsanschlüssen 41 und 43 in Abhängigkeit von den Polaritäten der verketteten Magnetpole entwickelt. Die Ausgangsspannung des Hall-Elements 20 wirddurch den Verstärker 4.0 verstärkt, während die Ausgangsspannung des Hall-Elements 21 durch den Verstärker 42 verstärkt wird. Ein Ausgangsstrom vom Verstärker 40 wird der ersten Steuerspule 11 zugeführt, um ein Antriebsdrehmoment

809086/0879

darin zu erzeugen, während ein Ausgangsstrom vom Verstärker 42 der zweiten Steuerspule 12 zugeführt wird, um darin ein Antriebsdrehmoment zu erzeugen.

Bei dem Motor des vorstehend beschriebenen Aufbau»;; wird, wenn ein Strom i_A der ersten Steuerspule 11 zugeführt wird, das folgende Drehmoment T. in der ersten Steuerspule 11 erzeugt:

T_A = K_T . i_A cos 4θ (1),

worin K₁- eine drehmomen^tabhängige Konstante und θ den Rotationswinkel bedeuten.Wenn ein Strom i_ß der zweiten Steuerspule 12 zugeführt wird, wird das folgende Drehmoment T_ß in der Antriebsspule 12 entwickelt:

T_B = K_T . i_B sin 4Θ (2)

Da die Hall-Elemente 20 und 21 nahe dem äußeren Umfang des Magnets 4 angeordnet sind, ändern sich die Magnetflußdichten der den Hall-Elementen 20 und 21 zugeführten Magnetflüsse, wenn sich der Magnet 4 dreht, sinusförmig. Als Ergebnis sind ai^k&S^^h. Ausgangsspannungsanschlüssen 38 und 39 und /sa den AusgangBspannungsanschlüssen 41 und 43 der Hall-Elemente 20 und 21 entwickelten Spannungen sinusförmig, und diese Ausgangsspannungen werden durch die Verstärker 40 bzw. 42 verstärkt und dann der ersten Steuerspule 11 bzw. der zweiten Steuerspule 12 zugeführt. So lassen sich der Steuerstrom i_A,der der ersten Steuerspule 11 zugeführt wird, und der Streuerstrom ig, der der zweiten Steuerspule 12 zugeführt wird, wie folgt, aus-

809888/0870

drücken:

¹A ^{= 1}A ^{cos 4θ}

i_B = I_B sin 4Θ

So ergeben sich das in der ersten Steuerspule 11 erzeugte Antriebsdrehmoment T. und das in der zweiten Steuerspule 12 erzeugte Antriebsdrehmoment T_ß, wie folgt:

^TA ^{= K}T * ¹A

T_B = K_T . I_B sin² 4Θ (6)

Dementsprechend wird der Magnet 4 gedreht.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, wird, wenn eine Gleichstromquelle 50 zwischen dem Paar der Stromzufuhransehlüsse 30 und 31 des Hall-Elements P zum Zuführen eines Gleichstroms angeschlossen wird und ein Magnetfluß in der Richtung senkrecht zur Zeichenebene zugeführt wird, eine Ausgangsspannung V„ zwischen dem Paar der Ausgangsspannungs- anschlüsse 32 und 33 entwickelt. Die Beziehung zwischen der Ausgangsspannung V„, dem Strom I und der Magnetflußdichte B ergibt sich folgendermaßen:

V_H = K . Γ, . B (7) ,

worin K eine Konstante ist, die als Produktempfindlichkeit bezeichnet wird. Wenn der dem Hall-Element £ zugeführte

909886/0879

Magnetfluß beseitigt wird, d. h. wenn B=O, wird eine Gleichspannung V^ zwischen einem Ausgangsanschluß 32 und dem Stromzuführanschluß 31 entwickelt, und eine Gleichspannung V_? wird zwischen dem anderen Ausgangsanschluß 33 und dem Stromzufuhranschluß 31 entwickelt. Eine Spannungsdifferenz V^ zwischen der Spannung V^ und der Spannung V₂ ergibt sich, wie folgt:

V₀ - V₁ - V₂ (8)

V₀ = K₀ . I_e (9),

worin V als Ungleichgewichtsspannung zu werten ist und K :eine Konstante ist. Die Ungleichgewichtsspannung V_Q ändert sich proportional dem Strom. Wenn mehr als ein Hall-Element verwendet werden, unterscheiden sich die Ausgangsspannungen V„ der einzelnen Hall-Elemente voneinander aufgrund des Unterschiedes der Produktempfindlichkeit K jedes Hall-Elements. Demgemäß werden die den

einzelnen Hall-Elementen zuzuführenden Ströme I justiert, um die Ausgangsspannungen V„ der einzelnen Hall-Elemente abzugleichen. Jedoch ändern sich, wenn die Ströme I geändert werden, die Ungleichgewichtsspannungen V_Q proportional.

Bei dem in Pig. 4 gezeigten Motor lassen sich, wenn die Ungleichgewichtsspannungen in den Hall-Elementen und 21 entwickelt werden, die Steuerströme i. und i„, die durch die Gleichungen (3) und (4) gezeigt wurden, wie folgt, ausdrücken:

(10) (11),

¹A	= I_A cos 4θ	⁺	¹OA
¹B	= Ι_Β sin 4θ	+	¹OB*
	809886	/	0879

worin I« und I„ Konstanten sind, die den Ausgangsspannungen der Hall-Elemente 20 bzw. 21 proportional sind, und I . und Ig Konstanten sind, die den Ungleichgewichtsspannungen der HaIl-EffektelemenbewSO bzw. 21 proportional sind.

Wenn I_ß gegeben wird durch:

I_B = ( ;l +X) I_A» " " (12)^

läßt sich das Drehmoment T des in Fig. 4 gezeigten Motors folgendermaßen ausdrücken:

T = K_T(I_A j oCI_A sin² 4θ+Ι_οΑ cos 4θ + I_qB sin 4θ) (13) T = K₁₁^Ij₁. jC !(»I—|- «^- ) - - °^I_A cos 8θ

^sin

worin ß = tan oA Wenn °^ φ O, ändert sich das

¹OB '

Drehmoment des Motors achtmal pro Umdrehung, und wenn I_qA £O und I_oB ♦ O, dann ändert sich das Drehmoment viermal je Umdrehung* und wenn ⁰C= O und I_qA = I_qB = O, ergibt eich das Drehmoment zu:

. T = K_T . I_A . . (15), und das Drehmoment ändert sich nicht während jeder Umdrehung.

809886/0879

Die Ausgangsspannungen der Hall-Elemente 20 und 21 des Motors ,1 nach Fig. 1 und 2 lassen sich durch die Polstücke 23 bzw. 24 justieren. Die Drehwelle 2, die Rotorplatte 3, der Magnet 4 und die Jochplatte 8 stellen einen magnetischen Kreis dar, und die Magnetflüsse des Magnets 4 werden dem Paar von Hall-Elementen 20 und 21 durch den Magnetkreis und die Polstücke 23 und 24 zugeführt. Wenn die Polstüeke 23 und 24 in den durch den Magnet 4 und die Jochplatte 8 definierten Luftspalt 10 eingeführt werden, konzentrieren sich die Magnetflüsse nahe den Polstückeri 23 und 24 auf die Polstüeke 23 und und treten durch die Mitten der Polstüeke 23 und 24. Als Ergebnis wachsen die Dichten der den Hall-Elementen 20 und 21 zugeführten Magnetflüsse. Die Magnetflußdichten lassen sich durch Ändern der Abstände zwischen den oberen Enden der Polstüeke 23 bzw. 24 und den Hall-Elementen bzw. 21 ändern. Da die Polstüeke 23 und 24 axial bewegt werden, wenn sie gedreht werden, ist es möglich, die Abstände zwischen den Polstücken 23 und 24 und den Hall-Elementen 20 b zw. 21 fein zu justieren. In dieseijWeise ändern sich die Magnetflußdichten, die dem Paar der Hall-Elemente 20 und 21 zugeführt werden, unter Abgleichung der Ausgangsspannungen der Hall-Elemente 20 und 21. Demgemäß ändern sich die den Hall-Elementen 20 und 21 zugeführten Ströme nicht, und daher ändern sich auch die Ungleichgewichtsspannungen der Hall-Elemente 20 und 21 nicht. Da außerdem die Magnetflüsse den Hall-Elementen und 21 durch die Polstüeke 23 und 24 zugeführt werden, wachsen die Dichten der Magnetflüsse. Demgemäß lassen sich hohe. Ausgangsspannungen durch die Hall-Elemente 20 und 21 mit geringeren ihnen zugeführten Strömen erzeugen.

809886/0879

Durch Verringerung der Ströme werden die Ungleichgewichtsspannungen der Hall-Elemente 20 und 21 verringert, so daß die ungleichmäßige Drehung und die Schwingung des Motors sehi» gering gehalten werden.

Es ist nicht stets erforderlich, zwei Polstüccke 23 und 24 zu verwenden, sondern es kann auch nur ein Polstück für eines der beiden Hall-Elemente 20 und 21 vorgesehen werden, um die Ausgangsspannung des einen Hall-Elements derart zu justieren, daß sie gleich der Ausgangsspannung des anderen Hall-Elements sind.

Die Erfindung sieht also einen Hall-Motor vor, bei dem ein scheibenförmiger Vielpolmagnet, der in Umfangsrichtung in mehrere Magnetpole geteilt ist, deren jeder mit zu den benachbarten Magnetpolen entgegengesetzter Polarität magnetisiert ist, an einer Welle befestigt ist. Ein magnetischer Kreis wird durch den Vielpolmagnet und eine Jochplatte gebildet, die dem Vielpolmagnet gegenüberliegt. Zwei Hall-Elemente liegen im Magnetfeld des Vielpolmagneten, um"¹ die Lagen der jeweiligen Magnetpole des Vielpolmagneten zu erfassen. Die Ausgangsspannungen der beiden Hall-Elemente werden jeweils an zwei Steuerspulen abgegeben, um in diesen Ansteuermagnetflüsse zu erzeugen. Zwei Polstücke sind auf der Jochplatte jeweils gegenüber den beiden Hall-Elementen befestigt. Die beiden Polstücke sind axial beweglich, um aine Einstellung der Abstände zwischen den jeweiligen Polstücken und den jeweiligen Hall-Elementen zu ermöglichen, so daß die Magnetflußdichten zu den beiden Hall-Elementen einstellbar sind.

809386/0879

Claims

Priv.-Doz. Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. W. SCHMITT-FUMIAN

Anspruch

Hall-Motor mit einem scheibenförmigen Magnet, der mit einer Welle gekuppelt und in Umfangsrichtung in mehrere Magnetpole unterteilt ist, deren jeder in entgegengesetzter Polarität zu seinen Nachbarmagnetpolen magnetisiert ist,

mit einer zum drehbaren Halten der Welle vorgesehenen Jochplatte, die dem scheibenförmigen Magnet unter Bildung eines Luftspalts dazwischen zugewandt ist,

mit einem Paar von innerhalb des Luftspalts angeordneten und winkelmäßig gegenseitig um 90° el. versetzten Steuerspulen, die mit dem Magnetfluß des scheibenförmigen Magnets verkettet sind,

mit einem Paar von innerhalb des Luftspalts angeordneten und winkelmäßig gegenseitig um 90° el. versetzten Hall-Effekt-Bauelementen, die mit dem Magnetfluß des scheibenförmigen Magnets zur Entwicklung von Ausgangsspannungen in durch die Polaritäten der Magnetpole des scheibenförmigen Magnets bestimmten Polaritäten verkettet sind, und

mit Mitteln zum Zuführen der Ausgangsspannung der beiden Hall-Effekt-Bauelemente zu je einer der Steuerspulen,

dadurch gekennzeichn et,

daß ein oder ein Paar von Polstücken (23, 24). an der Jochplatte (8) einem bzw. je einem der Hall-Effekt-Bauelemente (20, 21) zugewandt angebracht und an der Jochplatte (8) derart axial beweglich montiert ist, daß der oder die Abstände zwischen dem oder den Hall-Effekt-Bauelementen (20, 21) und dem bzw. den zugehörigen Polstücken (23, 24) justierbar sind.

81-(A 3205-02)-TP

909886/0879

ORIGINAL INSPECTED