DE2918493A1 - Buerstenloser gedruckter gleichstrommotor - Google Patents

Buerstenloser gedruckter gleichstrommotor

Info

Publication number
DE2918493A1
DE2918493A1 DE19792918493 DE2918493A DE2918493A1 DE 2918493 A1 DE2918493 A1 DE 2918493A1 DE 19792918493 DE19792918493 DE 19792918493 DE 2918493 A DE2918493 A DE 2918493A DE 2918493 A1 DE2918493 A1 DE 2918493A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
motor according
armature
motor
rotor
disc
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE19792918493
Other languages
English (en)
Inventor
Jun Frank Arnold
Dana F Geiger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kollmorgen Technologies Corp
Original Assignee
Kollmorgen Technologies Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kollmorgen Technologies Corp filed Critical Kollmorgen Technologies Corp
Publication of DE2918493A1 publication Critical patent/DE2918493A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/04Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/26Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors consisting of printed conductors
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K29/00Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices
    • H02K29/06Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices
    • H02K29/10Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices using light effect devices
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14Electronic commutators
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/30Arrangements for controlling the direction of rotation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Brushless Motors (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Description

PFENNING · MAAS · MEINIG ■ SPOTT
* Patentanwälte · Kurfurstendamm 170, D 1000 Berlin 15
PMI-68
Ihr Zeichen
Your reference
Ihre Nachricht vom Your letter of
Unser Zeichen Our reference
Me/St
PATENTANWÄLTE BERLIN ■ MÜNCHEN
J. Pfenning, Dipl.-Ing. · Berlin Dr. 1. Maas, Dipl.-Chem. · München K. H. Meinig, Dipl.-Phys. · Berlin Dr. G. Spott, Dipl.-Chem. ■ München
Zugelassene Vertreter beim Europäischen Patentamt
BÜRO BERLIN:
I Kurfürstendamm D 1000 Berlin 15 '
Telefon:
030/881 2008/881 2009
Telegramme:
Seilwehrpatent Telex: 5215 880
Berlin
Date
4. Mai 1979
KOLLMORGEN TECHNOLOGIES CORPORATION Republic National Bank Building, Dallas, Texas 75201, Vereinigte Staaten von Amerika
Bürstenloser gedruckter Gleichstrommotor
809847/em
Die Vorzüge des erfindungsgemäßen Motors bestehen in der Verbindung von hohem Drehmoment von etwa 25 000 Umdx t:iuvngen pro Minute und großer Leistung, die zwischen 1/4 und 5, oder falls gewünscht, auch bei 10 PS liegt.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Gleichstrommotors besteht in der großen Wärmekapazität, die durch die direkte Verbindung der Armatur mit dem Motorgehäuse erzielt wird.
Schließlich ist ein sehr wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Gleichstrommotors dessen schneller Anlauf bei gleichzeitig hoher PS-Zahl; eine solche wird beispielsweise zum Ziehen von Fasern in der Textilindustrie benötigt.
Um das erforderliche, hohe Anlaufmoment zu erreichen, mußten bisher für derartige Zwecke Synchronmotoren mit einer erheblich größeren Leistung, als im Dauerbetrieb benötigt, verwendet werden. Beispielsweise mußten in Fällen, bei denen eine Durchschnittsleistung von 0,5 bis 0,75 erforderlich ist, Motoren mit einer Leistung von 1,5 PS verwendet werden, nur um ein genügend schnelles Anlaufmoment zu gewährleisten.
Bei bürstenlosen Gleichstrommotoren ist es erfoderlich, die Position der Rotormagnete in jedem Augenblick genau er-?· mitteln zu können. Hierzu können beispielsweise, wie es in einer Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen 8-Pol-Motors beschrieben wird, optische Sensoreinrichtungen verwendet werden. Diese Sensoreinrichtungen sind mit einer opaken
S09847/0677
Scheibe verbunden, die auf ihrem Außenrand alle 45° Einkerbungen aufweist, und so einen dreiteiligen Graucode liefert. Diese Art einer Sensoreinrichtung erlaubt eine exakte Erfassung der Rotorposition in jeder Drehrichtung. Anstelle dieser optischen Sensoren können aber auch andere bekannte Sensoren, z.B. magnetische Sensoren, verwendet werden, sofern diese eine genaue Information über die Rotorposition und -Drehrichtung liefern.
Bei der 8-poligen Ausführung des Motors nach der vorliegenden Erfindung wird in jedem Umdrehungsquadranten 6 mal geschaltet, also 24 mal für die volle Umdrehung. Bei 25 000 Umdrehungen pro Minute und 24 Schaltvorgängen pro Umdrehung ergabt dies eine Schaltfrequenz von 10 KHz. Diese hohe Schaltfrequenz wird durch die niedrige Induktanz des Läufers ermöglicht.
Bei der 8-poligen Ausführungsform kann die Kommutation durch Felder, die einen Winkel von 45° überdecken, erzielt werden. Wahlweise kann ein solches 45° Segment auch in drei 15° Segmente unterteilt werden. Durch diese Maßnahme wird die Welligkeit des Drehmomentes auf 5% oder sogar noch weniger reduziert.
Die Armatur besteht aus mehreren Windungseinheiten, die untereinander derart verbunden sind, daß die gewünschte Wicklungskonfiguration gebildet wird. Dies kann bei bestimmten Anordnungen eine Verdoppelung der Motorleistung bewirken. Gleichzeitig wird durch diese Maßnahme die Anzahl der Halbleiterschaltelemente auf die Hälfte reduziert.
9O9847/067T
Fig. 1 zeigt eine Teilansicht des erfindungsgemäßen Motors.
Fig. 2 stellt das Codier-Rad und die Abtastorgane des Motors aus Fig. 1 dar.
Fig. 3 ist eine schematische Darstellung der Entstehung des Positions-Codes durch Zusammenwirken von Codierrad und Abtastorganen.
Fig. 4A zeigt eine Armatur mit einigen eingezeichneten Wicklungsleiterzügen, beispielsweise nach Art "gedruckter Leiter züge".
Fig. 4B zeigt in Aufsicht eine schematische und idealisierte Darstellung der Richtung des Stromflusses in einem Läuferwicklungsausschnitt.
Fig. 5 entspricht Fig. 4B für den gesamten Läufer.
Figuren 6A und 6B zeigen zwei aufeinander folgende, durch Strom erregte Segmente der gedruckten Armatur.
Fig. 7 ist eine vereinfachte schematische Darstellung der Armatur und Versorgungsschaltung.
Fig. 8 ist eine Aufsicht auf einen Teilausschnitt einer Vierbenen-Armatur für den in Fig. 1 gezeigten Motor.
Fig. 9A ist eine Aufsicht auf das zweite Codierrad mit den Positionsabtastorganen für den Motor von Fig. 1.
Fig. 9B zeigt in schematischer Darstellung, in welcher Weise durch das Zusammenspiel von Codierrad und den in Fig. 9A
809847/Θ67Τ
gezeigten Abtastorganen der Positionscode entsteht.
Fig. 10 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung der Antriebsschaltung für das Codierrad und die Abtastorgane aus Fig. 9A.
Die Figuren 11A bis 11D zeigen die verschiedenen möglichen Konfigurationen, die durch Verbindung der einzelnen Windungseinheiten der Armatur entstehen.
Fig. 1 stellt den bürstenlosen, gedruckten Motor 10 mit Stator 11, Läufer 12 und Achse 13 dar. Die Permanentmagneten 14a und 14b sind an der Läuferscheibe befestigt. Auf dem Stator 11 und fest mit diesem verbunden ist die Statorarmatur 15 mit niedriger Induktanz. Die Armatur 15 wird über die Anschlußdrähte 15a mit Strom versorgt. Die Armatur 15 befindet sich im Arbeitsluftspalt zwischen den Magneten 14 a und 14 b,
Das Codierrad 16 ist auf der Achse 13 montiert und weist an seinem äußeren Rand alle 45° eine Einkerbung auf. In unmittelbarer Nähe ist das elektro-optische Abtastorgan montiert. Letzteres besteht beispielsweise aus einer lichtemittierenden Diode und einem Photodetektor.
Fig. 2 zeigt das Codierrrad 16 und die elektro-optischen Sensoren oder Abtastorgane 17, 18 und 19, die jeweils in einem Abstand von 15° angeordnet sind. Diese Kombination von Codierrad und Sensoren bewirkt ein eindeutiges Digital-Ausgangssignal, durch welches die genaue Position des Rotor bestimmt werden kann.
909847/067?
1 1 O
1 O O
O O O
O O 1
O 1 1
1 1 1
1 1 O
Fig. 3 zeigt in schematischer Darstellung das Zustandekommen des Signals. Das Codierrad 16 dreht sich an den Abtast-
das
organen 17, 18 und 19 vorbei und bewirkt/in der folgenden Tabelle dargestellte Ausgangssignal:
Abtastorgan
Position V7 J_8 J^
A B C D E F G
Das Ausgangssignal wird in Graucode geliefert, und zwar beispielsweise in einem solchen, bei dem sich bei jeder Positionsänderung nur ein Ausschnitt ändert, wodurch erzielt wird, daß das Signal völlig eindeutig ist.
Fig. 4A zeigt die gedruckte Armatur mit einigen eingezeichneten Leiterzügen. Zur besseren Verständlichmachung der vorliegenden Erfindung kann man sich die einzelnen stromführenden Leiter zu einer stromführenden Fläche zusammengefaßt denken, wie in Fig. 4B gezeigt.
In Fig. 5 wird eine gedruckte Armatur 15 dargestellt, die über die Bürsten 20 und 21 mit Strom versorgt wird. Als Gleichstromquelle dient beispielsweise eine Batterie. Diese Zeichnung zeigt die Situation für einen konventionellen, 8-poli-
909847/0677
-vo-
gen, gedruckten Motor; die Bürsten sind jeweils 45° voneinander entfernt; sie versorgen also jeweils einen Teilausschnitt der Feldwicklung mit Strom.
Bei dem bürstenlosen Motor nach der Erfindung ist die Armatur fest montiert und bildet einen Teil des Stators.
Bei dem erfindungsgemäßen Motor wird die Stromversorgung über Zuleitungsdrähte zu den Armaturleiterzügen erzielt, die mit der elektrischen Kommutatoreinrichtung verbunden sind. Im Idealfall würde jeder möglichen Bürstenposition in einem konventionellen Arbeitsluftspaltmotor ein Schaltvorgang der Kommutiereinrichtung entsprechen. Dies ist praktisch nicht durchführbar.
Für einen funktionierenden Motor sind wenigstens zwei Feldpositionen pro Rotormagnet erforderlich. Um die Welligkeit des Drehmomentes weitgehend zu verringern, werden drei Feldpositionen pro Magnet gewählt. Selbstverständlich können auch mehr als drei Positionen vorgesehen werden.
In Fig. 6 wird eine Armatur mit drei Feldpositionen pro Magnet gezeigt, Für eine solche sind 12 Schalter, 30 bis 41, erforderlich, wozu sich Transistoren bewährt haben. Jede Feldposition wird durch ein Schalterpaar mit Strom versorgt, beispielsweise durch die Schalter 30, 31 mit der Feldrichtung nach außen und durch die Schalter 36, 37 mit der Feldrichtung nach innneni Bei zwei Feldpositionen pro Magnet werden entsprechend nur sechs Schalter benötigt, bei vier Feldpositionen 18 Schalter.
909&47/067?
-Vl-
Eine bevorzugte Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Motors ist mit 8 Polen oder Magneten ausgestattet. Jeder Magnet überdeckt ein Segment von 45°. Bei drei Teilausschnitten pro Segment ergibt sich jedes Feld zu 15°; es ist deshalb erforderlich, sechs abstandsgleiche Position in jedem Quadranten festzulegen, und zwar für drei nach innen und drei nach außen gerichtete Felder. Dementsprechend sind die Abtastorgane im Zusammenwirken mit dem Codierrad im Abstand von 15° abgeordnet, um pro Quadrant sechs digitale Ausgangssignale zu liefern.
In der Ausgangsposition sind die Schalter 30 und 37 geschlossen. Nachdem die Magnete 23 und 24 eine Drehrichtung von 15° zurückgelegt haben, öffnen sich die Schalter 30 und 37, und die Schalter 32 und 39 werden geschlossen.Nach einer weiteren Umdrehung um 15° öffnen sich die Schalter 32 und 39 und die Schalter 34 und 41 werden geschlossen.
Das für den vorliegenden Motor verwendete Kommutier-System könnte man als "Ersatzbürsten" oder auch als "Bürstenmimik" bezeichnen, denn die elektrischen Schalter ahmen die Aktion der Bürsten nach, wenn auch mit weniger Stromwendungen pro Umdrehung.
Für den erfindungsgemäßen Motor wird vorzugsweise eine 4-Ebenen-Armatur verwendet, also eine solche, die Leiterzüge in vier Ebenen besitzt. 2-Ebenen-Armatüren können ebenso wie Mehrebenen-Armaturen verwendet werden. Die Herstellung derartiger Armaturen ist bereits Stand der Technik.
909847/0677
Fig. 8. zeigt einen Teilausschnitt einer 4-Ebenen-Armatur 15.
Die Funktionsweise der für den erfindungsgemäßen Motor verwendeten Kommutation soll anhand eines Motors beschrieben werden, der fünf Feldpositionen pro Magnetpol aufweist. Für die beiden Feldrichtungen bedeutet dies 10 Zustandspositionen pro Magnetpol.
Fig. 9 A zeigt das Codierrad 44 und die fünf Abtastorgane 45 - 49, die erforderlich sind, um die 10 Ausgangssignale für die 10 Zustandspositionen zu liefern.
Fig. 9B zeigt in schematischer Darstellung das Zustandekommen der in der folgenden Tabelle verzeichneten Positionscodes durch das Zusammenwirken von Codierrad 44 und Abtastorganen 45 bis 49.
Abtastorgan
Position 45 4j6 £7_ 413 4_9
11 1 1 1110
1 1 0 0
10 0 0
0 0 0 0
0 0 0 0
0 0 0 1
0 0 1 1
0 1 1 1
Γ 1 1 1 "■80984.7/06 7T
A 1
B 1
C 1
D 1
E 1
F 0
G 0
H 0
I 0
J 0
Die für den bürstenlosen gedruckten Gleichstrommotor verwendete Steuerschaltung besteht im allgemeinen aus einem Satz von Kommutierungselementen, einer Pulsbreite-modulierten Stromquelle und einer Decodiereinrichtung. In Fig. 10 ist in vereinfachter und schematischer Darstellung eine Schaltung für einen Motor gezeigt, der fünf Feldpositionen pro Magnet aufweist.
Der Transistor 50 ist ein Schalttransistor, der von einem Pulsbreite- modulierten Signal mit einer Frequenz von vorzugsweise 5 bis 10 kHz angetrieben wird. Wird der Transistor 50 eingeschaltet, liegt die Spitzenspannung V am Induktor 51. Wir der Transistor 50 abgeschaltet, so ist der Induktor 51 von der Versorgungsspannung getrennt. Durch Regeln der Ein- und Abschaltzeiten kann in einfacher Weise die Versorgungsspannung geregelt werden. Dies wird vielfach als Pulsbandbreiten-Modulation bezeichnet. Da der Strom im Induktor 51 sich nicht momentan ändern kann, wird durch diesen die Wellenform geglättet. Der Resistor 52 ist ein Stromabtast-Widerstand. Während der Abschaltphase des Transistors 50 bewirkt die Diode 53 den weiteren Stromfluß durch den Induktor 51 und in den die Last darstellenden Motor.
Die SCR Gleichrichter-Elemente 63 bis 82 sind mit den ausgewählten Leiterzugenden, nachfolgend als "Anschlußstellen" bezeichnet, am Innenradius der Armatur verbunden. Legt man eine Spannung gleichzeitig und aufeinanderfolgend an je zwei der Anschlußstellen, so entspricht dies einer Imitation der Strom-
909847/0677
zuführung mittels Bürsten. Werden die Transistoren 63 und 78 mit Strom versorgt, so entspricht dies der Aktion der Bürsten beim konventionellen Motor. Zur Umdrehung in der entgegengesetzten Richtung können die Transistoren 68 und 73 benutzt werden.
Auf Druchgang geschaltete SCRs werden durch Verringern des Stromes unter den Haltewert wieder in den Sperrzustand gebracht. Transistor 54 dient als Schalttransistor für diese Funktion. Im Normalbetrieb ist dieser eingeschaltet (voll gesättigt). Zum Abschalten einer entsprechenden Gruppe von SCRs wird Transistor 54 angeschaltet. Dadurch wird der Strom durch die SCRs auf den Leckstrom des Transistors 54 reduziert, der geringer als der Haltestrom der SCRs ist..In den Schaltintervallen, in denen Transistor 54 abgeschaltet ist, fließt der Strom im Induktor 51 über die Diode 53 zurück zur Versorgungsquelle.
Zusammenfassend kann man sagen, daß der Transistor 50 die Versorgungsspannung für den Induktor 51 abwechselnd an- und abschaltet. Die Größe des Stromflusses durch den Induktor wird durch die Zeiträume der Ein- und Abschaltung des Transistors geregelt. Ist der Transistor 50 abgeschaltet, so fließt der Strom durch die Diode 53. Ist der Transistor eingeschaltet, so fließt der Strom über die Diode 53 zurück zur Versorgungsquelle. Der Transistor 54 kommutiert die SCRs und schaltet diese hierdurch an und ab.
Die Bürsten eines konventionellen Motors nach Art der gedruckten Motoren kommen mit allen Leitern der Armatur in Kontakt. Im vorliegenden Fall des erfindungsgemäßen Motors
909847/067T
wird nur "jeder dritte Leiter zug benutzt, was aber keine nachteilige Auswirkung auf den Motor hat.
Wie schon zuvor gesagt, ist das An- und Abschalten der SCR-Gruppen eine Funktion der Position der rotierenden Magnete. In einem solchen Fall ist die Verwendung eines absoluten Encoders, wie in Fig. 9A und 9B gezeigt, erforderlich, um die notwendige Information in Bezug auf die Rotorposition an die elektrische Steuerung weiterzugeben. Allgemein werden die SCRs in der folgenden Reihenfolge eingeschaltet: 63 und 78, 64 und 79, 65 und 80, 66 und 81, 67 und 82, 68 und 83, 69 und 74, 70 und 75, 71 und 76, und 72 und 77. Entsprechend dieser Reihenfolge wird ein Polpaar (Nord- und Südpol) über die Oberfläche der Armatur bewegt. Der Encoder für diesen Motor encodiert 10 definierte Positionen von gleicher Dauer..Der Encoder erzeugt ebenfalls einen Graucode, beispielsweise einen solche^bei dem gleichzeitig immer nur ein Bit sich ändert.
Das Ausgangssignal des Encoders, beispielsweise jenes der Abtastorgane 45 und 49, wird dem Decoder 43 zugeführt (Fig. 9A), welcher daraus die Positionsdaten der Magnete ableitet. Die Ausgangssignale des Decoders 45 werden den verschiedenen SCRs 63 bis 82 zugeführt.
Zur Erzielung einer größeren Motorleistung können 4-Ebenen - Armaturen derart benutzt werden, daß zwei in Serie geschaltet werden. Eine einfache Serienschaltung hat sich als wenig brauchbar erwiesen, da erstens eine viel höhere Zahl an Schaltern benötigt wird, und zweitens Krp und K„ halbiert werden,
9Ü9847/067T
so daß schon für einen kleinen Motor übermäßig hohe Stromstärken auftreten. In einer Weiterbildung der Erfindung werden daher die Armaturen-Leiterzüge so an 6 Stellen unterteilt, daß eine Sternkonfiguration in der zweiten Armatur vermieden wird. Jede Spule der zweiten Armatur ist dann unabhängig und wird mit der entsprechenden Spule der ersten Armatur verbunden, wie dies in Fig. 11A dargestellt ist. Diese Art der Stern-Verbindung hat den Vorteil, daß K™ und K„ im Vergleich zur einzelnen 4-Ebenen-Armatur verdoppelt werden. Bei Verwendung von zwei Armaturen in Serie hingegen werden Kip und Kg vervierfacht. Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß in diesem Fall nur 6 Schalter für 3 Feldpositionen benötigt werden.
Bei Verwendung einer 2-Ebenen-Armatur wird die Unterteilung in der Weise vorgenommen, daß in jedem 90° Segment die Anzahl der Leiterzugenden-Paare bestimmt und durch 6 geteilt wird; wenn beispielsweise 30 Enden vorliegen, wird jedes 5te Endenpaar unverschweißt belassen, während alle anderen Endenpaare verschweißt sind, so daß 6 gleichmäßige, unabhängige Spulen entstehen. Bei einer 4-Ebenen-Armatur kann genauso vorgegangen werden, nur ist die doppelte Anzahl von Leiterzugendenpaaren zu berücksichtigen. Bei einer ungeraden Anzahl von Endstellenpaaren weist eine gebildete Spule eine Windung mehr als die anderen auf.
Die Figuren 11A bis 11D zeigen die verschiedenen Konfigurationsmöglichkeiten, nach denen die 6 Spulen paarweise
909847/0S7T
-VJ-
verbunden werden können. Fig. 11A zeigt eine Serien-Stern-Konfiguration, Fig. 11B eine parallele Stern-Konfiguration, Fig. 11C ist ein Beispiel für eine Dreiecks-Serienkonfiguration und Fig. 11D für eine Dreiecks-Konfiguration in Parallel-Schaltung. Durch die Stern-Konfiguration nach Fig. 11 A wird K annähernd verdoppelt. Im allgemeinen hängt die zu wählende Konfiguration vom Anwendungsbereich des Motors ab.
909847/067f
Zusammenfassung
Der erf indungsgemäße Motor 1st mit einer -*f lachen, vorzugsweise eisenfreien Armatur ausgerüstet und weist eine sehr niedrige Induktanz auf. Die Armatur ist direkt mit dem Motorgehäuse verbunden. Hierdurch wird eine besonders gute Wärmeableitung bewirkt. Der Läufer ist mit Permanentmagneten ausgestattet. Anstelle von Bürsten zur Kommutierung wird elektronische Kommutation verwendet. In einer Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Motors wird eine elektro-optische Abtastvorrichtung .zur Anzeige der Rotorposition und der Drehrichtung verwendet; das digitale Ausgangssignal steuert nach Dekodierung die Kommutiereinrichtung für die Stromversorgung' der Feldwicklungen. Durch diese erfindungsgemäßen Maßnahmen werdenweder das hohe Ausgangsdrehmoment noch der Geschwindigkeitsbereich von derartigen Gleichstrommotoren reduziert.
909847/0677

Claims (16)

1. j Bürstenloser, bidirektionaler Permanentmagneteichstrommotor mit axialem Arbeitsluftspalt, dadurch gekennzeichnet, daß der scheibenförmige Läufer eine Mehrzahl von permanentmagnetischen Magnetpolen besitzt; und daß die Stromarmatur aus einer flachen, eisenlosen, scheibenförmigen Armatur geringer Induktanz besteht, die pro Rotormagnetpol mindestens zwei elektromagnetische Felder auszubilden vermag; und, daß vermittels von Sensoren ein Signal erzeugt wird, das von der jeweiligen Position und Dr.eh-
daß
richtung des Rotors bestimmt ist,-und/vermittels einer Dekodiereinrichtung und Halbleiter-Kommutier-Bauelementen die Windungen der Armatur derart mit elektrischem Strom versorgt werden, daß die ausgebildeten elektromagnetischen Statorfelder nacheinander entsprechend der Rotorposition und Drehrichtung auf- und abgebaut werden.
2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Armatur aus einzelnen Windungseinheiten besteht, die sternförmig verbünden sind.
3. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungseinheiten der Armatur eine dreieckige Konfiguration bilden.
4. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiter-Kommutiereinrichtung eine Schaltfrequenz von 5000 - 10000 Hertz aufweist.
5. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibenarmatur aus einer Anzahl scheibenförmig angeordneter Feldspulen besteht.
6. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stator-Armatur nach Art der gedruckten Schaltungen hergestellt ist.
7. Motor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
in
die Armatur aus/mindestens zwei Ebenen angeordneten Leiterzügen besteht, deren einander entsprechende innere und äußere Enden vorzugsweise durch Schweißen miteinander verbunden sind, wobei die dafür bestimmten Anfang und Ende jeder Spule bildenden Leiterenden unverschweißt bleiben und mit der Kommutiereinrichtung verbunden sind.
8. Motor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Armaturleiterzüge durch Ausstanzen aus Kuoferband oder Kupferscheiben derart hergestellt sind, daß die Leiterzüge durch überstehendes Material als scheibenförmige Einheit ausgebildet werden und daß durch Verschweißen der entsprechenden Leiterzugenden unter gleichzeitigem Abtrennen des im
8O9847/067T
2918A93
Zentrum bzw. am äußeren Umfang nach dem Stanzvorgang verbleibenden Kupferblechs die endgültigen Armaturscheiben hergestellt sind.
9. Motor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Armatur vier Leiterzugebenen besitzt.
10. Motor nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem 90°-Segment ausgewählte Leiterzugenden nicht miteinander verbunden, sondern zur Kommutiereinrichtung geführt werden, um so zu bewirken, daß sechs, im wesentlichen gleiche, individuelle Windungseinheiten entstehen, und daß diese Windungseinheiten derart miteinander verbunden sind, daß die gewünschte Windungskonfiguration entsteht.
11. Motor nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem 90"-Segment der Armatur die Zahl der Leiterzugenden durch sechs geteilt wird und, beginnend am Anfang eines 90"-Segmentes, die äußeren Leiterzugenden abgezählt werden und jene Enden, die nicht der errechneten Zahl bzw. dem Vielfachen davon entsprechen, miteinander verbunden werden, während die so nicht miteinander verbundenen Leiterzugenden, in entsprechender Anordnung, mit der Kommutiereinrichtung verbunden werden.
909847/067T
12. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Sensoren benutzt werden, die ein Digital-Ausgangssignal in Abhängigkeit von der Rotorposition und Drehrichtung liefern.
13. Motor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Digital-Ausgangssignal in Grau-Code geliefert wird.
14. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung entsprechend Abb. 2 aus einer rotierenden Scheibe 16 und drei elektrooptischen Sensoren 17, 18 und 19, die 15° voneinander entfernt angeordnet sind, besteht, und daß der Rotor acht Pole und die Statorwicklung je drei Feldpositionen pro Magnetpol aufweist.
15. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Magnetpol fünf Feldpositionen entsprechen.
16. Motor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreneinrichtung entsprechend Abb. 9a fünf diskrete Sensorelemente enthält.
909847/067?
DE19792918493 1978-05-08 1979-05-04 Buerstenloser gedruckter gleichstrommotor Ceased DE2918493A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US05/903,677 US4228384A (en) 1978-05-08 1978-05-08 Brushless DC printed motor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE2918493A1 true DE2918493A1 (de) 1979-11-22

Family

ID=25417909

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19792918493 Ceased DE2918493A1 (de) 1978-05-08 1979-05-04 Buerstenloser gedruckter gleichstrommotor

Country Status (10)

Country Link
US (1) US4228384A (de)
JP (1) JPH0628499B2 (de)
AU (1) AU4569579A (de)
CH (1) CH652257A5 (de)
DE (1) DE2918493A1 (de)
FR (1) FR2425755A1 (de)
GB (2) GB2020915B (de)
IE (1) IE48332B1 (de)
IT (1) IT1163996B (de)
NL (1) NL7903619A (de)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3003064A1 (de) * 1979-04-17 1980-11-06 Faulhaber Fritz Elektronischer kommutator
DE3305217C1 (de) * 1983-02-16 1984-07-19 Dornier System Gmbh, 7990 Friedrichshafen Vorrichtung zur Winkel- und Wegmessung an einem Servosystem
DE3425805A1 (de) * 1984-07-13 1986-01-23 Teldix Gmbh, 6900 Heidelberg Kollektorloser gleichstrommotor in scheibenlaeuferbauweise
DE3432946A1 (de) * 1984-09-07 1986-03-20 Arthur Pfeiffer Vakuumtechnik Wetzlar Gmbh, 6334 Asslar Eisenloser kollektorloser gleichstrommotor fuer hohe drehzahlen
DE19509130A1 (de) * 1994-03-14 1995-09-21 Fuji Electric Co Ltd Servomotor

Families Citing this family (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4329604A (en) * 1979-08-06 1982-05-11 Micropolis Corporation Low loss brushless DC motor
JPS5678342A (en) * 1979-11-26 1981-06-27 Kangiyou Denki Kiki Kk Printed circuit
US4306419A (en) * 1980-10-14 1981-12-22 Aeroflex Laboratories Incorporated Brushless DC motor driven cryogenic refrigeration system
US4353016A (en) * 1981-04-22 1982-10-05 Minnesota Mining And Manufacturing Company Linear motor control system for brushless DC motor
US4459087A (en) * 1982-06-02 1984-07-10 Aciers Et Outillage Peugeot Fan unit for an internal combustion engine of automobile vehicle
HU191474B (en) * 1982-08-26 1987-02-27 Autoipari Kutato Es Fejlesztoe Vallalat,Hu Device for preventing the swinging of irregular direction of articulated motor vehicle
US4611139A (en) * 1982-09-29 1986-09-09 Motorola, Inc. Axial air gap brushless alternator
US4645961A (en) * 1983-04-05 1987-02-24 The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. Dynamoelectric machine having a large magnetic gap and flexible printed circuit phase winding
ES8500524A1 (es) * 1984-01-24 1984-10-01 Carrio Llopis Miguel Motor optoelectromagnetico
US4562386A (en) * 1984-01-26 1985-12-31 Performance Controls Company Current sense demodulator
FR2565045B1 (fr) * 1984-05-22 1988-02-26 Sfena Dispositif pour la detection de la position angulaire du rotor d'une machine electrique tournante a commutation electronique
DE3423403A1 (de) * 1984-06-25 1986-01-02 Redmer-Elektronik, 6200 Wiesbaden Elektrischer asynchronmotor
DE3433695C1 (de) * 1984-09-13 1992-04-23 Erich 8500 Nürnberg Rabe Elektronisch kommutierte Gleichstrommaschine und deren Verwendung
CA1266877A (en) * 1984-09-13 1990-03-20 Erich Rabe Electronically commutated dc machine and use thereof
JPS61117598U (de) * 1984-12-29 1986-07-24
IE851629L (en) * 1985-06-28 1986-12-28 Kollmorgen Ireland Ltd Electrical drive systems
US5173651A (en) * 1985-06-28 1992-12-22 Kollmorgen Technologies Corporation Electrical drive systems
DE3604238A1 (de) * 1986-02-11 1987-08-13 Thomson Brandt Gmbh Anordnung und schaltung fuer die elektrische kommutierung von erregerspulen
US4720662A (en) * 1986-06-20 1988-01-19 Lanser Leslie V Motor having alternator coils
JPH0619291Y2 (ja) * 1987-04-14 1994-05-18 三菱電機株式会社 フラツトモ−トル
DE58908592D1 (de) * 1988-12-18 1994-12-08 Buck Chem Tech Werke Elektronisch kommutierter Synchronmotorantrieb.
DE3918166A1 (de) * 1989-06-03 1990-12-13 Gerd Schlueter Stromversorgungseinrichtung fuer fahrraeder oder dergleichen
US4988905A (en) * 1989-07-05 1991-01-29 Pitney Bowes Inc. Integrated driver-encoder assembly for brushless motor
US4962734A (en) * 1990-03-14 1990-10-16 Paccar Inc. Electrically driven, circumferentially supported fan
JPH0583981A (ja) * 1991-09-17 1993-04-02 Ebara Corp 直流モータ装置
AU685077B2 (en) * 1993-02-17 1998-01-15 Cadac Limited Discoidal dynamo-electric machine
US5789841A (en) * 1995-06-07 1998-08-04 Kollmorgen Corporation Axial air gap brushless motor with layered disk stator
US5821660A (en) * 1997-03-05 1998-10-13 Mts Systems Corporation Brushless direct current motor having adjustable motor characteristics
US5959384A (en) * 1998-03-13 1999-09-28 Mfm Technology, Inc. Brushless motor housing assembly
US6975050B2 (en) * 2000-01-07 2005-12-13 Black & Decker Inc. Brushless DC motor
WO2001052384A1 (en) * 2000-01-07 2001-07-19 Black & Decker Inc. Brushless dc motor
SE0100044D0 (sv) * 2001-01-09 2001-01-09 Autoliv Ab Säkerhetsbältesrelaterat arrangemang
US6639371B2 (en) * 2001-08-17 2003-10-28 Delphi Technologies, Inc. Method and system for controlling start of a permanent magnet machine
US6774530B2 (en) * 2002-06-07 2004-08-10 Briggs & Stratton Corporation Winding assemblies for electrical machines
US20060055265A1 (en) * 2004-09-16 2006-03-16 Zalusky James T Printed circuit board motor
US7375449B2 (en) * 2006-08-17 2008-05-20 Butterfield Paul D Optimized modular electrical machine using permanent magnets
JP2011193648A (ja) * 2010-03-15 2011-09-29 Asmo Co Ltd 回転電機
WO2012101630A1 (en) * 2011-01-25 2012-08-02 Coriolis Power Systems Ltd. Axial-flux electric machine
KR101331695B1 (ko) * 2012-01-06 2013-11-20 삼성전기주식회사 스위치드 릴럭턴스 모터
US11342813B2 (en) 2016-04-30 2022-05-24 Blue Canyon Technologies Inc. Printed circuit board axial flux motor with thermal element
JP2019206919A (ja) * 2018-05-28 2019-12-05 豊興工業株式会社 モータ直結形油圧ポンプ装置
IT201900006398A1 (it) 2019-05-28 2020-11-28 Navis S R L Macchina rotante multistadio a flusso assiale con magneti permanenti e statori “slot-less”, con innovativa struttura per i dischi di rotore e statore
CN111587715B (zh) * 2020-06-24 2022-02-11 西藏大学 一种远程控制的卷帘机及其控制方法

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3096467A (en) * 1959-10-09 1963-07-02 Ferranti Ltd Brushless d. c. motor with permanent magnet rotor
FR1259582A (fr) * 1960-03-17 1961-04-28 Electronique & Automatisme Sa Dispositif perfectionné de machine électrique tournante synchrone
FR1408784A (fr) * 1964-07-06 1965-08-20 Moteur digital
US3480815A (en) * 1965-12-27 1969-11-25 Dura Corp Motor with multiplex wave wound disc armature
FR1520439A (fr) * 1965-12-27 1968-04-12 Dura Corp Machines électriques tournantes du type à entrefer axial
US3566727A (en) * 1967-02-06 1971-03-02 Photocircuits Corp Method and apparatus for electric motor armatures
US3543066A (en) * 1968-12-23 1970-11-24 Trw Inc Discoidal electric motor with compensating windings
CH509593A (de) * 1969-05-24 1971-06-30 Siemens Ag Einrichtung zur Erzeugung einer drehzahlproportionalen Gleichspannung
US3706924A (en) * 1969-12-04 1972-12-19 Royal Industries Power supply for a stepping motor
US3663877A (en) * 1970-04-02 1972-05-16 Ampex Brushless dc motor including tachometer commutation circuit
DE2143752C3 (de) * 1971-09-01 1980-10-02 Papst-Motoren Kg, 7742 St Georgen Kollektorloser Gleichstrommotor mit einem axialen Luftspalt
JPS4988032A (de) * 1972-12-27 1974-08-22
JPS5544555B2 (de) * 1973-06-20 1980-11-12
US3946292A (en) * 1973-07-11 1976-03-23 Canon Kabushiki Kaisha Brushless motor driving system
US4005347A (en) * 1974-06-24 1977-01-25 General Electric Company Electronically commutated motor and method of making same
US4039912A (en) * 1974-10-30 1977-08-02 Victor Company Of Japan, Limited Three-phase brushless dc motor using two hall effect devices

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3003064A1 (de) * 1979-04-17 1980-11-06 Faulhaber Fritz Elektronischer kommutator
DE3305217C1 (de) * 1983-02-16 1984-07-19 Dornier System Gmbh, 7990 Friedrichshafen Vorrichtung zur Winkel- und Wegmessung an einem Servosystem
DE3425805A1 (de) * 1984-07-13 1986-01-23 Teldix Gmbh, 6900 Heidelberg Kollektorloser gleichstrommotor in scheibenlaeuferbauweise
DE3432946A1 (de) * 1984-09-07 1986-03-20 Arthur Pfeiffer Vakuumtechnik Wetzlar Gmbh, 6334 Asslar Eisenloser kollektorloser gleichstrommotor fuer hohe drehzahlen
DE19509130A1 (de) * 1994-03-14 1995-09-21 Fuji Electric Co Ltd Servomotor

Also Published As

Publication number Publication date
NL7903619A (nl) 1979-11-12
IE790923L (en) 1979-11-08
GB2020915B (en) 1983-02-09
US4228384A (en) 1980-10-14
GB2110123B (en) 1983-11-02
JPS54147404A (en) 1979-11-17
GB2020915A (en) 1979-11-21
GB2110123A (en) 1983-06-15
CH652257A5 (de) 1985-10-31
AU4569579A (en) 1979-11-15
IE48332B1 (en) 1984-12-12
FR2425755B1 (de) 1983-04-29
FR2425755A1 (fr) 1979-12-07
JPH0628499B2 (ja) 1994-04-13
IT7948977A0 (it) 1979-05-08
IT1163996B (it) 1987-04-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2918493A1 (de) Buerstenloser gedruckter gleichstrommotor
DE3010435C2 (de)
DE69201354T2 (de) Synchronmotor mit zwei dauermagnetischen Läuferteilen.
DE2527744A1 (de) Elektronisch kommutierter motor und verfahren zu seiner herstellung
DE3140034A1 (de) "elektromechanischer energieumwandler"
EP1708338A1 (de) Elektrische Maschine
DE2937866A1 (de) Kollektorloser gleichstrommotor
DE3013550A1 (de) Ansteuersystem fuer einen kommutatorlosen gleichstrommotor
DE3013249C2 (de)
DE19722451C1 (de) Elektrische Modellbahnanlage
DE3630312A1 (de) Schaltungsanordnung zur elektronischen kommutierung eines gleichstrommotors
DE2639055A1 (de) Treiberschaltung fuer die statorwicklungen eines gleichstrommotors
DE19722453C1 (de) Elektrisches Antriebssystem
DE69511966T2 (de) Hochgeschwindigkeitsmotor mit konstanter Leistung
DE3226549A1 (de) Motorantrieb mit wahlweiser parallel- und serienschaltung
DE102020122142A1 (de) Ein bürstenloser dc-dynamo und ein fahrzeug mit dem bürstenlosen dc-dynamo
DE2833028A1 (de) Geraet zur speisung, regelung und steuerung von elektrischen gleichstrommaschinen mit elektronischer kommutierung
DE2263242C2 (de) Kollektorloser Gleichstrommotor
DE2314259C2 (de)
DE2903295A1 (de) Wechselstrom-servomotor fuer hochdynamische antriebe
EP0699357B1 (de) Reluktanzmotor, insbesondere zum antrieb eines waschautomaten
DE19517665A1 (de) Elektronisch kommutierter Motor, und Verfahren zur Ansteuerung eines drei- oder mehrsträngigen, elektronisch kommutierten Motors
DE1638569A1 (de) Kollektorloser Gleichstrom-Kleinstmotor mit permanentmagneterregtem Laeufer
DE3404523A1 (de) Anordnung zur elektronischen kommutierung eines buerstenlosen gleichstrommotors
DE10101785B4 (de) Unipolar-Maschine

Legal Events

Date Code Title Description
OAP Request for examination filed
OD Request for examination
8128 New person/name/address of the agent

Representative=s name: PFENNING, J., DIPL.-ING. MEINIG, K., DIPL.-PHYS.,

8131 Rejection