DE3039255A1

DE3039255A1 - Impulsgesteuerter, buerstenloser motor mit konstanter drehzahl

Info

Publication number: DE3039255A1
Application number: DE19803039255
Authority: DE
Inventors: Masanao Kosai Shizuoka Okuda; Yuzuru Shizuoka Suzuki; Michihiro Hamamatsu Shizuoka Torii
Original assignee: FDK Corp
Current assignee: FDK Corp
Priority date: 1979-10-18
Filing date: 1980-10-17
Publication date: 1981-04-30
Also published as: DE3039255C2; JPS5658750A; US4363984A

Description

Impulsgesteuerter, bürstenloser Motor mit konstanter Drehzahl

Die Erfindung betrifft einen numerisch-oder impulsgesteuerten bürstenlosen Motor mit konstanter Drehzahl, der über eine bestimmte Frequenz betrieben wird und fortlaufend entsprechend· der Frequenz mit geringeren Drehzahlunregelmäßigkeiten gedreht wird. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf einen derartigen Motor, der beispielsweise für den Direktantrieb der Bandantriebsachse eines Magnetbandaufzeichnungs- und -Wiedergabegerätes,für die Papiervorschubeinrichtung von direkt schreibenden Schreibern, für die Trocmelantriebseinrichtung für die Bildfunkübertragung und für die Scheibendreheinrichtung von Schwungscheibenantrieben verwandt wird.

Einer der typischen Motoren der genannten Art ist ein sogenannter Gleichstrommotor, der mit einer relativ geringen Größe ausgebildet werden kann, so daß ein geringerer Energieverbrauch erforderlich ist. Der Gleichstrommotor eignet sich jedoch dann nicht, wenn eine niedrige Drehzahl erforderlich ist, und er hat den Nachteil, daß irgendeine Steuereinrichtung zusätzlich erforderlich ist, da er nicht die Eigenschaft einer konstanten Drehzahl hat. Wenn daher mit anderen Worten der Gleichstrommotor mit einer konstanten Drehzahl arbeiten soll, muß ein Sensor oder Detektor für die Drehzahl· vorgesehen sein, um zunächst die Drehzahl abv; eichung von der vorbestimmten Drehzahl zu ermitteln und anschließend ein geeignetes Drehmoment zuzugeben, das proportional zu der

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Drehzahlabweichung ist. Andernfalls sollte der Gleichstrommotor mit einer anderen Rückführungseinrichtung versehen sein, die dem beschriebenen Detektor ähnlich ist. Wenn darüberhinaus der Gleichstrommotor ein bürstenloser Motor ist, ist ein Drehstellungssensor, wie beispielsweise ein Hall-Element, erforderlich. Der Gleichstrommotor benötigt somit spezielle Schaltungseinrichtungen zum Aufnehmen der Drehstellung und der Drehzahl des Rotors, wobei diese speziellen Sclialtungseinrichtungen im allgemeinen einen komplizierten Aufbau haben und mit hohen Kosten verbunden sind, und es darüberhinaus sehr schwierig ist, die Elemente in der genauen Stellung anzuordnen. Neben dem oben beschriebenen Nachteil ist der Gleichstrommotor insofern nachteilig, als sehr komplizierte Arbeitswicklungen in der axialen Richtung auf mehrschichtigen oder mehrlagigen Siliziumstahlplatten mit einer Vielzahl von Schlitzen vorgesehen sein sollten, was zu einer übermäßig großen Höhe oder axialen Länge des Motors führt. Die Höhe des Motors wird darüberhinaus größer, wenn der oben beschriebene Sensor oder Detektor vorgesehen ist.

Es ist ein Schrittschaltmotor für numerische Steuerungen bekannt, der in Winkelschritten läuft. Der Schrittschaltmotor ist synonym mit einem Impulsmotor oder einem Schrittmotor, bei dem eine elektromagnetische Kraft zum Antrieb des Rotors in bestimmten begrenzten viinkelbewegungen erzeugt wird, wenn Impulssignale auf die Statorwicklung übertragen werden. Bei einem Schrittschaltmotor ist daher die Drehfrequenz des Rotors proportional zur Impulsfrequenz, wenn der Motor fortlaufend angetrieben wird. Es ist jedoch gleichfalls bekannt, daß ein Schrittschaltmotor unvorteilhaft, wenn er als ein Motor für eine gleichmäßige Drehung angewandt wird, wie es bei einem Direktantrieb für die Bandantriebsachse eines Magnetbandaufzeichnungs- und -Wiedergabegerätes erforderlich ist, da er Drehunregelmäßigkeiten aufgrund des Laufes in Winkelschritten erzeugt.

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Ziel der Erfindung ist ein Motor, der die oben beschriebenen Nachteile des Gleichstrommotors und des Schrittschaltmotors nicht aufweist und der somit eine konstante Drehzahl mit geringeren Schwankungen erlaubt.

Der erfindungsgemäße Motor soll weiterhin eine geringere Größe haben und flacher ausgebildet sein und leicht zur Überprüfung oder zur Reparatur der inneren Bauteile des Motors auseinander« genommen werden können.

Der Aufbau des erfindungsgemäßen Motors beruht auf dem Vorteil der konstanten Drehfrequenz des Schrittschaltmotors, der über eine Impulskette konstanter Frequenz angetrieben wird, wobei jedoch der Nachteil einer unregelmäßigen Drehung, nämlich der fehlenden Gleichmäßigkeit, der dem Schrittschaltmotor eigen ist, über ein in geeigneter Weise eingebautes Schwungrad aufgehoben wird. Das Schwungrad ist jedoch nicht nur an einem Ende einer Rotorwelle angebracht, so daß das Schwungrad außerhalb des Motorgehäuses angeordnet ist. Der oben beschriebene Aufbau hat den Nachteil, daß der fertige oder zusammengesetzte Motoraufbau nicht leicht auseinandergenommen werden kann, wenn beispielsweise Fehler an den Motorbauelementen während einer Überprüfung gefunden werden. D.h. mit anderen Worten, daß es unmöglich cein wird, die Motorelemente auszubauen, ohne das Schwungrad abzunehmen, das jedoch starr an der Rotorwelle befestigt ist. Wenn das Schwungrad mit Gewalt abgenommen wird, ist es unmöglich, das Schwungrad und die Rotorwelle wieder zu verwenden. Bei dem oben neschriebenen Aufbau ist darüberhinaus das Schwungrad lediglich am Ende der Rotorwelle gehalten, was eine ziemlich instabile Halterung darstellt, da eine unerwünschte Kraft zusätzlich am Lager der Welle liegt und sich ein gewisses Spiel ergibt. Es ist weiterhin unmöglich, das statische und dynamische Gleichgewicht nach dem Ein- oder Zusammenbau des Rotors weiter nachzustellen, so daß diese Einstellung bei einem derartigen Motor mit Schwungrad vorher er-

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folgen muß. Der oben beschriebene Aufbau, bei dem das Schwungrad an der Außenseite des Motorgehäuses angebracht ist, führt darüberhinaus zu einer übermäßigen Zunahme der Abmessungen des Motors, da eine größere axiale Abmessung erforderlich ist, damit benachbarte Bauelemente oder Bau/heile des Motors nicht in unerwünschter Weise miteinander in Berührung kommen. Das stellt ein außerordentlich schwieriges Problem insbesondere dann da, wenn der Motor für den Antrieb der Bandantriebsachse eines Magnetbandaufzeichnungs- und -Wiedergabegerätes verwandt wird, da bei dieser Verwendung des Motors eine begrenzte und möglichst kleine Höhe erforderlich ist. Durch die Erfindung wird ein Motor geschaffen, der die oben beschriebenen Nachteile nicht aufweist.

Der erfindungsgemäße Motor umfaßt im wesentlichen einen Rotor, der in einem Stator eingeschlossen ist und eine Rotorwelle und ein Schwungrad aufweist, das mit der Rotorwelle verbunden ist. Das Schwungrad ist in einem Motorgehäuse aufgenommen. Das Motorgehäuse und ein Flansch, der mit dem Motorgehäuse verbunden ist,- können aus magnetischen Materialien bestehen, um die magnetischen Einflüsse von den Wicklungen des Stators abzuschirmen.

Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht eines Ausiührungsbei-

spiels des erfindungsgemäßen Motors,

Fig. 2 eine perspektivische Teilansicht des in Fig.

1 dargestellten Motors mit einigen fehlenden Bauteilen,

Fig. 3 eine Schnitt ansieht eines v/eiteren Ausfün-

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rungsbeispiels des erfindungsgemäßen Motors,

Fig. 4 eine Schnittansicht eines anderen Ausfüh

rungsbeispiels des erfindungsgemäßen Motors,

Fig. 5 eine Schnittansicht eines abgewandelten

Aufbaus des erfindungsgemäßen Motors,

Fig. 6 das Schaltbild eines Ausführungsbeispiels

der elektrischen Schaltung für den Betrieb des erfindungsgemäßen Motors, und

Fig. 7 das Zeitdiagramm der elektrischen Impulse,

die an der Treibereinrichtung der elektrischen Schaltung in Fig. 6 liegen.

Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Motor 10 weist einen Statorteil 11 und einen Rotorteil 15 auf. Der Statorteil 11 hat einen Aufbau, der ähnlich dem Aufbau des Stators eines bekannten Schrittschaltmotors ist, der einen Permanentmagnetrotor und äußere Joche 12, innere Joche 13 und Wicklungen 14 aufweist, die zwischen den äußeren und inneren Jochen angeordnet sind. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei derartige Elemente dargestellt. Die äußeren Joche 12 weinen eine Vielzahl von Polzähnen 12a auf, die in einem konstanten Abstand voneinander vom Innenumfang der Joche zu deren Achsen verlaufen. In ähnlicher Weise v/eisen die inneren Joche 13 eine Vielzahl von Polzähnen 13a auf. .Die Wicklung 14 ist zwischen dem äußeren Joch und dem inneren Joch jed.es Jochpaares vorgesehen. Das äußere Joch 12 und das innere Joch 13» zwischen denen die Wicklung 14 angeordnet ist, sind miteinander derart verbunden, daß die Zähne 12a des äußeren Joches 12 relativ zu

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den Zähnen 13a des inneren Joches 13 versetzt sind. Die inneren Joche 13 sind gegeneinander oder einander abgewandt angeordnet, und die Zähne eines inneren Joches sind um 1/4 Winkelgrad der Zähne des anderen inneren Joches versetzt oder winkelverschoben angeordnet. Die beiden Paare des in dieser Weise gebildeten Jochaufbaus sind an' einem Flansch 1b angebracht, der in seiner Mitte ein Lager 17 aufweist. Der Aufbau des Statorteils 11 ist ähnlich dem eines Stators bei dem bekannten Schrittschaltmotor, so daß sich eine weitere Beschreibung es-Tübrigt.

Der Rotorteil 15 ist mit einem Schwungrad 18 in einem Stück ausgebildet, wobei das Schwungrad scheibenförmig mit einem oberen Teil 1Sa, einem mittleren Teil 18b, dessen Durchmesser größer als der des oberen Teils 18a ist, und mit einem unteren Teil 18c ausgebildet ist, desseii Durchmesser größer als der des mittleren Teils 18b ist. Das Schwungrad 18 weist eine Aussparung 19 im mittleren unteren Teil und eine zentrale Bohrung 20 auf, die mit der Aussparung 19 in Verbindung steht. Eine Rotorwelle 21 ist in die Bohrung 20 des Schwungrades 18 preßgepaßt, wobei sich das Ende der Rotorwelle 21 bis zu der horizontalen Ebene des unteren Teils des Schwungrades erstreckt. Am mittleren Teil 18b des Schwungrades 18 ist starr ein ringförmiger Permanentmagnet 22, beispielsweise ein Ferritmagnat, vorgesehen, der einen Außendurchmesser hat, der im wesentlichen gleich dem Durchmesser des mittleren Teils 18b ist. Der ringförmige Permanentmagnet 22 weist eine gleichbeabsi.andete Vielpolmagnetisierung auf, wobei benachbarte Pole entgegengesetzt polarisiert sind, so daß die Anzahl der Pole des Rotors gleich der des Stators ist. Das Schwungrad 18 ist so ausgebildet, daß es einen maximalen äußeren Durchmesser hat, der im wesentlichen gleich dem Außendurchmesser des kombinierten Aufbaus der Joche 12 und 13'ist. Das äußere Ende des unteren Teils 18c des Schwungrades 18 ist nämlich in vertikaler Richtung im wesentlichen in einer Linie zur äuße-

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ren Umfangsflache des Statorteils 11 ausgerichtet.

Der Rotorteil 15 mit dem beschriebenen Aufbau ist eng in den Statorteil 11 derart eingesetzt, daß die Rotorwelle 21 drehbar im Lager 17 gehalten ist. Ein Gehäuse 23 ist am Flansch 16 befestigt. Die Rotorwelle 21 ist gleichfalls an ihrem Ende in einem Lager 24 gelagert, das in der Mitte des Gehäuses 23 vorgesehen ist. Der Permanentmagnet 22 ist somit symmetrisch bezüglich des Stators 11 oder in der Trennebene zwischen den beiden inneren Jochen 13 angeordnet.

Wenn der Motor dazu verwandt wird, ein Magnetband eines Magnetbandauf ze ichnungs- und -Wiedergabegerätes anzutreiben, so daß der durch die Wicklungen des Motors erzeugte magnetische Fluß abgeschirmt werden muß, damit er den Magnetkopf nicht beeinflußt, ist es wünschenswert, daß der Flansch 16 sowie das Gehäuse 23 aus magnetischen Materialien bestehen.

Im folgenden wird die Arbeit des in den Fig. 1 und 2 dargestellten Motors beschrieben. Ein elektrischer Stromimpuls konstanter Frequenz liegt an den Wicklungen 14, um den Motor anzutreiben. Wenn die Last des Motors kleiner als das synchronisierende Moment des Motors bei der anliegenden Frequenz ist, dreht sich der Rotorteil genau proportional zur anliegenden Frequenz. Das bedeutet, daß die Eigenschaft einer konstanten Drehzahl des Motors gemäß der Erfindung hauptsächlich von der Stabilität der anliegenden Frequenz und nicht vom Aufbau des Motors abhängt. Eine absolut genaue Drehzahl kann somit dadurch erreicht werden, daß ein Kristall-oder Quarzoszillator verwandt wird. Ungleichmäßigkeiten im Drehmoment, die durch die im Abstand voneinander angeordneten Polzähne 12a und 13a hervorgerufen werden,und Unregelmäßigkeiten in der Umfangsgeschwindigkeit aufgrund von Ungleichmäßigkeiten im Di-ehmoment werden nahezu vollständig durch das Schwungrad 18 absorbiert, so daß sich eine gleichmäßige und

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regelmäßige Drehung des Motors ergibt.

Wie es allgemein bekannt ist, kann ein Schrittschaltmotor mehrpolig ausgebildet sein, wobei der Winkelschritt so klein wie möglich gehalten werden kann. Eine konstante Drehung in einem geringeren Frequenzbereich kann daher dadurch erzielt werden, daß der Oszillator mit stabiler Frequenz verwandt wird. Erfindungsgemäß wird der Motor vollständig im Gleichgewicht relativ zur Drehrichtung betrieben, da die Bauelemente, wie beispielsweise die Zähne der Joche 12 und 13, symmetrisch zur Drehrichtung des Rotorteils 15 sind und alle Zähne wenigstens eines Paares von inneren und äußeren Jochen zum selben Zeitpunkt unter denselben Verhältnissen erregt werden. Der erfindungsgemäße Motor ist im Gegensatz zu dem bekannten Gleichstrommotor daher frei von einem unausgeglichenen Lauf und erzeugt keinen Schwebungs- oder Schwankungsanteil oder eine niederfrequente Instabilität.

Ein Problem der ungleichmäßigen Drehung in einem relativ hochfrequenten Bereich, nän'_ich die Instabilität wird im wesentlichen vollständig durch ein geeignetes Trägheitsmoment aufgefangen. D.h., daß das Schwungrau 18 den hochfrequenten Anteil absorbiert und das gewünschte Schwankungs- und Instabi Iitatsverhalten bei einer kleinstmüglichen Größe des Schwungrades liefert. Es hat sich herausgestellt, daß ein druckgegossenes Schwungrad aus einer Zinklegierung mit einer kleinstmöglichen Größe, beispielsweise mit einem Durchmesser von 43 mm und einer Stärke von 1^5 mm in zufriedenstellender Weise bei einem Motor für den Direktantrieb der Bandantriebsachse für ein Magnetbandaufzeichnungs- und -wiedergabegerät verwendbar ist.

Der erfindungsgemäße Motor kann leicht dadurch auseinandergenommen werden, daß lediglich der Plansch 16 vom Gehäuse 23 gelöst wird, wenn ein derartiges Auseinandernehmen des Motors

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erforderlich ist. Wenn der Flansch 16 vom Gehäuse 23 gelöst ist, kann der Rotorteil 15, der aus dem Schwungrad 18, der Rotorwelle 21 und dem Permanentmagneten 22 besteht, leicht entfernt werden, um eine notwendige Überprüfung oder Reparatur durchzuführen. Wenn Fremdstoffe .Ovier unerwünschte Verhältnisse, wie beispielsweise eine falsche Lage der Bauelemente, wie beispielsweise der Polzähne, gefunden werden, können diese Fremdstoffe leicht entfernt werden oder können die unerwünschten Verhältnisse nachgestellt werden. Der leichte Ausbau der Bauteile erlaubt eine Überprüfung der verschiedenen Eigenschaften des Motors,während das Schwungrad 18 an der Rotorwelle 21 befestigt bleibt. Es versteht sich, daß der erfindungsgeraäße Motor unter den Verhältnissen seines tatsächlichen Einsatzes überprüft oder untersucht werden kann, ohne daß das Schwungrad von der Drehwelle gelöst werden !ruß, und daß eine zuverlässige Untersuchung oder Überprüfung gewähr !Leistet ist.

Ein Beispiel des erfindungs gemäßen Motors mit einem Außendurchmesser von 48 mm, einer Höhe von 18 mm, 48 Impulsen pro

ο Umdrehung und einem Schwungrad mit 100 bis 150 g. cm wurde versuchsweise mit 360 üpm, nämlich mit einer Impulsfrequenz von 288 Impulsen pro Sekunde betrieben. Der Versuch hat erwiesen, daß der gewichtsbezogene quadratische Mittelwert (WRMS) kleiner als O,O2S6 ist, ein Viert, der für ein Prüf band für ein Bandaufzeichnungs- und -wiedergabegerät der Grenzwert ist.

In Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein Hilfsabdeckteil 30 aus einem Material mit hoher Permeabilität unter dem Flansch 16 angeordnet, um ein Rauschen abzuschirmen, das von den Wicklungen 14 induziert wird, und ist ein Ring 31 um den Statorteil 11 vorgesehen, um einen magnetischen Streufluß von der Verbindung zwischen den zwei äußeren

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Jochen abzuschirmen. Der Ring 31 besteht aus einem Material hoher Permeabilität, beispielsweise aus einer gev/ickelten oder geschichteten Siliziumstahlplatte. Dieser Aufbau ist insbesondere für ein Magnetbandaufzeichnungs- und -wiedergabegerät vorteilhaft, bei dem sich ein Magnetkopf neben dem Motor befindet. Die anderen Bauteile und der übrige Aufbau des in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiels sind im wesentlichen ähnlich wie bei dem in Fig.1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel, so daß auf die diesbezügliche Beschreibung verwiesen wird.

Fig. 4 zeigt eine Abwandlung des in Fig. 3 dargestellten Aufbaus. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Statorteil 15 oder der kombinierte Aufbau der Joche 12 und 13 so weit wie möglich von einem nicht dargestellten Magnetkopf angeordnet, der sich im allgemeinen über dem Flansch 16 befindet, um einen magnetischen Einfluß auf den Magnetkopf abzuschirmen. Um die magnetische Abschirmung in der beschriebenen Weise zu erzielen, ist bei diesem Ausführungsbeispiel das Schwungrad so ausgebildet, daß es einen Zwischenraum aufweist, um dort den Statorteil 11 anzuordnen. Das Schwungrad 18, das mit dem unteren Ende einer Rotorwelle 21 in Eingriff cteht, -weist nämlich einen mittleren Teil 33» der nach außen verläuft, einen aufrecht stehenden Teil 34, der vom äußeren Ende des mittleren Teiles 33 nach oben verläuft, eine Verlängerung 35, die vom oberen Ende des aufrecht stehenden Teiles 34 nach außen vorsteht, und eine Schulter 36 an einer inneren ünterfläche der Verlängerung 35 auf, um daran den ringförmigen Permanentmagneten 22 in Verbindung mit einer äußeren Umfangsflache des aufrecht stehenden Teiles 34 zu befestigen. Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß der mittlere Teil 33»die Schulter 36 und die Verlängerung 35 den oberen Teil 18a, den mittleren Teil 18b und den unteren Teil 18c des Schwungrades bei dem in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel wiedergeben oder diesen Teilen entsprechen. Die anderen Bauteile sowie der entsprechende Aufbau sind im wesentlichen ähnlich wie

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bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel, das Gehäuse 23 hat bei diesem Ausführungsbeispiel jedoch die Form einer flachen Platte, während der Hilfsabdeckteil 30' becherförmig ausgebildet ist. Zwischen der inneren Uinfangsfläche des Hilfsabdeckteils 30' und der äußeren ümfangsflache der Joche 12 und 13 ist ein Ringraum vorgesehen, um darin einen Ring 31 zu befestigen, der die Wirkung einer Abschirmung eines magnetischen Streuflusses von den Jochen hat, die Windungen enthalten.

Fig. 5 zeigt eine Abwandlung des im Vorhergehenden beschriebenen Ausführungsbeispiels der Erfindung, wobei einige Teile zur Deutlichkeit der Darstellung weggelassen sind. Bei diesem abgewandelten Aufbau sind im wesentlichen ringförmige Permanentmagnete 38,39 an den gegenüberliegenden Außenflächen des Schwungrades 18 und des Gehäuses 23 angeordnet. Die ringförmigen Magnete sind an den Elementen 18 und 23 einfach dadurch angebracht, daß eine Aussparung in der Unterfläche des Schwungrades 18 und eine Aussparung in der oberen Außenfläche des Gehäuses 23 ausgebildet sind, und diese Magnete in den Aussparungen durch geeignete Einrichtungen, beispielsweise durch ein Klebemittel, befestigt sind. Die einander gegenüberliegenden Magnete 38,39 haben eine derartige Polarität, daß benachbarte Pole eine entgegengesetzte Polarität haben. Aus dem Obigen ist ersichtlich, daß die ringförmigen Magnete 38,39 einander anziehen, und daß die Anordnung der Magnete insbesondere dann vorteilhaft ist, wenn der Motor in ein tragbares Gerät eingebaut ic<t, bei dem die Drehachse 21 nicht notwendigerweise vertikal zu einer horizontalen Ebene verläuft, wohingegen bei dem Aufbau der vorhergehenden, in den Fig. 1,3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiele manchmal eine axiale Bewegung des Rotorteils 15 auftreten kann, da die Welle 21 lediglich durch die beiden Lager 17 und 24 gehalten ist. Die magnetische Kraft der ringförmigen Magnete 37i38 wird eine stabile Drehung des Motors überhaupt nicht

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beeinflußen, da die Richtung der magnetischen Kraft identisch mit der 4xialrichtung des Rotors ist.

Im folgenden wird anhand der Fig. 6 und 7 die Arbeitsweise des Motors beschrieben.Im allgemeinen kann eine bekannte Treibereinrichtung für einen bekannten Schrittschaltmotor mit einigen Abwandlungen zum Antrieb des erfindungsgemäßen Motors verwandt werden, wobei in Fig. 6 ein Beispiel einer derartigen Treiberschaltung dargestellt ist. Die dargestellte Einrichtung 40 dient dazu, den Rotor des Motors nur in eine Richtung zu drehen, wobei der Motor zwei Ringspulen mit Bifilarwicklungen aufweist und mit zwei-Phasen erregt wird.

Eine Impulskette Ip mit fester Frequenz von einem Quarzoszillator 41 liegt an einem Verteiler 42, um Signal 0^ .... 0-zu erzeugen, die über die Reihenfolge der Erregung entscheiden. Der Verteiler 42 kann einfach unter Verwendung vcn zwei J-K-Flip'-Flop-Schaltungen aufgebaut sein, wie es in Fig. 6 dargestellt ist. Die zeitliche Abfolge der Erregersignale 0^ bis 0^ ist in Fig. 7 dargestellt. Die Erregersignale liegen an der Treiberschaltung 43 und sperren und schalten NPN-Leistungstransistoren mit gemeinsamem Emitter, entsprechend dem zeitlichen Verlauf der Erregersignale. Die Bifilarwicklungen stehen mit einer positiven Energiequelle in Verbindung, während ihre anderen Enden mit den entsprechenden Kollektoren der Transistoren verbunden sind. Elektrische Ströme I^ .... I^ werden jeder Wicklung der Spulen entsprechend dem Sperren und Durchschalten der Transistoren zugeführt, um dadurch den Rotor zu drehen. Die dargestellten Dioden können als Rücklauf- oder Freilaufdioden bezeichnet werden und setzen die induzierte Spitzenspannung herab, wenn die Transistoren sperren. Erfindungsgemäß kann nämlich eine gleichmäßige Drehung des Rotors mit konstanter Drehzahl entsprechend einer Impulskette mit vorbestimmter Frequenz erreicht v/erden.

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Es versteht sich, daß der Motor ein 2-Phasen-, 1-Phasenoder 1-2-Phasenmotor ist, und daß die Spulen aus Monofilarwicklungen bestehen können.

Bei dem erfindungsgemäßen Motor weist die Welle ein Schwungrad, d.h. eine Last auf, was bedeutet, daß die Anlaufimpulsfrequenz des Motors durch die Last herabgesetzt wird. Wenn eine Eingangsimpulsfrequenz, die einer gewünschten Drehzahl des Rotors entspricht, über der Anlaufimpulsfrequenz liegt, werden am Anfang Impulsketten mit einer Frequenz, die unter der Anlaufimpulsfrequenz liegt, zugeführt und'wird anschliessend progressiv die Frequenz erhöht, bis sie die vorbestimmte Frequenz erreicht.

Aus dem Obigen ist ersichtlich, daß der erfindungsgemäße Motor eine gleichmäßige Drehung und eine stabile konstante Drehzahl in einem offenen Regelkreis liefert, ohne daß eine komplexe Schaltung, beispielsweise ein Sensor oder ein Detektor, zur Regelung der Drehzahl und/oder Regelschaltungen mit geschlossenem Regelkreis zur Signalrückführung von den Sensoren verwandt werden müssen. Der erfindungsgemäße Motor kann weiterhin leicht zur Überprüfung usw. auseinandergenommen werden, nachdem er zusammengebaut ist.

Durch die Erfindung wird somit ein bürstenloser Motor geschaffen, der über eine vorbestimmte Frequenz betätigt und mit konstanter Drehzahl bei geringeren Schwankungs- und Instabilitätsanteilen entsprechend einem Impulssignal mit der anliegenden Frequenz betrieben wird. Der Rotor des Motors ist in einen Stator eingeschlossen, der Antriebswicklungen aufweist. Der Rotor weist eine Rotorwelle und ein Schwungrad auf, das mit der Welle verbunden ist. Das Schwungrad ist in einem Motorgehäuse aufgenommen.

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Claims

Dr. F. Zumstein sen. - Dr. E. Assmann - Dr. R. Koenigsberger Dipl.-Phys. R. Holzbauer - Dipl.-Ing. F. Klingseisen - Dr. F. Zumstein jun.

PATENTANWÄLTE

ZUGELASSENE VER-RETER BEIM EUROPÄISCHEN PATENTAMT REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE

3/Li 274-SF

FUJI ELECTROCHEMICAL CO.,LTD., Tokyo,Japan

PATENTANSPRÜCHE

Impulsgesteuerter bürsxenloser Motor mit konstanter Drehzahl,

gekennzeichnet durch einen Rotor, der an einer Rotorwelle angebracht ist und einen in einem Stück damit ausgebildeten Schwungmassenring aufweist,

durch einen Stator mit Antriebswicklungen und inneren und äußeren Jochen, wobei jedes Joch eine Vielzahl von Polzähnen aufweist, die in konstanten Intervallen nach innen vorstehen,und die Wicklungen in den inneren und äußeren Jochen angebracht sind, und durch einen ringförmigen Magneten, der konzentrisch zur Drehwelle vorgesehen und am Rotor befestigt ist, wobei der Magnet mehrpolig permanent magnetisiert ist, so daß er eine Vielzahl von Nord- und Südpolen aufweist, die abwechselnd entlang seines Umfanges an-

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geordnet sind, wobei der Rotor gleichmäßig und konstant gedreht wird, wenn elektrische Impulse mit einer vorbestimmten Frequenz den Antriebswicklungen geliefert werden.
2. Motor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Gehäuse und ein Abdeckelement, in denen der Rotor, der Stator und der ringförmige Permanentmagnet enthalten sind.
3· Motor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse innen in der Mitte ein Lager aufweist, um drehbar ein Ende der Drehwelle zu lagern.
4. Motor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse und/oder das Abdeckelement aus einem Material hoher magnetischer Permeabilität bestehen.
5. Motor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Element mit hoher magnetischer Permeabilität zwischen dem Gehäuse und dem Abdeckelement vorgesehen ist.
6. Motor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwungmassenring einen Permanentmagneten an der Oberfläche aufweist, die dem Gehäuse gegenüberliegt, wobei das Gehäuse einen Permanentmagneten an der Oberfläche aufweist, die dem Schwungmassenring gegenüberliegt, und der Permanentmagnet des Schwungmassenringes den Permanentmagneten des Gehäuses anzieht.
7. Motor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet des Schwungmassenringes in einer Lini^ zum Permanentmagneten des Gehäuses ausgerichtet angeordnet ist und beide Permanentmagneten ringförmig sind.

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8. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in einem Stück mit dem Schwungmassenring ausgebildete Rotor eine Öffnung aufweist, um den ringförmigen Magneten zu befestigen.
9. Motor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Ringelement an einer äußeren Umfangsflache des Stators, wobei das Ringelement aus einem Material hoher magnetischer Permeabilität besteht, wodurch ein magnetischer Fluß der Wicklungen abgeschirmt wird.
10. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringmagnet symmetrisch bezüglich der inneren und äußeren Joche angeordnet ist.
11. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator wenigstens zwei Paare innerer und äußerer Joche aufweist, wobei die beiden inneren Joche einander abgewandt miteinander verbunden sind und der Ringmagnet symmetrisch zur Trennfläche der beiden inneren Joche angeordnet ist.

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