DE3112360C2 - - Google Patents
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- DE3112360C2 DE3112360C2 DE19813112360 DE3112360A DE3112360C2 DE 3112360 C2 DE3112360 C2 DE 3112360C2 DE 19813112360 DE19813112360 DE 19813112360 DE 3112360 A DE3112360 A DE 3112360A DE 3112360 C2 DE3112360 C2 DE 3112360C2
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K29/00—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices
- H02K29/06—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices
- H02K29/08—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices using magnetic effect devices, e.g. Hall-plates, magneto-resistors
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Description
Die Erfindung betrifft einen kollektorlosen Gleichstrommotor nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein solcher Motor ist bekannt aus der DE 28 35 210 A1. Dieser bekannte Motor
arbeitet bei Betrieb in der vorgesehenen "normalen" Drehrichtung sehr zufriedenstellend.
Wird er in der Gegenrichtung betrieben, was z. B. durch umgekehrten
Anschluß der Ein- oder Ausgänge des Hallgenerators möglich ist,
so weicht das hierbei an der Welle abnehmbare Drehmoment in seiner Form
erheblich von dem in der normalen Drehrichtung ab, und es können sich Anlaufschwierigkeiten ergeben.
Dasselbe gilt auch für die Motoren nach dem DE-GM 15 77 018 oder der
DE 29 19 581 A1. Die letztgenannte Schrift zeigt einen Außenläufermotor mit
ausgeprägten Polen, die jeweils durch Nuten voneinander getrennt sind. Diese
Nuten würden an sich einen starken Anstieg des magnetisch wirksamen Luftspalts
und dadurch einen ungünstigen Verlauf des Reluktanzmoments bewirken.
Um dies zu verhindern, sind jeweils beiderseits einer Nut zusätzliche
Eisenmassen vorgesehen, die sozusagen die Nut kaschieren und dadurch das
Reluktanzmoment schönen. Motoren dieser Art haben aber bei Lauf in der
zur normalen Drehrichtung entgegengesetzten Drehrichtung eine ungünstige
Form des an der Welle abnehmbaren Drehmoments, und der Anlauf in der nicht
normalen Drehrichtung ist nicht immer gewährleistet.
Deshalb ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen zweipulsigen, mit Reluktanz-
Hilfsmoment arbeitenden kollektorlosen Gleichstrommotor zu schaffen, der
in beiden Drehrichtungen betreibbar ist und die angeführten Nachteile mindestens
teilweise vermeidet.
Nach der Erfindung wird diese Aufgabe bei einem Motor nach dem Oberbegriff
gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1
angegebenen Maßnahmen. Durch die unsymmetrische Form der Eisenbrücke
ergibt sich ein kleiner Versatz zwischen dem Nulldurchgang
des elektromagnetischen Drehmoments und dem instabilen Nullpunkt
des Reluktanzmoments, was für den Anlauf günstig ist und einen
sicheren Anlauf auch aus einer instabilen Ruhestellung des Rotors
ermöglicht, und man erhöht für beide Drehrichtungen etwa dieselbe
Form des Drehmoments.
Dabei geht man mit besonderem Vorteil so vor, daß die Eisenbrücken
als nach außen gewölbte Nutenverschlußkeile ausgebildet sind,
wobei man den Motor mit Vorteil so weiterbildet, daß in den
Statorpolspitzen kleine Längsnuten ausgebildet sind, und daß
in diese Längsnuten Blechstücke mit etwa V-förmigem Profil so
eingeschoben sind, daß die Spitze des V in Richtung zum Luftspalt
zeigt.
Eine andere Lösung der gestellten Aufgabe ergibt sich nach der
Erfindung durch die im Anspruch 10 angegebenen Maßnahmen. Befindet
sich der Rotor in seiner instabilen Ruhestellung, so erhält er
durch kurzzeitiges Erregen dieser Hilfswicklung beim Anlauf
einen Startimpuls, und anschließend kann die normale Kommutierung
mit einer der bekannten Methoden erfolgen, so daß auch hier ein
sicherer Anlauf gewährleistet ist.
Dabei geht man mit besonderem Vorteil so vor, daß die Hilfswicklung
einen Eisenkörper aufweist, der sich etwa bis zu einer Eisenbrücke
erstreckt, die an der Öffnung einer Nut angeordnet ist.
Eine weitere Lösung der gestellten Aufgabe ergibt sich nach der
Erfindung durch die im Anspruch 20 angegebenen Maßnahmen. Dadurch,
daß die Eisenbrücken, die in den Nuten angeordnet sind, dort jeweils
eine Stelle kleinsten magnetisch wirksamen Luftspalts bilden,
erhält man dort labile Ruhestellungen des Rotors, in die sich der
Rotor nur selten einstellen wird, da schon die geringste Erschütterung
genügt, um ihn aus einer solchen labilen Ruhestellung in eine seiner
stabilen Ruhestellung laufen zu lassen. Ein solcher Motor kann
dann zwar aus einer labilen Ruhestellung nicht anlaufen, wenn
diese symmetrisch zwischen zwei Statorpolen liegt, aber da der
Rotor im Normalfall eine stabile Ruhestellung einnimmt - aus der
heraus der Motor anlaufen kann -, ist eine solche Anordnung auf
jeden Fall für einfache Antriebe geeignet, z. B. für Spielzeuge
und dergleichen.
Eine bevorzugte Verwendung ist nach der Erfindung die als Kopfradmotor
für ein reversierbares Video-Aufzeichnungs- oder Wiedergabegerät.
Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung
ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen und in der Zeichnung
dargestellten
Ausführungsbeispielen, sowie aus den
Unteransprüchen. Es zeigt
Fig. 1 eine Darstellung eines kollektorlosen Außenläufermotors,
in vergrößertem Maßstab und teilweise geschnitten,
Fig. 2 eine Draufsicht auf den Rotormagneten des Motors nach Fig. 1,
welche dessen Polschrägung zeigt,
Fig. 3 einen Schnitt, gesehen längs der Linie III-III der
Fig. 1, sowie eine zugehörige elektronische Schaltung in
schematischer Darstellung,
Fig. 4 eine abgewickelte Darstellung des Luftspaltverlaufs (A)
bei dem Motor nach den Fig. 1 bis 3, sowie die prinzipielle
Form (B) des bei ihm elektromagnetisch erzeugten Drehmoments,
die Form des Reluktanzmoments für die eine Drehrichtung
(C) und für die entgegengesetzte Drehrichtung (D),
Fig. 5 ein Blockschaltbild einer elektronischen Anordnung zur
Umsteuerung der Drehrichtung bei Verwendung eines Hall-IC
oder eines analogen Bauelements,
Fig. 6 und 7 zwei Ausführungsformen für Eisenbrücken zwischen
den Statorpolspitzen zweier benachbarter ausgeprägter
Statorpole, und
Fig. 8 eine Darstellung des Aufbaus des Statorblechpakets aus
unsymmetrischen Blechschnitten.
Der in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Motor 10 ist ein vierpoliger
kollektorloser Außenläufermotor der zweisträngigen,
zweipulsigen Bauart (zu diesen Definitionen vergleiche den Aufsatz
von Müller "Zweipulsige kollektorlose Gleichstrommotoren" in
asr Heft 1 bis 2, 1977). Der Motor 10 läuft im Betrieb z. B.
mit 1500 U/min und hat einen Rotor 12 mit einer Außenläuferglocke
13, in deren Innenumfang ein vierpoliger Dauermagnetring
14 (bevorzugt ein sogenannter Gummimagnet, also eine
Mischung aus Hartferriten und elastischem Material) eingeklebt
ist. Der Ring 14 ist trapezförmig magnetisiert, d. h.
im Bereich seiner Pole ist die Induktion jeweils über einen
großen Winkelbereich praktisch konstant und nimmt erst in der
Nähe der Pollücken 15 stark ab, so daß sich schmale Pollücken
15 ergeben, welche gemäß Fig. 2 unter einem Winkel alpha
von etwa 30° geschrägt sind. Ihr Schrägungsschritt sollte
mindestens gleich der Breite einer Nutöffnung des Stators
sein. Mit 16 ist ein Rotorstellungssensor bezeichnet. Dieser
Rotorstellungssensor 16 ist bevorzugt ein Hall-IC, doch kann
man gegebenenfalls auch Feldplatten, Magnetdioden, optische
Sensorelemente oder dergleichen verwenden.
In der Mitte der Rotorglocke 13 ist eine Hülse 17 durch
Stumpfschweißen befestigt, in die eine Welle 18 bis zum Anschlag
an einen Sprengring 19 mit Preßsitz eingeschoben ist.
Die Welle 18 ist hier an dem anzutreibenden Gerät gelagert,
z. B. in einem Videorecorder, könnte aber natürlich ebensogut
im Stator 22 in üblicher Weise gelagert sein, wie das z. B.
die DE 26 12 464 C3 in Fig. 2 zeigt. - In Fig. 3 der vorliegenden
Anmeldung sind Hülse 17 und Welle 18 nicht dargestellt.
Der Stator 22 ist ein geblechter Stator, dessen Blechpaket
21 vier ausgeprägte Pole 23¹ bis 23⁴ aufweist, die durch
Nuten 24 getrennt sind. Die Indizes 1 bis 4 beziehen sich
auf die Quadranten, in denen sich diese Pole befinden. Die
Statorpole 23 haben die übliche T-form, aber der Außenumfang
ihrer Polschuhe ist zur Erzeugung eines bestimmten Verlaufs
des Luftspalts 39 und damit eines Reluktanzmoments bestimmter
Form ausgebildet, wobei alle Statorpole 23 wie dargestellt
dieselbe Form haben. Diese Form ist jeweils zur Polmitte
etwa symmetrisch und ist in abgewickelter Form in Fig. 4A
dargestellt. Wie man dort erkennt, liegt in der Polmitte
jeweils eine Stelle 40 maximalen Luftspalts, und von dort ausgehend
nimmt der Luftspalt in beiden Richtungen etwa monoton
bis zur jeweiligen Polspitze 41 bzw. 42 ab. An den Öffnungen 43
der Nuten 24 sind Eisenbrücken 44 vorgesehen, die dort den
Luftspalt wie dargestellt auf einen sehr kleinen Wert reduzieren.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 dienen Nutenverschlußkeile
mit Ω-förmigem Querschnitt als Eisenbrücken, wie das
in vergrößerter Form in Fig. 7 dargestellt ist. Man erkennt
dort, daß diese Verschlußkeile mit ihren Schenkeln 45 eng
gegen die benachbarten Statorpolspitzen anliegen, so daß
dort keine großen Diskontinuitäten im Luftspaltverlauf entstehen.
Eine andere Ausführungsform zeigt Fig. 6. Dort sind
in die Statorpolspitzen seitlich kleine Längsnuten 46, 47
eingearbeitet, und in diese sind als Eisenbrücken Nutenverschlußkeile
48 von etwa V-förmigem Querschnitt so eingeschoben,
daß die Spitze des V in Richtung zum Luftspalt weist. Bevorzugt
kann das V-Profil etwas unsymmetrisch sein, wie das
Fig. 6 zeigt, indem sein einer Schenkel länger ist als sein
anderer, damit die Ruhestellung des Rotors 12 dann etwas
von der Symmetrielage abweicht, wenn sich die Pollücken 15
den Eisenbrücken 44 oder 48 gegenüberstellen (sogenannte
instabile Ruhestellung des Rotors 12) und dadurch auch aus dieser
Stellung ein Anlauf gewährleistet ist.
In Fig. 3 ist die zylindrische Umhüllende 50 des Innenstators
22 durch einen gestrichelten Kreis angedeutet, und man erkennt
klar, daß die Außenseiten der Statorpole 23 nicht Kreissektoren
entsprechen, sondern daß jeweils ein Abschnitt in Form einer
dünnen, symmetrischen Sichel zur Kreissektorform fehlt. Gegebenenfalls
kann in der Polmitte der Luftspalt 39 sogar noch stärker
vergrößert werden, um dort eine besonders stabile Ruhestellung
zu erhalten.
Die Statorpole 23 sind in der dargestellten Weise mit zwei
im wesentlichen identischen Strängen 51, 52 (vorzugsweise
bifilar) bewickelt, wobei die Stromflußrichtung in den
einzelnen Wicklungen in der üblichen Weise mit Punkten bzw.
Kreuzen bezeichnet ist, vergleiche hierzu die DE 28 35 210 A1,
in der dies ausführlich erläutert ist.
Am Statorblechpaket 21 ist mittels vier Dornen 30, von denen
in Fig. 1 nur einer dargestellt ist, und mittels entsprechender
Distanzglieder 31, eine runde isolierende Platte 32 befestigt,
auf der eine gedruckte Schaltung vorgesehen ist, an die
die Anschlüsse des Sensors 16 und der beiden Stränge 51, 52
angeschlossen sind. Zum Befestigen der Platte 32 dienen
Sprengringe 33, welche auf die Dorne 30 aufgepreßt sind.
Auch der Sensor 16 ist auf der Platte 32 befestigt.
In Fig. 1 ist unterhalb des Statorblechpakets 21 ein Montageteil
34 angeordnet, das auf ein entsprechendes Gegenstück
aufgesetzt werden kann, wonach eine Befestigung mittels
dreier Schrauben 35 erfolgt, von denen in Fig. 1 nur eine
dargestellt ist und welche Löcher 36 im Blechpaket 21 durchdringen.
Zur Isolation, insbesondere in den Nuten, und zum
Schutz gegen Korrosion ist das gesamte Blechpaket 21 mit
einer Wirbelsinterschicht 37 überzogen.
Fig. 3 zeigt ferner in der obersten Nut 24 eine Hilfswicklung
55, die auf einem Eisenkern 56 aufgebracht ist, welcher sich
bis zur Eisenbrücke 44 erstreckt. Zu den benachbarten
Statorwicklungen 57 und 58 ist diese Hilfswicklung 55 um
90° el. versetzt. An ihrer Stelle könnte auch eine Hilfswicklung
60 verwendet werden, die in Fig. 3 mit gestrichelten Linien
angedeutet ist und die durch Löcher 61, 62 in den Mitten der
Statorpole 23¹ und 23² geführt ist. Diese Hilfswicklung 55
oder 60 dient zum Anlauf aus der bereits erwähnten instabilen
Ruhestellung.
Fig. 3 zeigt noch eine schematische Schaltung zum Betrieb
eines zweipulsigen Motors. Statt des Hall-IC 16 ist hier
ein Hallgenerator 16′ dargestellt, um die Darstellung zu vereinfachen.
(Schaltungen mit Hall-ICs für zweipulsige Motoren
zeigt z. B. die DE 30 44 056 A1). Der eine Stromanschluß dieses
Hallgenerators 16′ ist über einen Widerstand 64 mit einer
Plusleitung 65 verbunden, an die auch die einen Anschlüsse
der beiden Stränge 51, 52 in der dargestellten Weise angeschlossen
sind, also in Sternschaltung. Der andere Stromanschluß
des Hallgenerators 16′ ist über einen Widerstand 66
mit einer Minusleitung 67 verbunden.
Die Kollektoren von zwei npn-Leistungstransistoren 68, 69
sind mit den beiden anderen Anschlüssen der beiden Stränge
51, 52 in der dargestellten Weise verbunden, wobei zur
Umkehr der Drehrichtung bei 72 eine Vertauschung dieser Anschlüsse
möglich ist. Die Basen von 68 und 69 sind mit den
Ausgängen des Hallgenerators 16′ verbunden, und ihre Emitter
sind miteinander und mit dem Kollektor eines npn-Transistors
73 verbunden, dessen Emitter an die Minusleitung 67 angeschlossen
ist. Seiner Basis kann bei 74 ein Regelsignal zugeführt
werden, z. B. zur Drehzahl- oder Stromregelung.
Die Hilfswicklung 55 (oder die gleichwirkende Hilfswicklung
60) ist mit einem Anschluß an die Plusleitung 65 angeschlossen
und mit dem anderen Anschluß mit der Anode einer Diode 75
verbunden, deren Kathode mit der Pluselektrode eines Kondensators
76 großen Kapazitätswerts verbunden ist, dessen andere
Elektrode an die Minusleitung 67 angeschlossen ist. Parallel
zum Kondensator 76 liegt ein hochohmiger Entladungswiderstand
77, z. B. von 100 kOhm. Dieser dient dazu, nach dem Abschalten
den Kondensator 76 zu entladen. Über einen Schalter 78 kann die
Plusleitung 65 mit einer nicht dargestellten Gleichspannungsquelle
verbunden werden.
Beim Schließen des Schalters 78 fließt über die Hilfswicklung 55
(oder 60) und die Diode 75 ein Ladestromimpuls zum Kondensator 76
und erzeugt kurzzeitig ein Magnetfeld in der betreffenden
Hilfswicklung 55 oder 60, so daß der Rotor 12 einen Startimpuls
erhält, falls er in seiner instabilen Ruhelage ist,
in der die Pollücken 15 den Eisenbrücken 44 gegenüberstehen.
Ist der Rotor 12 in seiner in Fig. 2 dargestellten stabilen
Ruhelage, so wirkt beispielsweise bei Fig. 3 ein Nordpol
auf den Hallgenerator 16′, und es fließt entsprechend ein
Strom in dem Strang 51 oder 52, dessen Transistor 68 oder
69 dann vom Hallgenerator 16′ eingeschaltet wird. Der Rotor 12
läuft dann in der gewünschten Drehrichtung an, wobei gemäß
Fig. 4A seine Pollücken 15 zunächst ein Gebiet abnehmenden
magnetisch wirksamen Luftspalts 39 durchlaufen. Unterstellt
man z. B. in Fig. 4A die Drehrichtung 80, also nach rechts,
so ergibt sich der Verlauf des Reluktanzmoments gemäß Fig. 4C.
Mit 81 ist dort die stabile Ruhelage des Rotors 12 bezeichnet,
bei der das Reluktanzmoment den Wert Null hat. Läuft der
Motor an, so wird zunächst ein bremsendes Reluktanzmoment
erzeugt, weil wie gesagt, die Pollücke 15 ein Gebiet
abnehmenden magnetisch wirksamen Luftspalts durchläuft, wobei
die Bremswirkung beim Erreichen der Eisenbrücke 44 stark ansteigt
und dann - wenn die Pollücke 15 direkt über ihr steht -
zu Null wird (instabile Ruhelage beim Punkt 82). Anschließend
ergibt sich ein antreibendes Reluktanzmoment 83 bis zur
nächsten stabilen Ruhelage 81′, und dann wiederholt sich
der Verlauf.
Durch die bei Fig. 6 beschriebene unsymmetrische Form der
Eisenbrücke 48 ergibt sich ein kleiner Versatz Delta t
(Fig. 4B) zwischen dem Nulldurchgang des in Fig. 4B dargestellten
elektromagnetischen Antriebsmoments Mel, das für beide
Drehrichtungen etwa dieselbe Form hat, und dem instabilen
Nullpunkt 82, was für den Anlauf günstig ist.
Wird der Rotor 12 in der Gegenrichtung 85 betrieben, so ergibt
sich bei stromlosem Motor naturgemäß dieselbe stabile
Ruhelage 81. Wenn man in Fig. 4D einen Verlauf der Zeitachse
nach links, also in Drehrichtung 85, annimmt, so ergibt sich
zunächst ein bremsendes Reluktanzmoment 86, das bei 87 zu
Null wird, wenn die Pollücke 15 über der Mitte einer Eisenbrücke 44
steht, und das dann bei 88 antreibend wird. Man erkennt,
daß in Fig. 4C und Fig. 4D der Verlauf spiegelbildlich ist,
d. h. in beiden Fällen hat das Drehmoment, das an der Motorwelle
18 abgenommen wird, etwa dieselbe Form. Dies ist z. B. bei
Kopfradmotoren für Videorecorder wichtig, um in beiden Fällen
dieselbe Bildform auf dem Fernsehschirm zu erhalten.
Durch die in Fig. 2 dargestellte Schrägung der Pollücken
15 wird erreicht, daß Diskontinuitäten des Luftspaltverlaufs
an den Übergangsstellen von den Statorpolenden 41 oder
42 zur benachbarten Eisenbrücke 44 bzw. 48 den Verlauf des
Reluktanzmoments praktisch nicht beeinflussen. - Ersichtlich
hat in Fig. 4A der abgewickelte luftspaltseitige Statorumfang
etwa die Form von flachen Tälern im Bereich der Pole mit
dazwischenliegenden schmalen Hügeln oder Dämmen im Bereich der
Statorpollücken.
Fig. 8 zeigt, daß eine erfindungsgemäße Form des magnetisch
wirksamen Luftspalts auch mit unsymmetrischen Blechschnitten
erzeugbar ist, wie sie z. B. aus der DE 28 35 210 A1 bekannt
sind. Man braucht diese nur abwechselnd richtig und dann
umgekehrt zu schichten und erhält dann einen magnetisch wirksamen
Luftspalt, der in der Polmitte am größten ist und nach beiden
Seiten hin abnimmt. Fig. 8 zeigt als oberstes Blech 90 eines,
dessen Luftspalt im Uhrzeigersinn abnimmt, und darunter ein
umgekehrt gelegtes Blech 91, dessen Luftspalt folglich im
Gegenzeigersinn abnimmt. In der Polmitte bei 92 ist der Luftspalt
am größten. Zu den Polenden hin nimmt der magnetisch wirksame
Luftspalt, also der Mittelwert aus den Blechen 90 und
91, gemäß der strichpunktierten Linie 93 ab. Die zylindrische
Umhüllende ist hier mit 94 bezeichnet. Auf diese Weise läßt
sich also aus vorhandenen unsymmetrischen Blechschnitten
ein symmetrisches Statorblechpaket aufbauen.
Naturgemäß ist die Erfindung nicht auf Außenläufermotoren beschränkt,
sondern kann in derselben Weise auch bei Innenläufermotoren
angewendet werden.
Fig. 5 zeigt eine elektronische Umsteuerung der Drehrichtung.
Gleiche oder gleichwirkende Teile wie in Fig. 3 werden in
Fig. 5 mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und gewöhnlich
nicht nochmals beschrieben.
Bei der Anordnung nach Fig. 5 dient als Rotorstellungssensor
der Hall-IC 16, der an seinem Ausgang eine Rechteckspannung
96 abgibt. Diese wird einer steuerbaren Invertierstufe 97
zugeführt, die bei dem Steuersignal 98 (vorwärts) das Signal
96 nicht invertiert, beim Steuersignal 99 (rückwärts) dagegen
das Signal 96 invertiert. Das Signal am Ausgang der Invertierstufe
97 wird dann einer Kommutierungs-Steuerschaltung
98′ zugeführt, wie sie z. B. in der DE 30 44 056 A1 dargestellt
ist, und diese steuert die Transistoren 68 und 69 und damit
die Ströme in den Strängen 51 und 52.
Auf diese Weise läuft beim Signal 98 der Motor 10 vorwärts,
beim Signal 99 dagegen rückwärts.
Claims (20)
1. Zweipulsiger kollektorloser Gleichstrommotor,
mit einem etwa zylindrischen Luftspalt (39),
mit einem Innen- oder Außenrotor (12), dessen Magnetpole (14)
zum Erzeugen einer sogenannten trapezförmigen Magnetisierung jeweils
Bereiche mit mindestens nahezu konstanter Induktion aufweisen,
mit ausgeprägten Statorpolen (23),
mit einem durch Veränderung des Luftspaltseitigen Statorblechpaketdurchmessers
verursachten, über dem Drehwinkel unterschiedlichen
magnetisch wirksamen Luftspalt, welcher bei Drehung des Rotors (12)
ein drehwinkelabhängiges, auf den Rotor wirkendes Reluktanzmoment
(Fig. 4C, 4D) zur Folge hat,
dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetpole (14) des Rotors (12) jeweils große Bereiche mit mindestens nahezu konstanter Induktion und daran anschließend kleine Pollücken (15) aufweisen,
daß zur Ermöglichung eines etwa gleichwertigen Betriebs in beiden Drehrichtungen (80, 85) der magnetisch wirksame Luftspalt im Bereich der Statorpolmitten (40) jeweils am größten und im Grenzbereich zwischen benachbarten Statorpolen (23) am kleinsten ist,
daß an den Nutöffnungen (43) zwischen den Statorpolen (23) Eisenbrücken (48) ausgebildet sind, welche zur Bildung eines kleinen Luftspalts in ihrem Mittelbereich in Richtung zum Luftspalt (39) vorragen,
und daß die Stelle kleinsten von einer Eisenbrücken (48) gebildeten magnetisch wirksamen Luftspalts unsymmetrisch zu der Mitte zwischen den ihr benachbarten Statorpolen (23) liegt.
dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetpole (14) des Rotors (12) jeweils große Bereiche mit mindestens nahezu konstanter Induktion und daran anschließend kleine Pollücken (15) aufweisen,
daß zur Ermöglichung eines etwa gleichwertigen Betriebs in beiden Drehrichtungen (80, 85) der magnetisch wirksame Luftspalt im Bereich der Statorpolmitten (40) jeweils am größten und im Grenzbereich zwischen benachbarten Statorpolen (23) am kleinsten ist,
daß an den Nutöffnungen (43) zwischen den Statorpolen (23) Eisenbrücken (48) ausgebildet sind, welche zur Bildung eines kleinen Luftspalts in ihrem Mittelbereich in Richtung zum Luftspalt (39) vorragen,
und daß die Stelle kleinsten von einer Eisenbrücken (48) gebildeten magnetisch wirksamen Luftspalts unsymmetrisch zu der Mitte zwischen den ihr benachbarten Statorpolen (23) liegt.
2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eisenbrücken
(44) als nach außen gewölbte Nutenverschlußkeile ausgebildet sind.
3. Motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den
Statorpolspitzen (41, 42) kleine Längsnuten (46, 47) ausgebildet
sind, und daß in diese Längsnuten Blechstücke (48) mit etwa V-
förmigem Profil so eingeschoben sind, daß die Spitze des V in Richtung
zum Luftspalt (39) zeigt.
4. Motor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Eisenbrücken (44) mindestens teilweise
mit einer Profilform nach Art eines Ω ausgebildet sind und
so zwischen zwei benachbarten Statorpolspitzen (41, 42) eingefügt
sind, daß die Wölbung des Ω in Richtung zum Luftspalt (39) zeigt.
5. Motor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Statorpolspitzen
(41, 42) und die hiergegen anliegenden Abschnitte (45)
des Ω-Profils (44) etwa zueinander passend ausgebildet sind.
6. Motor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der magnetisch wirksame Luftspalt von
den Stellen größten Luftspalts (40) bis nahe zu den Stellen kleinsten
Luftspalts (44) etwa monoton abnimmt.
7. Motor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der magnetisch wirksame Luftspalt
von den Stellen kleinsten Luftspalts (44) aus zunächst stark
und dann weniger stark zunimmt.
8. Motor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der Stator (22) in der abgewickelten Form
auf seiner dem Luftspalt (39) zugewandten Seite etwa die Form
von flachen, auf den Statorpolen (23) liegenden Tälern mit
zwischen den Tälern liegenden schmalen Hügeln oder Dämmen aufweist
(Fig. 4A).
9. Motor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Statorblechpaket aus Blechschnitten
(90) geschichtet ist, welche einen Luftspaltverlauf erzeugen, der
jeweils etwa von einer Statorpolspitze bis etwa zur anderen etwa
monoton abnimmt,
und daß etwa die Hälfte der Blechschnitte (90) in die eine
und der Rest (91) der Blechschnitte in die andere Richtung geschichtet
ist, um die Stelle (92) größten magnetisch wirksamen
Luftspalts etwa in der Polmitte zu erhalten.
10. Zweipulsiger kollektorloser Gleichstrommotor,
mit einem etwa zylindrischen Luftspalt (39),
mit einem Innen- oder Außenrotor (12), dessen Magnetpole (14)
zum Erzeugen einer sogenannten trapezförmigen Magnetisierung
jeweils Bereiche mit mindestens nahezu konstanter Induktion
aufweisen,
mit ausgeprägten Statorpolen (23),
mit einem durch Veränderung des luftspaltseitigen Statorblechpaketdurchmessers verursachten, über dem Drehwinkel unterschiedlichen magnetisch wirksamen Luftspalt, welcher bei Drehung des Rotors (12) ein drehwinkelabhängiges, auf den Rotor wirkendes Reluktanzmoment (Fig. 4C, 4D) zur Folge hat, insbesondere nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetpole (14) des Rotors (12) jeweils große Bereiche mit mindestens nahezu konstanter Induktion und daran anschließend kleine Pollücken (15) aufweisen,
daß zur Ermöglichung eines etwa gleichwertigen Betriebs in beiden Drehrichtungen (80, 85) der magnetisch wirksame Luftspalt im Bereich der Statorpolmitten (40) jeweils am größten und im Grenzbereich zwischen benachbarten Statorpolen (23) am kleinsten ist, und daß zur Sicherstellung des Anlaufs aus einer instabilen Nullstellung (82; 87) des Reluktanzmoments am Stator (22) mindestens eine beim Anlauf erregbare Hilfswicklung (55; 60) vorgesehen ist, die gegenüber den anderen Statorwicklungen (57, 58) versetzt ist.
mit ausgeprägten Statorpolen (23),
mit einem durch Veränderung des luftspaltseitigen Statorblechpaketdurchmessers verursachten, über dem Drehwinkel unterschiedlichen magnetisch wirksamen Luftspalt, welcher bei Drehung des Rotors (12) ein drehwinkelabhängiges, auf den Rotor wirkendes Reluktanzmoment (Fig. 4C, 4D) zur Folge hat, insbesondere nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetpole (14) des Rotors (12) jeweils große Bereiche mit mindestens nahezu konstanter Induktion und daran anschließend kleine Pollücken (15) aufweisen,
daß zur Ermöglichung eines etwa gleichwertigen Betriebs in beiden Drehrichtungen (80, 85) der magnetisch wirksame Luftspalt im Bereich der Statorpolmitten (40) jeweils am größten und im Grenzbereich zwischen benachbarten Statorpolen (23) am kleinsten ist, und daß zur Sicherstellung des Anlaufs aus einer instabilen Nullstellung (82; 87) des Reluktanzmoments am Stator (22) mindestens eine beim Anlauf erregbare Hilfswicklung (55; 60) vorgesehen ist, die gegenüber den anderen Statorwicklungen (57, 58) versetzt ist.
11. Motor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfswicklung
(55; 60) gegenüber den anderen Statorwicklungen um
90° el. oder einen elektrisch gleichwertigen Winkel versetzt
ist.
12. Motor nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfswicklung
(55; 60) in Reihe mit einem Kondensator (76) an eine
Spannungsquelle, vorzugsweise die Betriebsspannungsquelle des
Motors, anschaltbar ist.
13. Motor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihenschaltung
von Hilfswicklung (55; 60) und Kondensator (76)
zusätzlich eine Diode (75) aufweist, um nach dem Anlauf einen
generatorisch erzeugten Stromfluß in dieser Hilfswicklung (55; 60)
zu vermeiden.
14. Motor nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß
parallel zum Kondensator (76) ein - vorzugsweise hochohmiger -
Entladewiderstand (77) vorgesehen ist.
15. Motor nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 14, dadurch
gekennzeichnet, daß die Hilfswicklung (55) in eine Statornut
(24) angeordnet ist.
16. Motor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfwicklung
(55) einen Eisenkörper (56) aufweist, der sich etwa
bis zu einer Eisenbrücke (44) erstreckt, die an der Öffnung (43)
dieser Nut (24) angeordnet ist.
17. Motor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Stator- und/oder die Rotorpollücken
(15) geschrägt sind (Fig. 2).
18. Motor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Rotorpollücken (15)
kleiner als 30° el. ist.
19. Verwendung eines Motors nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche als Kopfradmotor für ein reversierbares
Video-Aufzeichnungs- oder Wiedergabegerät.
20. Zweipulsiger kollektorloser Gleichstrommotor,
mit einem etwa zylindrischen Luftspalt (39),
mit einem Innen- oder Außenrotor (12), dessen Magnetpole (14) zum Erzeugen einer sogenannten trapezförmigen Magnetisierung jeweils Bereiche mit mindestens nahezu konstanter Induktion aufweisen,
mit ausgeprägten Statorpolen (23),
mit einem durch Veränderung des luftspaltseitigen Statorblechpaketdurchmessers verursachten, über dem Drehwinkel unterschiedlichen magnetisch wirksamen Luftspalt, welcher bei Drehung des Rotors (12) ein drehwinkelabhängiges, auf den Rotor wirkendes Reluktanzmoment (Fig. 4C, 4D) zur Folge hat, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetpole (14) des Rotors (12) jeweils große Bereiche mit mindestens nahezu konstanter Induktion und daran anschließend kleine Pollücken (15) aufweisen,
daß zur Ermöglichung eines etwa gleichwertigen Betriebs in beiden Drehrichtungen (80, 85) der magnetisch wirksame Luftspalt im Bereich der Statorpolmitten (40) jeweils am größten und im Grenzbereich zwischen benachbarten Statorpolen (23) am kleinsten ist,
und daß an den Nutöffnungen (43) zwischen den Statorpolen (23) Eisenbrücken (48) ausgebildet sind, welche jeweils in ihrem Mittelbereich in Richtung zum Luftspalt (39) vorragen und dort jeweils eine Stelle kleinsten magnetisch wirksamen Luftspalts bilden.
mit einem etwa zylindrischen Luftspalt (39),
mit einem Innen- oder Außenrotor (12), dessen Magnetpole (14) zum Erzeugen einer sogenannten trapezförmigen Magnetisierung jeweils Bereiche mit mindestens nahezu konstanter Induktion aufweisen,
mit ausgeprägten Statorpolen (23),
mit einem durch Veränderung des luftspaltseitigen Statorblechpaketdurchmessers verursachten, über dem Drehwinkel unterschiedlichen magnetisch wirksamen Luftspalt, welcher bei Drehung des Rotors (12) ein drehwinkelabhängiges, auf den Rotor wirkendes Reluktanzmoment (Fig. 4C, 4D) zur Folge hat, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetpole (14) des Rotors (12) jeweils große Bereiche mit mindestens nahezu konstanter Induktion und daran anschließend kleine Pollücken (15) aufweisen,
daß zur Ermöglichung eines etwa gleichwertigen Betriebs in beiden Drehrichtungen (80, 85) der magnetisch wirksame Luftspalt im Bereich der Statorpolmitten (40) jeweils am größten und im Grenzbereich zwischen benachbarten Statorpolen (23) am kleinsten ist,
und daß an den Nutöffnungen (43) zwischen den Statorpolen (23) Eisenbrücken (48) ausgebildet sind, welche jeweils in ihrem Mittelbereich in Richtung zum Luftspalt (39) vorragen und dort jeweils eine Stelle kleinsten magnetisch wirksamen Luftspalts bilden.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19813112360 DE3112360A1 (de) | 1981-03-28 | 1981-03-28 | Kollektorloser gleichstrommotor |
DE19823235774 DE3235774A1 (de) | 1981-03-28 | 1982-09-28 | Kollektorloser gleichstrommotor |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19813112360 DE3112360A1 (de) | 1981-03-28 | 1981-03-28 | Kollektorloser gleichstrommotor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3112360A1 DE3112360A1 (de) | 1982-11-11 |
DE3112360C2 true DE3112360C2 (de) | 1991-11-07 |
Family
ID=6128588
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19813112360 Granted DE3112360A1 (de) | 1981-03-28 | 1981-03-28 | Kollektorloser gleichstrommotor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3112360A1 (de) |
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DE3235774A1 (de) * | 1981-03-28 | 1984-03-29 | Papst-Motoren GmbH & Co KG, 7742 St Georgen | Kollektorloser gleichstrommotor |
DE3700774C2 (de) * | 1986-01-13 | 1998-11-12 | Papst Motoren Gmbh & Co Kg | Kollektorlose Gleichstrommaschine |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE2919581A1 (de) * | 1979-05-15 | 1980-11-27 | Papst Motoren Kg | Zweipulsiger kollektorloser gleichstrommotor |
CH658348A5 (de) * | 1979-11-30 | 1986-10-31 | Papst Motoren Kg | Zweipulsiger kollektorloser gleichstrommotor. |
-
1981
- 1981-03-28 DE DE19813112360 patent/DE3112360A1/de active Granted
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Publication number | Publication date |
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DE3112360A1 (de) | 1982-11-11 |
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