DE3128200C2 - Buerstenloser gleichstrommotor - Google Patents

Abstract

Der erfindungsgemäße bürstenlose Gleichstrommotor enthält als Rotor einen hohlen zylindrischen Permanentmagneten (3), der über einen Halbkreis als Nordpol N und über den anderen Halbkreis als Südpol S magnetisiert ist. Der Stator besteht aus zwei Magnetpolen (6a, 6b), die radial einander gegenüberliegend am äußeren Umfang eines zylindrischen Statorjochs (8) angebracht sind, Polschuhen (5a, 5b), die an der äußeren Umfangsseite jedes Stator-Magnetpols (6a, (6b) befestigt sind, so daß ihre äußere Umfangsseite über den Magnetpol (4) der inneren Umfangsfläche des Permanentmagneten (3) gegenüberliegt, und Zwischen-Magnetpolen (11, 11Δ), die radial am äußeren Umfang des Statorjoches (8) jeweils zwischen den Polschuhen (5a, 5b) angebracht sind. Die Polwicklungen (7a, 7b) sind um die Magnetpole (6a, 6b) gewickelt. Ein die Drehstellung des Permanentmagneten (3) erfassender Flußdetektor (9) ist innerhalb des Magnetspalts (4) in einer Stellung befestigt, die von der die Mitte des Umfangsspaltes zwischen dem Endpunkt des Polschuhes (5a, 5b) und dem Endpunkt des Zwischenpols (11, 11Δ) mit der Mitte des Statorjoches (8) verbindenden Mittellinie (B-BΔ, C-CΔ) etwas zur Polschuhseite verschoben ist. Eine Steuer- und Speiseschaltung steuert den Stromfluß durch die Statorwicklungen (7a, 7b) nach Zufuhr der Ausgangsspannung des Flußdetektors.

Description

dadurch gekennzeichnet,

— daß zwischen den Hauptpolen (6a, 6b) Hilfspole (11,11') am Joch (8) befestigt sind, und

— daß der Flußdetektor (9) in einer Stellung befestigt ist, die aus der Mitte (C) zwischen einer in Umfangsrichtung gelegenen Kante eines Polschuhes (5b) und der in Umfangsrichtung benachbarten Kante des benachbarten Hilfspoles (11) in Richtung zum Polschuh (56^ verschoben ist.

Die Erfindung bezieht sich auf einen bürstenlosen Gleichstrommotor der im Oberbegriff des Patentanspruchs beschriebenen Art.

Als Venlilator-Antriebsmotoren werden im allgemeinen elektrische Induktionsmotoren verwendet. Der Grund für die Verwendung von Induktionsmotoren liegt in deren einfachem Aufbau und billiger Herstellung sowie in der Tatsache, daß sie langlebig sind und keine Teile aufweisen, die Verschleiß und Abnutzung ausgesetzt sind. Der Induktionsmotor hat jedoch den Nachteil, daß er nur benutzbar ist, wenn eine Wechselstromquelle zur Verfügung steht. Mit der immer stärkeren Verbreitung miniaturisierter elektrischer Geräte ergibt sich jedoch das Erfordernis, daß sämtliche Spannungsquellen in elektronischen Geräten und Anlagen einheitlich aus Niederspannungs-Gleichstromquellen bestehen sollten. Um diesem Erfordernis gerecht zu werden, müssen auch Ventilator-Antriebsmotoren mit niedriger Gleichspannung betreibbar sein.

Die Verwendung normaler elektrischer Gleichstrommotoren, die Kommutaloren und Bürsten aufweisen, hat den Nachteil, daß die elektronischen Geräte durch den Abrieb der Bürsten verschmutzt werden. Außerdem haben Gleichstrommotorer dieser Art verglichen mit Induktionsmotoren eine kürzere Lebensdauer. Es wurde daher die Verwendung bürstenloser Gleichstrommotoren vorgeschlagen.

Dieser Stand der Technik und die Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es /eigen

Fig. l(a)und l(b) den Querschnitt bzw. das Schaltbild der .Speiseschaltung eines herkömmlichen bürstenlosen Gleichstrommotors,

I" ig. 2(a). 2(b) und 2(c) den Querschnitt und das Schaltbild der Speiseschaltung eines herkömmlichen bürstenlosen Gleichstrommotors, bei dem die Zahl der Statorpole auf zwei reduziert ist, bzw. den Verlauf des magnetischen Widerstandes und des magnetischen Flusses bezogen auf die Magnetpole,

Fig. 3 den Querschnitt eines erfindungsgemäßen bürstenlosen Gleichstrommotors,

F i g. 4 den Verlauf des magnetischen Widerstandes und des Magnetflusses bei dem bürstenlosen Gleichstrommotor der F i g. 3 und

Fig. 5 den Querschnitt eines Venlilators mit einem erfindungsgemäßen bürstenlosen Gleichstrommotor.

F i g. l(a) und l(b) zeigen den Querschnitt des Motors bzw. das Schaltbild der Speiseschaltung, die den Stromfluß zur Statorwicklung steuert. Der in F i g. l(a) gezeigte bürstenlose Gleichstrommotor enthält einen Rotor, der aus einer Rotorwelle 1, einer Rotornabe 2 und einem Permanentmagneten 3 besteht Der Permanentmagnet 3 ist auf einem Halbkreis des zylindrischen Permanentmagneten als Nordpol N, der Rest als Südpol S magnetisiert. Der Eisenkern des Stators umfaßt Polschuhe 5-1 bis 5-4, Magnetpole 6-1 bis 6-4, auf die die Statorwicklungen 7-1 bis 7-4 gewickelt sind, sowie das Statorjoch 8. Flußdetektoren 9-1 und 9-2 sind bei dem in F i g. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel an den Polschuhen 5-1 und 5-2 befestigt, und zwar auf der Mittellinie der Magnetpole 6-1 und 6-2. Die Flußdetektoren 9-1 und 9-2. die die magnetische Stellung des Permanentmagneten 3 erfassen, sind in der Schaltung der Fig. 1(b) mit

M Transistoren QA bis Q-4 zusammengeschaltet, die den Strom durch die Statorwicklungen 7-1 bis 7-4 steuern. Die Schallung der Fig. l(b) enthält zusätzlich zu den jeweils mit den Transistoren Q-X bis Q-4 in Reihe geschalteten Statorwicklungen 7-1 bis 7-4 Widerstände RA bis R-S, die in der gezeigten Weise mit den Transistoren QA bis 0-4 und den Fhißdetektoren 9-1 und 9-2 in Reihe geschaltet sind. Die äußere Umfangsfläche des Permanentmagneten 3 und die innere Umfangsfläche der Polschuhe 5-1 bis 5-4 des Statoreisenkerns sind durch einen Luftspalt 4 voneinander getrennt.

Der bürstenlose Gleichstrommotor arbeitet in folgender Weise:

Wird den Klemmen eine positive und eine negative Gleichspannung zugeführt, so gibt in der in Fig. l(a) gezeigten Stellung der Flußdetektor 9-1 kein Ausgangssignal ab, da er dem neutralen Punkt (Übergang zwischen Nordpol N und Südpol S) gegenübersteht, so daß durch die Basen der Transistoren Q-2 und Q-4 und ebenso durch die Statorwicklungen 7-2 und 7-4 kein Strom

so fließt. Der Flußdetektor 9-2, der dem Südpol 5 des Permanentmagneten 3 gegenübersteht, erfaßt diesen Südpol 5 und gibt zur Basis des Transistors QA eine positive und zur Basis des Transistors Q-3 eine negative Spannung ab. Hierdurch wird der Transistor Q-X eingeschaltet und es fließt ein Strom durch die Statorwicklung 7-1. Das durch diesen Strom erzeugte Magnetfeld erzeugt ein im Gegenuhrzeigersinn gerichtetes Drehmoment am Südpol Sdes Permanentmagneten 3. so daß sich der Rotor im Gegenuhrzeigersinn zu drehen beginnt. Hat sich der Rotor etwas im Gegenuhrzeigersinn gedreht, so liegt dem Flußdetektor 9-1 der Südpol Sgegenüber. Der Detektor 9-1 erfaßt also das Magnetfeld des Südpols S und gibt an der Basis des Transistors Q-2 eine positive und an der Basis des Transistors Q-4 eine negative

b5 Spannung ab, so daß der Transistor Q-2 leitend wird und der Strom durch die Wicklung 7-2 fließt. Es entsteht ein im Gegenuhrzeigersinn gerichtetes Drehmoment, das den Rotor zusammen mit dem von der Wicklung 7-2

erzeugten Drehmoment im Gegenuhrzeigersinn dreht Das durch den duich die Wicklung 7-2 fließenden Strom erzeugte Drehmoment treibt den Rotor weiter an, bis er sich aus der in Fig. l{a) gezeigten Stellung um 90° im Gegenuhrzeigersinn gedreht hat. Passiert er diese 90"-Stellung, so gelangt der Nordpol N in die Stellung gegenüber dem Flußdetektor 9-2, bei der der Flußdetektor an der Basis des Transistors Q-i eine negative und an der Basis des Transistors Q-2 eine positive Spannung abgibt. Hierdurch sperrt der Transistor Q-2, während der Transistor Q-3 leitend wird und ein Strom durch die Wicklung 7-3 fließen kann. Hierdurch entsteht ein im Gegenuhtzeigersinn gerichtetes Drehmoment, das den Rotor zusammen mit dem von der Wicklung 7-2 erzeugten Drehmoment antreibt. Danach arbeitet die Schaltung in ähnlicher Weise weiter, so daß stets ein Strom durch zwei benachbarte Wicklungen fließt und der Rotor dauernd in der vorgegebenen Richtung (im gezeigten Beispiel im Gegenuhrzeigersinn) angetrieben wird, indem die dem Drehsinn entgegengesetzte Wicklung ausgeschaltet wird. Bei diesem Aufbau wird unabhängig von der Rotorstellung unmittelbar nach der Stromzufuhr ein Drehmoment erzeugt. Es gibt keine Rotorstellung, in der das Drehmoment auf Null verringert wird. Der Motor entwickelt daher hervorragende Eigenschaften, mit denen er universell einsetzbar ist.

Der in F i g. 1 gezeigte Motor erfordert jedoch eine große Anzahl von Schaltungsbestandteilen, nämlich vier Transistoren, die den Stromfluß durch jede Wicklung steuern, acht Widerstände usw. und ist wegen seiner vier Statorwicklungen kompliziert aufgebaut. Der Motor ist daher so teuer, daß seine Verwendung auf komplizierte Zwecke wie meteorologische Instrumente und Informationsverarbeitungssysteme begrenzt ist. Die Verwendung des gemäß Fig. 1 aufgebauten bürstenlosen Elek- js iromotors an Stelle der billigen Induklionsmotoren für Kühlventilatoren ist somit zwar hinsichtlich seiner Betriebseigenschaften befriedigend, nicht jedoch hinsichtlich seiner Kosten.

Zunächst sei eine Halbierung der Anzahl der Bauteile 4« der Ausführungsform gemäß Fig. 1 betrachtet. Dabei werden aus den jeweils vier Stator-Magnetpolen und .Statorwicklungen jeweils zwei. Ebenfalls läßt sich die Anzahl der Flußdetektoren und die der Stronisleuertransistoren auf eins bzw. zwei halbieren (F i g. 2). Hierdurch kann einschließlich der Widerstände die Anzahl der Schaltungsbestandieile auf die Hälfte reduziert werden, so daß sich der Aufbau wesentlich vereinfacht. Dies erscheint als eine beträchtliche Kostenverminderung, die Ausführungsform der Fig. 2 hat jedoch einen we- 5« sentlichen Nachteil. Bei dem in F i g. 2(a) gezeigten Gleichstrommotor ist der Rotor außen und der Stator innen angeordnet, wodurch die Stellungen gegenüber Fig.! umgekehrt werden. Dies bietet jedoch kein prinzipielles Problem. Der Permanentmagnet 3 ist als Nordpol N und als Südpol 5 magnetisiert. Er besteht aus einem frei drehbar gelagerten Hohlzylinder. Die in F i g. 2(a) verwendeten Bezugszeichen entsprechen denen der Fig. 1(a). Zusätzlich ist mit 10 der Luftspalt /wischen den Endpunkten der Polschuhe 8a und 86 in t,o Umfangsrichtung bezeichnet. An den imaginären neutralen Linien 31 und 32 kehren die Magnetpole 6.7 und böihien Magnetismus um. Für den bürMcnlosen Gleichstrommotor der Fig. 2(a) ist die Verschiebung des magnetischen Widerstandes /wischen dem Pcrmanentma- μ gnet .5 und dem Stator-Eisenkern für eine volle Umdrehung ohne Stromfluß durch die Statorwicklungen la und Ib in Kurve (1) der F i g. 2(c) gezeigt. Er erreicht ein Minimum in der in F i g. 2(a) gezeigten Stellung, nämlich wo die Verbindungslinie der neutralen Linien 31 und 32 die Mittellinie A-A' der Stator-Magnetpole 6a und 66 schneidet. Das Maximum liegt an der Stelle, wo der Permanentmagnet 3 aus der gezeigten Stellung um 90^c verdreht ist. Danach wechseln die Minima und Maxima jeweils nach einer Rotordrehung um 90° ab. Grund hierfür ist, daß wegen der Form der Polschuhe 5a und 5o der magnetische Widerstand im Stator-Eisenkern in Richtung der Mittellinie A-A 'der Magnetpole 6a und 60 minimal und senkrecht hierzu maximal ist.

Fließt kein Strom durch die Statorwicklungen 7a und 7b, so steht der Rotor, und zwar durch die Wirkung der magnetischen Anziehungskraft zwischen dem Permanentmagneten 3 und den Polschuhen 5a und 56, in der Stellung, in der der magnetische Widerstand zwischen beiden minimal ist, das heißt, in der Stellung, in der die Polmitte des Permanentmagneten 3 und die Mittellinie A-A' der Magnetpole 6a und 66 aufeinander fallen (F i g. 2(a)). Der Zustand des Magnetflusses des Permanentmagneten 3 an dieser Stelle ist in F i g. 2(c) durch die Kurve (2) gezeigt. Befindet sich daher der Flußdetektor 9 in einer Stellung senkrecht zur Mittellinie A-A'der Magnetpole 6a und 60, so liegt er auf der neutralen Linie 31-32 des Permanentmagneten 3, wenn der Rotor steht. Da der Flußdelektor in diesem Zustand kein Ausgangssignal abgibt, arbeitet die Stromsteuereinrichtung nicht, so daß kein Strom durch die Statorwicklungen 7a und 76 fließt, selbst wenn an den Klemmen + und — der Steuerschaltung der F i g. 2(b) eine Spannung zugeführt wird. Der Rotor kann somit aus der stationären Stellung nicht starten.

Eine Möglichkeit, den Motor der F i g. 2(a) selbst starten zu lassen, besteht darin, an der äußeren Umfangsfläche der Polschuhe 5a und 5b in einer Stellung ein kleines Stück aus magnetischem Material anzubringen, die um einen gewissen Winkel von der Mittellinie der Stator-Magnetpole 6.7 und 66 in Drehrichtung des Rotors verschoben ist. Durch die Anziehungskraft dieses kleinen magnetischen Teils wird die stationäre Stellung des Rotors in Drehrichtung verschoben. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die äußere Unifangsform der Polschuhe 5.7 und 56 nicht konzentrisch zu machen und den Luftspalt innerhalb eines bestimmten Winkels, zentriert auf die Mittellinie der Magnetpole 6a und 66 auf der einen Seite breiter und anf der anderen Seite schmaler zu machen (vgl. DE-OS 24 19 432). Hierdurch wird die stationäre Stellung des Rotors durch Änderung des magnetischen Widerstandes zwischen Rotor und Stator verschoben.

Bei der ersten Möglichkeit der Anbringung eines kleinen Teils aus magnetischem Material entstehen jedoch durch das alternierende Magnetfeld des Permanentmagneten Schwingungsgeräusche, bei der letzteren Möglichkeit der Änderung der Spaltbreite ist der Herstellungsaufwand verhältnismäßig hoch, da wegen der komplizierten äußeren Form der Polschuhe die Massenproduktion schwierig wird.

Eine weitere Möglichkeit, bei einem bürstenlosen Gleichstrommotor ein Aniriebsmoment ohne Lücken zu erzielen, ist in der DE-OS 27 30 142 offenbart. Dieser Motor entspricht dabei dem vorstehend unter Bezugnahme auf Fi g. 2 beschriebenen und als Stand der Technik dem Oberbegriff des Patentanspruchs zugrunde gelegten Motor, wobei lediglich die Ausbildung von Polschuhen nicht vorgesehen ist. Allerdings weist dieser Gleichstrommotor eine kompliziert gestaltete Magnetisierung auf einem Außenrotor auf, die aus Monopol-

sowie Dipolmagnetisierungszonen in spezieller Anordnung zusammengesetzt ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen bürstenlosen Gleichstrommotor zu schaffen, der einerseits wenig Bauteile aufweist und für die Massenproduktion geeignet ist, und der andererseits aus jeder stationären Stellung selbst anlaufen kann.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Aus dieser Druckschrift ist bekannt, einen bürstcnlosen Gleichstrommotor mit Hilfspolen zwischen den Hauptpolen zu versehen. In Verbindung mit der Magnetisierung des Rotors, die aus Nordpol-, Südpol- und unmagnetischen Abschnitten besteht, wird dabei ein gleichmäßiges Drehmoment ohne Hakrnornenic erzielt. Dieser bekannte Motor läuft ebenfalls bereits aus jeder Stellung heraus an.

Ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen bürstenlosen Gleichstrommotors wird anhand der F i g. 3 und 4 erläutert. Wie in dem in F i g. 3 gezeigten Querschnitt dargestellt, besteht der Permanentmagnet 3 aus einem Hohlzylinder, der über einen ersten Halbkreis als Nordpol N und über einen zweiten Halbkreis als Südpol S magnetisiert ist. Der Permanentmagnet 3 ist frei drehbar gelagert und bildet den Rotor des Motors. Die neutralen Linien des Permanentmagneten 3 sind mit 31 und 32 bezeichnet. Das Statorjoch 8 trägt zwei radial aufgesetzte Stator-Magnetpole 6a und 66, die den äußeren Umfang gleichmäßig aufteilen (in der Zeichnung in Richtung der Achse Y-Y'. die die Achse X-X'im Mittelpunkt des Statorjoches unter 90° schneidet). Die Polschuhe 5a und 56 sind jeweils am Ende der Stator-Magnetpole 6a und 6b befestigt, wobei die äußere Umfangsfläche der äußeren Enden der Polschuhe 5a und 56 der inneren Umfangsfläche des Permanentmagneten 3 über einen kleinen Luftspalt 4 gegenüberliegt. Am äußeren Umfang des Statorjoches 8 sind ferner Zwischen-Magnetpole bzw. Hilfspole 11 und 1Γ befestigt, die in Richtung der Achse X-X' voneinander wegragen und zwischen den Polschuhen 5a und 5b liegen. Das Statorjoch 8, die Magnetpole 8a und Sb. die Polschuhe 5a und 56 sowie die Hilfspole 11 und 11' bestehen sämtlich aus magnetischem Material und bilden den Stator des Elektromotors. Die Statorwicklungen 7a und 76 sind auf die Magnetpole 6a und 66 des Stators gewickelt. Die Hilfspole 11 und 11' tragen keine Wicklung. Der Luftspalt zwischen der äußeren Umfangsfläche der Hilfspole 11 und U' und der inneren Umfangsfläche des Permanentmagneten 3 ist fast gleich dem Luftspalt 4 zwischen der äußeren Umfangsfläche der Polschuhe 5a und 56 und der inneren Umfangsfiäche des Periiiäneniinagneten 3. Die vier Spalte 12(1). 12(2) und 12(3) und 12(4) in Umfangsrichtung zwischen den Endpunkten der Polschuhe und den Endpunkten der Zwischenpole haben ebenfalls annähernd gleiche Länge. Die Mittellinie B-B' verbindet die Mitte der Magnetspalte 12(1) und 12(3) und verläuft durch den Mittelpunkt des Statorjoches. Ähnlich verbindet die Mittellinie C-C die Mitte des Spalts 12(2) mit der des Spalts 12(4). Die Mittellinien B-B' und C-C schließen mit der Achse X-X'jeweils einen Winkel/?ein. Der die Drehstellung des Permanentmagneten 3 erfassende Flußdetektor 9, beispielsweise ein Hall-Element, ist unbeweglich im Luftspalt befestigt und zwar im Ausführungsbeispiel der Fi g. 3 von der Mittellinie C-C um den Winkel γ in Richtung zum Polschuh 56 verschoben. Der Flußdetektor 9 läßt sich statt in der in Fig.3 gezeigten Stellung in jeder der in F i g. 3 mit einem kleinen Kreis gezeigten Stellung befestigen, das heißt jeweils in der Nähe der beiden äußeren Enden der Polschuhe 5a und 56. Die Kurve (I) in F i g. 4 zeigt den Verlauf des magnetischen Widerstandes des Stators, wenn durch die Statorwicklungen 7s und 76 kein Strom fließt. Der Punkt, an dem der magnetische Widerstand ein Minimum erreicht, der durch die Hilfspole 11 und 11' erreicht wird, liegt nicht in Richtung der Achse Y-Y', sondern in einer Stellung, die von der Achse Y- Y' um den Winkel β abweicht. Läßt man daher den Permanentmagnet 3 sich ίο ohne Stromfluß durch die Statorwicklungen 7u und 76 frei einstellen, so bleibt er in der Stellung stehen, in der die neutralen Linien 31 und 32 mit der Mittellinie B-B' oder der Mittellinie C-C übereinfallen. Der Ort des geringsten magnetischen Widerstands der Pole Λ/und Λ'ist der Punkt, der von den Achsen Yund Y' um den Winke! β abweicht. Die jeweiligen Magnetflußänderungen sind durch die Kursen (2) und (2') dargestellt. Die Kurve (2) zeigt den Verlauf des Magnetflusses, wenn die die neutralen Linien 31 und 32 des Permanentmagneten 3 verbindende Linie mit der Mittellinie B-B' zusammenfällt und der Rotor in dieser Stellung angehalten wird. Die Kurve (2') zeigt den Magnetflußverlauf, wenn die genannte Linie mit der Mittellinie C-Czusammenfällt und der Rotor angehalten wird. Die Orte des geringsten magnetischen Widerstands der Pole N und Sdes Permanentmagneten 3 weichen von der Achse Y- V" jeweils um den Winkel/iab.

Im folgenden wird die Arbeitsweise des bürstenlosen Gleichstrommotors erläutert. Es sei angenommen, daß

jo die Stelle, an der der Permanentmagnet stehen bleibt, die in Kurve (2) in F i g. 4 gezeigte ist (die neutrale Linie fällt auf die Mittellinie B-B'). In dieser Stellung erfaßt der Flußdetcktor 9 den Nordpol Λ' des Permanentmagneten 3, so daß mit der Steuerschaltung der F i g. 2(b) durch die Statorwicklung 76 ein Strom fließt und am Polschuh 56 ein Nordpol N entsteht. Der Ort des geringsten magnetischen Widerstands befindet sich in einem Punkt, der von der Achse Y' um den Winkei β nach rechts verschoben ist, so daß die Abstoßkraft zwischen dem am Polschuh 56 erzeugten Nordpol N und dem Nordpol N des Permanentmagneten 3 den Rotor im Gegenuhrzeigersinn verdreht. Wenn sich der Rotor aus der in Fig.3 gezeigten Stellung um den Winkel .r — (2 β + y) dreht, so wird die Ausgangsspannung des Flußdetektors 9 gleich Null, so daß auch der Strom durch die Statorwicklung 76 Null wird. Der Rotor dreht sich jedoch in Folge seiner Trägheit weiter. Hierdurch erfaßt der Flußdetektor 9 einen Südpol, so daß durch die Statorwicklung 7a ein Strom fließt und am Polschuh 5a ein Nordpol entsteht, der zusammen mit dem gegenüberliegender! Nordpol Λ' des Rotors 3 είπε Rückstoßkraft und ein Drehmoment in der gleichen Richtung erzeugt, so daß der Rotor weiterläuft und die Anordnung als Elektromotor arbeitet. Der Motor erzeugt ein pulsierendes Drehmoment, das annähernd alle 180° gleich Null wird. Dies bringt jedoch bei der Verwendung als Ventilatormotor keinerlei Schwierigkeiten mit sich.
Entspricht die Stellung, in der der Permanentmagnet 3 stehen bleibt, der Kurve (2') der F i g. 4, das heißt, daß die neutrale Linie 32 des Permanentmagneten 3 auf die Mittellinie C-C fällt, so erfaßt der Flußdetektor 9 den Nordpol N des Permanentmagneten 3 und es kann ein Strom durch die Statorwicklung 76 fließen, so daß am Polschuh 56 ein Nordpol entsteht Da der Ort des geringsten magnetischen Widerstands des Nordpols Λ/um den Winkel β links von der Achse Y' liegt, wirkt eine Abstoßkraft zwischen dem Polschuh 56 und dem Nord-

pol /V des Permanentmagneten, die den Rotor im Uhrzeigersinn dreht. Hat sich der Rotor um den Winkel ;■ in Uhrzeigersinn gedreht, so liegt der Flußdetektor 9 der Stelle des Rotors gegenüber, in der die neutrale Linie 32 verläuft, an der die Ausgangsspannung des Flußdetektors 9 und der durch die Statorwicklung Tb fließende Strom gleich Null werden. Damit wird das Drehmoment gleich Null, der Rotor dreht sich jedoch infolge seines Trägheitsmoments im Uhrzeigersinn weiter. Passiert die neutrale Linie 32 den Flußdetektor 9 im Uhrzeigersinn, iu so läßt der Flußdetektor 9 bei Erfassung eines Südpols S den Strom durch die Statorwicklung Ta fließen, so daß am Polschuh 5a ein Nordpol entsteht und der Rotor durch die Anziehungskraft mil dem Südpol .9 des Permanentmagneten 3 im Gegenuhrzeigersinn gedreht ι·> wird. Die neutrale Linie 32 passiert die Mittellinie C-C und erreicht durch die Trägheit des Rotors die Mittellinie B-B'. Danach läuft der Rotor entsprechend der vorherigen Drehung im Uhrzeigersinn in der gleichen Richtung weiter. Diese Drehbewegung in der regelmäßigen Richtung nach einer geringen Bewegung in die Gegenrichtung unmittelbar nach dem Stromfluß in Abhängigkeit vom ersten stationären Punkt bildet bei der Verwendung des Motors als Ventilatormotor keinerlei Nachteil.

Eine weitere Stellung, in der der Rotor ohne Stromfluß durch die Statorwicklungen 7 a und Tb stehen bleibt, ist außer den durch die Kurven (2) und (2') dargestellten Punkten derjenige Punkt, an dem die Pole N und 5 des Permanentmagneten 3 umkehren. In diesem Fall erfaßt jo der Flußdetektor 9 in der stationären Stellung einen Südpol 5. so daß lediglich ein Unterschied hinsichtlich des Punktes besteht, in dem die Wicklung 7a als erste von einem Strom durchflossen wird.

Sämtliche andere Wirkungen zum Antrieb des Rotors J5 im Gegenuhrzeigersinn bleiben gleich.

Statt an der in F i g. 3 gezeigten Stelle kann der Flußdetektor 9 an jeder der mit einem kleinen Kreis markierten Stellungen angeordnet werden. Der Unterschied besteht lediglich darin, daß der Motor in verschiedener Richtung umläuft, wenn der Flußdetektor 9 in der Nähe der Mittellinie C-C bzw. in der Nähe der Mittellinie B-B' angeordnet wird. Der Motor arbeitet ebenso, lediglich in umgekehrter Richtung, wenn die Statorwicklungen 7a und Tb so ausgelegt werden, daß bei Stromfluß ein Südpol 5entsteht.

Fig. 5 zeigt den Querschnitt eines elektrisch getriebenen Ventilators, dessen Motor ein erfindungsgemäßer bürstenloser Gleichstrommotor ist. Die Rotorachse 51 trägt über eine innere Nabe 52 und eine das Magnetjoch bildende Zwischennabe 54, an deren Innenseite der Permanentmagnet 53 befestigt ist, eine äußere Nabe 62, an der die Ventilatorflügel 63 befestigt sind. Die Rotorachse 51 ist mittels Lagern 61 gelagert. Der Stator umfaßt den Eisenkern 55, auf den die Statonvicklung 57 gewickelt ist. Am Stator sind ferner der Flußdetektor 59 und eine Schaltungskarte 60 befestigt, die die Steuer- und Speiseschaltung trägt. Eine stationäre Motorabdekkung 66 trägt über Streben 65 das Leitgehäuse 64.

60

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Paientanspruch:
   Bürstenloser Gleichstrommotor,

   — mit einem den Rotor bildenden hohlzylindrischen, drehbar gelagerten Permanentmagneten (3), der über einen Halbkreis als Nordpol Λ/und über den restlichen Halbkreis als Südpol S magnetisiert ist,

   — mit einem Stator mit einem zylindrischen Joch (8), diametral einander gegenüberliegend am Joch befestigten, je eine Wicklung (7a, Tb) tragenden Hauptpolen (6a, 6b), an deren äußerem Ende je ein Polschuh (5a, 5b) befestigt ist, und

   — mit einem im Luftspalt (4) zwischen Rotor und Stator befestigten Flulidetektor (9), wobei der Luftspalt (4) eine konstante Breite aufweist,