DE3140034C2

DE3140034C2 - Kollektorlose Gleichstrommaschine

Info

Publication number: DE3140034C2
Application number: DE3140034A
Authority: DE
Inventors: Roger B. 24141 Radford Va. Bross; Lawrence W. 24073 Christiansburg Va. Langley
Original assignee: Kollmorgen Technologies Corp
Current assignee: Kollmorgen Corp
Priority date: 1980-10-28
Filing date: 1981-10-05
Publication date: 1983-12-29
Also published as: GB2088143A; GB2088143B; DE3140034A1; FR2493059B1; SE8106338L; CA1184596A; SE456383B; FR2493059A1; US4434389A

Abstract

Es wird ein elektromechanischer Energieumwandler in Form eines Antriebsorgans mit zwei gegeneinander beweglichen Bauelementen beschrieben, wobei ein Bauelement eine Vielzahl von magnetischen Nord- und Südpolen trägt, und das zweite Bauelement Wicklungen mit einer Vielzahl von voneinander unabhängigen Wicklungssätzen, derart, daß den Wicklungen eines jeden Wicklungssatzes je eine Stromversorgungseinrichtung zugeordnet ist, die von den Stromversorgungseinrichtungen für die anderen Wicklungssätze völlig getrennt und elektrisch isoliert ist. Sensoren ermitteln die Positionen der einzelnen magnetischen Pole relativ zu den Positionen der entsprechenden Wicklungssätze unabhängig von der Funktion der den jeweils anderen Wicklungseinheiten zugeordneten Sensoren.

Description

eher in F i g. 3 zugeführt werden.

Die bürstenlose Gleichstrommaschine weist einen Stator 22 mit einer Vielzahl von zusätzlichen Wicklungssätzen 241, 242, 243, 244, die in ihrer Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 24 bezeichnet sind.

Die Maschine 20 ist mit vier Magnetpol-Paaren versehen, wobei die Nord- bzw. Südpole mit N bzw. S bezeichnet sind und abwechselnd um den Läufer 26 angeordnet sind. Eine permanentmagnetische Scheibe 28 mit einer Magnetpol-Anordnung entsprechend der des Läufers 26 ist mechanisch über eine Welle mit dem Läufer 26 verbunden, wie durch die gestrichelte Linie angedeutet. Vier Sätze von als Hall-Meßwertgebern 32 ausgebildeten sind in gleichmäßigem Abstand um die Scheibe 28 angeordnet und dienen zur Feststellung des magnetischen Feldes der Scheibe 28 sowie der relativen Position von Läufer zu Stator. Die Nordpole sind in einem Winkel von 90° zueinander und von 45° zu den benachbarten Südpolen angeordnet. Die Hall-Meßwertgeber 32 sind voneinander 30° entfernt und die Meßwertgeber-Sätze 1, 2 und 3 um 90° versetzt.

Die !Commutation der Ströme in den Wicklungen 24 erfolgt über die Kommutator-Stromkreise 34, die mit einem entsprechenden Satz von jeweils drei Meßwertgebern 32 verbunden sind. Ein getrennter Kommutator-Stromkreis 34 ist für jeden Satz von drei Wicklungen 24 vorgesehen, um beim Ausfall eines Wicklungssatzes die Statorarbeit fortsetzen zu können. Eine Steuereinheit 36 gibt Signale über die Leiter 38 auf die Kommutatorstromkreise 34 und bewirkt so den gewünschten Statorstrom sowie die gewünschte Drehrichtung des Läufers 26. Jeder einzelne, aus je drei auf einem Kreissegment von 60° angeordneten Meßwertgebern 32 bestehende Satz ist mit einem Kummutator-Stromkreis 34 verbunden. Die Signale der drei Meßwertgeber 32 in jedem Satz 1. 2 oder 3 geben dem entsprechenden Kommutatorstromkreis 1. 2 oder

3 die Läuferposition an. was die Steuerung der Ströme in den ei .isprechenden Wicklungssätzen erleichtert. Die Verwendung von Hall-Meßwertgebern zur elektronischen Kommutation der Wicklungen 24 ist in den US-PS 37 83 359 und 4086519 beschrieben, in F i g. 2 sind die Wicklungssätze 24 voneinander getrennt angeordnet und gleichmäßig um den Stator des Motors 20 verteilt. Dis Wicklungen 24 eines jeden Satzes sind untereinander in Y-Schaltung verbunden, wie schematisch im Schaltkreis 40 gezeigt. Zwei Schaltkreise 40 mit den Ausgängen lA2ßund 1Csowie3A3Cund4ßsind ebenfalls in F i g. 2 dargester!;.

In einer vorzugsweisen Ausgestaltungsform der Erfindung sind die Wicklungen 24 in achtundvierzig Statornuteii untergebracht; vierundzwanzig dieser Nuten sind in Fig. 2 als gestrichelte Linien in vertikaler Richtung dargestellt. Obwohl in Fig.2 nur die eine Hälfte der Statornuten gezeigt sind, ist es selbstverständlich, daß die andere Hälfte mit dieser identisch ist. Wie in der Figur für die Nuten 12 und 13 gezeigt, gibt es keine Überlappung von Wicklungen 24 zweier benachbarter Wicklungssätze. Diese Trennung verringert die magnetische Beeinflussung zwischen benachbarten Wicklungssätzen 24 und gestattet die individuelle Verwendung eines jedes Wicklungssatzes.

Die Ausgänge der Wicklungen 24 des ersten Wicklungssatzes sind mit \A und 2A für die erste Wicklung und mit Iß und 2ß für die zweite Wicklung sowie mit ICund 2Cfürdie dritte Wicklung bezeichnet. Im zweiten Wicklungssatz sind die Bezeichnungen wie folet: 3A und 4A für die erste Wicklung, 3ß und 4ß für die.zweite Wicklung und 3C und 4C für die dritte Wicklung. Die Wicklungen 24 in jedem Satz sind um 30" gegeneinander verschoben angeordnet; werden sie über die entsprechenden Kommutatorkreise mit Strom versorgt, so erstrecken sich die magnetischen Vektoren in Richtung der gewünschten Motor-Drehrichtung.

Die räumliche und magnetische Trennung zwischen benachbarten Wicklungseinheiten im erfindungsgemäßen Motor unterscheidet diesen von Motoren konven-

iii tioneller Bauart, in denen benachbarte Wicklungssätze überlappend und in gemeinsamen Nuten untergebracht sind. Wird ein Wicklungssatz des Motors 20 mit Strom versorgt, so erzeugt dieser ein ausreichendes Drehmoment, um den Motor 20 unter Last laufen zu lassen. Fällt

is ein Wicklungssatz aufgrund eines Fehlers in den Wicklungen 24 oder im Versorgungsstromkreis 34 aus, so kann ein zweiter Wicklungssatz mit Strom versorgt werden, oder zwei oder mehrere weitere Wicklungssätze können entweder gleichzeitig betrieben werden oder dienen als Ersatz. Werden mehrere '*/icklungssätze gleichzeitig betrieben, so bewirkt dies ein eiusprechend stärkeres Drehmoment für den Lastantrieb. Wird nur ein Wicklungssatz mit Strom versorgt, so bewegt sich der von diesem Satz gelieferte magnetische Feldvektor innerhalb cLs Bogens des entsprechenden Polpaares des Läufers 26 und bewegt diesen um 45°. Die Bewegung des Polpaares über diesen Winkelbereich wird über einen dem Wicklungssatz 24 zugeordneten Satz von Meßwertgebern 32 mit der Bewegung des magneti-

M sehen Vektors des Stators koordiniert. Der beschriebene Vorgang wiederholt sich nach jeweils 90° Läuferumdrehung.

Wie im Diagramm der F i g. 2 gezeigt, werden für die Phase A der Wicklung 24 ausschließlich die Nuten 1, 2, 7 und 8 verwendet, wobei dies die einzige Wicklung ist. die in diesen Nuten untergebracht ist. Für die Phase B der Wicklung 24 des ersten Wicklungssalzes werden die Nuten 3, 9, 4 und 10 benutzt. Die Phase C der Wicklung 24 ist noch weiter nach rechts im Diagramm der F i g. 2 verschoben und nimmt die Nuten 5. II, 6 und 12 ein.

Die F i g. 3 ist eine grafische Darstellung der Hall-Meßwertgeber 32 und eines Ausschnitte der Scheibe 28, wobei die Meßwertgeber 32 berachbar? zu je einem Polpaar auf der Scheibe 28 angeordnet sind. Der Kommutator-Stromkreis 34 enthält drei Komparatoren 42 und eine Quelle 44 für ein Referenzsignal. Die einzelnen, mit H1, ΗΊ und H 3 bezeichneten Meßwertgeber 32 sind jeweils mit einem entsprechenden Komparator verbundeil. Bei gleichmäßiger Drehung der Scheibe 28 erzeugen die Meßwertgeber 21 sinusförmige Signale. Wie noch im Zusammenhang mit F i g. Ij beschrieben wird, verwandeln die Komparatoren 42 die Signale der Meßwertgeber 32 in EIN-AUS-Signa-Ie entsprechend cjer Polarität der Hall-Spanninig. Die drei Signale der drei Komparatoren 42 enthalten ein 3-Bit-Signal, das den Läufersektor in Abschnitten von 60 elektrischen Graden kennzeichnet, entsprechend 15 mechanischen Graden der Läuferdrehung.

Der Kommutator-Stromkreis 34 enthält weiterhin eine ansprechbare logische Anordnung, wie beispielsweise ein ROM 46 (read only memory), eine Stromquelle 48, sechs Schalter 51—56, einen Impulsbreiten-Modulator 58 u >d einsn Taktgeber 60. Alle in F i g. 1 dargestellten Kommutator-Stromkreise sind untereinander identisch. Eine weitere Sicherheit wird dadurch erreicht, daß alle Brücken von getrennten Stromquellen versorgt werden.

Die sechs Schalter 51—56 sind alle entsprechend Fig. 4 aufgebaut und bilden eine Brücke, die die Wicklungen 24 eines jeden Wicklungssat/.cs mit Strom versorgt. In F i g. I ist jeder Wicklungssat/ 24 über sechs Leitungen mit einem Kommutator-Stromkreis 34 verbunden. Die sechs Leiter sind mit den sechs Anschlüssen der drei Wicklungen 24 verbunden. Der Einfachheit halber sind in Fig. 1 nur die Verbindungen des ersten und /weiten Kommutator-Stromkreises mit ihren entsprechenden Wicklungssätzen dargestellt. Es ist selbstverständlich, daß die übrigen beiden Wicklungssätze 24 ebenfalls mit den ihnen zugeordneten Kommutator-Stromkreisen verbunden sind.

Die Schalter 51—56 werden durch Signale vom Speicher 46 gesteuert. Ein positiver Ausgang der Stromversorgungsquelle 48 ist mit den Schaltern 51, 53 und 55 verbunden, während der negative Ausgang der Stromquelle 48 mit den Schaltern 52, 54 und 56 verbunden ist. Jeder der Schalter 51—56 wird durch das auf seinen Ausgang 62 gegebene Steuersignal entweder auf Stromdurchlaß oder auf Nichtleiten geschaltet. Sind z.B. die Schalter 51 und 56 auf Stromdurchlaß geschaltet und die restlichen Schalter 52, 53, 54 und 55 auf Nichtleiten, dann fließt der Strom vom positiven Ausgang der Stromquelle 48 über den Schalter 51 zum Ausgang 2Sdes Wicklungssatzes 24. durch diesen zum Ausgang IC und kehrt über den Schalter 56 zum negativen Ausgang der Stromversorgungsquelle 48 zurück. Durch geeignete Wahl der jeweiligen Schalterzustände — leitend bzw. nicht-leitend - können die entsprechenden Wicklungen 24 des Wicklungssatzes mit Strom versorgt werden, um so die schrittweise Fortbewegung des magnetischen Vektors in dem Teil des Stators, in dem die betreffenden Wicklungen untergebracht sind, zu bewirken.

Die Größenordnung des den Wicklungen 24 zugeiühricn Stroms wird durch impuKbieiic-n-Modüiaiion gesteuert, wobei der Arbeitsstrom der Modulation entsprechend dem gewünschten Wicklerstrom variiert wird. Die Modulation des Stromes erfolgt über ein Steuersignal des Taktgebers 60. der seinerseits vom Impulsbreiten-Modulator 58 gesteuert wird. Die Dauer de^s Taktgcber-Impulssignals ist geringer als die L/R-Zeitkonstante einer Wicklung, so daß die Induktion und der Widerstand der Wicklung die Stromimpulse des Wicklungsstromes glatten. Der gewünschte Strompegel wird durch die Spannung an der Steuereinrichtung 36 über den Leiter 64 hergestellt, wobei der Modulator 58 die Impulsbreite entsprechend der Spannung am Leiter 64 erhöht. Die Drehrichtung des Läufers, im oder entgegen dem Uhrzeigersinn, -.vird durch ein EIN-AUS-Signal über den Leiter 66 von der Steuereinheit 36 bestimmt. Die Steuerstomspannung und das Drehrichtungs-Signal werden beide dem Leiter 38 (Fig. 1) entnommen. Das Ausgangssigna! des Modulators 58 auf dem Leiter 58 ist ebenfalls ein EIN-AUS-Signal. Die EIN-AUS-Signale des Komparators 42. die den Läufersektor bestimmen, werden gemeinsam mit dem Richtungs- und Impulsbreiten-Signal über die Leiter 66 und 68 auf den Speicher 46 gegeben. Für jede Adresse gibt der Speicher 46 ein entsprechendes Ausgangssignal auf die Anschlüsse 62 der entsprechenden Schalter 51—56. Auf diese Weise werden die Wicklungen 24 mit einem Strom versorgt, der in Richtung und Größe dem entspricht, der die gewünschten magnetischen Feldkonvektoren erzeugt. Der Tei! G. r Adresse auf dem Leiter 68 dient zum Ein- und Ausschalten des Stromes mit einem Arbeitsstrom, der durch dieses Signal gesteuert wird.

Die Steuereinheit 36 in F i g. 1 und 3 erzeugt vier getrennte Ausgangssignale, die auf jedem der Leiter 38 an den entsprechenden Kommutator-Stromkreis 34 gegeben werden. Die Steuereinheit 36 enthüll einen Vorwarts-ZRückwärts-Wahlschalter 70. der das EIN-AUS-Signal auf Leiter 66 erzeugt und so die Drehrichtung im oder entgegen dem Uhrzeigersinn steuert. Es sind vier Verbindungen dargestellt, um das

ίο Drehrichtungs-Signal des Wahlschalters 70 auf jeden der Kommutator-Stromkreise 34 zu geben, obwohl das gleiche Signal auch gleichzeitig auf alle vier Kreis*: gegeben werden kann.

Das Stromsteuersignal 36 entspricht dem gewünschten Drehmoment-Pegel des Motors und wird entsprechend den äußeren Anforderungen, wie beispielsweise manueller Regelung oder »closed Ioop«-Signalen vermittels einer Schaltung, die auf diese Signale anspricht, eingestellt.

jeder Kommuta'or-Stromkreis 34 wird von der Steuereinheit 36 kontrolliert, die Fehler im Stromkreis oder im von diesem gesteuerten Bereich des Motors feststellen kann. So kann beispielsweise der gesamte, vom Motor verbrauchte Versorgiingsstrom überwacht und Fehler wie Unter- oder Überströme festgestellt werden: in einem solchen Fall '.ritt die Ersatzkontrollc in Kraft und schaltet den fehlerhaften Motor oder Schaltkreis ab.

Das erforderliche Drehmoment wird über die Stromsteuereinriehtung auf alle aktiven Stromkreise verteilt. Diese Steuereinrichtung kann das gesamte erforderliche Drehmoment von einer, zwei oder von jeder beliebigen Kombination von Motorsektionen abfordern, abhängig von den Signalen des Fehlerdctektors. Der Übergang von jeder beliebigen Kombination von Motorsektionen auf jede andere kann durch Hiüomaiischc oder «isiuidlc Steuerung erdigen, die nicht dargestellt sind, da sie dem Fachmann geläufig sind.

•io Fig.4 stellt den Schalter 51 aus F i g. 3 b/u. die Schalter 52—56 dar und weist einen Transistor 90. eine Diode 92. einen Widerstand 94 und einen Kondensator 96. eine Basis-Antriebsschaltung 98. die über die Emitter-Basisstrecke des Transistors 90 verbunden ist.

und eine Fotodiode 100. die mit den Eingängen 62 verbunden ist. auf. Die Fotodiode 100 verwandelt ein elektrisches Signal über die Anschlüsse 62 in ein optisches Signal, das die Basis-Antriebsschaltung aktiviert. Bei Verwendung einer optischen Kupplung kann der Schalter 51 bei einer Spannung arbeiten, die von der Spannung an den Anschlüssen 62 unabhängig ist. Die Schaltung 98 erzeugt im Transistor 90 einen leitenden oder nicht-leitenden Zustand in Übereinstimmung mit dem Signal über die Anschlüsse 62. Die Diode 92 bewirkt, daß der Strom in den Statorwicklungen durch den Schalter 51 in entgegengesetzter Richtung zu der des Transistors 90 fließt, wodurch dieser für den Fall, daß eine Umkehrspannung oder dn Umkehrstrom vom Motor 22 induziert wird, geschützt ist. Der Widerstand 94 und der Kondensator 96 tragen zur Unterdrückung der Spannungsschwankungen in den Wicklungen bei. welche durch plötzliche Übergänge des Transistors 90 vom nicht-leitenden in den leitenden Zustand hervorgerufen werden.

-5 Die Tabeüe in F i g. 5 zeigt die Fin- und Ausgänge der Wicklungen 24 aus Fig.2 und 3 entsprechend jedem elektrischen Sektor, wie dieser von den Hall-Meßwertgebern 32 festgestellt wird. Die erste Spalte der Tabelle

gibt den Sektor (von insgesamt sechs Sektoren) an, die dritte Spalte die Ausgänge der Y-Schaltung, durch die der Strom auf die Wicklungen 24 gegeben wird, und die vierte Spalte entspricht den Ausgängen, an denen der Strom die Wicklungen 24 verläßt. In der zweiten Spalte ist der . ;sultierende magnetische Vektor für den Wicklungsstrom in jedem einzelnen Sektor dargestellt. Das in dem Diagramm dargestellte Voranschreiten der ein/einen Zustände erfolgt entsprechend der Drehnchlung der Läuferpole nach links, d. h. einer Bewegung von Nut 12 in Richtung auf Nut I.

Das Diagramm zeigt, daß die Vektorengröße unabhängig vom Zustand der Wicklungen ist, wobei es keine Rolle spielt, ob diese in einigen Sektoren von vier benachbarten Nuten erzeugt wird oder, wie in anderen Sektoren, von zwei getrennten Gruppen mit je zwei Nuten. Da das Drehmoment des Motors proportion.?.! der Vektorgröße ist, ist dieses eine Funktion des Stroms, nicht aber des Sektors.

Die Umkehr der Drehmoment-Richtung in einem bestimmten Sektor wird dadurch erreicht, daß der Wicklungszustand durch einen Sektor ersetzt wird, der um eine drei höhere oder niedrigere Nummer hat. Dadurch wird die Drehrichtung der magnetischen Vektoren umgekehrt, ohne diese zu verschieben, wie aus Fig. 5 zu entnehmen ist. Dieser Vorgang erfolgt mit Hilfe des Vorwärts/Rückwärts-Signals 70. In F i g. b /eigen drei Grafiken den Verlauf der Hall-Spannung der drei Hall-Meßwertgeber 32 aus Fig. 3 als gestrichelte Linien, während die entsprechenden EIN-AUS-Ausgangsleistungen der entsprechenden Komparatoren 42 als ausgezogene Linien dargestellt sind. Die drei Grafiken sind, wie aus der Skala zu entnehmen, in örtlicher Übereinstimmung dargestellt. Die Skala zeigt sowohl die elektrischen als auch die mechanischen Grade. Da sich das Magnetfeldmuster der Scheibe 28 sowie das des Läufers 26 periodisch wiederholt, und zwar vier Mal pro Umdrehung, entsprechen 60 elektrische Grade 15 mechanischen Graden. So werden 360° Hall-Spannung während 90° Läuferumdrehung erzeugt. Betrachtet man die drei EilN-AUS-Signale der drei Grafiken, von denen jedes einer bestimmten Gradzahl der unten dargestellten Skala entspricht, so werden die einzelnen bits eines 3-bit-Wortes deutlich, wohri das 3-bit-Wort den Sektor von F i g. 3 in Gray-Code identifiziert. Z. B. ist bei 20 mechanischen Graden das 3-bit-Wort 110; bei 70 mechanischen Graden ist das 3-bit-Wort 001. Bei Betrachtung der F i g. 6 kann man sechs Sektoren in jedem Intervall von 360 elektrischen Graden feststellen, und jeder Sektor wird durch ein anderes 3-bit-Wort identifiziert. Der Satz der Hall-Meßwertgeber 32 bezeichnet also die sechs Sektoren der Kommutatorschaltung 34 und versetzt so diese in die Lage, die Wicklungen mit einem Strom zu versorgen, der in Richtung und Stärke dem gewünschten Drehmoment entspricht.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Kollektorlose Gleichstrommaschine mit einem permanentmagnetischen Rotor mit mindestens n=2 Polpaaren, mit einem Stator mit Statorwicklungen mit Sensoren und zugehöriger Beschallung zur Ermittlung der Position der einzelnen magnetischen Pole des Rotors relativ zur Position der Statorwicklungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Statorwicklungen in η Wicklungssätze (z. B. 241,242, 243,244) zusammengefaßt sind die in einem Abstand voneinander angeordnet sind, der ausreicht, um ihre gegenseitige magnetische Beeinflussung auf einen vernachlässigbaren Wert zu reduzieren, daß die Statorwicklungen eines jeden Wicklungssatzes (241, 242, 243, 244) so aufeinanderfolgend angeordnet sind, daß das erzeugte magnetische Feld mit den Feldern eines Polpaares des Rotors (26) reagiert und den Rotor <36) damit allein in Drehung versetzen kann, daß jedem der voneinander unabhängigen Wicklungssätze (241, 242, 243, 244) eine Stromversorgungs-Einrichtung (34) zugeordnet ist, die von den Stromversorgungs-Einrichtungen der anderen Wicklungssätze (24) völlig getrennt und elektrisch isoliert ist. daß jeder Wicklungssatz (241, 242, 243, 244) samt Stromversorgungs-Einrichtung (34) mit einem eigenen Positionssensor (32) versehen ist, der von den Positionssensoren der anderen Wicklungssätze unabhängig ist und daß die Stromversorgungskreise für die i ^nsoren (32) unabhängig voneinander und getrennt sind.

Die Erfindung betrifft eine kollektorlose Gleichstrommaschine nach der Gattung des Patentanspruchs.

Eine derartige kolleklorlose Gleichstrommaschine ist aus der US-PS 39 17 988 bekannt. Diese Gleichstrommaschine weist einen Rotor auf. der auf seinem äußeren Umfang eine Vielzahl von symmetrisch angeordneter, Pc^rni:ncnimagneten trägt. Der Stator ist mit Statorwicklungen versehen. Auf dem Rotor befindet sich entsprechend den Permanentmagnetpolen eine Anordnung, die abwechselnd lichtreflektierende und nichtlichtreflcktiercnde Teile aufweist. Diese Anordnung wird von einer Lichtquelle beleuchtet und das jeweils reflektierte Licl.l wird von einem lichtempfindlichen Empfänger empfangen und verarbeitet. Diese Sensoranordnung mit nachgeschauter Auswerteschaltung erlaubt die Ermittlung der Position der einzelnen magnetischen Pole des Rotors relativ zur Position der Statorwicklungen, wobei die vom lichtempfindlichen Empfänger abgegebenen Signale zur Ansteuerung der Statorwicklungen dienen. Diese Statorwicklungen sind alle parallelgeschaltet, so daß zum Beispiel beim Ausfall einer Wicklung der gesamte Motor nicht mehr zu verwenden ist. Daher ist man in der Vergangenheit dazu übergegangen, von mil Elektromotoren betriebene Geräte, die ständig funktionstüchtig sein müssen, mit zwei oder mehreren Motoren auf einer gemeinsamen Welle zu versehen oder mehrere Motoren über ein Differentialgetriebe miteinander zu verbinden. Damit war sichergestellt, daß bei Ausfall eines Motors der oder die anderen Motoren die Antrebsfunktion übernahmen. Der Nachteil einer derartigen Anordnung liegt darin, daß mehrere Motoren und deren mechanische Kopp

lung untereinander viel Platz erfordern.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine kollektorlose Gleichstrommaschine zu schaffen, die bei geringem Platzbedarf zuverlässig arbeitet und eine lange Lebensdauer aufweist

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs gelöst.

Aus der DE-OS 29 02024 ist es bekannt, für Linear- und Sektormotoren mehrere Wicklungen zu Wicklungssätzen zusammenzufassen, die jeweils an unterschiedliche Phasen einer Drehstromquelle angeschlossen werden.

Durch die Wicklungssätze, die zur Verhinderung der gegenseitigen Beeinflussung räumlich voneinander getrennt sind und jeweils unabhängig voneinander von einer getrennten Stromversorgungseinrichtung angesteuert werden, arbeitet die Maschine auch bei Ausfall eines oder mehrerer Stromkreise weiter. Das heißt, die Funktionsfähigkeit der Maschine bleibt trotz kompakter Bauweise auch bei Ausfaii mehrerer Wicklungen durch Unterbrechung oder Kurzschluß erhalten. Damit wird es möglich, die erfindungsgemäße bürstenlose Gleichstrommaschine auch dort einzusetzen, wo höchste Anforderungen an die Betriebssicherheit gestellt werden müssen, beispielsweise für kritische Steuervorgänge, wie sie beim Flugzeugbau für elektromechanische Stellantriebe erforderlich sind, wenn diese die bisher üblichen, mit Redundanz ausgestatteten Hydraulik-Systeme ersetze?, sollen.

Da die Maschine auch als Generator verwendet werden kann, kann sie auch zur Umwandlung von mechanischer in elektrischer Energie verwendet werden. In einem solchen Fall gewährleistet die erfindungsgemäße Gleichstrommaschine die Versorgung mehrerer Stromkreise. Bei Ausfall eines Stromkreises wird der Energiefluß in den übrigen Stromkreisen nicht unterbrochen.

Die mit den einzelnen Wick!ungssj;tz>:n verbundenen Kommutatorschaltkreise können zur Erzielung eines maximalen Drehmoments alle gleichzeitig eingesetzt werden; in diesem Fall wird durch den Ausfall eines oder mehrerer Stromkreise das Drehmoment entsprechend verringert. Die Wicklungen beziehungsweise Schaltkreise können aber auch als Ersatzglieder dienen und nur dann über einen Steuerschaltkreis in Betrieb gesetzt werden, wenn dieser einen Ausfall einer Wicklung, eines Sensors oder eines Kommutatorstromkreises feststellt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt

Tig. I die erfiridiingsgemäße Gleichstrommaschine mit Kommutatorschallkreisen als Blockdiagramm.

Fig. 2 ein Schaltschema für eine Hälfte des Stators nach Fig. I,

F i g. 3 die schematische Darstellung des elektrischen Schaltschemas für die in Fig. I dargestellte Maschine, wobei einige Teile des Schaltkreises in Form eines Blockdiagramms dargestellt sind,
bo F i g. 4 eine sehematisehe Darstellung eines Schalters einer Brückenschaltung gemäß F i g. 3.

Fi; 5 eine Tabelle, die die Ausgänge eines Statorwicklungssatzes darstellt: die Bezeichnungen für die Ausgänge stimmen mit denen gemäß F i g. 2 und 3 überein, und

Fig. 6 eine graphische Darstellung der Hall-Spannungen eines Wicklungssatzes als gestrichelte Linie mit den entsprechenden Schwellenwerten, die dem Spei-