DE3447979A1

DE3447979A1 - Elektronisch kommutierte gleichstrommaschine und deren verwendung

Info

Publication number: DE3447979A1
Application number: DE19843447979
Authority: DE
Inventors: Erich 8500 Nürnberg Rabe
Original assignee: Individual
Current assignee: ORTO HOLDING AG LUXEMBURG/LUXEMBOURG LU
Priority date: 1984-09-13
Filing date: 1984-09-13
Publication date: 1986-03-20

Description

KA ItNI MNWAUI t

TISCHER, KERN;& BREHM

344797?

Albert-Rosehaupter-Strasse 65 D 8000 München 70 Telefon (089) 7605520 Telex 5-212284 patsd Telegramme Kempatent München

Erich Rabe "~ ' 2. Juli 1985

"8500 Nürnberg RA-02

Bundesrepublik Deutschland

Elektronisch kommutierte Gleichstrommaschine und deren Verwendung

Beschreibung:

Die Erfindung betrifft eine elektronisch kommutierte Gleichstrom-^ maschine. Weiterhin betrifft die Erfindung bevorzugte Anwendungen dieser Gleichstrommaschine.

Diese Gleichstrommaschine kann sowohl motorisch wie generatorisch betrieben werden. Nachstehend wird diese Maschine insbesondere für die motorische Anwendung in Form eines elektronisch kommutierten Gleichstrommotors beschrieben, ohne daß damit eine Einschränkung der Erfindung beabsichtigt ist.

Mehr im einzelnen betrifft die Erfindung eine elektronisch kommutierte Gleichstrommaschine, mit einem Rotor mit wenigstens einem Permanentmagneten mit wenigstens vier konzentrisch zur Rotordrehachse angeordneten und im wesentlichen senkrecht zu dieser polarisierten Polen benachbart zu einem ringförmigen Rückschlußteil, ferner mit wenigstens einer feststehenden, mäanderförmigen , als gedruckte Schaltung aus-

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gebildeten Leiterbahnanordnung im Ringspalt zwischen Rotor und Rückschlußteil, we±±-eriiin_jnit einer Einrichtung zur Erfassung der Winkelposition des Rotors gegenüber der Leiterbahnanordnung und mit einer AnsteueKlektronik, die anhand der von der Erfassungseinrichtung gebildeten Signale den Stromfluß durch die Leiterbahnanordnung so steuert, damit diese ein den Rotor antreibendes Magnetfeld—erzeugt.

Ein elektronisch kommutierter Gleichstrommotor dieser Bauart ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 1 613 380 bekannt. Die Statorwicklung des bekannten Motors ist in Form einer gedruckten Schaltung auf einem Träger ausgebildet und besteht - bezogen auf eine Hauptfläche des Trägers - ausschließlich aus einer einzigen Windung eines einzigen, mäanderförmig geführten Leiters. Über die Anordnung der Ansteuerelektronik ist in dieser Druckschrift nichts gesagt.

Die Besonderheiten der bekannten Bauweise liegen insbesondere in der Vielpoligkeit des Parmanentmagnet-Rotors und der optimalen Anordnung der eisenlosen Statorwicklung innerhalb eines engen, zylinderförmigen magnetischen Luftspaltes. Zu den aus dieser Bauweise resultierenden Vorteilen gehören hohe Gleichmäßigkeit der Drehmomentverteilung über den Umfang in Abhängigkeit vom Drehwinkel bei motorischem Betrieb oder hoch linearer Zusammenhang zwischen Drehzahl und Amplitude der erzeugten Wechselspannung bei generatorischem Betrieb, sowie minimaler magnetischer Streufluß und geringe Ankerrückwirkung. Obwohl gesagt wird, daß die bekannte Anordnung und Ausbildung der Leiterbahnanordnung "eine denkbar"beste Kupferausnutzung gewährleistet", liefert ein solcher Motor mit der bekannten mäanderförmigen Leiterbahnanordnung lediglich ein vergleichsweise geringes Drehmoment, weil der motorisch wirksame, magnetische Luftspalt überwiegend durch magnetisch inerte. Materialien, nämlich das Trägermaterial der gedruckten Schaltung und/oder Luft ausge-.füllt ist.

Demgegenüber besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine elektronisch kommutierte Gleichstrommaschine dieser Art bereitzustellen,-dieweiterhin die Vorteile der bekannten Bauweise gewährleistet, die jedoch zusätzlich einen wesentlich höheren Wirkungsgrad hat und eine platzsparende Unterbringung der Ansteuerelektronik erlaubt-."-

Ein weiteres Ziel der—vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Gleichstrommaschine dieser Art in Form eines elektronisch kommutierten Gleichstrommotors bereitzustellen, der gegenüber herkömmlichen, elektronisch kommutierten Gleichstrommotoren mit Permanentmagnet-Rotor aus herkömmlichen Magnetmaterialien wie etwa Ferriten bei gleichem Raumbedarf ein höheres Drehmoment erzeugt, und-eine optimale Raumausnutzung erlaubt»

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Gleichstrommaschine dieser Art als Antrieb für rotierende Speichermedien verfügbar zu machen, wobei die Abgabe von Störstrahlen aus der Ansteuerelektronik in die Nachbarschaft der Speichermedien vermieden werden muß.

Ausgehend von einer elektronisch kommutierten Gleichstrommaschine mit den oben angegebenen Merkmalen ist die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe und Ziele dadurch gekennzeichnet, daß jeder gerade hin- und herführende Mäanderabschnitt der mäanderförmigen Leiterbahnanordnung aus einer Anzahl paralleler Leiterabschnitte besteht, die Anfänge und Enden der diese Leiterabschnitte bildenden Leiter - je nach Anwendungsfall parallel oder in Reihe geschaltet sind, und die geometrische Anordnung der Anschlußkontakte dieser Leiter und/oder der Sensoren der Erfassungseinrichtung eine direkte Verbindung mit der Ansteuerelektronik erlaubt, die auf einer - vorzugsweise ringförmigen - Platine um die Rotordrehachse herum innerhalb der Leiterbahnanordnung untergebracht ist.

Der hohe Füllfaktor der besonderen mäanderförmigen Statorwicklung und deren geringe Eigeninduktion in Verbindung mit

-lO-hohen Homogenität der Feldlinien und der optimalen Anordnung der geraden, aus einer-Anzahl paralleler Leiterabschnitte bestehenden, hin- und herführenden Mäanderabschnitte völlig innerhalb eines engen, magnetisch wirksamen Ringspaltes sind die wesentlichen Gründe für"Ilen höheren Wirkungsgrad der erfindungsgemäßen, elektronisch kommutierten Gleichstrommaschine. Die platzsparende Anordnung der Ansteuerelektronik innerhalb des von der Leiterbahnanordnung umschlossenen Ringraumes erhöht die Raumausbeute, ermöglicht kurze Verbindungswege zwischen der Ansteuerlektronik und den Sensoren sowie zu den Anschlußkontakten der Leiterbahnanordnung und schirmt die Ansteuerelektronik ab, so daß keine Störstrahlung in die äußere Umgebung gelangen kann.

Ein vielpoliger, elektronisch kommutierter Gleichstrommotor mit dem aus der DE-OS 1 613 380 bekannten Aufbau ist bislang - offensichtlich wegen seiner geringen Leistung - nicht im industriellen Maßstab realisiert und vertrieben worden. Weiterhin sind vielpolige, elektronisch kommutierte Gleichstrommaschinen bekannt geworden, die einen ebenen Ringspalt aufweisen (vgl. etwa DE-OS 32 31 966). Die als Flachspule ausgebildete Statorwicklung kann eine mäanderförmige Leiterbahnanordnung mit mehreren Leiterbahnen pro hin- und herführendem Mäanderabschnitt sein. Die Pole des Permanentmagneten des Rotors sind notwendigerweise parallel zur Rotordrehachse polarisiert, und diese Anordnung bedingt eine radiale Ausrichtung der neutralen Zone zwischen benachbarten Magnetpolen. Notwendigerweise resultieren sektorförmige Freispalte zwischen den an diese radiale Ausrichtung angepaßten Leiterbahnabschnitten, was den Füllfaktor einer solchen flachen Statorwicklung vermindert. Solche vielpoligen elektronisch kommutierten Gleichstrommotoren mit ebenem magnetischem Luftspalt weisen in der Regel einen geringen Wirkungsgrad auf, weil die Wechselwirkung zwischen Permanentmagnetpolen und den Spulen auf den unterschiedlichen Radien eine nicht-optimale, nämlich Radius-

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abhängige EMK erzeugt. Demgegenüber haben die erfindungsgemäß aufgebauten Gleichstrommotoren wegen der optimalen Geometrie und des hohen Füllf ak-fcor-s-- der Statorwicklung einen deutlich höheren Wirkungsgrad.

Ferner liefert ein erfindungsgemäß aufgebauter Gleichstrommotor ein hohes, gleichförmiges Anlaufmoment aus jeder Stellung dos Rotors-hefaus—-Dank des hohen Füllfaktors der erfindungsgemäß vorgesehenen Statorwicklung wird eine kleinere Spaltbreite als bei herkömmlichen Gleichstrommotoren mit permanentmagnetischer Erregung ermöglicht, die praktisch nur von den Fertigungstoleranzen abhängig ist, ohne daß magnetische Fesselung in Rotationsrichtung auftritt.

Weiterhin ermöglicht die erfindungsgemäße Bauweise die Unterbringung der Ansteuer- und Kontrollelektronik innerhalb des von der Antriebseinheit umschlossenen Ringraumes, wodurch keine Störstrahlung nach außen dringen kann.

Die über die Wickelköpfe miteinander verbundenen, geraden, hin- und herführenden Mäanderabschnitte, sind vorzugsweise parallel zur Rotordrehachse ausgerichtet. Diese hin- und herführenden Mäanderabschnitte bilden die wirksamen Abschnitte der Leiterbahnanordnung zur Erzeugung des den Rotor antreibenden Magnetfeldes, wenn entsprechend gesteuerter Strom durch den/die Leiter fließt. Der Abstand zwischen einem geraden hinführenden Mäanderabschnitt und dem benachbarten geraden herführenden Mäanderabschnitt korrespondiert mit dem Abstand zwischen den neutralen Zonen benachbarter Pole des Permanentmagneten. Jeder gerade hin- oder herführende Mäanderabschnitt besteht aus einer Anzahl, parallel und gegenseitig im Abstand geführter Leiterabschnitte.

Vorzugsweise übersteigt die Länge der Permanentmagnetpole die Länge der geraden hin- und herführenden Mäanderabschnitte nur geringfügig. Die vollständig im vielpoligen homogenen Magnetfeld befindlichen, miteinander verbundenen, hin- und herführenden Mäanderabschnitte sind längs des Umfanges eines

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^Zylinders oder Kegelstumpfabschnittes eng benachbart im Abstand zur Umlaufbahn der Permanentmagnetpol-Stirnflächen angeordnet, so daß eine optimale Leiterbahnanordnung zur Erzeugung des den Rotor antreibenden Magnetfeldes bei entsprechend gesteuertem Stromduj.chgang ,durch den die Leiter resultiert.

Die erfindungsgemäße Bauweise ermöglicht auch bei vergleichsweise geringem Rotordurchmesser und Verwendung üblicher Magnetmaterialien wie etwa Ferrite für den Permanentmagnetrotor eine ganz wesentliche Erhöhung des Drehmomentes im Vergleich zu herkömmlichen elektronisch kommutierten Gleichstrommotoren bei außerordentlich hoher Gleichförmigkeit der Drehmomentver-'teilung über den Umfang in Abhängigkeit vom Drehwinkel. Weiterhin können auf einem Rotor durch mehrfache Anwendung dieses Bauprinzips mehrere Antriebsebenen innerhalb einer einzigen Rotationsebene um eine gemeinsame Drehachse herum realisiert werden. Derartige Antriebsebenen können mechanisch-geometrisch phasenverschoben zueinander angeordnet sein, so daß eine weitere Steigerung der Gleichförmigkeit des Drehmoments resultiert. Schließlich kann das vom Motor abgegebene Drehmoment zusätzlich über die Länge der Permanentmagnetpole beeinflußt werden.

Der hohe Füllfaktor, die optimale Feldverteilung und die Vermeidung jeglicher magnetischer Fesselung zwischen Rotor und Statoranordnung bewirken ein überraschend hohes Drehmoment, eine hohe Gleichförmigkeit der Drehmomentverteilung und ermöglichen eine ausgezeichnete Konstanz der Nenndrehzahl bei motorischer Anwendung. Aufgrund dieser Eigenschaften ist die erfindungsgemäße Gleichstrommaschine bei der Anwendung als Gleichstrommotor insbesondere zum Antrieb von rotierenden Speichermedien in der Datenverarbeitungstechnik geeignet, weil eine höhere Datendichte auf den Speichermedien ermöglicht wird. Die Anordnung der Ansteuerelektronik innerhalb des von Leiterbahnanordnung, dem ringförmigen Permanentmagneten und dem Rückschlußteil um schlossenen Ringraumes, vermeidet das Auftreten jeglicher Störstrahlung,

welche die Speichermedien beeinträchtigen könnte.

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Ein weiterer Gesichtspunkt der Erfindung betrifft deshalb
die Anwendung einer Gleichstrommaschine in Form eines elektronisch kommutierten__GJLeichstrommotors mit den oben angegebenen Merkmalen zum Antrieb der Spindel für solche rotierenden Speichermedien. Insbesondere ist der erfindungsgemäße Motor zum Antrieb solcher rotierender Speichermedien
geeignet,, die höchste Anforderungen an die Konstanz der UmdrehungsgeschwindigkejLt-und-die präzise Anordnung des Plattenauflagetellers stellen, um einen exakten und schnellen
Zugriff des Schreib/Lese-Kopfes der Speichereinrichtung zu
schaffen. Derartige Anforderungen treten insbesondere bei
Hartplattenspeichern auf. Die erfindungsgemäße elektrische
Gleichstrommaschine ist bei motorischer Anwendung hervorragend als Antriebsaggregat für derartige Hartplattenspeicher geeignet. Ein mit einem erfindungsgemäßen Gleichstrommotor
angetriebener Plattenspeicher, insbesondere Winchester-Plattenspeicher erlaubt eine wesentlich höhere Datendichte, etwa bis zum 10-fachen der derzeit möglichen Datendichte.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen
der Erfindung erqeben sich aus den Unteransprüchen und/oder der nachstehenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen.

Wie bereits gesant, weist die mäanderförmiqe Leiterbahnanordnung als wirksame Abschnitte.miteinander verbundene, hin- und herführende Maanderabschnitte aus einer Anzahl paralleler Leiterabschnitte auf. Die Anordnung dieser hin- und herführenden Mäanderabschnitte längs des Umfanges eines Zylinders oder Kegelstumpfabschnittes erlaubt eine parallele Ausrichtung dieser hin- und herführenden Leiterabschnitte zur Drehachse des Rotors. Vorzugsweise sind auch die neutralen Zonen zwischen benachbarten Polen des Permanentmagneten parallel zu dieser Rotordrehachse ausgerichtet, so daß eine Anzahl gerader Leiterabschnitte resultiert, die sich in optimaler Anordnung zur Erzeugung eines den Rotor antreibenden Magnetfeldes befinden.

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Dadurch wird ein hohes Anlaüfmoment und ein hoher Wirkungsgrad erhalten.

Nach einer alternativen Ausgestaltung können die hin- und herführenden Mäanderabschnitte die Leiterbahnanordnung unter einem Winkel zu den neutralen Zonen zwischen benachbarten Polen des Permanentmagneten verlaufen. Dadurch kann das Anlaufverhalten des Motors beeinflußt und dessen Drehmomentverteilung über den Umfang noch weiter geglättet werden. .._

Benachbarte hin- und herführende Mäanderabschnitte der Leiterbahnanordnung sind über einen weiteren Leiterbahnauschnitt miteinander verbunden. Die resultierenden Wickelköpfe können vollständig innerhalb des magnetischen Luftspaltes angeordnet sein. Vorzugsweise verlaufen die Wickelköpfe außerhalb des magnetisch wirksamen Lüftspaltes in der Verlängerung des Ringspaltes. Es resultieren wenige Bahnen mit kurzen Wegen über den Kopf der Statoranordnung, so daß geringe Ohm'sche Verluste auftreten.

Bei einer alternativen Ausgestaltung können die Wickelköpfe aus der geometrischen Verlängerung des Ringspaltes herausführen. Eine solche Bauweise ist für Motoren mit geringer Bauhöhe zweckmäßig, die bei begrenzter Bauhöhe dennoch ein hohes Drehmoment liefern sollen. In einem solchen Falle können beispielsweise die aus dem Ringspalt herausgeführten Wickelköpfe unter einem Winkel, insbesondere senkrecht zur geometrischen Verlängerung des Ringspaltes verlaufen.

Die Anordnung der Wickelköpfe außerhalb des magnetisch wirksamen Luftspaltes ist bei einem vergleichbaren Motoraufbau aus der DE-AS 15 72 442 bekannt. Der ringförmig ausgeführte, permanentmagnetische Läufer des bekannten kollektorlosen Gleichstrommotora weist lediglich zwei, radial magnetisierte Pole auf. Eine eisenlose Ständerwicklung befindet sich im Ringspalt zwischen permanentmagnetischem Läufer und einem zugeordneten, ringförmigen Rückschlußteil. Die Ständerwicklung besteht aus zwei, um 90 versetzten Wicklungssträngen, von denen jeder lediglich zwei wirksame, parallel zur Läuferdrehachse verlaufende Strangabschnitte aufweist. Die bekannten Wicklungsstränge bestehen überwiegend aus zur Erzeugung einer EMK unwirksamen Wickelköpfen und weisen keine mäanderförmige Leiterführung auf.

Vorzugsweise ist vollständig innerhalb des magnetischen Luftspaltes eine gerade und parallele Anordnung der über die Wikkelköpfe miteinander verbundenen, hin- und herführenden Mäanderabschnitte längs des Umfangs eines Zylinders oder Kegelstumpfabschnittes realisiert. Der Umfang einer solchen mäanderförmigen Leiterbahnanordnung in Zylinderkonfiguration ist an die zylindrische Umlaufbahn der Permanentmagnetpol-Stirnflachen

so angepaßt, daß eine gegenseitige Berührung zwischen Leiter-"abschnitten und Polflächen vermieden, zwischen diesen jedoch ein möglichst geringer Abstand eingehalten wird. Nach einem weiteren Gesichtspunkt soll die Breite des magnetischen Luftspaltes weniger als 200 um, vorzugsweise weniger als 100 um betragen.

Die Anordnung der geraden, hin- und herführenden Mäanderabschnitte längs des Umfangs eines Kegelstumpfabschnittes wird dann vorgesehen, wenn die Pole des Permanentmagneten mit ihrer Längsachse geneigt zur Motordrehachse ausgerichtet sind, so daß die Polflächen in einer kegelstumpfförmigen Umlaufbahn rotieren. In einem solchen Falle soll der Regelwinkel, das ist der Winkel zwischen Umfangsflache und Längsmittellinie des Kegelstumpfabschnittes, vorzugsweise weniger als 20 C und besonders bevorzugt weniger als 15 C betragen, um eine ausreichende Homogenisierung der Feldlinienverteilung des Permanentmagneten zu gewährleisten.

Zwischen den parallelen, hin- und herführenden Mäanderabschnitten werden vorzugsweise gleiche Abstände vorgesehen, die eine über den Umfang der zylindrischen oder Kegelstumpfabschnitt- förmigen Anordnung verteilte, gleichmäßige Polteilung ergeben, welche mit der Polteilung des Permanentmagneten korrespondiert, d.h. übereinstimmt oder in einem ganzzahligen Verhältnis dazu steht. Besonders bevorzugt stimmt der Abstand zwischen einem geraden hinführenden Mäanderabschnitt und dem benachbarten geraden herführenden Mäanderabschnitt mit der Polbreite des Permanentmagneten überein. Auf diese Weise entspricht die Teilung der Polzahl über den Ringumfang des Permanentmagneten der Teilung der hin- und herführenden Mäanderabschnitte über den Umfang des Zylinders oder Kegelstumpfabschnittes. Allerdings ist eine übereinstimmende Anzahl der Pole und der hin- und herführenden Mäanderabschnitte nicht erforderlich. Beispielsweise können gegenüber 36 Polen von insgesamt 40 Permanentmagnetpolen 36 hin- und herführende Mäanderabschnitte vorgesehen werden, und gegenüber den restlichen 4 Permanentmagnetpolen befinden sich keine

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hin-und herführenden Mäanderabschnitte, weil der entsprechende _, Platz für Magnetfeldsensoren und/oder Kontaktierungen der Leiteranschlüsse ausgenutzt wird.

Die Länge der hin- und herführenden Mäanderabschnitte soll an die Länge der Permanentmagnetpole angepaßt sein, um ein optimales Antriebsmoment zu gewährleisten. Die Länge der Permanentmagnetpole ist nicht besonders beschränkt und kann im Extremfall von einigen Millimetern bis zu einigen Metern reichen. Beispielsweise ist zum Antrieb einer Fensterjalousie ein Jalousiemotor nach dem erfindungsgemäßen Bauprinzip realisiert worden, der bei einem Durchmesser von lediglich ca. 6 cm eine Pollänge von 150 cm und mehr aufweist, um das zum Antrieb der Jalousie erforderliche hohe Drehmoment zu liefern. Alternativ kann zum Antrieb einer Uhr oder dergleichen ein erfindungsgemäßer Gleichstrommotor mit einer Pollänge von lediglich ca. 2 mm ausreichend sein. Zur Anwendung als Antriebsaggregat für einen Winchester-Plattenspeicher weist der erfindungsgemäße Gleichstrommotor vorzugsweise eine Pollänge zwischen 4 und 24 mm, beispielsweise eine Pollänge von etwa 9 mm auf.

Der/die Leiter der Leiterbahnanordnung besteht(bestehen) aus herkömmlichen, elektrisch leitenden Materialien mit vorzugsweise niedrigem spezifischem Ohm'sehen Widerstand. Gut geeignet sind beispielsweise Leitermaterialien aus Cu, Al, ~Xg, Au, Pt und deren Legierungen.Jeder Leiter kann beliebigen, beispielsweise kreisrunden Querschnitt aufweisen. Vorzugsweise ist für den/die Leiter eckiger, insbesonderer rechteckiger Querschnitt vorgesehen, um einen besonders hohen Füllfaktor zu erzielen. Für den/die Leiter können solche Querschnittsabmessungen vorgesehen werden, daß auch ohne zusätzlichen Träger eine stabile,selbsttragende mäanderförmige Leiterbahnanordnung

eng benachbart zur Umlaufbahn der Polflächen resultiert. Vorzugsweise ist jedoch ein Träger vorgesehen, an dem eine oder mehrere mäanderförmige Leiterbahnanordnungen im Sinne einer

gedruckten-Schaltung angebracht ist (sind). Beispielsweise kann eine sog. Multi-Layer-Anordnung realisiert werden, in welcher die Leiterbahnanordnung in herkömmlicher Form über Ätz- und/oder Additiv-Verfahren erzeugt oder durch "Multi-Wiring" aufgebaut wird. Für die-als~~gedruckte Schaltung an und/oder in einem Träger ausgebildete mäanderförmige Leiterbahnanordnung, deren hin— und herführende Mäanderabschnitte _x aus einer Anzahl paralleler Leiterabschnitte bestehen, kommen die herkömmlichen Verfahren in Betracht, wie etwa additive oder subtraktive Erzeugung, Sputtertechnik, Siebdruckverfahren und dgl.. Mit diesen Verfahren zur Erzeugung einer gedruckten Schaltung kann besonders einfach eine mäanderförmige

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Konfiguration der (Leiterbahnanordnung aufbauenden parallel geführten. Leiter realisiert werden.

Die Fixierung der Leiterbahnanordnung an einem Träger gewährleistet trotz minimaler Leiterquerschnittsabmessungen die notwendige Stabilität, um einen möglichst engen magnetischen Luftspalt zu ermöglichen. Der Träger kann aus üblichem, inertem, elektrisch isolierendem Trägermaterial bestehen; zu beispielhaften Trägermaterialien gehören Polyesterfolien, Kaptonfolien, flexibles Keramikmaterial, glasfaserverstärkte Kunststoff-Folien, Gewebe aus Glasfasern, Kohlenstoff-Fasern, Aramide-Fasern und dgl.. Das Trägermaterial soll eine ausreichende Festigkeit aufweisen, so daß es eine freitragende Anordnung der Leiterbahnanordnung in engem Abstand zur Polflächen-Umlaufbahn ermöglicht. Vorzugsweise soll der Träger geringe Dicke aufweisen.

Vorzugsweise ist auf jeder Seite des Trägers eine aus mehreren parallelen Leitern bestehende mäanderförmige Leiterbahnanordnung vorhanden. Bei einer solchen Anordnung kann wenigstens eine Leiterbahnanordnung auf einer Seite des Trägers gegenüber wenigstens einer weiteren Leiterbahnanordnung auf der anderen Seite des Trägers elektro-magnetisch phasenverschoben angeordnet

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sein. Ein Motor mit einer solchen phasenverschobenen Anordnung von wenigstens zwei getrennten, stromdurchflossenen Leiterbahnen läuft in jeder Rotorsteilung mit eindeutiger Drehrichtung an. Die elektromagnetische Phasenverschiebung zwischen solchen getrennten Leiterbahnanordnungen auf verschiedenen Seiten des Trägers kann beispielsweise 60°, SK)° oder 120° betragen. Alternativ kann auch eine deckungsgleiche Anordnung der auf den gegenüberliegenden Seiten des Trägers befindlichen Leiterbahnanordnungen vorgesehen werden. Eine solche deckungsgleiche Anordnung liefert eine höhere EMK und kann mit doppelter Betriebsspannung betrieben werden.

Nach einem wesentlichen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung besteht jeder gerade hin- und herführende Mäanderabschnitt der mäanderförmigen Leiterbahnanordnung aus einer Anzahl paralleler Leiterabschnitte. Diese Leiterabschnitte werden durch eine Anzahl parallel und im Abstand zueinander geführter Leiter gebildet. Die Anfänge und Enden dieser Leiter sind - je nach Anwendungsfall - parallel oder in Reihe geschaltet. Eine Serien-Schaltung dieser Leiter ermöglicht eine Anpassung an Nennspannungen. Durch Parallel-Schaltung bei gleicher Nennspannung kann das Anlaufmoment beeinflußt und bei höheren Drehzahlen die Gegen-EMK verringert werden.

Bei der Kontaktierung benachbarter Anfänge und/oder Enden der auf einer Seite des Trägers befindlichen Leiter müssen auf den Rotor zuzeigende Verdickungen vermieden werden, weil das eine unnötige Verbreiterung des magnetischen Luftspalts zur Folge hätte. Vorzugsweise werden solche miteinander zu verbindenden Anfänge und/oder Enden der Leiter auf Stoß geschweißt. Alternativ kann eine überlappende Anordnung dieser Anfänge und/oder Enden vorgesehen werden, wobei die resultierende Verdickung in das Trägermaterial hinein und/oder in den Bereich des anliegenden magnetischen Schlußes versenkt wird.

Die Zahl der einzelnen parallelen Leiter einer mäanderförmigen Leiterbahnanordnung ist nicht besonders begrenzt. Bei einem er-

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findungsgemäßen, rait einer Betriebsspannung von 12 Volt betriebenen Gleichstrommotor wurden gute Ergebnisse mit je einer elektromagnetisch phasenverschoben, auf jeder Seite des Trägers angeordneten Leiterbahnanordnung erzielt, die aus je sieben, parallel geführten Leitern in Mäanderkonfiguration besteht.

Bei Bedarf kann in den freien Raum zwischen einem hinführenden Mäanderabschnitt und einem herführenden Mäanderabschnitt ein weiterer Leiterbahnzweig,etwa in Form eines isolierten Drahtes (mit rundem oder quadratischem Querschnitt) eingebracht werden, um den Füllfaktor des magnetischen Luftspaltes weiter zu stei- ~ gern und damit die EMK noch weiter zu erhöhen.

Be.i-all diesen Ausführungsformen kann die Leiterbahnanordnung auf dem Träger mittels eines Abdeckmittels fixiert sein, das die Leiterbahnanordnung auch gegenüber dem ihr zugeordneten magnetischen Schluß oder gegenüber einer weiteren Leiterbahnanordnung elektrisch isoliert.

Zur Erzeugung einer mäanderförmigen, auf einem Träger befindlichen Leiterbahnanordnung geht man zweckmäßigerweise von ebenem Bandoder Streifenmaterial aus. Nachdem die gewünschte mäanderförmige Leiterbahnanordnung mit einer Anzahl parallel geführter Leiter durch übliche Verfahren zur Erzeugung einer gedruckten Schaltung ausgebildet worden ist, wird das flexible Trägermaterial zu einem Ring mit der gewünschten zylinderförmigen oder kegelstumpfförmigen Anordnung der hin- und herführenden Mäanderabschnitte geschlossen. Zur Gewährleistung der gewünschten, bestimmten Leiterbahnanordnung sind auf dem Trägermaterial vorzugsweise Markierungsmarken vorhanden. Der Durchmesser eines solchen Ringes ist nicht besonders beschränkt. Für die Anwendung als Antriebsaggregat beim Winchester-Speicher kommen beispielsweise Durchmesser zwischen 40 und 120 mm in Betracht; vorzugsweise sind hierfür Durchmesser zwischen etwa 60 und 90 mm vorgesehen. Andererseits kann ein erfindungsgemäßer Gleichstrommotor für die Anwendung bei Kraftfahrzeugen zum Direktantrieb der Räder für den Durchmesser der .Leiterbahnanordnung auch Werte von 40 cm und mehr aufweisen.

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Auf einem solchen Träger können neben der oder den Leiterbahnanordnung (en) zusätzlich Sensoren der Erfassungseinrich-'T-ung angebracht sein. Als Sensoren für die Erfassung des Permanentmagnetpol-Magnetfeldes kommen Einrichtungen in Betracht, die auf Halleffekten, Wiegand-Effekten oder opto-elektronischen Effekten beruhen. Ferner kommen als Sensoren Näherungsschalter in Betracht. Derartige Sensoren sind bezüglich der magnetischen Polmitten aller stromdurchflossenen, parallelen, hin- und herführenden MäanderabschFi^te~eTektrisch winkelpräzise angeordnet/ so daß die Kommutierung in den Nulldurchgängen des Magnetflusses erfolgt. Diese winkelpräzise Anordnung kann neutral, voreilend oder nacheilend zur Kommutierung vorgesehen werden.

Die Sensoren liefern Signale an die Ansteuerelektronik zur Steuerung des Stromdurchganges durch die Leiterbahnanordnung(en). Es können Sensoren vorgesehen werden, die Analogsignale liefern, etwa in Abhängigkeit von der Drehzahl. Vorzugsweise werden Sensoren vorgesehen, welche Digitalsignale in Form von Rechteckimpulsen für die Ansteuerelektronik liefern. Neben der Kommutierung für den Motor kann aus diesen Rechteckimpulsen ein Regelsignal für die Drehzahlsteuerung in Abhängigkeit von Last und Spannung gewonnen werden, Diese Drehzahlsteuerung kann insbesondere über eine Pulsbreitenregelung vorgenommen werden. Die Ansteuerelektronik steuert den Stromfluß durch den/die Leiter, so daß diese(r) ein den Rotor antreibendes Magnetfeld erzeug(t)en. Beispielsweise kann dieser Stromfluß durch An- und Ausschalten oder durch Umpolung gesteuert werden. Hierzu kann die Ansteuerelektronik beispielsweise eine Schaltung nach der US-Patentschrift 4 309 675 aufweisen.

Nach einem weiteren, notwendigen Gesichtspunkt der Erfindung ist diese Ansteuerelektronik auf einer Platine innerhalb des von der Leiterbahnanordnung umschlossenen Ringraumes untergebracht; vorzugsweise kann hierzu eine ringförmige Platte vorgesehen werden, die im Ringraum zwischen Drehachse und Statoranordnung untergebracht ist. Es resultiert eine hervorragende Abschir-

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mu.ng der Ansteuerelektronik. Es wird eine solche geometrische Anordnung der Anschlußkontakte des oder der Leiter und/oder der Sensoren der Erfassungseinrichtung vorgesehen, die eine direkte Verbindung dieser Anschlußkontakte mit der Ansteuerelektronik - erlaubte Dadurch entfallen lange Leitungswege zur Ansteuerelektronik.

Auf einer solchen Platine innerhalb der Antriebsebene kann sich ein Steuerquarz befinden, der zusammen mit aktiven Bauelementen eine Frequenz erzeugt, mit welcher - bei motorischer Anwendung ,die Drehzahl der Gleichstrommaschine stabilisiert werden kann. Damit als Steuerquarz billige Uhrenquarze mit einer Quarzfrequenz von 32.768 Herz als Referenznormale eingesetzt werden können, werden zweckmäßigerweise Permanentmagnetrotoren mit einer l/2ⁿ-fachen Polzahl vorgesehen, also Rotoren mit Polzahlen von 64,128 oder 256 Polen. ■

Zu den notwendigen Bestandteilen der erfindungsgemäßen Gleichstrommaschine gehört ein magnetischer Schluß bzw. ein Rückschlußteil für das von dem Permanentmagneten des Rotors ausgehende und die Leiterbahnanordnung durchsetzende Magnetfeld.

Im Gegensatz zu bekannten Vorschlägen, die für den magnetischen Schluß beispielsweise Weicheisen vorsehen, soll erfindungsgemäß dieser magnetische Schluß aus einem Material bestehen, das neben hoher Permeabilität nur geringe Ummagnetisierungsverluste aufweist, insbesondere bei den hier auftretenden hohen Frequenzen - bei der erfindungsgemäß angestrebten Vielpolanordnung können Kommutierungsfrequenzen bis zu mehreren 100 kHz auftreten. Für das Material werden beispielsweise Permeabilitäten von über 40 bis zu 10.000 und mehr γ, vorzugsweise von 150 bis 2 000 u angestrebt. Als Material für einen solchen, stationär angeordneten magnetischen Schluß kommen beispielsweise Sinterwerkstoffe und/oder Pulverpreßstoffe mit hoher Permeabilität und geringer elektrischer

- 23 Leitfähigkeit wie etwa Weichferrite in Betracht.

Der magnetische Schluß weist eine an die Konfiguration der stromdurchflossenen Leiterbahnanordnung angepaßte ringförmige Gestalt auf. Um ein hohes Drehmoment und guten Wirkungsgrad zu gewährleisten, soll die Leiterbahnanordnung möglichst nahe benachbart und elektrisch isoliert zu einem solchen ringförmigen-Rückschlußteil angeordnet sein, so daß wiederum eine enge Annäherung der Permanentmagnetpole an die Leiterbahnanordnung ermöglicht wird, um einem möglichst engen magnetischen Luftspalt zu erhalten. Für die hier erläuterte Ausführungsform mit stationär angeordnetem magnetischem Schluß kann die Leiterbahnanordnung - beispielsweise die auf einer Seite eines Trägers befindliche Leiterbahnanordnung - unter zwischengeschalteter elektrischer Isolierung unmittelbar an dem ringförmigen Rückschlußteil befestigt sein. Je nach Bauweise des Motors kann die stromdurchflossene Leiterbahn nur am Außenumfang des ringförmigen Rückschlußteils,nur am Innenumfang des ringförmigen Rückschlußteils oder sowohl an dessen Außenumfang wie an dessen Innenumfang angeordnet sein. Auch eine Zuordnung von mehreren zylinderförmigen oder kegelstumpfförmigen Leiterbahnanordnungen zu mehreren ringförmigen Rückschlußteilen ist möglich, so daß ein Gleichstrommotor mit mehreren aktiven Antriebsebenen innerhalb einer Rotationsebene um eine gemeinsame Achse herum resultiert.

Bei einer beispielhaften Ausführungsform, wie sie nachstehend mehr im einzelnen mit Bezugnahme auf Fig. 1 erläutert ist, weist der dargestellte erfindungsgemäße Gleichstrommotor eine Antriebsebene auf, und die mäanderförmige, an einem Träger befestigte Leiterbahnanordnung in Zylinderkonfiguration ist unter Zwischenschaltung einer elektrischen Isolierung am Außenumfang eines ringförmigen Rückschlußteils befestigt, das seinerseits mit seinem Innenumfang an einem ringförmigen Gehäuseabschnitt des Motors abgestützt ist. In diesem Falle rotieren die Polflächen

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des "Permanentmagneten des Rotors außen um die Leiterbahnanordnung herum, so daß pin Außenläufer vorliegt.

Die den rotierenden Polen des Permanentmagneten zugewandte Fläche des Rückschlußteils soll vorzugsweise so ausgebildet sein, daß eine magnetische Fesselung dieser Pole unterbunden- " ist. Zu diesem Zweck kann—die-den rotierenden Polen des Permanentmagneten zugewandte Fläche des Rücksrhlußteils glatt, also nutenlos sowie frei von Einkerbungen, Vertiefungen- und dgl. ausgebildet sein. Alternativ konnten in dieser Fläche des Rückschlußteils Nuten ausgespart sein, die schräg zu~ geraden neutralen Zonen des Permanentmagneten (vorzugsweise parallel zur Drehachse) verlaufen, oder in dieser Fläche des magnetischen Schlusses könnten Nuten ausgespart sein, die gegenüber schräg verlaufenden neutralen Zonen gerade ausgerichtet sind.

Alternativ zu der vorstehend erläuterten Ausführungsform mit stationär angeordnetem magnetischem Schluß kann wenigstens ein magnetischer Schluß um die Drehachse des Rotors drehbar angeordnet sein. Im einfachsten Falle kann ein solcher drehbarer magnetischer Schluß aus einem weiteren Permanentmagneten des Rotors bestehen, der konzentrisch zum anderen Permanentmagneten des Rotors angeordnet ist und synchron mit diesem rotiert. In diesem Falle ist die Leiterbahnanordnung im Ringspalt zwischen zwei synchron rotierenden Permanentmagneten angeordnet, und jeder Permanentmagnet dient wechselseitig als Rückschlußteil für den anderen Permanentmagneten. Eine solche Ausführungsform ist nachstehend mehr im einzelnen mit Bezugnahme auf Fig. 3 erläutert.

Der Rotor der erfindungsgemäßen Gleichstrommaschine weist einen oder mehrere Permanentmagnete (n) auf, dessen/deren Pole im wesentlichen senkrecht zur Drehachse polarisiert sind.

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Der Permanentmagnet eines Rotors kann aus einem einzigen, geschlossenen Ring bestehen. Alternativ kann ein solcher Permanentmagnet aus mehrenen-Segmenten bestehen, die auf einer zur Drehachse konzentrischen Kreisbahn angeordnet sind.

Zur Erzeugung der Pole in einem solchen Permanentmagneten
geht man von permanentmagnetisierbarem Material hoher Koerzitivkraft aus. BeispieLsweise-kann der Permanentmagnet aus
pulverförmigem Magnetmaterial bestehen, das homogen in einer
Kunststoffmatrix dispergiert ist. Als Magnetmaterialien korn- men beispielsweise Ferrite, insbesondere Strontium- oder
Bariumferrite sowie Sm/Co-Materialien, ausgewählte Seltene
Erd-Verbindungen und dgl. in Betracht.

Ein geeigneter, sektorförmiger oder vorzugsweise ringförmiger Permanentmagnet ist vielpolig lateral magnetisiert und wird
vorzugsweise an der zur Leiterbahnanordnung abgewandten Seite mit Rückschlußmaterial belegt. Hierfür kann beliebiges Weicheisenmaterial vorgesehen werden, weil keine Ummagnetisierung
eintritt. Zweckmäßigerweise wird auf eine möglichst innige
Verbindung zwischen Magnetmaterial und Rückschlußmaterial geachtet. Hierzu kann das Rückschlußmaterial in die zur Herstellung des Permanentmagneten vorgesehene Spritzgußform eingelegt werden, und das thermoplastische, permanentmagnetisierbare
Material wird aufgespritzt bzw. aufgepreßt. Zweckmäßigerweise erfolgt die Stromstoßmagnetisierung an dem mit Rückschlußmaterial versehenen ringförmigen Magnetmaterial, bevor diese Einheit in ein Gehäuse eingebaut wird, um induktive Magnetisierungsverluste in den umgebenden Gehäuseteilen und Feldverzerrungen zu vermeiden. Anstelle der Belegung mit Rückschlußmaterial könnte auch ein ringförmiger Permanentmagnet grösserer Poltiefe vorgesehen werden.

Die Anzahl und Größe der Pole des Permanentmagneten werden
durch die Magnetisierungsbedingungen festgelegt. Die PoI-

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breite eines einzelnen Poles, das ist dessen Abmessung in Umfängsrichtung des ringförmigen Permanentmagneten, kann von ca. 0,3 mm bis 30 mm reichen; die größeren Werte kommen insbesondere bei Motoren mit hohen Leistungen in Betracht, beispielsweise bei einem Linearantrieb für Kraftfahrzeuge.

Für Motoren zum Antrieh_S£On_r_otierenden Speichermedien in der Datenverarbeitungstechnik werden vorzugsweise Polbreiten von ca. 2 bis 6 mm vorgesehen. Die Poltiefe, das ist die Abmessung in radialer Richtung eines, ringförmigen Permanentmagneten, hängt von dem verwendeten Magnetmaterial ab; insbesondere bei Magnetmaterialien mit sehr hoher Koerzitivkraft, wie etwa den Co/Sm-Materialien, kann eine geringere Poltiefe ausreichen. Vorzugsweise wird ein angenähert quadratischer Querschnitt eines einzelnen Poles mit gleichen Werten von Polbreite und Poltiefe vorgesehen. Für einen als Antriebsaggregat für einen Winchester-Speicher vorgesehenen erfindungsgemäßen Gleichstrommotor ist beispielsweise eine Polbreite und eine Poltiefe von jeweils etwa 3,8 mm vorgesehen. Wie bereits oben festgestellt, kann die Länge der Pole des Permanentmagneten in weitem Umfang schwanken und beispielsweise von einigen Millimetern bis zu einigen Metern reichen.

Die Ausrichtung der Polpolarisierung - nämlich im wesentlichen senkrecht auf die Rotor-Drehachse zu - erlaubt die Realisierung und optimale Ausnutzung einer hohen Polzahl bei vergleichsweise geringem Rotorumfang. Wie aus obigen Angaben über die Polbreite hervorgeht, kann ein ringförmiger Permanentmagnet mit einem Durchmesser von ca. 4 cm bereits 40 und mehr Pole aufweisen.

Insbesondere wenn es auf Gleichförmigkeit des Drehmomentes und Konstanz der Umlaufgeschwindigkeit eines Motors ankommt, wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine hohe Polzahl angestrebt. Bei einem Rotor mit 32 und mehr Polen kann die Abweichung der Drehzahlschwankung über den Umfang bei Anwendung

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einer entsprechenden Ansteuerelektronik vorzugsweise unter 1 Promille gehalten werden. Wenn zusätzlich jegliche magnetische Fesselung dank "SeTTIglatten, nutenfreien Zylinderwand des Rückschlußteils ausgeschaltet ist, erzeugt ein solcher Motor praktisch keinerlei magnetische Laufgeräusche (Magnetostriktion) . Andererseits ist -die ^erzielbare Polzahl keineswegs auf die oben angegebenen Werte beschränkt. Nach dem er- ~ findungsgemäßen Bauprinzip~s"rnd bereits Gleichstrommotoren realisiert worden, die mehr als 200 Pole, beispielsweise 512 Pole aufweisen.

Wie oben bereits angedeutet, kann ein Rotor mehrere, ringförmige, geschlossene Permanentmagnete aufweisen, die auf zur Drehachse konzentrischen Kreisbahnen mit unterschiedlichem Durchmesser angeordnet sind, um mehrere Antriebsebenen innerhalb einer Rotationsebene um eine gemeinsame Drehachse herum zu realisieren. Hierbei können einzelne Antriebsebenen motorisch betrieben und eine oder mehrere weitere Ebene(n) generatorisch betrieben werden, beispielsweise als Tachogenerator. In dem resultierenden Ringspalt zwischen zwei synchron rotierenden Permanentmagneten kann lediglich eine Leiterbahnanordnung mit einer Anzahl mäanderförmig parallel im Abstand zueinander geführten Leiter vorgesehen sein. In einem solchen Falle dient jeder Permanentmagnet wechselseitig als magnetischer Schluß für den anderen Permanentmagneten. Alternativ kann in einem Ringspalt mit angepaßter Breite jedem Permanentmagneten eine mäanderförmige Leiterbahnanordnung zugeordnet sein, wobei der Raum zwischen den Leiterbahnanordnungen mit einem magnetischen Schluß ausgefüllt ist, der als Bestandteil der Statoranordnung stationär angebracht ist. Nach einer weiteren Abwandlung könnte im Raum zwischen den beiden Leiterbahnanordnungen auch ein rotierender magnetischer Rückschluß für die Permanentmagnete untergebracht sein.

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Bezogen auf eine Raumeinheit vermag der erfindungsgemäße Gleichstrommotor ein besonders großes Drehmoment zu liefern. Gegenüber herkömmlichen Gleichstrommotoren kann in der gleichen Raumeinheit ein mehrfaches Drehmoment, beispielsweise das dreifache Drehmoment erz_eugt werden. Bei Anwendung einer passenden Erfassungseinrichtung verbunden mit einer entsprechenden Ansteuerelektronik kann eine außerordentlich hohe Konstanz der Nenndrehzahl des Motors erzielt werden; beispielsweise können die Abweichungen von der Nenndrehzahl ohne weiteres unter 1 Promille gehalten werden. Für Gleichstrommotoren mit diesen Eigenschaften bestehen zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten. Beispielsweise kann der erfindungsgemäße Gleichstrommotor für den Antrieb des rotierenden Kopfes und/oder des Bandes von Videorecordern verwendet werden. Weiterhin können Servomotoren für Lage- und Positionsänderungen nach dem erfindungsgemäßen Bauprinzip aufgebaut sein. In Kombination mit Regelschaltungen kann die erfindungsgemäß aufgebaute Maschine als Tachogenerator Verwendung finden. Für derartige Tachogeneratoren können Permanentmagnete mit sehr geringer Poltiefe und geringem Polabstand vorgesehen werden, um Tachofrequenzen über 300 Hz bis zu 100 kHz und mehr zu realisieren. Weiterhin kann ein erfindungsgemäß aufgebauter Gleichstrommotor als Motor für Plattenspieler eingesetzt werden. Ferner kommen erfindungsgemäß aufgebaute Gleichstrommotoren als Kapstan-Antrieb bei Tonbandgeräten in Betracht.

Eine besonders bevorzugte Anwendung betrifft die Verwendung eines erfindungsgemäßen Gleichstrommotors als Antriebsaggregat zum Antrieb von rotierenden Speichermedien in allen Feldern der elektronischen Signalverarbeitung z.B. in der Datenverarbeitung, der Unterhaltungselektronik und dgl.. Beispielsweise kann der erfindungsgemäße Gleichstrommotor als Antriebsaggregat in Floppy-Disk-Speichern vorgesehen werden. Ganz besonders bevorzugt wird der erfindungsgemäße Gleichstrommotor als Antriebsaggregat beim sog. Winchester-Plattenspeicher verwendet, weil eine mehrfache Datendichte realisiert werden kann.

Nachstehend wird die Erfindung mehr im einzelnen anhand bevorzugter Ausführungsformen mit.Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert; die letzteren zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung einen Schnitt in axialer Richtung durch einen erfindungsgemäßen, als Außenläufer ausgebildeten ' · Gleichstrommotor;

Fig. 2 in schematischet Darstellung anhand eines ^v. Querschnittes längs der Linie II-II aus Fig. 1 . die gegenseitige Zuordnung von Rotor und Statoranordnung beim Motor nach Fig. 1;

Fig. 3 in schematischer Darstellung einen Schnitt in

axialer Richtung durch eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen, als Innenläufer ausgebildeten Motors, der druckdicht in den Überdruckraum einer Speichereinrichtung eingesetzt ist;

Fig. 4 in schematischer Darstellung einen Schnitt in

axialer Richtung durch eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Motors, dessen Rotor " zwei benachbarte, ringförmige Permanentmagnete aufweist;

Fig. 5a und 5b in ausschnittsweiser Darstellung weitere

Ausführungsformen erfindungsgemäßer Motoren, bei denen mehrere Antriebsebenen innerhalb einer Rotationsebene um eine gemeinsame Achse realisiert sind;

Fig. 6 ebenes Bandmaterial mit einer gedruckten Schaltung zur Erzeugung "einer erfindungsgemäß vorgesehenen mäanderförmigen Leiterbahnanordnung; und

Fig. 7 anhand graphischer Darstellungen einen Vergleich der Gleichförmigkeit der Drehmomentsverteilung zwischen einem erfindungsgemäßen Motor und einem herkömmlichen Gleichstrommotor.

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Die.Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Gleichstrommotor, 'dessen Rotor 30 und eine Drehachse 1 drehbar gelagert ist. Dieser Motor weist eine Grundplatte 10 auf, an welcher die wesentlichen Motorkomponenten befestigt sind. Diese Grundplatte 10 kann aus verstärktem Kurist st of fmaterial oder aus nicht-magnetischem, metallischem Material wie etwa Aluminium bestehen. Am Innenumfang der im wesentlichen ringförmigen Grundplatte 10 ist einstückig eine Hülse 11 angeformt, in deren Bohrung die Lager für die Welle des Rotors 30 eingesetzt sind. Bei diesen Lagern kann es sich beispielsweise um Kugellager oder Gleitlager handeln. In der dargestellten Ausführungsform sind zwei in axialer Richtung im Abstand zueinander angeordnete Kugellager 12 und 12' vorgesehen. Das obere Kugellager 12 liegt an einem Spannring 13 an, der in eine am Außenumfang der Rotorwelle ausgesparte Ringnut eingesetzt ist. Hierdurch ist das obere Kugellager 12 gegenüber einer axialen Verschiebung begrenzt. Oberhalb dieses Spannringes 13 befindet sich eine Dichtung 14, die selbst den Austritt feinster Staubpartikel verhindert.

Am Außenumfang eines ringförmigen, von der Grundplatte 10 in axialer Richtung nach unten abstehenden Flansches 15 liegt der magnetische Schluß der Stator-Anordnung an. Bei der dargestellten Ausführungsform besteht dieser magnetische Schluß aus einem Ring 21 aus Weichferrit. Am glatten Außenumfang des Ringes 21 liegt - unter Zwischenschaltung einer elektrischen Isolierung - die mäanderförmige Leiterbahnanordnung 20 an. Eine Ansteuerelektronik 23 ist auf einer ringförmigen Platine 24 im Ringraum innerhalb der Leiterbahnanordnung 20 und mit dieser direkt verbunden, angeordnet. Über eine - nicht dargestellte - Zuführungsleitung kann die Ansteuerelektronik 23 mit Strom und Spannung zum Betrieb des Motors versorgt werden. Weiterhin sind - nicht dargestellte - Sensoren vorhanden, welche die Stellung des Magnetfeldes des Rotors gegenüber der Statoranordnung erfassen und die Ansteuerelektronik 23 mit den entsprechenden Signalen versorgen.

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Eng benachbart im.Abstand zu den hin- und herführenden Mäanderabschnitten der mäanderförmigen Leiterbahnanordnung in Zylinderkonfiguration rotieren die.Polflächen des Permanentmagneten 31 des Rotors 30. In der dargestellten Ausführungsform ist dieser Permanentmagnet 31 ringförmig ausgebildet und besteht aus pulverförmigem Magnetmaterial, das in einer ausgehärteten Kunst- · Stoffmatrix dispergiert ist. Der Innenumfang des Permanentmagnetringes 31 weist eine-glatte-Oberfläche auf. Am Außenumfang des Permanentmagnetringes 31 ist magnetisches Rückschlußntaterial in Form eines Weicheisenringes 32 angebracht. Von der.Innenseite des Rotorgehäuses 34 steht ein, konzentrisch zur Drehachse 1 angeordneter zylindrischer Ansatz nach innen vor und bildet den Wellenabschnitt 35 des Rotors. Am Außenumfang dieses Rotor-Wellenabschnittes 35 ist eine Stufe ausgespart, mit welcher der Rotorwellenabschnitt 35 fest am drehbar gehaltenen Innenring des unteren Kugellagers 12' anliegt. Mit seinem ortsfest gehaltenen Außenumfang liegt dieses untere Kugellager 12' am der Bohrung der Hülse 11 der Grundplatte 10 an und ist gegen axiale Verschiebung gegenüber der Hülse 11 durch einen Spannring 16 gesichert, der in eine am Innenumfang der Hülse 11 ausgesparte Ringnut eingesetzt ist. Aus dem Vollmaterial des Rotor-Wellenabschnittes 35 ist ein konzentrisch angeordnetes in der dargestellten Ausführungsform durchgehendes - Innengewinde 36 herausgeschnitten. Bei einer alternativen Ausführungsform konnte das von der Innenseite ausgehende Innengewinde 36 nicht durchgängig sein, sondern vor dem Rotorgehäuse enden.

Eine .im wesentlichen hutförmige Plattenauflage 40 weist eine Abdeckplatte 41 auf, von der ein zylindrischer, konzentrisch zur Drehachse angeordneter Wandabschnitt 42 absteht, der in einem sich in radialer Richtung erstreckenden Flanschabschnitt 43 endet. Die Oberseite des Flanschabschnittes 43 definiert die Plattenauflage-Ebene "B". Der Innenumfang des zylindrischen Wandabschnittes 42 ist in engem Abstand dreh-

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bar zum Außenumfang der Hülse 11 gehalten. Von der Abdeckplatte 41 steht ein mittig angeordneter Wellenabschnitt 44 der Plattenauflage 40 nach innen vor. Mit seinem Außenumfang liegt dieser Plattenauflage-Wellenabschnitt 44 sowohl am drehbar gehaltenen Innenring des oberen Kugellagers-12 wie am drehbar gehaltenen Innenring des unteren Kugellagers 12¹ an. Der ortsfest gehal- * tene Außenring des oberen Kugellagers 12 liegt an der Innenwand der Hülse 11 an. Zwischen dem oberen Kugellager 12 und dem unteren Kugellager 12' ist ein ringförmiger Abstandshalter 17 eingesetzt, der an der Oberseite einer Wellfeder 18 anliegt, die sich mit ihrer Unterseite am Spannring 16 abstützt. Von der Stirnfläche des Plattenauflage-Wellenabschnittes 44 steht ein mittig angeordneter, mit Außengewinde 46 versehener Schraubbolzen 45 ab. Dieser Schraubbolzen ist in das Innengewinde 36 am Rotor-Wellenabschnitt 35 einschraubbar und weist einen ballig abgerundeten Endabschnitt 47 auf. Zur Erdung des Rotors kann dieser ballige Endabschnitt 47 an einer nicht dargestellten - geerdeten Kontaktfeder anliegen.

Der Schraubbolzen 45 wird in das Innengewinde 36 am Rotor-Wellenabschnitt 35 eingeschraubt, bis die Wellfeder 18 mechanisch gespannt wird. Durch das Anstellen der Drehkraft gegenüber der Wellfeder 18 kann der Abstand "A" zwischen der Plattenauflage-Ebene "B" und einer durch die Grundplatte 10 definierte Bezugsebene "C" sehr genau eingestellt werden. Bei der hier beschriebenen Ausführungsform ließ sich der Abstand "A" auf wenige,ytim genau einstellen. Nach Vornahme der gewünschten Einstellung wird der Schraubbolzen 45 gegen eine Verstellung gegenüber dem Innengewinde 36 gesichert, beispielsweise durch ein Klebemittel. Sofern das Rotorgehäuse 34 und die Plattenauflage 40 aus Aluminium oder einem anderen metallischen Material wie etwa "Zamak" bestehen, kann als Klebemittel beispielsweise "Loktite" dienen.

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Für den Gleichstrommotor nach Fig". 1 wird nachstehend die gegenseitige Zuordnung von Permanentmagnet des Rotors und mäanderförmige Leiterbahnanordnung des Stators mit Bezugnahme auf Fig. 2 erläutert. Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung einen Querschnitt längs der Linie II-II aus Fig. 1. Aus Gründen der größeren Übersicht ist lediglich ein ca. 90 umfassendes Segment der vollständigen Ringanordnung dargestellt.

Von außen nach innen gesehen schließt sich unmittelbar an die Innenwand des Weicheisenringes 32 die Außenwand des ringförmigen Permanentmagneten 31 an. Die Einzelpole 38, 38', 38", 38"' usw. des ringförmigen Permanentmagneten 31 sind alternierend in radialer Richtung, d.h, senkrecht auf die Drehachse zu aufmagnetisiert, was schematisch anhand der Orientierung der Pfeile "a" angedeutet ist. In der dargestellten Ausführungsform entspricht die Poltiefe "b" - das ist die Polabmessung in radialer Richtung - im wesentlichen der Polbreite "c", nämlich der Polabmessung in axialer Richtung.

In engem Abstand (der in Fig. 2 aus Gründen der Übersichtlichkeit größer dargestellt ist) zum Innenumfang des ringförmigen Permanentmagneten 31 ist stationär ein Träger 26 einer gedruckten Schaltung angebracht. An der Außenseite des Trägers sind je drei Leiterabschnitte 27', 27" und 27"' eines hinführenden Mäanderabschnittes 27 derals gedruckte Schaltung ausgebildeten mäanderförmigen Leiterbahnanordnung ange-bracht. Im Abstand dazu verlaufen an der Außenseite des Trägers 26 je drei Leiterabschnitte 28', 28" und 28"' eines herführenden Mäanderabschnittes 28 der Leiterbahnanordnung.

Entsprechende hin- und herführende Mäanderabschnitte der Leiterbahnanordnung befinden sich - elektromagnetisch versetzt angeordnet - auf der Innenseite des Trägers. Die an der Innenseite des Trägers befindlichen Mäanderabschnitte liegen - durch eine elektrische Isolierung 29 getrennt - un-

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mittelbar am Außenumfang eines Ringes 21 aus Weichferrit an, welcher den magnetischen Schluß für das die Leiterbahnanordnung durchsetzende Permanentmagnetfeld bildet.

Die Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gleichstrommotors. Im wesentlichen enthält dieser Motor die gleichen Komponenten wie der Motor nach Fig. 1; jedoch ist gegenüber jenem die Anordnung von Rotor und Stator vertauscht. Beim Motor nach Fig. 3 rotiert der ringförmige Permanentmagnet des Rotors innerhalb einer konzentrischen zylindrischen Leiterbahnanordnung, die ihrerseits am Motorgehäuse abgestützt ist (Innenläufer).

Im einzelnen weist der Motor nach Fig. 3 ein topfförmiges Motorgehäuse 111 auf, von dessen Rand ein Ringflansch 110 radial absteht. Mit diesem Ringflansch 110 ist der Motor druckdicht in eine kreisförmige Aussparung eines Gehäuses 102 einsetzbar, das einen Überdruckraum 103 umschließt. Bei Bedarf kann im Abdichtungsbereich eine - nicht dargestellte Dichtvorrichtung vorgesehen werden. Innerhalb dieses Überdruckraumes befinden sich die vom Motor angetriebenen, rotierenden Speichermedien 104 und 104', die über einen ringförmigen Abstandshalter 105 voneinander getrennt sind. Eine Deckplatte 106 drückt diese Speichermedien 104 und 104¹ in eine stufenförmige Aussparung am Außenuinfang eines Rotorkörpers 130.

Am Innenumfang des zylindrischen Abschnittes des Motorgehäuses 111 liegt der magnetische Schluß für das die Leiterbahnanordnung 120 durchsetzende Magnetfeld des rotierenden Permanentmagneten an. In der dargestellten Ausführungsform besteht dieser magnetische Schluß aus einem magnetischen Ring 121 aus Weichferrit. Ein enqer Spalt trennt die Leiterbahnanordnung 120 von den Polflächen des rotierenden, ringförmigen Permanentmagneten 131. Der ringförmige Permanentmagnet ist längs seines Innenumfanges an einem Weicheisenring

abgestützt,- der seinerseits fest an einem axial abstehenden Ringflansch 133 des Rotorkörpers 130 angebracht ist. Innerhalb des von der Leiterbahnanordnung 120 umschlossenen Ringraumes befindet sich die Ansteuerelektronik 123, die auf einer ringförmigen Platine 124 angebracht ist, die ihrerseits an der Innenseite des Bodens des Motorgehäuses 111 abgestützt · ist. Über - nicht dargestellte - Zuführungsleitungen wird die Ansteuerelektronik 123 mit Strom _ujid Spannung zum Antrieb des Motors versorgt. Im freien Raum unterhalb des Permanentmagneten 131 erstreckt sich die Platine 124 bis zur Leiterbahnanordnung 120, so daß eine direkte Verbindung mit den zur Ansteuerelektronik 123 führenden Anschlüssen möglich ist.

Vom Boden des Motorgehäuses 111 erstreckt sich mittig in axialer Richtung ein mit dem Motorgehäuse 111 einstückig ausgebildeter Zapfen 115 nach innen, an dessen Außenumfang die festgehaltenen Innenringe der Lager 112 und 112' anliegen. Der Endabschnitt des Zapfens 115 ist abgestuft, so daß eine mittige Verlängerung 116 resultiert, an deren Umfang ein Außengewinde 117 eingeschnitten ist. Am balligen Ende der Verlängerung 116 liegt eine Kontaktfeder zur Erdung des Rotors an.

Am Innenumfang des im wesentlichen hülsenförmigen Rotorkörpers 130 liegen die drehbar gehaltenen Außenringe der Lager 112 und 112' an. Am Innenumfang des Rotorkörpers 130 ist eine Ringnut ausgespart, in welche ein Spannring 134 eingesetzt ist, der das obere Lager 112 gegen eine axiale Verschiebung gegenüber dem Rotorkörper 130 abstützt. Am Innenumfang des Rotorkörpers 130 liegt ein ringförmiger Abstandshalter 135 an, der sich mit seiner Oberseite an der Unterseite des Spannringes 134 und mit seiner Unterseite an der Oberseite einer ringförmigen Wellfeder 136 abstützt. Diese Wellfeder 136 liegt mit ihrer Unterseite an der Oberseite des drehbar gehaltenen Außenringes des unteren Lagers 112' an. Der festgehaltene Innenring dieses unteren

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Lagers' 112' ist in eine Stufe am Zapfen 115 des Motorgehäuses

111 eingesetzt.

Ein mit Innengewinde versehenes Gewindestück 118 kann auf das Außengewinde 117 der ZapferwerJLängerung 116 aufgeschraubt werden. Mit einer Aussparung an seinem Außenumfang liegt dieses Gewindestück 118 am festgehaltenen Innenring des oberen Lagers

112 an. Über das Anziehen des Gewindestückes 118 kann wiederum die axiale Anordnung des Rotorstückes 130 gegenüber dem Motor-. gehäuse 111 sehr genau festgelegt werden.

Nach Sicherung der Schraubverbindung zwischen Gewindestück 118 und Zapfenverlängerung 116 wird die mittige Öffnung des RotorsCückes 130 mittels einer Abdeckkappe 137 verschlossen.

Bei dieser Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gleichstrommotors befinden sich die den Rotor 130 und damit auch die Plattenauflage drehbar haltenden Lager 112 und 112* innerhalb des Überdruckraumes 103, so daß eine Lagerdichtung nicht erforderlich ist. Der Arbeitsspalt zwischen dem Permanentmagneten 131 am Rotor 130 und der fest am Motorgehäuse 111 angebrachten Leiterbahnanordnung 120 ist mit einer Sperre 119 überdeckt, die an der Oberseite des Ringflansches 110 angebracht ist. Diese Sperre 119 unterbindet das Austreten von Staubpartikeln aus dem Motor in den Überdruck raum 103. Zusätzlich kann es für diese Ausführungsform zweckmäßig sein, sämtliche Komponenten des Motors mit einem das Ablösen und Austreten von Staubpartikeln verhindernden Schutzüberzug zu bedecken.

Die mit Fig. 4 dargestellte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gleichstrommotors ist im wesentlichen analog zum Motor nach Fig. 1 aufgebaut. Abweichend ist der beim Motor nach Fig.l vorgesehene stationäre magnetische Schluß hier durch einen weiteren ringförmigen Permanentmagneten ersetzt, der am Rotor angebracht ist.

Im einzelnen befindet sich hier die stationär angebrachte zylindrische_Leiterbahnanordnung 220 im Arbeitsspalt zwischen zwei ringförmigen Permanentmagneten 231 und 233. Am Umfang des äußeren Permanentmagneten 231 liegt der Weicheisenring 232 an. Der konzentrisch zum äußeren Permanentmagneten 231 angeordnete innere Permanentmagnet 233 liegt mit seinem Innenumfang an einem Weicheisenring 234 an. In diesem Falle wirkt jeder Permanentmagnet_2-3J.__und 233 wechselseitig als magnetischer Schluß für das die Leiterbahn 220 durchsetzende Permanentmagnetfeld des anderen Permanentmagneten.

Anhand der Fig. 5a und 5b sind schematisch verschiedene Alternativen zur Realisierung eines erfindungsgemäßen Motors mit mehreren Antriebsebenen-innerhalb einer Rotationsebene Om eine gemeinsame Drehachse herum angedeutet. Der Motor nach Fig. 5a weist drei ringförmige, innerhalb einer gemeinsamen Ebene konzentrisch zueinander angeordnete Permanentmagnete 331, 332 und 333 auf, die fest an einem Rotor 330 angebracht sind. Im Arbeitsspalt zwischen den Permanentmagneten 332 und 333 befindet sich die zweite Leiterbahnanordnung 321. Der Permanentmagnet 331 dient als magnetischer Schluß für das vom Permanentmagneten 332 ausgehende und die Leiterbahnanordnung 32o durchsetzende Magnetfeld. An der zur Leiterbahnanordnung 320 abgewandten Seite i:;t der Permanentmagnet 331 mit einem Weicheisenring 335 belegt. In gleicher Weise dient der Permanentmagnet als magnetischer Schluß für das vom Permanentmagnet 332 ausgehende und die Leiterbahnanordnung 321 durchsetzende Magnetfeld. An der zur Leiterbahnanordnung 321 entfernten Seite ist der Permanentmagnet 333 mit einem Weicheisenring 334 belegt. Durch entsprechende Ansteuerung der Leiterbahnanordnungen 320 und 321 werden mit diesem Motor zwei Antriebsebenen erhalten.

Auch die Ausführungsform nach Fig. 5b liefert zwei Antriebsebenen. Fig. 5b zeigt einen Ausschnitt aus einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Motors, der im wesentlichen entsprechend dem Motor nach Fig. 1 aufgebaut ist. Ergänzend und

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abweichend zum Motor nach Fig. 1 ist ein zweiter am Rotor befestigter Permanentmagnet vorgesehen. Innerhalb des Ringspaltes zwischen den beiden Permanentmagneten befindet sich ein stationär angeordneter magnetischer Schluß.

Im einzelnen sind am Rotor 430 des Motors nach Fig. 5b innerhalb einer Rotationsebene konzentrisch zueinander zwei Permanentmagnete 431 und 433 befestigt. Ein ringförmiger Spalt zwischen diesen beiden Permanentmagneten 431 und 433 ist ausreichend bemessen, um darin einen an der Motorgrundplatte 410 stationär befestigten magnetischen Schluß in Form eines Ringes 421 aus Weichferrit unterzubringen, der an seiner Innenseite und an seiner Außenseite mit je einer Leiterbahnanordnung 420 und 423 versehen ist. Somit befindet sich die erste Leiterbahnanordnung 420 im ersten Arbeitsspalt zwischen Permanentmagnet 431 und stationärem magnetischem Schluß 421. Die zweite Leiterbahnanordnung 423 befindet sich im zweiten Arbeitsspalt zwischen dem anderen Permanentmagneten 433 und dem stationären magnetischen Schluß 421. Der Permanentmagnet 431 ist an der zum Arbeitsspalt abgewandten Seite mit einem Weicheisenring 432 belegt. In gleicher Weise ist der Permanentmagnet 433 an seiner zum zweiten Arbeitsspalt abgewandten Seite mit einem Weicheisenring 434 belegt.

Die Fig. 6 zeigt ebenes Band- oder Streifenmaterial zur Erzeugung einer mäanderförmigen Leiterbahnanordnung mit mehreren parallel geführten Leitern für einen erfindungsgemäßen Gleichstrommotor. Nach üblichen Ätzverfahren ist an dem ursprünglich beidseitig mit einer dünnen Kupferfolie bedeckten Trägermaterial auf jeder Seite je eine mäanderförmige Leiterbahnanordnung erzeugt worden. Wie dargestellt, besteht jede Leiterbahnanordnung aus drei parallel geführten Leitern, von denen jeder einen Anfangs- und Endanschluß aufweist. Die langen, einander gegenüberliegenden, hin- und herführenden Mäanderabschnitte bestehen jeweils aus einer Anzahl - im dargestellten Fall drei - paralleler Leiterabschnitte. Zusätzlich sind seitlich zu der Leiterbahnan-

Ordnung Markierungsmarken vorhanden. Die miteinander fluchtende Ausrichtung dieser Markierungsmarken nach dem Ringschluß des ebenen Band- oder Streifenmaterials gewährleistet die gewünschte, bestimmte Konfiguration der Leiterbahnanordnung.

Die Fig. 7 zeigt anhand einer graphischen Darstellung längs der Ordinate den Betrag der winkelabhängigen Drehmomentschwankungen bei einer Motorumdrehung um 360 (längs der Abszisse). Im einzelnen zeigt Kurve A das Stillstandsmoment eines herkömmlichen Motors. Die Kurve B zeigt das Reluktanzmoment des nämlichen herkömmlichen Motors. Die Kurve A¹ zeigt das Stillstandsmoment und die Kurve B¹ das Reluktanzmoment eines erfindungsgemäßen Gleichstrommotors mit 40 Polen.

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Claims

PATENTANWÄLTE TISCH ER, KERN & BREHM Albert-Rosshaupter-Strasse 65 D 8000 München 70 · Telefon (089) 7605520 Telex 5-2T2284 patsd · Telegramme Kennpatent München Erich Rabe 2. Juli 1985 8500 Nürnberg RA-02 Bundesrepublik Deutschland ο / /πηηη Elektronisch kommutierte Gleichstrommaschine und deren Verwendung Patentansprüche:

1. Elektronisch kommutierte Gleichstrommaschine mit einem Rotor (30) mit wenigstens einem Permanentmagneten (31) mit wenigstens vier, konzentrisch zur Rotordrehachse (1) angeordneten und im wesentlichen senkrecht zu dieser polarisierten Polen (38,38*,38",38"') benachbart zu einem ringförmigen Rückschlußteil (21), ferner mit wenigstens einer feststehenden, mäanderförmigen, als gedruckte Schaltung ausgebildeten Leiterbahnanordnung (20) im Ringspalt zwischen Rotor und Rückschlußteil,

weiterhin mit einer Einrichtung zur Erfassung der Winkelposition des Rotors gegenüber den geraden hin- oder herführenden Mäanderabschnitten (27,28) der Leiterbahnanordnung, und mit einer Ansteuerelektronik (23), die anhand der von der Erfassungseinricntung gebildeten Signale den Stromfluß durch die Leiterbahnanordnung so steuert, damit diese ein den Rotor antreibendes Magnetfeld erzeugt^
dadurch gekennzeichnet, daß

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gerade hin- oder herführende Mäanderabschnitt der mäanderförmigen Leiterbahnanordnung aus einer Anzahl paralleler Leiterabschnitte (27¹ ,27",27V ;28' ,28",2S¹" ) besteht; die Anfänge und Enden der diese Leiterabschnitte bildenden Leiter - je nach Anwendungsfall - parallel oder in Reihe geschaltet sind; und /

.die geometrische Anordnung der Anschlußkontakte dieser Leiter χ und/oder der Sensoren der Erfassungseinrichtung eine direkte Verbindung mit der Ansteuerelektronik erlaubt, die auf einer - vorzugsweise ringförmigen - Platine um die Rotordrehachse herum innerhalb der Leiterbahnanordnung untergebracht ist.

2. Gleichstrommaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

der magnetische Luftspalt eine Breite von nicht mehr als 200 um, vorzugsweise von nicht mehr als 100 um aufweist.

Gleichstrommaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß

die geraden hin- und herführenden Mäanderabschnitte (27,28) der Leiterbahnanordnung (20) unter einem Winkel zu den neutralen Zonen zwischen benachbarten Polen (38,38',38",3S"¹) des Permanentmagneten (31) verlaufen.

4. Gleichstrommaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß

wenigstens die geraden hin- und herführenden Mäander abschnitte (27,28) der Leiterbahnanordnung(20)> vorzugsweise jedoch der/die gesamte(n), die Leiterbahnanordnung (20) bildende(n) Leiter rechteckigen Querschnitt aufweisen.

5. Gleichstrommaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß

die Wickelköpfe, welche benachbarte, gerade hin- und herführende Mäanderabschnitte (27,28) der Leiterbahnanordnung (20) miteinander verbinden, innerhalb der geometrischen Verlängerung des magnetischen Luftspaltes angeordnet sind.

Gleichstrommaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet-,—daß

die Wickelköpfe, welche benachbarte hin- und herführende Mäanderabschnitte (27,28) der Leiterbahnanordnung (20) miteinander verbinden, aus der geometrischen Verlängerung des magnetischen Luftspaltes herausführen.

7. Gleichstrommaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß

die Wickelköpfe, welche benachbarte hin- und herführende Mäanderabschnitte (27,28) der Leiterbahnanordnung (20) miteinander verbinden, vollständig innerhalb des magnetischen Luftspaltes angeordnet sind.

Gleichstrommaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß

die Leiterbahnanordnung (20) auf einem Träger (26) angeordnet und/oder in diesem eingebettet ist; und auf dem Träger zusätzlich Markierungsmarken vorhanden sind, um das anfänglich ebene Streifen- oder'Bandmaterial zu einem Ring mit bestimmter Leiterbahnanordnung zu schließen.

9. Gleichstrommaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß

die Leiterbahnanordnung (20) auf dem Träger (26) mittels eines Abdeckmittels fixiert ist, das die Leiterbahnanordnung gegenüber einem stationär angeordneten magnetischen Schluß (21) oder einer weiteren Leiterbahnanordnung elektrisch isoliert.

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10. Gleichstrommaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zu verbindenden Anfangs- oder Endabschnitte der die Leiterbahnanordnung (20) bildenden Leiter auf Stoß geschweißt sind. ^=--—

11. Gleichstrommaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zu verbindenden Anfangs- oder Endabschnitte der die Leiterbahnanordnung (20) bildenden Leiter überlappt angeordnet sind, und die resultierende Verdickung in das Trägermaterial und/oder den anliegenden magnetischen Schluß versenkt ist.

12. Gleichstrommaschine nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Träger (26) zusätzlich Sensoren der Erfassungseinrichtung angebracht sind; und diese Sensoren Digitalsignale in Form von Rechteckimpulsen für die Ansteuerelektronik liefern.

13. Gleichstrommaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringspalt die Geometrie eines Zylinders oder eines Kegelstumpfabschnittes, insbesondere eines Kegelstumpfabschnittes mit einem Regelwinkel kleiner 20° hat.

14. Gleichstrommaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Schluß (21) stationär angeordnet ist; und an der dem Rotor (30) zugewandten Fläche dieses magnetischen Schlusses - elektrisch isoliert - die Leiterbahnanordnung (20) anliegt.

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15. Gleichstrommaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß

der Rotor (230,330,430J mehrere Permanentmagnete (231,233; 331,332,333;431,433) aufweist, die auf zur Drehachse (1) konzentrischen Kreisbahnen mit unterschiedlichem Durchmesser angeordnet sind, um mehrere Antriebsebenen innerhalb einer Rotationsebene um die gemeinsame Drehachse herum zu realisieren.

16. Gleichstrommaschine nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet, daß

im Ringspalt zwischen zwei rotierenden Permanentmagneten (23"1,233;331,332,333; 431,433) eine oder mehrere Leiterbahnanordnung(en)(220;320,321;420,423) angeordnet ist/sind; und jeder Permanentmagnet wechselseitig als magnetischer Schluß für den anderen Permanentmagneten dient.

17. Verwendung einer Gleichstrommaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 16 als Gleichstrommotor zum Antrieb von rotierenden Speichermedien in der Datenverarbeitungstechnik.

18. Verwendung einer Gleichstrommaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 16 als Gleichstrommotor für einen Winchester-Plattenspeicher.

19. Verwendung einer Gleichstrommaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 16 als Gleichstrommotor in einem Floppy-Disk-Speicher.

20. Verwendung einer Gleichstrommaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 16 als Gleichstrommotor zum Antrieb eines "Plattenspielers,

21. Verwendung einer Gleichstrommaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 16 zum Antrieb .der. rotierenden Magnetköpfe und/oder des Bandes von Video-Recordern.

22. Verwendung einer Gleichstrommaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 16 als Kapstan-Antrieb bei Tonbandgeräten.

23. Verwendung einer Gleichstrommaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 16 als Tachogenerator in Kombination mit entsprechenden Regelschaltungen.