DE3529174A1

DE3529174A1 - Buerstenloser gleichstrommotor

Info

Publication number: DE3529174A1
Application number: DE19853529174
Authority: DE
Inventors: Yasuo Shijonawate Osaka Suzuki
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1984-08-25
Filing date: 1985-08-14
Publication date: 1986-03-06
Also published as: GB2163607B; US4644233A; IT1182834B; GB8519639D0; FR2569504B1; IT8548487A0; GB2163607A; FR2569504A1

Description

PRINZ, LEISER^BLJNKEa. PARTNER

Patentanwälte · _'.European..'Patent ÄUörjrieys O CT O "} 1 f7 /

Ernsbergerstraße 19 · 8000 München 60

- 3

09. August 1985 ch/ck

MATSUSHITA ELECTRIC WORKS, LTD. 1048, Oaza-Kadoma, Kadoma-shi Osaka 571, Japan

Unser Zeichen: M 1637

Bürstenloser Gleichstrommotor

Technischer Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf einen bürstenlosen Gleichstrommotor und insbesondere auf einen bürstenlosen Motor, der mit einem Gleichstrom anläuft und damit in kleinen elektrischen Geräten bestens verwendbar ist.

Ein derartiger bürstenloser Gleichstrommotor umfaßt einen Stator mit einem Kern und auf den Kern gewickelten Spulen zum Erregen und zum abwechselnd entgegengesetzten Polarisieren von radial sich erstreckenden Polteilen des Stators sowie einen Rotor mit einem Permanentmagnet, der beispielsweise längs seines Umfangs nacheinander entgegengesetzt polarisiert ist. Dabei ist der Stator so angeordnet, daß der in die Statorspulen nacheinander in entgegengesetzten Richtungen geleitete Gleichstrom den Rotor dreht. Der Motor wird zum Antrieb speziell in kleinen elektrischen Geräten, wie beispielsweise Kühlventilatoren, benützt.

Stand der Technik

In den bürstenlosen Gleichstrommotoren sind üblicherweise die magnetischen Polteile, die sich aus einem Kernteil des Stators erstrecken und der magnetisierten inneren Umfangsflache des Außenläufers gegenüberstehen, alle gleich dimensioniert. Es ist daher erforderlich, eine getrennte Vorrichtung vorzusehen, die dem Rotor ein Anlaufmoment in einer vorbestimmten Richtung erteilt. Eine derartige Anordnung verleiht dem Rotor Selbstanlaufeigenschaften der Gestalt, daß der Rotor sich stets in der vorbestimmten Richtung dreht. Dies machte aber den Aufbau ziemlich kompliziert.

Ein bürstenloser Gleichstrommotor, bei dem der Selbstanlauf lediglich mit vorhandenen Bauteilen erreicht wurde, wurde in der US-PS 4 429 263 vorgeschlagen. Der Rotor umfaßt dort einen vierpoligen Permanentmagnet, der symmetrisch iber der Drehachse abwechselnd entgegengesetzt polarisiert ist. Der Stator weist vier symmetrisch angeordnete und im wesentlichen T-förmige Polteile auf und trägt Spulen, die die Polteile abwechselnd in entgegengesetzter Polarität

erregen. Zwischen der inneren Umfangsflache des Roters und den äußeren Umfangsflachen der Polteile befinden sich Spalte, die sich allmählich entgegen dem Uhrzeigersinn erweitern. Im nicht erregten Zustand ist daher die magnetische Flußdichte in den Spalten auf der Seite des einen Umfangsendes im Uhrzeigersinn jedes Polteils höher als auf der Seite des anderen Endes entgegen dem Uhrzeigersinn. Der Rotor bleibt so stehen, daß die Mitte der jeweiligen Polzonen im Uhrzeigersinn aus der Mitte der jeweils entgegengesetzten Polteile des Stators leicht verschwenkt ist. Wenn die Stator-Polteile so erregt sind, daß sie jeweils die gleiche Polarität wie die gerade gegenüberliegenden Rotor-Polteile aufweisen, tritt daher eine magnetische Abstoßung zwischen den gegenüberliegenden Stator- und Rotor-Polen ein und der Rotor dreht im Uhrzeigersinn. Auf diese Weise ist der bürstenlose Motor der US-PS mit der Selbstanlaufeigenschaft versehen.

Für Fachleute ist es andererseits klar, daß das Ausiraß der Verschwenkung zwischen den Stator- und Rotor-Polen im nicht erregten Zustand voll in die AnIaufbewegung oder das AnIaufdrehmoment des Motors eingeht. Unter diesem Blickwinkel weist der Motor der US-PS Nachteile auf, weil das Anlaufmoment nicht vergrößert werden kann. Das bloße allmähliche Aufweiten der Spalte zwischen den Stator-Polteilen und den Rotor-Polen entgegen dem Uhrzeigersinn ergibt nämlich nur eine verhältnismäßig kleine Umfangsverschwenkung der Rotorpole gegenüber den Statorpolteilen.

Zahlreiche vom Erfinder entwickelte Einzelstücke von Motoren erzielen die Selbstanlaufeigenschaft mit einem hohen Anlaufmoment, einer davon wurde angeregt durch

die US-PS 3 6i4 495. Die Weiterentwicklung wurde jahrelang auf der Grundlage dieser Einzelstücke betrieben. In dieser US-PS 3 6i4 495 wird ein Wechselstrommotor mit gegenüberliegenden Stator— und Rotor-Flächen vorgeschlagen. Der Rotor besteht aus einem scheibenförmigen Permanentmagnet mit abwechselnd magnetisierten Polen in radial gleichmäßig aufgeteilten Abschnitten. Der Stator, ebenfalls scheibenförmig, weist sich radial erstreckende Polzähne auf, die in ihrer Anzahl den Rotorpolen entsprechen und abwechselnd angeordnete breitere Hauptzähne und schmalere Nebenzähne umfassen. Die Nebenzähne sind in einer gewünschten Drehrichtung des Rotors verschwenkt in der Nähe eines der benachbarten Hauptpolzähne angeordnet. Dadurch werden die zugehörigen Polzähne nacheinander in entgegengesetzter Polarität erregt, und der Rotor dreht selbstanlaufend in der verschwenkten Richtung. Wenn die Breite der Haupt-Polzähne doppelt so groß ist wie die der Neben-Polzähne, kann eine ausreichend große elektrische Winkeldifferenz für ein großes Anlaufmoment bezüglich der Rotorpole zwischen den Haupt- und den Neben-Polzähnen erreicht werden.

Die erwähnte Anordnung von gegenüberliegenden Flächen von Rotor und Stator eines Wechselstrommotors konnte nicht ohne weiteres auf einen Gleichstrommotor des, beispielsweise, Außenläufertyps angewandt werden. Es bestand die Forderung, einen bürstenlosen Gleichstrommotor zu schaffen, in dem von den Grundlagen der US-PS 3 6i4 495 Gebrauch gemacht wird.

Technisches Gebiet der Erfindung

Eine Hauptaufgabe der Erfindung ist daher, einen bürstenlosen Gleichstrommotor zu schaffen, der einen Selbstanlauf mit einem ausreichend hohen An 1 auf mom er. t ohne eine Erhöhung der Anzahl der Bauteile erzielt.

Entsprechend der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch einen bürstenlosen Gleichstrommotor mit einem Stator, der auf einen Kern gewickelte Spulen zum Erregen wenigstens eines Paars von magnetischen Polteilen, die sich vom Kern aus erstrecken, in abwechselnd entgegengesetzter Polarität, und einem Rotor aus einem Permanentmagnet, der abwechselnd am Umfang fortlaufend in der Drehrichtung des Rotors entgegengesetzt polarisierte Oberflächen aufweist und der durch einen abwechselnd in der Flußrichtung umgekehrten Gleichstrom, gespeist in die Statorspulen, gedreht wird. Dabei ist die Mittellinie jeweils eines in der Drehrichtung vorangehenden und nachfolgenden Polteils des Stators bezüglich der Mittellinie des anderen Polteils aus einer symmetrischen Lage verschwenkt um einen vorbestimmten elektrischen Winkel. Dieser Polteil ist im wesentlichen schmaler als die anderen Polteile. Es wird ein großes Anlaufmoment erreicht. Die Flußrichtung des in die Statorspulen gesteuerten Gleichstroms kann bezüglich der Stellungen des Rotormagnets gesteuert werden dadurch, daß ein Hall-Element zum Erkennen der Polarität einer der magnetisierten Flächen des Rotormagnets in einer vorbestimmten Stellung verwendet wird.

Andere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung unter Bezug auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel erläutert und in den beigefügten Zeichnungsfiguren erläutert.

Zeichnung

Figur 1 ist ein senkrechter Schnitt durch einen bürstenlosen Gleichstrommotor des Außenläufertyps entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung längs der Linie I-I in Figur 2.
Figur 2 ist ein waagrechter Schnitt durch den bürstenlosen Motor von Figur 1.

Die Figuren 3 bis 5 sind Schnitte ähnlich der Figur 2 und zeigen verschiedene Phasen der Drehung des Rotors im Motor der Figur 1.

Figur 6 zeigt eine Leistungssteuereinheit für Statorspulen, die in der Erfindung benützt wird. Figur 7 ist ein Diagramm, das den Funktionszusammenhang zwischen dem Drehwinkel und dem Drehmoment des Rotors im bürstenlosen Motor von Figur 1 zeigt.

Figur 8 ist ein waagrechter Schnitt, ähnlich der Figur 2, des bürstenlosen Außenläufer-Gleichstrommotors in einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Die Figuren 9 bis 11 schließlich sind waagrechte Schnitte ahnlich der Figur 8 und zeigen unterschiedliche Phasen bei der Drehung des Rotors des Ausführungsbeispiels nach Figur 8.

Die vorliegende Erfindung wird im folgenden unter Bezug auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele, die auch in den Zeichnungsfiguren gezeigt sind, beschrieben. Die Brfindung soll aber nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele der Erfindung beschränkt sein, sie soll vielnehr alle Abwandlungen, Ausgestaltungen und gleichwertige anordnungen, die im Rahmen der Erfindung möglich sind, abdecken.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

In den Figuren 1 bis 5 ist ein bürstenloser Außenläufer-Zweipol-Motor 10 entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Der Motor 10 umfaßt einen Stator 11 und einen ringförmigen Rotor 12, der koaxial um den Stator herum angeordnet ist. Im einzelnen umfaßt der Stator 11 einen geblechten Kern I3 mit zwei Poll eilen, die einen breiteren Pol 14 und einen schmaleren Pol 15 aufweisen. Die Polteile erstrecken sich radial aus einem Zentralteil des Kerns in Richtung zum Umfang heraus und bilden beispielsweise im großen Ganzen eine T-Form. Dadurch bilden eine breitere Endfläche 16 des Pols 14 und eine schmalere Endfläche I7 des Pols 15 einen Teil einer zylindrischen Fläche, die durch einen schmalen Spalt von der inneren Umfangsfläche des weiter außen angeordneten Rotors 12 getrennt ist. Im gezeichneten Ausführungsbeispiel liegen die axialen Mittellinien dieser Pole 14 und 15 asymmetrisch so, daß die Mittellinie des schmalen Pols 15 verschwenkt ist aus einer der Mittellinie des breiten Pols 14 diametral gegenüberliegenden Stellung, sie liegt ihm damit in der Drehrichtung des Rotors näher. Die Umfangsbreite des schmalen Pols 15 ist genügend kleiner als die des breiten Pols 14, so daß die Zweipol-Anordnung ein großes Anlaufmoment ermöglicht. Insbesondere ist die Verschwenkung des schmalen Pols 15 so eingestellt, wie es durch den elektrischen ¥inkel zwischen der Mittellinie des breiten Pols 14 und der Mittellinie des schmalen Pols 15 i*¹ einer der Drehrichtung entgegengesetzten Richtung (in den Zeichnungen entgegen dem Uhrzeigersinn) dargestellt ist, nämlich um vorzugsweise 14O bis I60 Grad. Die Umfangsbreite des schmalen Pols 15 ist vierzig bis sechzig Prozent von der des breiten Pols 14.

Im Stator 11 sind weiter Spulen 18 und 19 auf radial sich erstreckende Schenkel der Pole 1^ und 15 gewickelt. Ein Gleichstrom, der durch einen im einzelnen später beschriebenen Steuerkreis in die Spulen gespeist wird, fließt in abwechselnd entgegengesetzter Richtung durch die Spulen. Dadurch werden die Pole 14 und 15 abwechselnd in entgegengesetzter Polarität magnetisiert. Der Kern ist axial an einer hohlen zylindrischen Traghülse 20 befestigt, die ihrerseits mit einem axialen Ende an einem Einbaurahmen 21 befestigt ist.

Der Rotor 12 umfaßt ein umgedrehtes schüsseiförmiges Joch 22, das in der Mitte des obenliegenden Bodens am oberen Ende einer Drehwelle 23 befestigt ist, die die Traghülse 20 durchdringt. Das Joch 22 erstreckt sich abwärts vom Einbaurahmen 21 und ist drehbar in der Hülse 20 mit Hilfe von in die Hülse eingesetzten oberen und unteren Lagern 2k und 25 gehalten. An der inneren Seitenwand des Jochs 22 gegenüber den Endflächen 16 und 17 der Statorpole und getrennt durch den schmalen Spalt ist ein zylindrischer Permanentmagnet 2S befestigt, der zwei magnetisierte Flächen 26 und 27 von abwechselnd entgegengesetzter Polarität aufweist. Die magnetisierten Flächen erstrecken sich im wesentlichen über einen Bereich von I80 ¥inkelgrad (im vorliegenden Fall gleich dem mechanischen Drehwinkel). Der Permanentmagnet kann anstelle des wie oben zylindrisch magnetisierten Teils zwei halbzylindrische Permanentmagnete umfassen, die in entgegengesetzter Polarität zueinander auf ihrer inneren Umfangsfläche magnetisiert und, wie in den Zeichnungsfiguren in einem praktisch bevorzugten Beispiel gezeigt, einstückig verbunden sind.

Innerhalb des Rotors 12 und an einer Stelle, die sich in der Drehrichtung im wesentlichen im Abstand von

neunzig elektrischen Winkelgraden von der Mittellinie des breiten Statorpols 1^ befindet, ist ein Hall-Element 29 beispielsweise in einem integrierten Schaltkreis angeordnet, um die Stellungen des Rotors über die Polarität einer der magnetisierten Rotorflächen 26 und 27 die dem Element gegenüberliegt, zu ermitteln. Die Signale des Elements werden einem Spulenstrom-Steuerkreis zugeführt, der weiter unten beschrieben wird.

Die Wirkungsweise des bürstenlosen Motors 10 des vorangehenden Ausführungsbeispiels wird unter Bezug auf Figur 6 beschrieben, die einen Stromversorgungs-Steuerkreis PCC für die Spulen 18 und 19 zeigt. Wenn den Spulen 18 und I9 keine elektrische Energie zugeführt wird und der Motor aus diesem Grund sich in seinem nicht erregten Zustand befindet, bleibt der Rotor 12 stabil in der in Figur 2 gezeigten stationären Stellung. Er ist in bezug auf die Mitte des breiten Statorpols lh verschwenkt. In dieser Stellung fluchtet die Mitte der magnetisi«!rten Fläche 2J im wesentlichen mit der Mitte des verschwenkten schmalen Statorpols 15· Infolgedessen verdichtet die verhältnismäßig kleine Umfangsbreite des schmalen Statorpols 15 den magnetischen Fluß aus der magnetisierten Rotorfläche 27 auf den schmalen Pol I5« Die verhältnismäßig große Umfangsbreite des breiten Statorpols 14 ermöglicht es dem magnetischen Fluß, aus der anderen magnetisierten Rotorfläche 26 zum breiten Pol 2k ohne eine Verdichtung zu fließen. Die magnetische Zwangskraft des schmalen Pols 15 in bezug auf den Rotor 12 ist also größer als die des breiten Pols 14. Figur 2 zeigt nur als ein Beispiel eine Phase, in der die als Nordpol magnetisierte Rotorfläche 27 in der Mitte stationär dem schmalen Statorpol 15 gegenüberliegt. Man sieht aber, daß die andere, als Südpol magnetisierte, Rotorfläche 26 den Platz der Nordpol-Fläche 27 einnimmt in dem Moment, in dem die

Südpol-Fläche 26 auf der Seite des schmalen Pols in der Endphase einer Drehung des Rotors 12 steht. In der oben geschilderten Stellung des Rotors steht das Hall-Element 29 im Abstand des elektrischen Winkels von neunzig Grad von der Mittellinie des breiten Pols lh in der Stellung gegenüber der magnetisxerten Rotorfläche 26 (Südpol in Figur 2). Diese ist stationär gegenüber dem breiten Pol Ik verschwenkt in Richtung zum Element 29 wegen der verschwenkten stationären Stellung des Rotors 12. Dadurch erkennt das Element stets die Polarität (hier den Südpol) der magnetisierten Rotorfläche, die dem breiten Statorpol lh gegenüberliegt. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel wird das Hall-Element 29 durch den Nordpol aktiviert, so daß ein Erkennen des Südpols das Element ausschaltet. Beim Erkennen des Nordpols wird das Element eingeschaltet. Die Spulen 18 und 19 sind vorzugsweise fortlaufend bifilar gewickelt und umfassen erste und zweite Wicklungen L₁ und L„ (Figur 6) . Ein in die erste Wicklung L₁ gespeister Gleichstrom magnetisiert den breiten Statorpol ΛΗ als Südpol und den schmalen Statorpol I5 als Nordpol. Wird die zweite Wicklung L₅ erregt, werden diese Pole Ik und 15 umgekehrt als Nordpol und Südpol magnetisiert.

iienn eine Gleichspannung über den Leistungsversorgungs-Steuerkreis PCC von Figur 6 an den Motor 10 angelegt wird, wenn der Rotor 12 in der stationären Stellung beispielsweise von Figur 2 liegt, fließt ein Basisstrom lurch die Widerstände R₁ und R und die Diode D in ainen ersten Transistor Q₁. Dadurch wird der Transistor Q₁ eingeschaltet, so daß ein Gleichstrom durch die erste Wicklung L₁ fließt. In diesem Moment erkennt das Hall-Element 29 den Südpol und wird ausgeschaltet, so daß kein Strom durch die anderen Transistoren Q_? und Q oder durch die zweite Wicklung L„ fließt.

Im Ergebnis werden Statorpole 1^ und 15 zu Süd- und Mordpolen magnetisiert. Die Südpol- und Nordpolmagnetisierten Rotorflächen 26 und 27» die diesen Statorpolen 14 und 15 der gleichen Polarität gegenüberstehen, stoßen sich magnetisch an ihnen ab und bewegen sich am Umfang im Uhrzeigersinn wegen der vorangegangenen verschwenkten stationären Rotorstellung. Dadurch läuft der Rotor 12 im Uhrzeigersinn an, wie es in Figur 3 gezeigt ist. Sobald der Rotor so gedreht wird und ein Vorderende der Nordpol-Rotorfläche 27 das Element 29 erreicht, erkennt das Element 29 den Nordpol und wird eingeschaltet. Damit fließt ein Basisstrom durch die Widerstände R. und R und das Element 29 zum zweiten Transistor Q_?, der eingeschaltet wird, und dann durch den dritten Transistor Q , der ebenfalls einschaltet. Somit fließt der Strom durch die zweite Wicklung L₂. Da der Widerstandswert des Widerstands R größer als der des Widerstands Rp ist, wird der erste Transistor Q₁ nicht eingeschaltet, es fließt kein Strom durch die erste Wicklung L₁. Dem entsprechend magnetisiert die jetzt erregte Wicklung L die Statorpole 1^ und I5 in Nord- und Südpole, die damit die gleiche Polarität wie die hier gegenüberliegenden Nordpol- und Südpol-Rotorflächen 27 und 26 aufweisen. Die Abstoßbewegung des Rotors 12 tritt wieder ein und der Rotor 12 dreht weiter im Uhrzeigersinn wie in Figur 5 gezeigt» Diese Funktion wiederholt sich und führt zu einer kontinuierlichen Drehung des Motors 10.

Bei der geschilderten Wirkungsweise kommt keine Stelle mit einem Drehmoment Null vor, und der Motor kann sogar eine positive Selbstanlauffähigkeit mit einem ausreichend großen Anlaufmoment erzielen.

Aus der Figur 7 ist zu entnehmen, daß auf den Rotor gleichzeitig ein Hauptdrehmoment und ein Hilfsdrehmoment

wirkt, gezeigt durch die Kurven T und T„. Das Hauptdrehmomont T₁ ist eine Resultierende aus einer magnetischen Feldstärke, die durch die Magnetisierung

mit der Statorpole 1^ und 15 niit den/Gleichstrom erregten Spulen erzeugt wird, und einer Feldstärke des Permanentmagnets 28. Das Hauptdrehmoment T. tritt bei jedem halben Drehzyklus auf. Das H^iIfsdrehmoment C₂ stammt hauptsächlich aus einer magnetischen Feldstärke, die die verschwenkte stationäre Stellung des Rotors im nicht verschwenkten Zustand mit sich bringt. Das Hilfs~ drehmoment T. weist eine doppelt so hohe Frequenz wie das Hauptdrehmoment T₁ auf. Die verschwenkte Stellung des schmalen Statorpols 15 in bezug auf den breiten Statorpol 1^ verschiebt aber die Phase des Hilfsdrehmoments T_ in der Drehrichtung des Rotors aus der des Hauptdrehmoments T₁ um einen Drehwinkel von beispielsweise β oder β₂» Dadurch ergibt sich ein zusammengesetztes Drehmoment von T₁ und T„, wie es durch die gestrichelte Kurve T₁ plus T_? gezeigt ist. Diese Kurve erreicht keine Nullstelle und liegt im großen Ganzen flach im wesentlichen bei einem festen Wert. Dadurch kann der Motor 10 selbst anlaufen und gleichmäßig drehen. In diesem Zusammenhang sieht man, daß einerseits die merklich verschwenkte Stellung des schmalen Statorpols 15 aus der diametral entgegengesetzten Stellung in bezug auf den breiten Pol lh und andererseits die viel kleinere Umfangsbreite des FoIs 15 das Hilfsdrehmoment Tp und gegebenenfalls das zusammengesetzte Drehmoment T₁ plus Tp spürbar erhöhen und daß damit das größere Anlaufmoment erzielt wird.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Figuren 8 bis 11 ebenfalls für einen bürstenlosen Außenläufer-Gleichstrommotor 10, aber für eine vierpolige Ausführung, gezeigt. Die im wesentlichen gleichen Bauteile wie in den Figuren 1 bis 5 sind mit den gleichen Bezugszeichen, erhöht um 100, versehen. ¥o zwei gleiche Teile verwendet sind, ist das jeweils zweite mit einem

Zusatz "a" bezeichnet. Bei diesem Ausführungsbeispinl umfaßt ein Stator 111 ein Paar breiter vorspringender Magnetpole 114 und 1i4a, die sich diametral gegenüberliegen, und ein Paar von schmalen vorspringenden Magnetpolen 115 und 115a, die sich ebenfalls diametral gegenüberliegen. Die diametral gegenüberliegenden LLnien dieser Polpaare stehen nicht senkrecht aufeinander. Der schmale Pol 115 oder 115a befindet sich daher vom breiten Pol 114a oder 114 in einem Abstand eines elektrischen ¥inkels von vorzugsweise 14O bis 160 Grad entgegengesetzt zur Drehrichtung des Rotors (in den Zeichnungen entgegen dem Uhrzeigersinn), und die Umfangsbreite der schmalen Pole 115 und 115a betragen vorzugsweise vierzig bis sechzig Prozent der breiten Pole 114 und 1i4a. Weiter ist ein Hall-Element 129 i^m Abstand von der Mittellinie des breiten Pols 114 in der Drehrichtung des Rotors in einem elektrischen Winkel von vorzugsweise neunzig Grad angeordnet. Ein Rotor 112 umfaßt einen zylindrischen Permanentmagnet 128 mit vier gleichmäßig aufgeteilten und abwechselnd entgegengesetzt magnetisierten Flächen 126, 127, 126a und 127a, die in ihrer Anzahl der Zahl der Statorpole entsprechen.

Im nicht erregten Zustand der Spulen 118, 119, 118a und 119a steht der Rotor 112 stationär wie in Figur 8 gezeigt. Die Mitten der Südpol-magnetisierten Flächen 127 und 127a fluchten mit den Mitten der schmalen Statorpole II5 und 115a wegen des in ihnen verdichteten magnetischen Flusses. Das Hall-Element 129 erkennt die Nordpol-Stellung der weiteren magnetisierten Fläche des Rotors. Ein durch den Leistungsversorgungs-Steuerkreis PCC von Figur 6 gesteuerter und in einer ersten Richtung in die Spulen gespeister Gleichstrom magnetisiert die Statorpole 114, 115, 1i4a und 115a in der gleichen Polarität wie die magnetisierten Flächen 126, 127, 126a und 127a des Rotors, die

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diesen Statorpolon ,".ciierniberl J egen. Im Ergebnis schiebt die magnetische Abstoßung zwischen dem Stator 111 und dem Rotor 112 den Rotor 112 aus der Position von Figur 9 in eine Position von Figur 10 und schließlich wegen des Trägheitsmoments in eine Position von Figur 11. In dieser Position von Figur 11 erkennt das Hall-Element 129 die Südpol-Stellung des Rotors und veranlaßt, daß ein Gleichstrom in einer zweiten Richtung, die der vorangegangenen ersten Richtung entgegengesetzt ist, in die Spulen 118, 119, HSa und 119a fließt. Dadurch dreht der Rotor 112 gleichmäßig weiter. Die übrige Anordnung und Wirkungsweise dieses Ausführungsbeispxels sind im wesentlichen die gleiche wie die des Ausführungsbeispiels nach den Figuren 1 bis 5·

Die Erfindung kann auf verschiedene Weise abgewandelt werden. Beispielsweise kann sowohl die Zahl der Statorpole als auch die der Permanentmagnet-Rotorpole, falls erforderlich, erhöht werden. Weiter kann der Permanentmagnet-Rotor innerhalb des Stators angeordnet werden, falls ein zylindrischer Permanentmagnet, polarisiert auf der Umfangsflache, und ein Stator, der um diesen Magnet herum angeordnet ist, verwendet werden. Schließlich können der schmale Pol oder die schmalen Pole eine L-Form anstelle der erwähnten T-Form aufweisen. In diesem Fall kann die Anordnung ies L-förmigen schmalen Statorpols so abgewandelt werden, daß sich der Pol symmetrisch zum Stator in bezug auf den breiten Statorpol radial erstreckt^ und zwar ohne Verschwenkung, und daß allein die Umfangsoreite des schmalen Statorpols sich in einer verschwenkten Stellung, nämlich um einen elektrischen Winkel von 14O bis 16O Grad in einer der Rotordrehrichtung entgegengesetzten Drehrichtung, befindet.

Claims

PRINZ, LEISER, BUNKE.-&.PARTP4ER Patentanwälte · Europäer Päiena; AGorrjeyS : Ernsbergerstraße 19 · 8000 München 60 3529174 / MATSUSHITA ELECTRIC WORKS, LTD. 1048, Oaza-Kadoma, Kadoma-shi Osaka 571, Japan 09. August 1985 ch/ck Unser Zeichen: M 1637 Patentansprüche

1. Bürstenloser Gleichstrommotor mit einem Rotor, dor einen Permanentmagnet mit am Umfang abwechselnd entgegengesetzt magnetisierten Polen umfaßt, einem Stator,- der am Umfang im Abstand angeordnete erhabene Polteile und Spulen zum abwechselnden Erregen dieser Polteile in entgegengesetzter Polarität aufweist, Mitteln zum Starten des Rotors in einer vorher festgelegten Drehrichtung, einem Hall-Element zum Erkennen der Polarität des gerade gegenüberstehenden Rotorpols in einer vorbestimmten Stellung sowie Mitteln, die durch ein Steuersignal aus dem Element steuerbar und von der erkannten Polarität abhängig einen Gleichstrom in einer vorbestimmten Richtung in die Spulen zu deren Erregung speisen, dadurch gekennzeichnet, daß die erhabenen Polteile des Stators am Umfang abwechselnd breitere und schmalere Polteile umfassen und daß die schmaleren Polteile an ihrer Mittellinie um einen vorbestimmten elektrischen Winkel aus der äquidistanten Stellung von der Mittellinie der breiteren Polteile aus verschwenkt sind.

2. Motor nach Anspruch 1, dachirch gekennzeichnet, daß der elektrische Winkel der Verschwenkung der schmalen Polteile im Bereich von 1kO bis 1 60 Grad liegt.

3. Motor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,daß die schmalen Polteile des Stators eine Umfangsbreite von vierzig bis sechzig Prozent der breiten Polteile haben.

4. Motor nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Hall-Element von der Mittellinie eines der breiteren Polteile des Stators im wesentlichen im Abstand von neunzig elektrischen Grad in der Drehrichtung des Rotors angeordnet ist.

5. Motor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Außenläufermotor ist.

6. Motor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß er zweipolig ist.

7. Motor nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, daß er vierpolig ist.