DE3938241A1 - Stator for variable speed electric motor - has 2 pole pairs with associated field winding connected in series with armature - Google Patents

Stator for variable speed electric motor - has 2 pole pairs with associated field winding connected in series with armature

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Abstract

The stator has two pairs of magnetic poles, one pole set energised by a field winding (5) in series with the armature the other pole set provided by permanent magnet segments. The transverse armature field, the two pole sets and the permanent magnet segments are selected. A uniform braking torque is obtained over all rotation ranges, until the armature is brought to a standstill. Pref. the pole field centre line for the armature extends through the geometric neutral zone between the two poles. ADVANTAGE - Ensures uniform braking torque.

Description

Die Erfindung geht aus von der Patentanmeldung 39 29 556.7, und von einem Stromwendermotor mit einem Ständer aus einem magnetischen Rückschlußteil mit Polanordnungen aus je zwei Polteilen, hierbei wird der eine Polteil elektromagnetisch durch eine mit dem Anker in Reihe geschalteten Feldwicklung erregt und der andere Polteil besteht aus einem Permanentmagneten.The invention is based on the patent application 39 29 556.7, and a commutator motor with a stand made of one magnetic yoke part with pole arrangements of two Pole parts, one pole part becomes electromagnetic by a series connected with the anchor Field winding excited and the other pole part consists of a permanent magnet.

In der Patentanmeldung 39 29 556.7 werden Stromwender­ motoren mit einem derartigen Ständer vorgeschlagen, daß der Motor durch den Motor selbst abgebremst werden kann. Die Ausführungsbeispiele beziehen sich ausschließlich auf Reihenschlußmotoren.In the patent application 39 29 556.7 are current transformers Motors proposed with such a stand that the engine can be braked by the engine itself. The exemplary embodiments relate exclusively to Series motors.

Eine Abbremsung mit einem Reihenschlußmotor durch den Motor selbst hat aber den Nachteil, daß das Abbremsmoment lineal mit der Drehzahl abnimmt.A deceleration with a series motor by the However, the motor itself has the disadvantage that the braking torque ruler decreases with speed.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, für Strom­ wendermotoren einen Ständer zu schaffen, womit ein etwa gleichbleibendes Abbremsmoment in allen Drehzahlbereichen bis zum Motorstillstand erreicht wird.The invention is based on the object for electricity to create a stand, with which about constant braking torque in all speed ranges until the engine stops.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.This task is carried out in a generic facility by the characterizing features of claim 1 solved. Advantageous configurations result from the Subclaims.

Die erfindungsgemäße Lösung hat die Vorteile, daß ein etwa gleichbleibendes Abbremsmoment erreicht wird, wobei der Stromwendermotor Nebenschlußverhalten aufweist. Diese Merkmale sind besonders bei Elektrowerkzeugen vorteilhaft. The solution according to the invention has the advantages that a approximately constant braking torque is reached, whereby the commutator motor has shunt behavior. These Features are particularly advantageous with power tools.  

Zur weiteren Erläuterung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist. Es zeigtFor further explanation, reference is made to the drawing taken in the an embodiment of the invention is shown. It shows

Fig. 1 eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Ständers mit Polanordnungen aus je zwei Polteilen, bestehend aus einer Feldwicklung und einem Magnetsegment, Fig. 1 is a view of a stand according to the invention with pole arrangements of two pole parts, consisting of a field coil and a magnet segment,

Fig. 2 einen Schaltplan nach der Fig. 1. FIG. 2 shows a circuit diagram according to FIG. 1.

Die Fig. 1 zeigt einen Ständer mit Polanordnungen aus je zwei Polteilen. Der Kreis 1 symbolisiert in der Figur den Anker, und die Drehrichtung ist durch einen Pfeil gekennzeichnet. Fig. 1 shows a stand with pole arrangements of two pole parts. The circle 1 symbolizes the anchor in the figure, and the direction of rotation is indicated by an arrow.

Um bei Stromwendermotoren ein etwa gleichbleibendes Abbremsmoment in allen Drehbereichen und bis zum Anker­ stillstand durch den Motor selbst zu erreichen, ist es erforderlich, daß ein gleichbleibendes Erregerfeld vor­ handen ist.In order to keep a constant level in commutator motors Braking torque in all turning ranges and up to the anchor It is to achieve standstill by the motor itself required that a constant pathogen field before is there.

Dieses Erfordernis wird erreicht durch Permanentmagnete. In der Zeichnung sind sie als Magnetsegmente 2 dargestellt. Die Magnetsegmente 2 bilden den einen Polteil der Polan­ ordnungen und sie sind zur neutralen Zone 3 des Ankers aus­ gerichtet. Das Magnetsegment besitzt eine Polbreite bis zu einem Viertel des Ankerumfangs, und das höchste Drehmoment wird erreicht, wenn die neutrale Zone 3 des Ankers auf die Mitte der Polbreite der Magnetsegmente weist.This requirement is achieved by permanent magnets. In the drawing, they are shown as magnetic segments 2 . The magnet segments 2 form the one pole part of the Polan orders and they are directed to the neutral zone 3 of the armature. The magnet segment has a pole width of up to a quarter of the armature circumference, and the highest torque is achieved when the neutral zone 3 of the armature points to the center of the pole width of the magnet segments.

Wird ein Stromwendermotor, der nur durch Permanentmagnete erregt wird, in der Ausschaltstellung kurzgeschlossen, so wird der Motor schlagartig abgebremst, wobei diese Maß­ nahme zur Zerstörung des Motors führt.Will a commutator motor only by permanent magnets is excited, short-circuited in the off position, so the engine is braked suddenly, this measure leads to the destruction of the engine.

Soll nun eine sanfte Schnellabbremsung bei gleichbleibendem Abbremsmoment erreicht werden, so ist es erforderlich, daß der Induktionsstrom des Ankers geregelt wird, wobei gleich­ zeitig eine gute Kommutierung gewährleistet sein muß. Should now be a gentle quick deceleration with the same Braking torque can be reached, it is necessary that the armature induction current is regulated, being equal good commutation must be guaranteed in good time.  

Um diese Erfordernisse zu erreichen, ist an der ablaufenden Kante ein weiterer Polteil 4 vorhanden. Dieser Polteil 4 ist mit einer Feldwicklung 5 versehen. Die Feldwicklung 5 ist mit dem Anker in Reihe geschaltet und so ausgelegt, daß einerseits eine gute Kommutierung erreicht wird und andererseits den Induktionsstrom in der Ankerwicklung, der durch die Magnetsegmente 2 erzeugt wird, entsprechend entgegenwirkt, derart, daß etwa ein gleichbleibendes Abbremsmoment in allen Drehbereichen erzielt wird.In order to achieve these requirements, a further pole part 4 is provided on the trailing edge. This pole part 4 is provided with a field winding 5 . The field winding 5 is connected in series with the armature and is designed such that, on the one hand, good commutation is achieved and, on the other hand, the induction current in the armature winding, which is generated by the magnet segments 2 , counteracts accordingly, in such a way that approximately a constant braking torque in all rotation ranges is achieved.

Das Abbremsmoment wird auch durch den Polteil 4 selbst be­ einflußt, da das Ankerquerfeld und die Polteile 4 gleich­ gerichtete Polfelder aufweisen, wodurch ein entsprechendes Drehmoment am Anker hervorgerufen wird, und dieses Dreh­ moment wirkt dem Abbremsmoment proportional entgegen. Der Zeitraum der Abbremsung sowie einer guten Kommutierung wird bestimmt durch die Ausrichtung der Polfeldmitte 6 des Ankers zu dem Polteil 4, je weiter die Polfeldmitte des Ankers aus der geometrisch neutralen Zone 7 zur ab­ laufenden Kante hin gerichtet ist, umso geringer wird der Induktionsstrom, der durch die Magnetsegmente in der Anker­ wicklung erzeugt wird, durch die Feldwicklung 5 entgegen­ gewirkt.The braking torque is also influenced by the pole part 4 itself, since the armature transverse field and the pole parts 4 have the same polar fields, which causes a corresponding torque on the armature, and this torque counteracts the braking torque proportionally. The period of braking and a good commutation is determined by the alignment of the pole field center 6 of the armature to the pole part 4 , the further the pole field center of the armature is directed from the geometrically neutral zone 7 to the running edge, the lower the induction current is generated by the magnetic segments in the armature winding, counteracted by the field winding 5 .

Ist die Polfeldmitte des Ankers auf die Polfeldmitte und über die Polfeldmitte der Polteile 4 hinaus zur ablaufen­ den Kante hin ausgerichtet, so sind die Induktionsströme der Feldwicklung 5 und der Magnetsegmente 2 in der Anker­ wicklung gleichgerichtet, hierbei bewirken die Polteile 4 auch kein Drehmoment auf dem Anker, wodurch eine sanfte und gleichmäßige Abbremsung aufgehoben ist.If the center of the pole field of the armature is aligned with the center of the pole field and beyond the center of the pole field of the pole parts 4 towards the edge, the induction currents of the field winding 5 and the magnet segments 2 in the armature winding are rectified, and the pole parts 4 also do not produce any torque on the Anchor, which releases a gentle and even braking.

Die Polbreite des Polteils 4 zu dem Polteil der Magnet­ segmente 2 und zum Anker ist von folgenden Fakten, die angestrebt werden, abhängig: von dem Zeitraum der Abbrem­ sung, dem Abbremsmoment sowie von einer guten Kommutie­ rung, als auch von dem Wirkungsgrad des Stromwendermotors. The pole width of the pole part 4 to the pole part of the magnet segments 2 and to the armature depends on the following facts, which are aimed for: on the period of the braking solution, the braking torque and good commutation, as well as on the efficiency of the commutator motor.

Der Polteil, der durch das Magnetsegment gebildet wird, kann auch aus einem elektromagnetisch erregten Polteil bestehen, indem er im Nebenschluß geschaltet ist.The pole part, which is formed by the magnet segment, can also be from an electromagnetically excited pole part exist by being shunted.

Für einen umschaltbaren Rechts-Linkslauf ist der Polteil 4 von beiden Seiten der neutralen Zone 7 entsprechend nach der Fig. 1 angeordnet und die Polfeldmitte 6 des Ankers ist zur geometrisch neutralen Zone ausgerichtet.For a switchable right-left rotation, the pole part 4 is arranged from both sides of the neutral zone 7 in accordance with FIG. 1 and the pole field center 6 of the armature is aligned with the geometrically neutral zone.

In Fig. 2 ist ein entsprechender Schaltplan nach der Fig. 1 dargestellt.A corresponding circuit diagram according to FIG. 1 is shown in FIG. 2.

Der Reihenschlußmotor wird durch einen Aus- und Umschalter 8 geschaltet. Die Feldwicklung 5 ist mit dem Anker in Reihe geschaltet, und das eine Drahtende 9 der Feldwick­ lung 5 führt zum Kontaktanschluß 10 des Ausschalters. Dieser Kontaktanschluß 10 und somit das Drahtende 9 der Feldwicklung ist durch eine Brücke 11 mit dem Kontaktan­ schluß 12 des Umschalters verbunden. Das andere Drahtende 13 der Feldwicklung 5 führt zum Schaltglied 14 des Um­ schalters, wobei an dem Kontaktanschluß 15 des Umschalters die Stromzuleitung angeschlossen ist.The series motor is switched by a switch 8 . The field winding 5 is connected in series with the armature, and the one wire end 9 of the field winding 5 leads to the contact terminal 10 of the switch. This contact terminal 10 and thus the wire end 9 of the field winding is connected by a bridge 11 to the Kontaktan circuit 12 of the switch. The other wire end 13 of the field winding 5 leads to the switching element 14 of the order switch, the power supply line being connected to the contact connection 15 of the changeover switch.

Die Schaltstellung E kennzeichnet die Betriebsschalt­ stellung, und in der Schaltstellung F ist der Stromwender­ motor vom Stromkreis abgeschaltet und gleichzeitig kurz­ geschlossen.Switch position E indicates the operating switch position, and in switch position F the commutator motor is switched off from the circuit and at the same time briefly closed.

Das Ausführungsbeispiel nach der Fig. 1 u. 2 kommt für alle Polanordnungen mit mehreren Polpaaren zur Anwendung.The embodiment of FIG. 1 u. 2 is used for all pole arrangements with several pole pairs.

Claims (5)

1. Stromwendermotor mit einem Ständer aus einem magnetischen Rückschlußteil mit Polanordnungen aus je zwei Polteilen, hierbei wird der eine Polteil elektromagnetisch durch eine mit dem Anker in Reihe geschalteten Feldwicklung erregt und der andere Polteil besteht aus einem Permanentmagneten, dadurch gekennzeichnet, daß die Polanordnungen aus je zwei Polteilen gebildet werden in der Weise, daß der eine Polteil aus einem Permanentmagneten gebildet wird und als Magnetsegment (2) zur neutralen Zone (3) des Ankers ausgerichtet ist, wobei der andere Polteil (4) an der ablaufenden Kante angeordnet ist und elektro­ magnetisch durch eine mit dem Anker in Reihe geschal­ teten Feldwicklung (5) erregt wird, hierbei ist die Feldwicklung (5) derart ausgelegt und die Polfeldmitte (6) des Ankers so zu den Polteilen (4) ausgerichtet, daß in der Betriebsschaltstellung (E) und in der Aus­ schaltstellung (F), in der der Stromwendermotor kurzge­ schlossen ist, eine gute Kommutierung erreicht wird, wobei in der Ausschaltstellung (F) die Induktions­ ströme in der Ankerwicklung, welche durch die Magnet­ segmente (2) und die Polteile (4) der Feldwicklung (5) erzeugt werden, und das Abbremsmoment, welches durch die Magnetsegmente (2), und das Drehmoment, welches durch die Polteile (4) hervorgerufen wird, sich pro­ portional entgegenwirken, derart, daß ein etwa gleich­ bleibendes Abbremsmoment in allen Drehbereichen bis zum Ankerstillstand erzielt wird. 1. commutator motor with a stator made of a magnetic yoke with pole arrangements of two pole parts, one pole part is electromagnetically excited by a field winding connected in series with the armature and the other pole part consists of a permanent magnet, characterized in that the pole arrangements each two pole parts are formed in such a way that the one pole part is formed from a permanent magnet and is oriented as a magnetic segment ( 2 ) to the neutral zone ( 3 ) of the armature, the other pole part ( 4 ) being arranged on the trailing edge and being electro-magnetic is excited by a field winding ( 5 ) connected in series with the armature, the field winding ( 5 ) is designed in this way and the center of the pole field ( 6 ) of the armature is aligned with the pole parts ( 4 ) such that in the operating switch position (E) and In the switch-off position (F) , in which the commutator motor is short-circuited, good commutation is achieved ht, whereby in the off position (F) the induction currents in the armature winding, which are generated by the magnet segments ( 2 ) and the pole parts ( 4 ) of the field winding ( 5 ), and the braking torque, which is generated by the magnet segments ( 2 ) , and the torque, which is caused by the pole parts ( 4 ), proactively counteract each other in such a way that an approximately constant braking torque is achieved in all rotation ranges until the armature stops. 2. Stromwendermotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abbremsmoment auch bestimmt wird durch die Polbreite der Magnetsegmente (2) zu der Polbreite der Polteile (4) und der Polabdeckung zum Anker.2. commutator motor according to claim 1, characterized in that the braking torque is also determined by the pole width of the magnet segments ( 2 ) to the pole width of the pole parts ( 4 ) and the pole cover to the armature. 3. Stromwendermotor nach den Ansprüchen 1 u. 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Polteil, der durch die Magnetsegmente (2) gebildet wird, als elektromagnetischer Polteil im Nebenschluß ausgelegt ist.3. commutator motor according to claims 1 u. 2, characterized in that the pole part, which is formed by the magnet segments ( 2 ), is designed as an electromagnetic pole part in the shunt. 4. Stromwendermotor nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für einen umschaltbaren Rechts-Linkslauf der Polteil (4) sowohl an der ablaufenden Kante als auch an der auflaufenden Kante angeordnet ist, und die Polfeldmitte (6) des Ankers wird hierbei zur geometrisch neutralen Zone (7) ausgerichtet.4. commutator motor according to claims 1 to 3, characterized in that for a switchable right-left rotation, the pole part ( 4 ) is arranged both on the trailing edge and on the trailing edge, and the pole field center ( 6 ) of the armature here geometrically neutral zone ( 7 ) aligned. 5. Stromwendermotor nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet durch Polanordnungen aus mehreren Pol­ paaren.5. commutator motor according to claims 1 to 4, characterized by multi-pole pole arrangements mate.
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