DE7824009U1 - Zweipulsiger, zweistraengiger kollektorloser gleichstrommotor mit einem mindestens vierpoligen permanentmagnetischen rotor - Google Patents

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LENBACHSTRASSE 32 POSTSCHECK STUTTGART 744 00-708 ΓΜΓ3Ι IMP UAMC

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STUTTGART, den 12.3.1984

G 78 24 009.2 anwaltsakte: P61 .32DiO5/m

PAPST-MOTOREN GMBH & CO KG DE - 229

Zweipulsiger, zweisträngiger kollektorloser Gleichstrommotor mit einem mindestens vierpoligen permanentmagnetischen Rotor

Die Erfindung betrifft einen zweipulsigen kollektorlosen Gleichstrommotor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

!Ein derartiger Motor ist bekannt aus der US - PS 3 873 897 der Anmelderin, Fig. 6. Solche Motoren mit mehr als einem Rotorpol- §>aar werden für manche Anwendungsfälle bevorzugt, besonders, weil ihrs Pendelmomente eine höhere Frequenz haben als die von zwei- |>oligen Motoren, und weil sie eine sehr flache Bauweise ermöglichen, die für manche Verwendungszwecke große Vorteile bietet oder *ogar gefordert wird.

Der Motor nach Fig. 6 der US - PS 3 873 897 hat vier ausgeprägte Sfcaiorpole, die durch vier Nuten voneinander getrennt sind. Im «inen benachbarten Nutenpaar liegt der eine Strang der Stator- «ricklung, und is diasetxal gegenüberiiegenaen Ntrcenpaar liegt der andere Strang der Statorwicklung.

In der Praxis hat es sich gezeigt, daß ein solcher Motor nicht aus •Ilen Drehstellungen sicher anlaufen kann.. Dies war zunächst unerklärlich« Längere Untersuchungen haben dann ergeben- daß auf den galvanomagnetischen RotorStellungssensor bei mancfaen Rotorstellunge: Streuflüsse vom Stator wirken, die das Rotorstellungssignal verfälschen und einen Anlauf aus bestimmten Rotorstellungen verhindern.

Deshalb ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen zweipulsigen kollektorlosen Gleichstrommotor mit mindestens vier Rotorpolen zu schaffen, bei dem der galvanomagnetische Rotorstellungssensor von unerwünschten Streufeldeinflüssen möglichst weitgehend freigehalten wird, um aus allen Startstellungen des Rotors heraus einen einwand-

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freien Anlauf zu ermöglichen, ohne dabei die kompakte Bauweise, welche solche Motoren auszeichnet, aufgeben zu müssen. "

Dies gelingt in überraschend einfacher Weise durch die im Anspruch angegebenen Maßnahmen. Hierdurch vermeidet man eine kostspielige Abschirmung des Rotorstellungssensors, und es wird eine sehr kompakte Bauweise des Motors möglich, wie sie für viele Anwendungsfälle erforderlich ist, z.B. für Lüfter, elektronische Geräte, und dergleichen. Außerdem gelingt es so, die Verwendung von gaivanomagnetisehen Sensoren auch bei sehr·kompakter Bauweise zu ermöglichen, während man sonst z.B. auf optoelektronische Sensoren ausweichen müßte, bei denen unerwünschte magnetische /--N Streufelder selbstverständlich nicht störend wären, die aber durch die Gefahr der Verschmutzung ein erhöhtes Risiko für die Betriebssicherheit darstellen.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten, in keiner Weise als Einschränkung der Erfindung zu verstehenden Äusführungsbeispielen. Es zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen kollektörlosen Gleichstrommotor nach der Erfindung, in vergrößertem Maßstab und teilweise geschnitten,

( "> Fig. 2 einen Schnitt, gesehen längs der Linie II-II der

Fig. 1, mit einer ersten Wicklungsanordnung zur Vermeidung störender Streufelder am galvanomagnetischen Sensor,

Fig. 3 ein Schaltbild zur Erläuterung der Erfindung,

Fig. 4 eine vergrößerte Draufsicht auf den Rotorstellungssensor,

Fig. 5 einen Schnitt, gesehen längs der Linie V-V der Fig. 4,

Fig. 6+7 Prinzipdarstellungen zur Erläuterung der Entstehung von störenden Streufeldern,

Fig. 8 eine Darstellung zur Erläuterung des störenden Einflusses der Streufelder bei der Anordnung gemäß Fig. und 7,

Fig. 9 eine zweite erfindungsgemäße Anordnung, die für

Motoren mit geradzahliger Polpaarzahl geeignet ist,

Fig. 10 eine Prinzipskizze zur Erläuterung der Fig. 9, und

Fig. 11 zwei Prinzipskizzen zur Erläuterung der Einwirkung und 12 der Streuflüsse auf den galvanomagnetischen Rotorstellungs sensor.

I Der in Fig. 1 und 2 dargestellte Motor 12 ist ein vierpoliger

I kollektorloser Außenläufermotor der zweisträngigen, zweipulsigen

*; Bauart. (Zu diesen Definitionen, und auch zur Frage der Pendel-

I momente, vergl. den Aufsatz von Müller "Zweipulsige kollektor-

fj lose Gleichstrommotoren" in asr Heft 1-2, 1977.) Der Motor

1 12 läuft iin Betrieb z.B. mit 1500 U/min und hat eine Außen-

" lauferglocke 13, in deren Innenumfang ein vierpoliger Dauer-" magnetring 14 (bevorzugt ein sogenannter Gummimagnet, also

eine Mischung aus Hartferriten und elastischem Material) eingeklebt, ist» Der Ring 14 ist trapezförmig magnetisiert, vergl. Fig. δ, und er hat enge Lücken 15 zwischen seinen Polen. Die PoI-lücken 15 sind leicht geschrägt, typisch unter einem Winkel von {j etwa 15°. Ihr Schragungsschritt sollte mindestens gleich der Breite einer Nutöffnung des Stators sein. Sie sind zweclanässig im Bereich des mit 16 bezeichneten galvanomagnetischen Rotor- I Stellungssensors etwa doppelt so breit wie im motorischen Bereich, I um dort eine geringere Flankensteilheit der trapezförmigen Mag- ? netisierung zu erreichen. Der Rotorstellungssensor 16 ist ge-1 wohnlich ein Hallgenerator, doch kann man auch

Feldplatten, Magnetdioden und dergleichen verwenden.

In der Mitte der Rotorglocke 13 ist eine Hülse 17 durch Stumpfschweißen befestigt, in die eine Welle 18 bis zum Anschlag an einen Sprengring 19 mit Preßsitz eingeschoben ist. Die Uelle 18 ist hier an dem anzutreibenden Gerät gelagert, z.B. in einer Filmkamera, könnte aber natürlich ebensogut im Stator 22 in üblicher Ueise gelagert sein, uie das z.B* die DE-PS 2612 464 in Fig. 2 zeigt. - In Fig. 2 der vorliegenden Anmeldung sind Hülse 17 und Uelle nicht dargestellt.

Der Stator 22 ist ein geblechter Stator, dessen Blechpaket 21 vier ausgeprägte Pole 23 bis 23 aufusist, die dur di Muten 24 getrennt sind. Die Indizes I bis IV beziehen eich auf die Quadranten, in denen sich diese Pole befinden» Die Statorpole 23 haben die übliche T-Form aber der AuQenumfang ihrer Polschuhe ist zur Erzeugung eines Reluktanzmoments bestimmter Form ausgebildet. Die genaue zeichnerische Darstellung dieser Statorform ist im Maßstab 1:1 nicht möglich, und es wird deshalb auf die DE-PS 2346380 verwiesen, uo diese Form sehr ausführlich dargestellt und erläutert ist. Uie man in Fig. am Statorpol 23 erkennt, nimmt in Drehrichtung 26 gesehen r\ von der Nut 24 ausgehend der Luftspalt 27 während etwa

10 mechanischen Graden bis zu einem Maximum kontinuierlich zu, nimmt dann während der folgenden 60 bis 70 bis zu einem Minimum 28 kontinuierlich ab, und nimmt dann zur folgenden Nut 24 hin wieder leicht zu. Alle Statorpole sind identisch ausgebildet. Durch diese Formgebung erhält man im Betrieb ein Reluktanzmoment, das zu dem elektromagnetisch erzeugten Drehmoment etwa komplementär verläuft und dieses daher ergänzt. Die Erfindung ist aber auf diese Stator-Umfangsform nicht beschränkt, obwohl diese Statorform im Rahmen der erfindungsgemäßen Kombination eine sehr vorteilhafte Rolle zu spielen geeignet ist.

Am Statorblachpaket 21 ist mittels vier Dornen 30, von denen in Fig. 1 nur einer dargestellt ist, und mittels entsprechender Distanzglieder 31 eine Sunde isolierende Platte 32 befestigt, auf der eine gedruckte Schaltung vorgesehen ist, an die die Anschlüsse des Sensors 16 ( vgl. Fig. 4 ) und der beiden Stränge der Statoruicklüng angeschlossen sind. Zum Befestigen der Platts 32 dienen Sprengringe 33, die auf die Dorne 30 aufgepreßt sind. Auch der Sensor 16 ist auf der Platte 32 befestigt.

In Fig. 1 ist unterhalb des Statorblechpakets 21 ein iflontageteil 34 angeordnet, das auf ein entsprechendes Gegenstück aufgesetzt werden kann, wonach eine Befestigung mittels dreier Schrauben 35 erfolgt, von denen in Fig. nur eine dargestellt ist und welche Löcher 36 im Blechipateb 21 durchdringen. Zur Isolation, insbesondere in den Nuten, und zum Schutz gegen Korrosion ist das gesamte Blechpaket mit einer Uirbelsinterschicht 37 überzogen.

Wie Fig. 2 zeigt, sind gem. einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung alle Statorpole mit 2 durchgehenden, d.h. mechanisch nicht unterbrochenen Drähten nacheinander zueidrähtig gewickelt, und zwar mit von Pol zu Pol alternierendem Wicklungssinn. Die Wicklung uiird zweckmässig bifilar ausgeführt, doch kann man die beiden Wicklungen eines Statorpols auch neben- oder übereinander ausführen. Eine bifilafe Wicklung ist deshalb vorzuziehen, weil dabei garantiert die Windungszahl en identisch sind. Bei höheren Betriebsspannungen wird man aber getrennte Wicklungen verwenden.

In Fig. 2 ist der vom einen Draht gebildete Strang 40 mit gestrichelten Linien angedeutet, der vom anderen Draht gebildete Strang 41 mit durchgehenden Linien. Das eine Ende des Strangs 40 ist mit 42 bezeichnet; sein anderes Ende ist, wie dargestellt, mit dem einen Ende des Strangs 41 verbunden und an einen Anschluß 43 geführt,

das anders Ende des Strangs 41 ist an einen Anschluß geführt. Diese Anschlüsse sind auch in Fig. 3 angegeben. Die Stromdurchflußrichtungen in den einzelnen Teiluicklungen 45 auf den Statorpolen bei der Schaltung gem. Fig. 3 sind in der üblichen Ueise mit Punkt und Kreuz angegeben, wobei ein Punkt bedeutet, daß der Strom aus der Zeichenebene herauskommt, ein Kreuz dagegen, daß er in die Zeichenebene hineingeht. Man erkennt, daß bei Erregung des Strangs 4D der Pol 23 ein Südpol uird, der Pol 23¹¹ ein Nordpol, und so abwechselnd weiter, während bei Erregung des Strangs 41 der Pol 23 ein Nordpol wird, der Pol 23 ein Südpol, und so abwechselnd weiter.

Fig. 3 zeigt eine geeignete Steuerschaltung, und zwar kann dies eine Schaltung sein, die für einen viersträngigen, vierpulsigen kollektorlosen Gleichstrommotor ausgelegt ist, und von der man im vorliegenden Fall nur die linke Hälfte verwendet· Diese Schaltung ist also kompatibel für zwei— und viersträngige kollektorlose Gleichstrommotoren, was in der Praxis bei Reparaturen einen sehr großen Vorteil darstellt und auch die Lagerhaltung wesentlich vereinfacht.

Der Anschluß 43 der beiden Stränge 40 und 41 ist sn eine Plusleitung 47 angeschlossen, während die Anschlüsse 42 und 44 jeweils mit dem Kollektor eines npn-Transistors ■* bzw. 49 verbunden sind, deren Emitter zusammen an den

Kollektor eines npn-Transistors 53 geführt sind, dessen Emitter mit der Minusleitung 54 verbunden ist. Der Transistor 53 kann zum kontaktlosen Ein- und Ausschalten oder auch als Stellglied eines Reglers (Strom oder Drehzahl) dienen, wozu seiner Basis entsprechende Signale 52 zuführbar sind.

Der Rotorstellungssensor 16 ist hier ein Hallgenerator 16'/ dessen Ausgänge mit den Basen der Transistoren 48 bzw. 49 verbunden sind. Die Stromanschlüsse des Hallgenerators 16' sind über Widerstände 55, 56 mit der Plusleitung 47 bzw. der Minusleitung 54 verbunden. Der Rest der Schaltung

33

J 1st analog aufgebaut und erhält deshalb dieselben

Bezugszeichen mit nachgestelltem Apostroph- Dieser Teil der Schaltung ulrd im vorliegenden Fall nicht veruendet, ermöglicht es aber, gegebenenfalls auch einen vierstrangigen vierpulsigen Motor ohne irgenduelche Schaltungsänderungen an dieser Schaltung zu betreiben, siobel der zweite Hallgenerator eines solchen Piotors In Fig. 3 rait 116 bezeichnet und gestrichelt angedeutet 1st.

Die Fig. 4 und 5 zeigen die Ausbildung des Rotorstellungs-

-sensors 16J er ist angeordnet in der Pollücke zuIschen

10) zuei benachbarten Statorpolen 23 und 23 , die in Fig.

mit strichpunktierten Linien angedeutet sind.

Der Hallgenerator 16' ist in ein Kunststoff-Formstück 64 (Fig. 5) eingepaßt, welches mittels Rastfüßen 65 in Löcher der isolierten Platte 32 eingeratet ist. Das Formstück 64 trägt zuei Flußleitstücke, uelche den magnetischen Fluß vom Rotormagneten 14 dem Hallgenerator 16' zuleiten: auf der Oberseite des Hallgenerators 16' 1st ein abgeuinkeltes erstes FIuQleitstück 60 aus Ueicheisen angeordnet, das_; mit seinem einen schmalen Ende 66 vertikal auf den Hallgenerator 16' zugerichtet in das Formstück 64 eingepaßt ist und durch Heißverformung eines durch ein Loch 57 in ihm durchgesteckten Zapfens 58 des Formstücks 64 an letzterem befestigt ist. Das Flußleitstück 60 hat in der Draufsicht die aus der Fig. 4 ersichtliche Form, d.h., ausgehend von einem Abschnitt 56 verbreitert es sich auf etua die vier- bis fünffache Breite des Abschnitts 66 und erstreckt sich mit seinem oberen, flachen Abschnitt 61 in Richtung zum Rotormagneten Ί4, von dem es durch einen Luftspalt 62 getrennt ist. Ferner hat es auf seiner der Drehrichtung (Pfeil 2G) zugeuandten Seite einen in Drehrichtung sich verjüngenden Fortsatz 63, der durch einen Luftspalt 67 vom Ringmagneten 14 getrennt ist. Der Luftspalt 67 ist größer als der Luftspalt 62. Der Fortsatz 63 liegt unter der Spitze des

Poles 23 , uelche somit das FluQleitstück 60 stärker

überlappt als die in Drehrichtung vorhergehende Spitze '(■

III 'ί

des Poles 23 , vergl. Fig. 4. Im Betrieb uirkt deshalb %■

11 ^! *

der Streufluß vom Pol 23 stärker auf den Sensor 16 als ί;·>₍

der Streufluß vom Pol 23¹¹¹. |*

Unterhalb des Hailgenerators 16* befindet sich ein zueites, |

flaches Flußleitstück 68, das ebenfalls aus Weicheisen |

gestanzt ist und das zwischen dem Formstück 64 und der f

Platte 32 befestigt ist. Der in Fig. 5 linke Fuß 65 er- |

streckt sich durch eine Ausnehmung 69 des Leitstücks 68 \ und fixiert dieses dadurch in seiner Lage. Das Leitstück " «^

-■■' SS erstreckt sich vom Hall generator 16' bis fast zum I

Innenumfang des unteren Rands der Rotorglocke 13 und ist |

von diesem Rand durch einen Luftspalt 70 getrennt. I

Uenn also z.B. gem. Fig. 5 dem Leitstück 60 ein Nordpol 1

des Hagnetrings 14 gegenüberliegt, geht von diesem ein |

Fluß durch den Luftspalt 62, den waagerechten Abschnitt 61 I

des Leitstücks 60 und den senkrechten Abschnitt 66 zum Hall- |

generator 16*, durch diesen und dessen Träger zum Leitstück |

68, und dann durch dieses, den Luftspalt 70 und den unteren r

Rand der Rotorglocks 13 zurück zum Südpol des Ringmagneten j

14. Das Leitstück 60 uirkt dabei als Flußkonzentrator, j

CU.EE« UJ.C HiUUI\bJ.U1l .£.111 I IQX J-^CI ICJ. O CrLTX I ^f W J. J. ^» y Λ. W w K* J- CaJ- *^ g

die im Luftspalt 62. I

Da der Hallgenerator 16¹ und insbesondere seines Fluß— $.

leitstücks 60 in dem uicklungsfreien Raum zuischen zuei g

Statorpoluicklungen 45 liegt, also relativ nahe bei zuei I

Polspitzen und an der Öffnung einer Nut 24, uirkt auf ihn ;,

im Betrieb ein Streufluß vom Blechpaket 21. Fig. 3 zeigt ^

dies schematisch. Mit B_R , ist die vom Ringmagneten 14 |

auf den Hallgenerator 16' wirkende Induktion bezeichnet. p

Dieser Induktion überlagert sich im Betrieb, also dann, |

uenn ein Strom in einem der Stränge 40 oder 41 fließt, |

PAPST-MOTOREN GMBH & CO KG ! .'": " \ \ ""· ' '".I.',.

eine im gleichen Sinne gerichtete Induktion B_eo von

III
der Spitze des Poles 23

Gleichzeitig wirkt auf den Hallgenerator 16' im Betrieb auch eine Induktion B₃₁ von der Spitze des Poles 23 Durch den Fortsatz 63 wird nun erreicht, daß B₃₁ in jedem Augenblick größer ist als B₃₂, und da B₃₁ gegenkoppelnd ist, bedeutet dies, daß über den magnetischen Kreis des Motors eine Gegenkopplung auf den Hallgenerator 16' wirkt. Das überwiegen der Gegenkopplung bedeutet, daß dann, wenn am Rotormagneten 14, wie dargestellt, ein Nordpol auf den Hallgenerator 16' wirkt, die Gesamtwirkung des vom Statorblechpaket 21 auf den Hallgenerator 16" wirkenden Streuflusses stets die eines Südpoles ist, und es bedeutet umgekehrt, daß bei einem Rotor-Südpol das Statorblechpaket 21 auf den Hallgenerator 16' wie ein Nordpol wirkt. Das in seiner Richtung alternierende Streufeld B₃₁ und B₃₂, das von den benachbarten Statorpolen auf den Hallgenerator 16' einstreut, dient auf diese Weise dazu, einen besonders ruhigen Motorlauf sicherzustellen.

Im Betrieb tritt aber noch ein weiteres Streufeld von den Statorpolen auf, das seine Richtung nicht ändert., sondern

Λ α ο «π"»" 4-m DTvTr4-T\TTvn σ /^ A e Τυΐί-ν·ϊ-<->."»-ο·ϊ-·ι·ν·νη3Α.ο; ηπ 1 c 4 jAt~4- πηΛ Λ 4 ασοσ

Streufeld kann die Kommutierung der Motorströme stark stören. Die vorliegende Erfindung betrifft deshalb vor allem die Reduzierung dieses unidirektionalen, pulsierenden Streufelds.

Hierzu wird hingewiesen auf die Figuren 6 bis 8 und 11, 12.

Gemäß Fig. 6, welche zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung dient, sind - in Abweichung von der Erfindung - die beiden Statorpolwicklungen eines Stranges auf diametral gegenüberliegenden Statorpolen 23¹ und 23¹¹¹ bzw. 23 ^T und 23 vorgesehen und hier in Serie geschaltet (bei Niederspannungsmotoren ist auch eine

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Parallelschaltung möglich). Werden z.B. die Uicklungen auf den Polen 23¹ und 23 erregt, so erhalt man dann uie dargestellt am Umfang dieser beiden Pole je einen Südpol, während die Statorpole 23 und 23 zu Nordpolen werden. Fig. 7 zeigt in stark schematisierter Form die starken Streuflüsse, die sich hierbei ergeben, und die durch die Motoruelle 18 und den diese umgebenden Bereich der Statorblechpakets 21 fließen. Unabhängig

davon, uelcher Strang gerade erregt wird, haben diese

j Streuflüsse in der Uelle 18 selbst immer dieselbe

Richtung, d.h. am erregten Statorpol ergibt sich jeweils

/--s ein Südpol und die Uelle 18 uird zum Nordpol.

Hierdurch ergibt sich auch ein ziemlich starker Streufluß Bg durch den galvanomagnetischen Sensor 16 und verfälscht dadurch dessen Ausgangssignal in der in Fig. 8 angegebenen Ueise: ohne den Streufluß Bn wäre die Induktion B„ -,·, am Hallgsnerator und damit die Hallspannung U-- - - symmetrisch zur Abszissenachse, hätte also keinen nennenswerten Gleichspannungsanteil, und die Kommutierung erfolgte jeweils bei 0° elektrisch, 180° elektrisch, 360° elektrisch etc.

Durch den Streufluß B₅ erhält die Hallspannung u,, ,,

(~) einen Gleichanteil (im Sinne der Fourieranalyse), was

sich in Form einer Koordinaten-Verschiebung auswirkt. Die Kommutierungszeitpunkte t._f t„, t, etc. sind nun nicht mehr äquidistant, und außerdem werden die Schaltvorgänge teilweise stark gestört, da ja auch Bg abhängig vom Motorstrom pulsiert. Fig. 11 und 12 zeigen dies nochmals schematisch: bei Fig. 11 addiert sich B₅ zum Fluß vom Rotor, d.h. die Kommutierung wird verzögert, und bei Fig. 12 subtrahiert sich B₅ vom Fluß vom Rotor, d.h. die Kommutierung wird verfrüht. Resultat: die Kommutierung erfolgt zu falschen Zeitpunkten, und der Anlauf des Motors ist nicht aus allen Drehstellungen sichergestellt. (Der dargestellte vierpolige Motor hat vier Stellungen, die er in der Ruhelage eireiehmen kann,

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und der Anlauf aus allen vier Stellungen muß gewährleistet sein.)

Die Erfindung läßt sich anhand von Fig. 9 erklären. Es werden jeweils eine geradzahlige Anzahl von Statorpol wicklungen aufeinanderfolgender Statorpole zusammengsschaltet, so daß man am Umfang der erregten Statorpole ebensoviele Nordpole wie Südpole erhält, welche gleich große, aber entgegengesetzte magnetische Flüsse erzeugen. Dadurch bildet sich ein relativ kurzer magnetischer Kreis 73, der in Fig. 9 für die Pole 23¹¹¹ und 23 dargestellt ist und längs dessen die Durchflutung ^ (in Form der stromdurchflossenen Statorpolwicklungen 74

¹ ''J und 75 des einen Stranges) recht gleichmässig verteilt

ist, so daß sich ein geringer Streufluß ergibt. Außerdem haben gem. Fig. 10 die Streuflüsse 76 und 77 hier in der Welle 18 entgegengesetzte Richtungen und heben sich dadurch auf, so daß der Streufluß Βς auf den Sensor 16 ganz stark reduziert wird und nicht mehr stört. - Die beiden Wicklungen des anderen Stranges sind hier mit 78 und 79 bezeichnet.

Nachteilig ist hier jedoch, daß das Drehmoment alternierend zuerst auf der einen und dann auf dar anderen Seite des Rotors 13, 14 erzeugt wird, was eine besonders , ijute Lagerung der Uelle 18 erforderlich macht« Auch kann

der Fortsatz 63 des Sensors 16 nur dann wirksam werden, wenn die bei diesem Ausführungsbeispiel neben ihm liegenden Statorpole 23 und 23 erregt werden, und man muß, wenn man eine Streufluß-Eegenkopp-lung (Fortsatz 63) wünscht, für den oberen Strang 78, 79 zur Schaltung den Sensor 16 zwischen den Polen 23 und 23 verwenden, für den unteren Strang 74, 75 aber einen Sensor 16 A zwischen den Polen 23 und 23 , wobei in jedem Fall bei Verwendung eines Hallgenerators nur eines der beiden Ausgangssignale verwendet wird. Das verteuert natürlich den Motor«

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Bevorzugt wird deshalb die Lösung nach Fig. 2, bei der f ständig alle vier Statorpole 23" bis 23 alternierend f. erregt werden, so daß/man im Betrieb zuei Nordpols und 2 Südpole am Umfang erregter Statorpole erhält, deren Sj Flüsse gleich groß, aber entgegengesetzt gerichtet sind, ; so daß ihre ~ Gesamtsumme etua gleich 0 ist. Für den Fluß in der Uslle 18 ergibt sich dann dasselbe Bild uie in Fig. 10, wobei jedoch in der Helle 18 Streuflüsse von allen Statorpolen (bei Fig. 2 also von vier Statorpolen) auftreten, von denen jeweils die Hälfte 1 r nach oben und die Hälfte nach unten geht, so daß diese I'

Flüsse sich gegenseitig aufheben. Auch hier wird deshalb \ der Streufluß B_c am Sensor 16 weitgehend reduziert, so I daß er nicht mehr stört und ein sicherer Anlauf aus %

I allen Drehstellungen gewährleistet ist. Außerdem bewirkt | hier der Fortsatz 63 ein weiches Schalten des Stromes | in beiden Strängen 40, 41 der Statorwicklung, da er bei der Erregung des Stranges 40 ebenso ein Streufeld erhält, wie bei der Erregung des Stranges 41.

Außerdem wird hier das Drehmoment ständig am gesamten Rotorumfang erzeugt, so daß die Lager nicht radial-pulsierend belastet werden und weniger hohe Ansprüche an ihre Γ) Qualität gestellt werden müssen.

Die Lösung nach Fig. 2 läßt sich bei Motoren mit den Polpaarzahlen 2p = 2, 3, 4, 5 ... anwenden, die Lösung nach Fig. 9 nur bei 2p =2, 4, 6...

Naturgemäß kann man bei allen Ausführungsbeispielen die Einzelspulen eines Stranges auch parallel schalten, oder eine Kombination von Serien- und Parallelschaltung verwenden. Bei Fig. 2 bietet aber die Serienschaltung degen der geringen Fertigungskosten große Vorteile, besonders bei bifilarer Ausführung.

Claims (1)

1- Als Außenläufermotor ausgebildeter zweipulsiger kollektorloser Gleichstrommotor (12) mit etwa zylindrischem Luftspalt (27), mit einer in Form von konzentrierten Wicklungen ausgebildeten Statorwicklungsanordnung (40, 41; 74, 75, 78, 79), welche auf Kernen eines Blechpakets (21) angeordnet ist, deren Polschuhe sich jeweils in TJmfangsrichtung erstrecken, und welche zwei Stränge (40, 41; 74, 75, 78, 79) aufweist, und mit einem «aaitMMi vierpoligen permanentmagnetischen Rotor (13, 14) und einem als RotorStellungsgeber dienenden galvanomagnetischen Sensor (16), insbesondere einem Hallgenerator, welcher die Bestromuncr der beiden Stränge in Abhängigkeit von der Rotorstellung steuert, um im Betrieb ein Lücken aufweisendes elektromagnetisches Antriebsmoment zu erhalten, und welcher im Streuflußbereich des Stators (22) und im Bereich der Enden zweier benachbarter Polschuhe angeordnet ist, und mit einer dem zylindrischen Luftspalt (27) zugewandten amä+mßfS+im. des Stators (22) zur Erzeugung eines drehwinke1-abhängigen magnetischen Widerstands des Luftspalts zur Erzeugung eines Reluktanzmoments, welches in den Lücken des elektromagnetischen Antriebsmoments antreibend wirkt und dieses dadurch ergänzt,

dadurch gekennzeichnet,

daß jeder Strang (40, 41; 74, 75, 78, 79) auf eine gleiche Zahl von bei Erregung dieses Stranges als Nordpol wirkendem Kernen des Blechpakets und von im Betrieb als Südpol wirkenden Kernen des Blechpakets gewickelt ist, so daß bei Erregung eines Stranges am Luftspalt (27) jeweils mindestens ein Paar von Nord- und Südpolen mit dem Betrag nach etwa gleich großen magnetischen Flüssen v/irksam ist,
und daß jeder Pol eines solchen Paares im wesentlichen äquidistant

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1 zum galvanomagnetischsn Sensor (16) angeordnet ist,

2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Betrieb

* die Durchflutung auf die Kerne eines solchen Paares etwa gleichmäßig verteilt ist.

3. Motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß

J₃ die Kerne aller Statorpole (23) mit von Pol zu Pol alternierendem

Wicklungssinn mit den beiden Strängen (40, 41) bewickelt sind f (Fig. 2).

|j 4. Motor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß alle Stator-I; "J pole (23) zweidrähtig, insbesondere bifilar, bewickelt sind.

fji 5. Motor nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die

ί! Wicklungen (45) aller Statorpole (23) durchgehend gewickelt sind (Fig. 2).

f S. Motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem

I Motor mit einer geradzahligen Polpaarzahl des Stators die Wicklungs-

f anordnung (74, 75) auf einer dieser Polpaarzahl entsprechenden

f. Zahl benachbarter und zum galvanomagnetischen Sensor (16) äqui-

I distanter Statorpole mit von Pol zu Pol alternierendem Wicklungs-

Ür sinn einen Strang und die Wicklungsanordnung (78, 79) auf den I ,~~. übrigen Statorpolen mit ebenfalls alternierendem Wicklungssinn

Ι den zweiten Strang bildet (Fig. 9).

,] 7. Motor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn-

\ zeichnet, daß der galvanomagnetische Sensor (16) mit einem Fluß- ] konzentrator (60) versehen ist.

i 8. Motor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Flußkonzen- v- trator (60) einen in Drehrichtung (26) weisenden Fortsatz (63)

i zum bevorzugten Auffangen des Streufeldes (Bg-i) von dem in Dreh-

<[ richtung (26) auf den Sensor (16) folgenden Statorpol (23 > aufweist.

9. Motor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorpollücken geschrägt sind.

10. Motor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor eine trapezförmige Magnetisierung (Fig. 8: ^B _Ha;ji) ^m^ schmalen Lücken (15) zwischen den Polen aufweist.