DE8415352U1 - Zweipulsiger kollektorloser Gleichstrommotor - Google Patents

Description

Zwelpulslger kollektorloser Cieichstrommotor

Die Erfindung betrifft einen zweipultigen kollektor losen Gleichstrommotor nach dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1. Ein solcher Motor ist aus der DE - OS 31 25 694 bekanntgeworden.

Unter einem "zweipulsigen" Motor versteht man einen Motor, dem pro Rotordrehung von 360° el. nur zwei Sbrtorstromimpulse zugeführt werden. Solche Motoren haben die Eigenschaft, daß sie aus bestimmten Drehstellungen des Rotors heraus nicht anlaufen können, d.h. das von einem solchen Motor erzeugte elektromagnetische Drehmoment schwankt stark und hat an bestimmten Drehstellungen des Rotors den Wert Null, oder anders gesagt: Das elektromagnetisch erzeugte Drehmoment hat an diesen bestimmten Drehstellungen des Rotors eine Lücke. Diese Drehstellungen fallen bei solchen Motoren etwa oder auch exakt mit den Drehstellungen zusammen, an denen der Statorstrom des Motors kommutiert wird.

Motoren dieser Art sind durch die Produkte der Gebrauchsmusterinhaberin in vielfältiger Weise bekanntgeworden und werden beispielsweise zum Antrieb von Plattenspeichern verwendet. Solche Plattenspeichermotoren haben gewöhnlich eine Bremse, und wenn der Motor eingeschaltet wird, wird diese Bremse gelöst.War der Motor durch die Bremse in aner ungünstigen Stellung gebremst worden, in der das elektromagnetisch erzeugte Drehmoment gleich Null oder in der Nähe von Null ist und in der normalerweise die Kommutierung erfolgt, so steht nur das bei solchen Motoren verwendete Hilfsmoment für den Antrieb des Rotors zur Verfugung, z.B. ein mechanisch erzeugtes Hilfsmoment, oder ein Reluktanzmoment, dessen Form und Verlauf bei einem Motor mit zylindrischem Luftspalt beispielsweise durch de Luftspaltform festgelegt werden kann. Dieses Hilfsmoment muß dann den Rotor in eine Stellung drehen, in der das elektromagnetisch erzeugte Drehmoment größer als Null ist und den Rotor antreiben kann.

VTNR: 1O6941

Bei solchen Motoren kann sich das Problem ergeben, daß durch Toleranzen der Steuerung für den Kommutierungszeltpunkt, z.B. durch Toleranzen bei den hierfür verwendeten Hallgeneratoren oder HaII-ICs, oder durch mechanische Toleranzen im Motor, der Kommutierungszeitpunkt entweder ru früh oder zu spät liegt. Die Folge kann sein, daß das zum Kommutierungszeitpunkt erzeugte elektromagnetische Drehmoment negativ ist, also den Rotor rückwärts drehen will. Gleichzeitig ist dann das Hilfsmoment wirksam, welches den Rotor vorwärtsdrehen will. Die Summe beider Momente kann in solchen Fällen in der Nähe von Null sein, d.h. der Motor läuft dann beim Lösen der Bremse nicht an.

Deshalb ist es eine Aufgabe der Erfindung, das Anlaufverhalten eines solchen Motors und/oder - bei einem Motor mit Reluktanz-Hilfsmoment - dieses (. Reluktanz-Hilfsmoment zu verbessern.

Diese Aufgabe wird bei einem eingangs genannten Motor erfindungsgemäß gelöst durch die im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen. Da bei zweipulsigen Motoren der Verlauf des elektromagnetisch erzeugten Drehmoments im wesentlichen dem Verlauf der induzierten Spannung entspricht, wird durch den mindestens einen schmalen Hilfspol das elektromagnetisch erzeugte Drehmoment in einem kritischen Winkelbereich um den Kommutierungszeitpunkt herum auch dann zu Null (oder annäherend zu Null) gemacht, wenn in diesem Bereich ein Statorstrom fließt. Dadurch kann in diesem kritischen Winkelbereich im wesentlichen nur das dort antreibend wirksame Hilfsmoment wirken, welches den Rotor sicher in der richtigen Richtung in Be-, wegung setzt, bis dann außerhalb dieses kritischen Winkelbereichs auch das

elektromagnetisch erzeugte Drehmoment wirksam wird. Dadurch ergibt sich ein sicherer Anlauf auch unter erschwerten Bedingungen. Wird als Hilfsmoment ein Reluktanzmoment verwendet, das durch Maßnahmen im Luftspalt des Motors erzeugt wird, so ergibt sich zudem der große Vorteil, daß durch die Erfindung auch dieses Reluktanzmoment vergrößert wird und gleichmäßig über einen größeren Bereich wirkt als ohne die erfindungsgemäßen Maßnahmen, was ebenfalls die Sicherheit des Anlaufs verbessert. Die Erfindung kann jedoch in gleicher Weise auch bei Motoren verwendet werden, die ein mechanisch erzeugtes Hilfsmoment verwenden; solche Motoren wurden im zweiten Weltkrieg in amerikanischen Bombenflugzeugen eingesetzt. Die Erfindung kann auch verwendet werden zur Beeinflussung der Form des elektromagnetisch erzeugten Drehmoments bei Motoren be-

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liebiger Bauart.

Besonders bei Motoren mit einem mechanisch erzeugten Hilfsmoment ist eine Ausgestaltung sehr vorteilhaft, wie sie im Anspruch 2 gekennzeichnet ist, da sie auf sehr einfache Weise die Momentenlücke des elektromagnetischen Drehmoments verbreitert und daher kleine Asymmetrien der Kommutierung den Anlauf eines solchen Motors nicht behindern können.

Dabei wird mit großem Vorteil die Breite des mindestens einen Hilfspol s gemäß Anspruch 3 gewählt.

/ - Ebenso wird zur Erzielung optimaler Ergebnisse die Lage des mindestens

einen Hilfspols gemäß Anspruch 4 ausgebildet.

Mit besonderem Vorteil geht man bei der Erfindung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 5 vor. Es hat sich nämlich gezeigt, daß eine Anordnung der Hilfspole, welche symmetrisch zur Grenze zwischen zwei benachbarten Hauptpolen liegt, insbesondere bei Motoren mit Reluktanz-Hilfsmoment nicht optimal ist, weil dann die abgeflachten Stellen in der induzierten Spannung, also auch in der Erzeugung des elektromagnetisch erzeugten Drehmoments, nicht auf der Nullinie (Abszisse) liegen, so daß immer noch ein Rest-Drehmoment erzeugt würde, welches wiederum schädlich sein könnte. Deshalb ist es zweckmässig, diese zusätzliche Hilfspolnordnung, bezogen auf die angegebene Grenze, etwas entgegen der Drehrichtung ( ) zu versetzen. Wird die Versetzung groß genug, so "verschwindet" einer

der Hilfspole eines solchen Paares im benachbarten Hauptpol, d.h. wenn z.B. ein Süd-Hilfspol durch die Versetzung aus dem Gebiet eines Nord-Hauptpols in das Gebiet eines Süd-Hauptpols gelangt, verschmilzt er mit diesem, und man hat dann nur noch einen einzigen Hilfspol im Übergangsbereich zwischen den beiden Hauptpolen. - Dabei wird der Versetzungswinkel mit großem Vorteil gemäß Anspruch 6 ausgelegt.

Wird bei einem solchen Motor ein galvanomagnetischer Rotorstellungssensor verwendet, der im Magnetfeld einer Umlaufbahn des Rotors angeordnet ist, so wird der mindestens eine Hilfspol mit großem Vorteil gemäß Anspruch 7 ausgebildet, wodurch Störungen der Kommutierung durch den mindestens einen Hilfspol sicher vermieden werden.

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Eine Hilfspolanordnung nach der Erfindung kann gemäß Anspruch 8 und 9 auch in sehr vorteilhafter Weise mit einer Magnetisierung kombiniert werden, wie sie Gegenstand der DE - CS 31 25 694 ist und deren Aufgabe es ist, axiale Asymmetrien des Motors zu kompensieren bzw. der induzierten Spannung eine bestimmte, vorteilhafte Form zu geben. Die Verwendung dieser zusätzlichen Maßnahme ist jedoch keine notwendige Voraussetzung für die vorliegende Erfindung.

Eine besonders vorteilhafte, kompakte Ausgestaltung der Erfindung ist im Anspruch 10 angegeben.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargesteliten, '-■* in keiner Weise als Einschränkung der Erfindung zu verstehenden Ausführungsbeispielen. Es zeigt:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel, hier in Form eines

zweipulsigen kollektorlosen Außenläufermotors, gesehen längs der Linie I-I der Fig. 2,

Fig. 2 einen Schnitt, gesehen längs der Linie II-II der Fig. 1,

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung, gesehen längs

des Pfeiles III der Fig. 1, 10

Fig. 4 eine Seitenansicht der Anordnung nach Fig. 3, &kgr; teilweise im Schnitt dargestellt,

Fig. 5 eine Abwicklung des Rotormagneten des Motors nach den Fig. 1-4,

Fig. 6 Schaubilder zur Erläuterung der Fig. 5, nämlich

A) die Induktion (= Magnetflußdichte), gemessen

längs der Linie A-A der Fig. 5,

20

B) die Induktion, gemessen längs der Linie B-B

der Fig. 5,

C) die Induktion, gemessen längs der Linie C-C der Fig. 5,

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Fig. 7 den Verlauf der induzierten Spannung bei einem

Motor nach Fig. 1 - 6,

Fig. 8 eine Variante zu Fig. 5,

30

Fig. 9 die induzierte Spannung bei der Variante nach

Fig. 8,

Fig. 10 eine zweite, bevorzugte Variante zu Fig. 5, und

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Fig. 11 die Draufsicht auf einen erfindungsgemäß magne-

tisierten Rotor für einen Motor mit ebenem Luftspalt.

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Bei dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten zweipulsigen kollektorlosen Gleichstrommotor 7 ist mit 10 ein Innenstator bezeichnet, dessen Blechpaket 11 beim vorliegenden Ausführungsbeispiel einen Blechschnitt aufweist, wie ihn die DE - PS 23 46 380 ausführlich beschreibt, insbesondere hinsichtlich der Form des Luftspalts 23. Auf die dortigen Ausführungen, auch hinsichtlich der Form des erzeugten Reluktanzmoments, wird zur Vermeidung von unnötigen Längen ausdrücklich hingewiesen. Diesem Blechschnitt ist beim Ausführungsbeispiel eine etwa trapezförmige Rotormagnetisierung angepaßt, wie sie nachfolgend in Verbindung mit Fig. 6 näher beschrieben wird. Der dargestellte. Motor ist ein Außenläufermotor; die Erfindung läßt sich jedoch in gleicher Weise auch bei Innenläufermotoren oder

!5 bei Motoren mit ebenem Luftspalt anwenden, ebenso bei Motoren mit anderer Pulszahl. Fig. 11 zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen Motor mit ebenem Luftspalt.

Das Blechpaket 11 (Fig. 1 und 2) wird zusammengehalten durch drei jeweils mit einer Verdickung 14 versehene Dorne 15, 16, 17. Es hat eine Mittel ausnehmung, in welche ein Lagertragrohr 19 eingepreßt ist, das an seinem einen Ende einen Befestigugsflansch 20 hat. In die Nuten 8 und 9 des Blechpakets 11 sind zwei Statorwicklungen 24 und 25 eingewickelt, welche sich wie dargestellt nicht gegenseitig überlappen, dadurch eine geringe axiale Höhe des Motors ergeben und zwischen sich einen wicklungsfreien Raum 21 bilden.

An den unteren Enden der Dorne 15-17 ist eine Schaltplatine

28 aus einem geeigneten Isolierwerkstoff befestigt. Sie ist mit einer gedruckten Schaltung versehen, mit der die Anschlüsse der Statorwicklungen 24 und 25 direkt verbunden werden. Ferner trägt diese Schaltplatine die gesamte elektrische Schaltung zur Steuerung der Ströme in den Wicklungen

24 und 25. Diese Ströme werden abhängig von der Rotorstellung kommutiert mit Hilfe eines auf der Platine 28 befestigten, vorzugsweise galvanomagnetischen Sensors, der

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hier beispielhaft als Hall-IC 30 ausgebildet ist. Im Rahmen der Erfindung ist jedoch jede andere Art der Kommutierung ebenfalls möglich. Fig. 1 zeigt schematisch zwei elektronische Bauelemente 31 , 32, welche auf der Schaltplatine 28 f estgelötet sind. Eine geeignete Kommutierungsschaltung für einen zweipulsigen Motor mit nur einem Strang zeigt z.B. die DE - OS 30 22 836 (D 131), und eine Kommutierungsschaltung für- einen zweipulsigen Motor mit zwei Strängen zeigt die DE - OS 30 10 435 (D 130). Zur Vermeidung von unnützen Längen wird auf diese Offenlegungsschriften als Beispiele für geeignete Kommutierungsschaltungen verwiesen. Die Erfindung eignet sich gleichermaßen für zweipulsige Motoren mit nur einem Strang oder mit zwei Strängen.

Die Statoranordnung ist mittels ihres Flansches 20 und mit Schrauben 35 an einem Motorträger 36 befestigt. Im Lagertragulir 19 ist in zwei Gleitlagern 37, 38, zwischen welchen ein ölvorr&tsfilz 34 angeordnet ist, eine Rotorwelle 39 gelagert, welche an ihrem in Fig. 1 dargestellten oberen Ende eine aus Weicheisen tiefgezogene Rotorglocke 42 eines Außenrotors 40 trägt, die nach unten geöffnet ist und den Stator 10 übergreift. In der Rotorglocke 42 ist ein durchgehender, ringförmiger Rotormagnet 43 angeordnet. Dieser hat zwei Hauptpole, und zwar sind diese in der in den Fig.

und 2 durch die Buchstaben N (= Nordpol) und S (= Südpol) angedeuteten Weise radial magnetisiert. Die Grenzen zwischen den beiden Hauptpolen sind mit 44 und 45 bezeichnet. Der dargestellte Motor ist zweipolig. Die Erfindung eignet sich in gleicher Weise für höhere Polzahlen. Die Drehrichtung des

Rotors 40 ist in den Zeichnungen mit 41 bezeichnet.

Der Hall-IC 30 ist angeordnet im Zwischenraum zwischen den beiden Statorwicklungen 24 und 25, also nahe bei den in Fig. linken Polspitzen 50 und 51, und im Bereich zwischen den beiden Statorpolen 52 und 53. Die Polspitzen 50 und 51 umschlieasen, wie dargestellt, die linke Nut 9 und bilden zwischen sich eine relativ schmale Nutöffnung zum Einbringen der

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Statorwicklungen 24 und 25. Wie Fig. 2 klar zeigt, ist der Stator 10 zu seinem Mittelpunkt symmetrisch ausgebildet.

Der Hall-IC 30 ist in ein Kunststoff-Formstück 54 eingepaßt, welches auf der Platine 28 befestigt ist. Es ist in den Fig. 3 und 4 näher dargestellt und hat eine kreisrunde Basisplatte 55, von der Fortsätze 56 nach unten in entsprechende Ausnehmungen der Platine 28 oder eines anderen Tragstücks ragen und dadurch die Lage des Formstücks 54 fest legen. Von der Basisplatte 55 ragt ein Aufbau 57 räch oben, der mit einer Ausnehmung 58 zur formschlüssigen Aufnahme des Hall-IC 30 und eines Dauermagnetstücks 59 versehen ist. Letzteres ist in einem Führungskanal 62 verschiebbar, der unten mit einem Anschlag 63 versehen ist. Ein Distanzstück 64 bestimmt den Abstand der Unterseite des Hall-IC 30 von der Basisplatte 55. Die beiden Seitenwangen 65, 66, zwischen denen der Hall-IC 30 angeordnet ist, sind etwas federnd und halten dadurch den Hall-IC 30. Dieser hat unten Drahtanschlüsse 67, von denen nur einer dargestellt ist, und diese sind bei 6 8 mit den Leiterbahnen der Platine 28 verlötet. Das Dauermagnetstück 59 ist mittels eines Klebstofftropf 71 fixiert. Es dient zur Symmetrierung des Motors, vergl. die DE - OS 31 11 387.

_Zur richtigen Steuerung des Hall-IC 30 wird eine bestimmte Magnetflußdichte des Rotormagneten 43 benötigt, d.h. der überStandsbereich 72 des Rotormagneten 43, der nach unten über das Statorblechpaket 11 übersteht, muß eine bestimmte ,Mindestlänge haben, z.B. von 5...10 mm. Auf der gegenüberliegenden Seite kann jedoch der dortige Überstandsbereich kürzer sein, da dort ein längerer Überstandsbereich keinen Nutzen bringt, aber teures Magnetmaterial vergeudet. Der dem StatorblechpaXet 11 gegenüberliegende Teil des Rotormagneten 43 ist in Fig. 1 mit 70 bezeichnet.

Diese unterschiedliche Größe der Überstandsbereiche 72 und hat zur Folge, daß auf den Rotor 40 eine Kraft 74 in Richtung nach oböD wirkt (vergl. Fig. 1), da der Rotormagnet 43 das

Bestreben hat, sich symmetrisch zum Statorblechpaket 11 einzustellen. Diese nach oben wirkende Kraft 74 ist zudem abhängig vom Drehwinkel des Rotors, da der Luftspalt 23 gemäß Fig. 2 nicht überall dieselbe Größe hat, vergl. die DE - PS 23 46 380, wo die Luftspaltform ausführlich erläutert ist. Deshalb kann diese Kraft 74 Schwingungen und störende Geräusche erzeugen. Zur Reduzierung oder Eliminierung dieses störenden Phänomens kann eine spezielle Magnetisierung des Rotormagneten 43 verwendet werden, wie sie in der DE - OS 31 25 694 (D 138) dargestellt und in Fig. 5 ebenfalls beispielhaft gezeigt ist.

Fig. 5 zeigt den Rotormagneten 43 in Abwicklung. Die Polgrenzen, die auch geschrägt sein können, sind ebenso wie in Fig. 2 mit 44 und 45 bezeichnet. Ebenso ist die Drehrichtung mit 41 bezeichnet.

Die Magnetisierung längs der Linie B-B der Fig. 5, also im "normal" magnet!sierten Teil des Motorbereichs 70, ist gemäß Fig. 6B etwa trapezförmig, d.h. auf einem Bereich von etwa 160...170° el. ist die Induktion B_ßB jeweils praktisch konstant und fällt im Bereich der Pollücken steil ab, so daß sich bei 76 und 77 steile Nulldurchgänge ergeben.

im oberen Rotorbereich, also dem größten Teil des motorisch wirksamen Bereichs 70 und ggf. auch dem oberen Überstandsbereich 73, sind jeweils im übergangsbereich 78, 79 zwischen zwei Hauptpolen (die mit großen Buchstaben N und S angedeutet sind)

Hilfspole vorgesehen. 30

Im Übergangsbereich 78 ist dies ein als Nordpol ausgebildeter magnetischer Hilfspol 81 im Gebiet des dortigen Süd-Hauptpols, und ein als Südpol ausgebildeter magnetischer Hilfspol 82 im Gebiet des dortigen Nord-Hauptpols. Beide Hilfspole 81, 82 haben jeweils eine Winkelerstreckung von z.B. 4 el.

(typisch im Bereich von 2...10° el.) und einen Abstand von

beispielsweise 6° el., d.h. der freie Raum zwischen den Hilfspolen ist 6° el. breit. Auch dieser Abstand kann typisch im Bereich von 2 - 10° el. liegen. Werden die Polgrenzen 44, 45 geschrägt, so werden natürlich auch die Hilfspole entsprechend geschrägt.

Wie man ferner aus Fig. 5 erkennt, liegen die Hilfspole 81, 82 nicht symmetrisch zur Polgrenze 45, sondern sind relativ zu dieser entgegen der Drehrichtung versetzt, d.h.

der Hilfepol 81 liegt praktisch auf dar Polgrenze 45 und stellt somit einen Fortsatz des rechts von ihm liegenden ( Nord-Hauptpols dar, während der Hilfspol 82 in einem Abstand von der Polgrenze 45 liegt und eine Südpolinsel im ihn umgebenden Nord-Hauptpol darstellt.

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Alternativ kann man naturgemäß auch den Hilfspol 81 als Bestandteil oder Ausbuchtung des rechts von ihm liegenden Nord-Hauptpols sehen, so daß man ebensogut sagen kann, daß der Nord-Hauptpol an der Stelle 81 etwas in Drehrichtung verbreitert ist, und daß in ihm nur ein Hilfspol 82 vorgesehen ist.

In der gleichen Weise sind im Obergangsbereich 79 links von der Pol grenze 44 ein als Südpol ausgebildeter Hilfspol 83 und rechts von der Polgrenze 44 ein als Nordpol ausgebildeter HHfspo! 84 vorgesehen, (, 25 die in derselben Weise entgegen der Drehrichtung 41 versetzt sind wie

die Hilfspole 81, 82 und deren Induktion kleiner 1st als die Induktion der Hauptpole.

Die Induktion längs der Linie A-A der Fig. 5 hat an der Oberfläche des Rotormagneten 43 die in Fig. 6A dargestellte Form, d.h. anstelle eines kontinuierlichen Obergangs der Induktion (=Magnetflußdichte) vom Nord« zum Südpol liegen in jedem Obergangsbereich drei Wendepunkte, ein Zwischenmaximum und ein Zwischenminimum. Z.B. hat in Fig. 6A von Hnks her kommend die Induktion B.. zunächst einen negativen Abschnitt 86, dann einen kurzen positiven Abschnitt 87, dann wieder einen kurzen negativen Abschnitt 88, und dieser geht dann in einen positiven Abschnitt 89 von im wesentlichen konstanter Amplitude Über.

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In einem gewissen Abstand von den Hilfspol en 81, 82 hebt sich deren Induktion gegenseitig auf, d.h. diese Hilfspole wirken dann wie ein unmagnetischer Abschnitt des Rotors. Versuche haben aber ergeben, daß man nicht dieselben positiven Resultate erzielen kann, wenn man statt der Hilfspole gemäß der Erfindung einen nichtmagnetischen Abschnitt des Rotors 40 (in den Polliicken zwischen den Hauptpolen) verwenden wUrde.

Im untersten Teil des motorisch wirkenden Rotorbereichs 70 1st die Induktion jeweils in Feldern 91, 92 geschwächt. Diese Felder erstrecken

sich z.B. jeweils Über 120° el. der Polmitten und bewirken dort eine *►' Induktionsabsenkung, vgl. Fig. 6C, wo die Induktionsvertei¹ g längs der Linie C-C der Fig. 5 dargestellt 1st, Die Nulldurchgänge 76', 77' von &Bgr;«&sfgr; stimmen mit den Nu11 durchgängen 76, 77 Uberein und bestimmen die Kommutierungszeitpunkte, da an

Ihnen der Hall-IC 30 umgeschaltet wird, wenn er richtig justiert 1st. Die Hilfspole 81 bis 84 erstrecken sich nicht in den Rotorbereich 72,

welcher den HaIl-IC 30 steuert, da die Hilfspole dort die Kommutierung

stören würden.
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Fig. 7 zeigt den Verlauf der induzierten Spannung u^_n(J Über dem Drehwinkel. Diesen Verlauf erhält man, wenn man den Rotor 40 von außen gleichmäßig antreibt und die Spannung an einem der Stränge 24 ■. oder 25 mißt. Wie man sieht, hat diese Spannung jeweils im Bereich Ihrer Nulldurchgänge Abschnitte 93, 94, 95, die im wesentlichen waagerecht verlaufen.

Da das elektromagnetisch erzeugte Drehmoment bei einem zweipul sigen Motor praktisch dieselbe Form hat wie die induzierte Spannung, wobei man sich den negativen Zweig 96 der induzierten Spannung als Zweig 96* nach oben geklappt denken muß, hat das elektromagnetisch erzeugte Drehmoment Lücken 97, 98 mit einer Winkelerstreckung oc von z.B. 8 ... 20° el., und in diesen LUcken kann auch dann kein (antreibendes oder bremsendes) elektromagnetisches Drehmoment erzeugt werden, wenn dort ein Strom in einem

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der Stränge 24 oder 25 dos Motors fließt. Mit anderen Worten Ut die Bewegung des Rotors 40 im Bereich dieser LUcken 97, 98 nicht durch den Statorstrom beeinflußbar, sondern wird nur durch das Hilfsmoment beeinflußt, beim AusfUhrungsbeispiel also durch das Reluktanzmoment, das eine Folge des unregelmäßig verlaufenden Luftspalts 23 1st und das durch die erfindungsgemäßen Hilfspole 81 bis 84 noch verstärkt wird. Fehler bei der Kommutierung 1n einem Bereich von ± 4 bis - 10° el. (je nach der Größe des Winkels OL In Fig. 7) haben also auf das Anlaufverhalten eines erfimingsgemäßen Motors keinen Einfluß.

_ Fig. 8 zeigt eine symmetrische Anordnung der Hilfspole BV, 82'

J relativ zur Polgrenze 45, und Fig. 9 zeigt die hierbei erzeugte induzierte Spannung. Bei dieser Spannung werden die waagerechten Abschnitte 101, 102, 103 nicht beim Nulldurchgang erzeugt, sondern bei einer gewissen Höhe der Spannung. Eine solche Spannungsform mag flir bestimmte Zwecke von Nutzen sein, ergibt aber ein entsprechendes elektromagnetisches Drehmoment im Bereich der Kommutierung und 1st daher für einen sicheren Anlauf weniger geeignet. Man muß vielmehr die HHfspole 81', 82' entgegen der Drehrichtung verschieben, um die Spannungsform gemäß Fig. 7 zu erhalten. Fig. 8 zeigt ferner den Rotormagneten 43 und die Rotorglocke 42 im Teil schnitt. Man erkennt, daß sich die Hilfspoie nicht durch die gesamte Dicke des Magneten 43 erstrecken, sondern nur teilweise in diesen eindringen, was ihre ,&lgr; Induktion begrenzt. Im geschnittenen Teil von Fig. 8 sind ferner auch die Magnetisierungsverhältnisse in der Üblichen Weise mit N und S dargestellt.

Fig. 10 zeigt eine erhebliche Verschiebung der Hilfspole 81" und 82" entgegen aer Drehrichtung 41. In diesem Fall wird der Hilfspol 81" Bestandteil des Nord-Hauptpol es rechts von der Pol grenze 45*

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und UU Pol grenze des Nord-Hauptpoles verschiebt sich im Bereich des Hilfspols 81" etwas in Drehrichtung 41. In diesem Fall ist de facto nur noch ein einziger Hilfspol 82" vorhanden, und die Polgrenze hat in der Daraufsicht einen etwa S-förmigen Verlauf.

Fig. 11 Z₆₁-gt die Draufsicht auf den permanentmagnetischen Rotor 110 eines Motors mit ebenem Luftspalt. Ein solcher Motor ist z.B. in den Fig. 1 - 4 der US-PS 3 840 761

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(US 47 = US - 134 eb) ausführlich dargestellt, so daß zur Vermeidung unnötiger Längen hierauf verwiesen werden kann. Der Induktionsverlauf entlang der Linie A-A entspricht Fig. 6A, und der Induktionsverlauf entlang der Linie B-B entspricht Fig. 6B. Gebiete mit Induktionsschwächung können ebenfalls vorgesehen werden, wenn die induzierte Spannung entsprechend beeinflußt werden soll. Die Polgrenzen sind in Fig. 11 mit 111 - 114 bezeichnet, und die Hilfspole mit 115 - 122. Diese sind ebenfalls entgegen der Drehrichtung 41 versetzt.

'» Naturgemäß ist im Rahmen der Erfindung für den Fachmann eine Vielzahl von Abwandlungen und Modifikationen möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Ein erfindungs- *5 gemäßer Motor eignet sich besonders auch für Anwendungsfälle, bei denen eine Bremse für den Motor vorgesehen ist, welche den Rotor im stromlosen Zustand festhält. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet sind Antriebe für sogenannte Plattenspeicher, aber auch Motoren für Lüfter und sonstige

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Antriebe gewinnen durch die Erfindung eine hohe Anlaufsicherheit bei sehr gutem Reluktanzmoment.

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Claims (1)

1. Schutzansprüche

   1. Zweipulsiger kollektorloser Gleichstrommotor (7),

   mit einem mindestens einen Wicklungsstrang (24, 25) aufweisenden Stator (10), und mit einem permanentmagnetischen Rotor (40),

   ,- welcher, in Drehrichtung (41) gesehen, aufeinanderfolgende Hauptpole (N, S)

   alternierender Polarität aufweist, zwischen denen jeweils ein Übergangsbereich (78, 79) gelegen ist,

   wobei der Rotor (49), wenn er gedreht wird, in dem mindestens einen Wicklungsstrang (24, 25) eine alternierende induzierte Spannung, die sogenannte Gegen-EMK, induziert, bei welcher einer positiven Halbwelle jeweils eine negative Halbwelle fe'gt und umgekehrt,

   und mit Mitteln zur Erzeugung eines Hilfsmoments, das im Bereich der Nulldurchgänge der induzierten Spannung (u. .) antreibend wirksam ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbreiterung (Fig. 6: Winkel alpha) der bei den Nulldurchgängen der induzierten Spannung (u. .) Jiweils wirksamen Lücken (97, 98) des elektromagnetischen Drehmoments an mindestens einem Übergangsbereich (78, 79) ei* im Verhältnis zur Polteilung ( T )

   ( &igr; der Hauptpole schmaler Hilfspol (81 - 84; 115 - 122) vorgesehen ist, welcher

   die entgegengesetzte magnetische Polarität hat wie der Hauptpol, in dem er sich befindet.

   2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an mindestens einem Übergangsbereich (78, 79) sowohl im Bereich der Polteilung ( V) des einen Hauptpols wie derjenigen des benachbarten Hauptpols ein Hilfspol (81 - 84) vorgesehen ist, der relativ zu dem Hauptpol, in dessen Polteilung er sich befindet, die entgegengesetzte Polarität aufweist.

   2. Motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der midnestens eine HSIfspol (81 - 84; 115 - 122) eine Breite in der Größenordnung von unter 10° el., bevorzugt 5...8° el., aufweist.

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   4. Motor nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich der mindestens eine Hilfspol (81 - 84; 115 - 122) im wesentlichen senkrecht zur Drehrichtung des Rotors C43; 110) erstreckt.

   5. Motor nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem in mindestens einem Übergangsbereich (73, 79) zwei Hiifspole (81 - 84; 1.15 - 122) entgegengesetzter Polarität vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet daß dieses Hüfspolpaar relativ zu der Grenze (44, 45) zwischen zwei benachbarten Hauptpolen entgegen der Drehrichtung (41) versetzt ist.

   6. Motor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der «/ersetzungswinkel bei etwa trapezförmig magnetisierten Hauptpolen im Bereich von 0 bis etwa 10° el. liegt.

   7. Motor nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem galvanomagnetischen Rotorstellungssensor (30), welcher im Wagnetfeldbereich einer Umlaufbahn (72) des Rotors (40; 110) angeordnet ist und von dieser im Betrieb gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Hilfspol (81 - 84; 115 - 122) außerhalb dieser Umlaufbahn (72) liegt.

   8. Motor nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptpole In ihren Mittelbereichen mit Zonen (91, 92) reduzierter magnetischer Flußdichte versehen sind.

   9. Motor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Zonen (91, 92) reduzierter magnetischer Flußdichte im wesentlichen parallel zur Drehrichtung (41) des Rotors (40; 110) erstrecken.

   10. Motor nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des Hilfsmoments der Motor (7) statorseitig zur Erzeugung eines von der Winkelstellung des Rotors (40; 110) abhängigen Reluktanzmoments ausgebildet ist, dessen antreibende Teile im Betrieb die Lücken (97, 98) des elektromagnetisch erzeugten Drehmoments mindestens teilweise ergänzen,