NL8502365A - Ijzerloze, kollektorloze gelijkstroommotor voor hoge toerentallen. - Google Patents

Description

IJzerloze, kollektorloze gelijkstroommotor voor hoge toerentallen.

« 1 N.0. 33.332 1

De uitvinding heeft betrekking op een kollektorloze gelijkstroom-5 motor voor hoge toerentallen volgens de inleiding van conclusie 1, voor het aandrijven van bijvoorbeeld turbomoleculairpompen, gyroscopen, spin-of sleepassen, in het bijzonder van magnetisch gelagerde rotoren.

Het overwegende aantal snellopende machines wordt tegenwoordig met draaistroommotoren aangedreven. Het nadeel van deze motoren is het afne-10 mende rendement met toenemende luchtspleet tussen rotor en stator door de toenemende magnetiseringsstroom. Kollektorloze gelijkstroommotoren met een gewikkelde plaatmetaaistator en roterende permanent-magnetische rotor bezitten weliswaar dit nadeel niet, maar oefenen radiale aantrek-krachten tussen rotor en stator uit, die in geval van een radiaal mag-15 neetlager door extra lagerkrachten moeten worden gekompenseerd. Uit de Duitse octrooiaanvrage P 33 02 839 is een motor bekend die dit nadeel niet bezit en waarin een ijzerloze wikkeling in een meerpolige gemagnetiseerde luchtspleet steekt. Tweepolige inrichtingen zijn met behulp van deze konstruktiewijze moeilijk te verwezenlijken, omdat voor de wikkel-20 koppen geen ruimte aanwezig is. Vierpolige inrichtingen benodigen voor het aandrijven van de dubbele loopfrequentie, wat tot hogere omschakel-verliezen in het voedingstoestel en hogere wervelstroomverliezen in de draden van de wikkeling leidt. Bovendien is de vervaardiging van een dergelijke wikkeling zeer gekompliceerd en vereist deze een grote lucht-25 spleet.

Verder zijn borstel-gekommuteerde gelijkstroommotoren met ijzerloze schuine wikkelingen bekend, zoals beschreven door Faulhaber (Fritz Faul-haber: Einfache Berechnungsgrundlagen fiir rasch anlaufende Gleichstrom-Stellmotoren, VDI-Z, Bd. 107, Nr. 4, blz. 149-152). Deze motoren zijn 30 weliswaar radiaalkrachtvrij, maar vanwege de kommutator niet in vakuum of voor zeer hoge toerentallen geschikt.

Het doel van de uitvinding is een motor te verschaffen, die de bovenvermelde nadelen vermijdt en in het bijzonder bij kleine luchtspleet met een eenvoudige stabiële wikkeling zonder wikkelkop een 35 radiaalkrachtvrije aandrijving van een as met geringe verliezen mogelijk maakt.'

De oplossing hiervan volgt door een inrichting zoals deze in het kenmerk van conclusie 1 wordt beschreven. Door de uitvoering volgens de uitvinding van de diagonaalwikkeling in vier deelwikkelingen, waarvan de 40 aanvangen alle met een pool en waarvan de einden via vier stuurbare *522365 < i*\ if 2 elektrische schakelelementen met de andere pool van de bedrijfsspan-ningsbron zijn verbonden, is een toepassing van in de handel normaal verkrijgbare gelijkstroomaandrijftoestellen mogelijk (bedrijfsaanwijzing voor turbomolekulairpompen TPH 170, TPU 170 en aandrijf-elektroniek TCP 5 300, Nr. PM 800 093 BD, E, F, van de firma Arthur Pfeiffer Vakuumtechnik

Wetzlar GmbH).

De sturing van de wikkelingdelen geschiedt met behulp van twee Hall-sonden, gemonteerd zoals beschreven in conclusie 2.

Bij gelijkmatige luchtspleetinduktie heeft de door de diagonaalwik- 10 keling geïnduceerde tegen-EMK een sinusvormig verloop, wat voor de bedrijfsspanningsbron nadelig is. Bij de uitvoering van de poolvlakken volgens conclusie 3 kan door de in het midden van een pool gereduceerde luchtspleetinduktie de boog van de sinusvormige tegen-EMK worden afgevlakt en daarmee een konstante tegen-EMK van de motor worden opgewekt.

15 De toepassing van een uit de luchtspleet stekende wikkeling volgens conclusie 4 maakt de warmteafvoer uit de wikkeling mogelijk, wat in het bijzonder in vakuum van voordeel is.

Met behulp van de fig. 1-3 zal in het hierna volgende een voorkeur suitvoeringsvoorbeeld van de uitvinding nader worden toegelicht.

20 Fig. 1 toont een afwikkeling van de diagonaalwikkeling met de posi tie van de Hall-sonden en de schematische stromingsweg; fig. 2 toont een dwarsdoorsnede door de motor in het vlak van de Hall-sonden; en fig. 3 toont de langsdoorsnede van een uitvoeringsvoorbeeld.

25 Het huis waarin zich de inrichting bevindt is met 9 aangegeven.

In'(ten rotor 1 met de rotoras 7 van staal, die in de lagerschilden 10 met twee magneetlagers 8 is gelagerd, is een ijzeren terugstroombus 2 met radiaal gemagnetiseerde magneten 3 ingebouwd. In de tussen klok en rotoras gevormde luchtspleet 1 is een vast met het huis verbonden 1 - 30 statorspoel 4 aangebracht, die met zijn benedeneinde uit de rotorklok naar buiten steekt en door een draagbus 6 van aluminium Wordt omsloten. Dit leidt de in de statorspoel ontstane verlieswarmte naar het huis af. De Hall-sonden 5 zijn op de binnenzijde van de statorspoelen in de wand van een cilindrische dunwandige bus van isolerend materiaal bevestigd.

35 Met 12 zijn noodlooplagers en met 13 axiale steunlagers aangegeven.

Fig. 1 toont in zijn bovendeel de afwikkeling van de statorspoel. Beginnende bij al verloopt de wikkeling over de halve omtrek tot de tegenover gelegen rand en gaat van daar terug naar de achterzijde naar het uitgangspunt. Van daaruit verloopt de volgende wikkeling parallel 40 met de eerste. Door passende voortzetting van deze wikkelsoort ontstaat 85 02 3 6 5 • een kontinue tweelagenwikke1ing, waarvan het windingsaantal, lengte en doorsnede van de draaddikte afhangt. De wikkeling is in vier gelijke deelwikkelingen onderverdeeld, waarvan de aanvangen bij al verbonden zijn en de einden a2-a5 naar telkens een kollektor van een schakeltran-5 sistor voeren. Overschrijdt de poolscheidingslijn van de rotor de Hall-sonde Hl, dan wordt transistor Tl ingeschakeld. Na een viertal omwentelingen overschrijdt de poolscheidingslijn de Hall-sonde H2, dan wordt transistor Tl uit- en transistor T2 ingeschakeld, enz. Voor het opwekken van de stuursignalen worden de uitgangsspanningen van de Hall-sonden 10 over telkens een voorversterker versterkt en de uitgangsspanningen worden agn-eenbekende 1 uit 4 decoder toegevoerd, die 90® verschoven, 90° van een omwenteling durende pulsen voor het sturen van de tran-sistoren Tl tot T4 opwekt.

8502 3 65

Claims (4)

1. Kollektorloze gelijkstroommotor voor het aandrijven van een snel - lopende rotor, bestaande uit een klok en een daarmee verbonden centrale 5 rotoras (7), die een radiale luchtspleet (11) met twee 180° brede magnetische polen (3) vormt en een ijzerloze statorspoel (4), die in deze luchtspleet steekt, twee Hall-sonden (5) voor positieaftasting van de rotor en vier elektrische schakelelementen, die door elektrische signalen van deze Hall-sonden na elkaar worden gestuurd, met het 10 kenmerk, dat de statorspoel bestaat uit een diagonaalwikkeling volgens fig. 1 met vier gelijke wikkelingdelen, waarbij de aanvangen van deze wikkelingen alle met een pool en de einden van de wikkelingen via vier stuurbare elektrische schakelelementen met de andere pool van de bedrijfsspanningsbron zijn verbonden. 15

2. Kollektorloze gelijkstroommotor volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat de Hall-sonden Hl en H2 op de binnen- of buitenzijde van de wikkeling op dezelfde mantellijn als de aanvangen van de wikkelingdelen 1 en 2 zijn gelegen. 20

3. Kollektorloze gelijkstroommotor volgens de conclusies 1 en 2, met het kenmerk, dat een 180° brede magneetpool uit telkens twee 90° brede, parallel met hun symmetrievlak gemagnetiseerde magneetsegmenten bestaat. 25

4. Kollektorloze gelijkstroommotor volgens conclusie 1 en 2, m e t het kenmerk, dat de wikkeling langer dan de gemagnetiseerde luchtspleet is en het overstekende deel van de wikkeling op een draag-buis met goed warmtegeleidingsvermogen is bevestigd. " ^ ***** 8502365