DE2835210A1

DE2835210A1 - Kollektorloser aussenlaeufermotor mit galvanomagnetischem rotorstellungssensor

Info

Publication number: DE2835210A1
Application number: DE19782835210
Authority: DE
Inventors: Rolf Dr Ing Mueller
Original assignee: Papst Motoren GmbH and Co KG
Current assignee: Papst Licensing GmbH and Co KG
Priority date: 1978-08-11
Filing date: 1978-08-11
Publication date: 1980-02-21
Also published as: DE2835210C2; US4429263A; JPS5529294A

Description

PATENTANWALTRAIBLE TELEFON (0711) 25 33 22 ΡΔΤΡΚΙΤΔΚί\Λ/

STUTTGART 1 TELEGRAMME: ABE-LPAT ST: JT TGARf ' ^λι l^-l N l/-\l\]tV;

BIRKENWALDSTRASSE 213 POSTSCHECK STU TTGART 74^00 708 ΓΛΙ-ZDI |ΜΓ> 1_ί/ν

(NAHE kunstakademe/killesberg) LANDESGIROKASGC STJTTGAR- 29ΐε 076 LJIl LrIlNO. tl/λ

PAPST-MOTORENKG stuttgart.den 22. Juli 1978

ANWALTSAKTE: P61. 32 D

7742 St. Georgen "5 Q Q C O 1 H

Zo 00 Δ IU Anmelderakte: DT-229

Kollektorloser Außenläufermotor mit galvanomagnetischem Rotorstellungssensor

Die Erfindung betrifft einen als Außenläufermotor ausgebildeten, zweisträngigen zueipulsigen kollektorlosen Gleichstrommotor mit etwa zylindrischem Luftspalt, mit einem permanentmagnetischen Rotor und einem von diesem Rotor gesteuerten, als Rotorstellungsgeber dienenden galvanomagnetischen Sensor, insbesondere einem Hallgenerator, welcher über Verstärkungsglieder den Strom in den Strängen der Statoruicklung steuert und welcher etua im Bereich einer Statorpollücke und im Streuflußbereich des Stators angeordnet ist. Ein derartiger Motor ist bekannt aus der DE-PS 2612464. Die vorliegende Anmeldung kann in gewissem Sinne als Weiterbildung der in diesem Patent geschilderten Erfindung angesehen werden.

Diese DE-PS zeigt einen zweipoligen Außenläufermotor. Für manche Anuendungsfälle werden aber - besonders wegen der dann höherfrequenten Pendelmomente und der flachen Bauweise - Motoren mit höherer Polzahl benötigt, und es hat sich gezeigt, daß es dort deshalb zu Schwierigkeiten kommen kann, weil im Betrieb die Statorwicklung nicht unerhebliche Streuflüsse erzeugt, die auf den galvanomagnetischen

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Sensor einwirken, dessen Ausgangssignal in ungewollter Weise verändern und teilweise auch die Schaltgeschuindigkext der Verstärkungsglieder ungünstig beeinflussen . (Bei derartigen Motoren ist es wegen eines ruhigen Laufs und der Freiheit von Funkstörungen wünschenswert, die Schaltgeschwindigkeit nicht zu hoch zu machen, oder anders gesagt, die Plotorströme "weich" zu schalten.) Außerdem kann es durch diese Streuflüsse zu AnlaufSchwierigkeiten kommen.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, bei einem derartigen Notor den im Streufeldbereich des Stators befindlichen galvanomagnetischen Sensor von unerwünschten Streufeldeinflüssen möglichst weitgehend freizuhalten, ohne dabei die kompakte Bauweise, welche einen solchen Motor auszeichnet, aufgeben zu müssen.

Dies gelingt in überraschend einfacher Weise durch die im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen. Man vermeidet dadurch 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.

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 Ausführungsbeispielen. Es zeigt:

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

Fig. 2 einen Schnitt, gesehen nach der Linie H-II der Fig. 1, mit einer ersten Wicklungsanordnung zur Vermeidung störender Streufelder,

Fig. 3 ein Schaltbild zur Erläuterung der Erfindung,

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Fig. 4 eine vergrößerte Draufsicht auf den Rotorstellungss en so T₁

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

Fig. 6 und 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. 6 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 und 12 zuei Prinzipskizzen zur Erläuterung der Einuirkung der Streuflüsse auf den Rotorstellungssensor.

Der in Fig. 1 und 2 dargestellte Motor 12 ist ein vierpoliger kollektorloser Außenläufermotor der zueisträngigen, zueipulsigen Bauart. (Zu diesen Definitionen und auch zur Frage der Pendelmomente vergleiche den Aufsatz von Müller "zueipulsige kollektorlose Gleichstrommotoren") in asr Heft 1-2, 1977). Der Motor 12 läuft im Betrieb z.B. mit 15Q0 U/min und hat eine Außenläuferglocke 13, in deren Innenumfang ein vierpoliger Dauermagnetring 14 (bevorzugt ein sogenannter Gummimagnet, also eine Mischung aus Hartferriten und elastischem Material) eingeklebt ist. Der Ring 14 ist trapezförmig magnetisiert, uergl. Fig. 8, und er hat enge Lücken 15 zuischen seinen Polen. Die Pollücken 15 sind leicht geschrägt, typisch unter einem Uinkel von etua 15 .⁺)Sie sind zueckmässig im Bereich des mit 16 bezeichneten galv/anomagnatischen Rotorstellungssensors etua doppelt so breit uie im motorischen Bereich, um dort eine geringere Flankensteilheit der trapezförmigen Magnetisierung zu erreichen. Der Rotorstellungssensor 16 ist gewöhnlich ein Hallgenerator, doch kann man auch

+) Ihr Schrägungsschritt sollte mindestens gleich der Breite einer Nutöffnung des Stators sein. - 4 -

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Feldplatten, Magnetdioden und dergleichen verwenden.

In der Mitte der Rotorglocke 13 ist eine Hülse 17 durch Stumpfschweißen befestigt, in die eine Uelle 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 Weise gelagert sein, wie 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 aufweist, die dur oh Nuten 24 getrennt sind. Die Indizes I bis IU beziehen sich auf die Quadranten, in denen sich diese Pole befinden. Die Statorpole 23 haben die übliche T-Form^aber der Außenumfang ihrer Polschuhe ist zur Erzeugung eines Reluktan.zmoments 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, wo diese Form sehr ausführlich dargestellt und erläutert ist. Uie man in Fig. am Statorpol 23. erkennt, nimmt in Drehrichtung 26 gesehen 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 erfindungsgemäßan Kombination eine sehr vorteilhafte Rolle zu spielen geeignet ist.

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Am Statorblechpaket 21 ist mittels vier Dornen 3D, von denen in Fig. 1 nur einer dargestellt ist, und mittels entsprechender Distanzglieder 31 eine runde 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 Statoruicklung angeschlossen sind. Zum Befestigen der Platte 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 Montageteil 34 angeordnet, das auf ein entsprechendes Gegenstück aufgesetzt werden kann, uonach eine Befestigung mittels dreier Schrauben 35 erfolgt, von denen in Fig. nur eine dargestellt ist und uelche Löcher 36 im Blechpaket 21 durchdringen. Zur Isolation, insbesondere in den Nuten, und zum Schutz gegen Korrosion ist das gesamte Blechpaket mit einer Wirbelsinterschicht 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 zuar mit von Pol zu Pol alternierendem Wicklungssinn. Die Wicklung uird zueckmässig bifilar ausgeführt, doch kann man die beiden Wicklungen eines Statorpols auch neben- oder übereinander ausführen. Eine bifilare Wicklung ist deshalb vorzuziehen, uieil dabei garantiert die Uindungszahlen identisch sind. Bei höheren Betriebsspannungen uird 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,

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- β

und das andere Ende des Strangs 41 ist an einen Anschluß geführt. Diese Anschlüsse sind auch in Fig. 3 angegeben. Die Stromdurchflußrichtungsn in den einzelnen Teiluicklungen 45 auf den Statorpolen bei der Schaltung gem. Fig. 3 sind in der üblichen Weise 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 40 der Pol 23 ein Südpol uird, der Pol 23 ein Nordpol, und so abwechselnd weiter, während bei Erregung des Strangs 41 der Pol 23 ein Nordpol uird, 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 an 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'j 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

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ist analog aufgebaut und erhält deshalb dieselben Bezugszeichen mit nachgestelltem Apostroph. Dieser Teil der Schaltung wird im vorliegenden Fall nicht verwendet, ermöglicht es aber, gegebenenfalls auch einen ,. viersträngigen vierpulsigen Motor ohne irgendwelche Schaltungsänderungen an dieser Schaltung zu betreiben, wobei der zweite Hallgenerator eines solchen Flotors in Fig. 3 mit 116 bezeichnet und gestrichelt angedeutet ist.

Die Fig. 4 und 5 zeigen die Ausbildung des Rotorstellungssensors 16J er ist angeordnet in der Pollücke zwischen zwei 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 eingera'tet ist. Das Formstück 64 trägt zwei Flußleitstücke, welche den magnetischen Fluß vom Rotormagneten 14 dem Hallgenerator 16' zuleiten: auf der Oberseite des Hallgenerators 16¹ ist ein abgewinkeltes erstes Flußleitstück 60 aus Weicheisen 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 einom Abschnitt 66 verbreitert es sich auf etwa die vier- bis fünffache Breite des Abschnitts 66. und erstreckt sich mit seinem oberen, flachen Abschnitt 61 in Richtung zum Rotormagneten 14, von dem es durch einen Luftspalt 62 getrennt ist. Ferner hat es auf seiner der Drehrichtung (Pfeil 26) zugewandten 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

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Poles 23 , welche somit das Flußleitstück 60 stärker überlappt als die in Drehrichtung vorhergehende Spitze des Poles 23¹¹¹, vergl. Fig. 4. Im Betrieb wirkt deshalb der Streufluß vom Pol 23 stärker auf den Sensor 16 als der Streufluß vom Pol 23¹¹¹.

Unterhalb des Hallgenerators 16*befindet sich ein zweites, flaches Flußleitstück 68, das ebenfalls aus Weicheisen gestanzt ist und das zwischen dem Formstück 64 und der Platte 32 befestigt ist. Der in Fig. 5 linke Fuß 65 erstreckt sich durch eine Ausnehmung 69 des Leitstücks und fixiert dieses dadurch in seiner Lage. Das Leitstück 68 erstreckt sich vom Hallgenerator 16· bis fast zum Innenumfang des unteren Rands der Rotorglocke 13 und ist von diesem Rand durch einen Luftspalt 70 getrennt.

Uenn also z.B. gem. Fig. 5 dem Leitstück 60 ein Nordpol des Magnetrings 14 gegenüberliegt, geht von diesem ein Fluß durch den Luftspalt 62, den waagerechten Abschnitt.61 des Leitstücks 60 und den senkrechten Abschnitt 66 zum Hallgenerator 16', durch diesen und dessen Träger zum Leitstück 68, und dann durch dieses, den Luftspalt 70 und den unteren Rand der Rotorglocke 13 zurück zum Südpol des Ringmagneten 14. Das Leitstück 60 wirkt dabei als Flußkonzentrator, d.h. die Induktion im Hallgenerator 16' wird größer als die im Luftspalt 62.

Da der Hallgenerator 16' und insbesondere seines Flußleitstücks 60 in dem wicklungsfreien Raum zwischen zwei Statorpolwicklungen 45 liegt, also relativ nahe bei zwei Polspitzen und· an der Öffnung einer Nut 24, wirkt auf ihn im Betrieb ein Streufluß vom Blechpaket 21. Fig. 3 zeigt dies schematisch. Mit B_R . ist die vom Ringmagneten auf den Hallgenerator 16' wirkende Induktion bezeichnet. Dieser Induktion überlagert sich im Betrieb, also dann, wenn ein Strom in einem der Stränge 40 oder 41 fließt,

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cine im gleichen Sinne gerichtete Induktion B „_ von der Spitze des Poles 23^ΙΠ.

Gleichzeitig uirkt auf den Hallgenerator 16' im Betrieb auch eine Induktion B₃. von der Spitze des Poles 23 . Durch den Fortsatz 63 uird nun erreicht, daß Β_ςι in jedem Augenblick größer ist als B₃₂, und da B_n. 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, uenn am Rotormagneten 14, uie dargestellt, ein Nordpol auf den Hallgererator 16· uirkt, die Gesamtuirkung 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' uie ein Nordpol uirkt. Das in seiner Richtung alternierende Streufeld B_n* und Bg₉, das von den benachbarten Statorpolen auf den Hallgenerator 16' einstreut, dient auf diese Ueise dazu, einen besonders ruhigen Hotorlauf sicherzustellen.

Im Betrieb tritt aber nach ein weiteres Streufeld von den Statorpolen auf, das seine Richtung nicht ändert, sondern das nur im Rhythmus des Motorstromes pulsiert, und dieses Streufeld kann die Kommutierung der Hotorströme stark stören. Die vorliegende Erfindung betrifft deshalb vor allem die Reduzierung dieses unidirektionalen, pulsierenden Streufelds.

Hierzu uird hingewiesen auf die Figuren 6 bis 8 und 11,

Gem. Fig. 6, uelche nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist, sondern nur zu ihrer Erläuterung dient, sind in üblicher Ueise die beiden Statorpoluicklungen eines Stranges auf diametral gegenüberliegenden Statorpolen 23 und 23 bzw. 23 und 23 vorgesehen und hier in Serie geschaltet (bei Niederspannungsmotoren ist auch eine

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-.ίο, 13

Parallelschaltung möglich). Werden z.B. die Wicklungen auf den Polen 23 und 23 erregt, so erhält man dann

wie dargestellt am Umfang dieser beiden Pole je einen

II IW *"

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 Flotorwelle 18 und den diese umgebenden Bereich des Statorblechpakets 21 fließen« Unabhängig davon, welcher Strang gerade erregt wird, haben diese Streuflüsse in der Uelle 18 selbst immer dieselbe Richtung, d.h. am erregten Statorpol ergibt sich jeweils ein Südpol und die Uelle 18 wird zum Nordpol.

Hierdurch ergibt sich auch ein ziemlich starker Streufluß Bp durch den galvanomagnetischen Sensor 16 und verfälscht dadurch dessen Ausgangssignal in der in Fig. 8 angegebenen Weise: ohne den Streufluß B- ware die Induktion B„ ,, am Hallgenerator und damit die Hallspannung u,, ,, symmetrisch zur Abszissenachse, hätte also keinen nennenswerten Gleichspannungsanteil, und die Kommutierung erfolgte je we.

jeweils bei 0° elektrisch, 180^c elektrisch, 360° elektrisch

Durch den Streufluß Bg erhält die Hallspannung u„ ,, einen Gleichanteil (im Sinne der Fourieranalyse), was sich in Form einer Koordinaten-Verschiebung auswirkt. Die Kommutierungszeitpunkte t.., t„, t~ etc. sind nun nicht mehr äquidistant, und außerdem werden die Schaltvorgänge teilweise stark gestört, da ja auch B₃ abhängig vom Motorstrom pulsiert. Fig. 11 und 12 zeigen dies nochmals schematisch: bei Fig. 11 addiert sich B₃ zum Fluß vom Rotor, d.h. die Kommutierung wird verzögert, und bei Fig. 12 subtrahiert sich B₃ 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 einnehmen kann,

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

Din Erfindung läßt sich anhand von Fig. 9 erklären. Es uerden jeueils eine geradzahlige Anzahl uon Statorpoluicklungen aufeinanderfolgender Statorpole zusammengeschaltet, so daß man am Umfang der erregten Statorpale ebensoviele Nordpole uie 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 Statorpoluicklungen 74 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 Uelle 18 entgegengesetzte Richtungen und heben sich dadurch auf, so daß der Streufluß B„ auf den Sensor 16 ganz stark reduziert uird 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 der anderen Seite des Rotors 13, 14 erzeugt uird, was eine besonders gute Lagerung der Uelle 18 erforderlich macht. Auch kann der Forts,atz 63 des Sensors 16 nur dann uirksam uerden, uenn die bei diesem Ausführungsbeispiel neben ihm liegenden Statorpole 23 und 23 erregt uerden, und man muß, wenn man eine Streufluß-Gegenkopp-lung ('Fortsatz 63) uünscht, für den oberen Strang 78, 79 zur Schaltung den Sensor zuischen den Polen 23 und 23 veruenden, für den unteren Strang 74, 75 aber einen Sensor 16 A zuischen den Polen 23 und 23 , uobei in jedem Fall bei Weruendung eines Hallgenerators nur eines der beiden Ausgangssignale veruendet uird. Das verteuert natürlich den Motor.

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Bevorzugt uird deshalb die Lösung nach F5q. 2, bei der ständig alle vier Statorpole 23 bis 23 alternierend erregt werden, so dayman im Betrieb zwei Nordpole und 2 Südpole am Umfang erregter Statorpole erhält, deren Flüsse gleich groß, aber entgegengesetzt gerichtet sind, so daß ihre Gesamtsumme etua gleich G ist. Für den Fluß in der Welle 18 ergibt sich dann dasselbe Bild uie in Fig. 10, wobei jedoch in der Welle 18 Streuflüsse von allen Statorpolen (bei Fig. 2 also von vier Statorpolen) auftreten, von denen jeweils die Hälfte nach oben und die Hälfte nach unten geht, so daß diese Flüsse sich gegenseitig aufheben. Auch hier wird deshalb der Streufluß B₃ am Sensor 16 weitgehend reduziert, so daß er nicht mehr stört und ein sicherer Anlauf aus 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 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 wegen der geringen Fertigungskosten große Vorteile, besonders bei bifilarer Ausführung.

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Leerseite

Claims

PATENTANWALTRAIBLE TELEFON (0711) 2^332·2 Ρ'ΔΤΡΜΤΔΜΝΛ/ΔΙ Τ

STUTTGART 1 TELEGRAMME: ABiELPAT ST U". TG^RT ^/~^ C-IN IttINVVMLI

BIRKENWALDSTRASSE 213 POSTSCHECK STUTTGART 74 4- OC -708 ΓΛΙΓ~1Ι |ΜΛ LJAMO

LANDESSIROKASSE STUlTGARI 291SO76 LJIr LrIlNO. MAlNvD

(NÄHE KUN^AKADEMIE/KILLESBERG)

STUTTGART.DEN 23» DuIi 1978

ANWALTSAKTE: P 6 1 . 32 D 1

kg ^di^iu _{Anmelderakte: DT}_₂₂₉

7742 Sankt Georgen

Ansprüche

f 1.JAIs Außenläufermotor ausgebildeter, zweisträngiger, zueipulsiger kollektorloser Gleichstrommotor mit etwa zylindrischem Luftspalt, mit einem permanentmagnetischen Rotor und einem von diesem Rotor gesteuerten, als Rotorstellungsgeber dienenden galvanomagnetischen Sensor, insbesondere einem Hallgenerator, welcher Sensor über Verstärkungsglieder den Strom in den Strängen der Statorwicklung steuert und etua im Bereich einer Statorpollücke und im Streuflußbereich des Stators angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Motor (12) mit einem mehr als zweipoligen Stator' (22) ein Strang (40, 41) jeweils von einer geradzahligen Anzahl von einzelnen Statorpolen (S) zugeordneten Wicklungen (45; 74, 75, 78, 79) in der Ueise gebildet ist, daß die Zahl der an erregten Statorpolen (23) und am Statorumfang durch einen Strom in einem beliebigen Strang erzeugten Nord- und Südpole jeweils identisch und die Summe der von diesen

erregten Statorpolen (23) am Statorumfang erzeugten Magnetflüsse im wesentlichen gleich Null ist.
2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Motor (12) mit geradzahliger Stator-Polpaarzahl die Wicklungen (74, 75) einer dieser Polpaarzahl entsprechenden Zahl von benachbarten Statorpolen mit von Pol zu Pol alternierendem Uicklungssinn den einen Strang und die Wicklungen (78, 79) der übrigen Statorpole mit ebenfalls alternierendem Wicklungssinn den anderen Strang bilden

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ORIGINAL INSPECTED

(Fig. 9).
3. Motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen (45) aller Statorpole (23) zu einer Serienschaltung mit uon Pol zu Pol alternierendem Uicklungssinn in Reihe geschaltet und zur Bildung von zwei Strängen (40, 41) zueidrähtig geuickelt sind, und daß diese beiden Stränge (40, 41) im Betrieb alternierend von gegensinnigen Stromimpulsen durchflossen sind (Fig. 2).
4. Motor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen (45) aller Statorpole (23) durchgehend geuickelt sind (Fig. 2).
5. Motor nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Stränge (40, 41) mit einem Uicklungsende an einem gemeinsamen Punkt (43) angeschlossen sind.
6. Motor nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß der gal\/anomagnetische Sensor (16) mit einem Flußkonzentrator (60) versehen ist, welcher einen in Drehrichtung (26) weisenden Fortsatz (63) zum bevorzugten Auffangen des Streufeldes (EL· ,,) von dem in Drehrichtung (26) auf den Sensor (16) folgenden Statorpol (23 ¹¹J aufueist.

7« Motor nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsform (27, 28) des Stators (22) zur Erzeugung eines Reluktanzmoments ausgebildet ist, welches zu dem im Betrieb erzeugten elektromagnetischen Antriebsmoment etua komplementär verläuft.

B. Verwendung des Motors nach einem der vorhergehenden Ansprüche als Ersatz für einen viersträngigen, vierpulsigen kollektorlosen Gleichstrommotor, wobei eine

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vorhandene, für einen v/ierpulsigen, viersträngigen Motor und zur Ansteuerung dur ch galvanomagnetisch^ Sensoren (16*, 11-6) ausgelegte Steuerschaltung (Fig. 3) nur zur Hälfte verwendet uird.

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