DE10136482B4

DE10136482B4 - Electronically commutated DC motor

Info

Publication number: DE10136482B4
Application number: DE10136482A
Authority: DE
Inventors: Hermann Königsreuther; Lothar Ochs
Original assignee: Buehler Motor GmbH
Current assignee: Buehler Motor GmbH
Priority date: 2001-07-27
Filing date: 2001-07-27
Publication date: 2006-12-07
Anticipated expiration: 2021-07-28
Also published as: DE10136482A1

Abstract

Elektronisch kommutierter Gleichstrommotor (1), mit einem Permanentmagnetrotor (2), einem mit einer Erregerwicklung (3) bewickelten Stator (4), zumindest einem Hallsensor (5) und einer Kommutierungselektronik (6), wobei in einem Drehzahlbereich ein nahezu optimaler Wirkungsgrad erzielbar ist, der weitgehend von der Drehrichtung unabhängig ist, indem der Hallsensor (5) von den Magnetfeldern zumindest eines rotorfesten Permanentmagneten (7) und einer statorfesten Spule (8) beeinflusst wird und der wirksame Bereich des Hallsensors (5) in einem Bereich, in dem das magnetische Feld der Spule (8) inhomogen ist und außerhalb eines Streuflussbereichs der Spule (8) angeordnet ist, wobei der Hallsensor (5) mit der Kommutierungselektronik (6) elektrisch verbunden ist.electronic Commutated DC motor (1), with a permanent magnet rotor (2), a wound with a field winding (3) stator (4), at least a Hall sensor (5) and a commutation electronics (6), wherein In a speed range, a nearly optimal efficiency can be achieved is largely independent of the direction of rotation by the Hall sensor (5) of the magnetic fields of at least one rotor-fixed permanent magnet (7) and a statorfesten coil (8) is influenced and the effective Area of the Hall sensor (5) in an area where the magnetic Field of the coil (8) is inhomogeneous and outside a leakage area the coil (8) is arranged, wherein the Hall sensor (5) with the commutation electronics (6) is electrically connected.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektronisch kommutierter Gleichstrommotor, mit einem Permanentmagnetrotor, einem mit einer Erregerwicklung bewickelten Stator, zumindest einem Hallsensor und einer Kommutierungselektronik.The The invention relates to an electronically commutated DC motor, with a permanent magnet rotor, one with a field winding wound stator, at least one Hall sensor and a commutation electronics.

Bei einem bekannten elektronisch kommutierten Gleichstrommotor der genannten Gattung ist der Hallsensor zwischen zwei Statorpolen und dem gegenüberliegenden Permanentmagnetrotor angeordnet. Wie in der DE 34 32 372 C2 beschrieben ergibt sich hierdurch das Problem, dass die magnetfeldempfindlichen Lagemeldesensoren durch das Feld der Statorwicklungen beeinflusst werden, indem die Kommutierungszeitpunkte in unerwünschter Weise aus der vorgesehenen optimalen Lage heraus verschoben werden und dies um so mehr, je höher der Wicklungsstrom ist. Dieses Problem betrifft Gleichstrommotoren, die auf eine bestimmte Drehzahl ausgelegt sind, und Gleichstrommotoren mit einem großen Drehzahlbereich in unterschiedlicher Weise. Bei Gleichstrommotoren, die mit gleichbleibender Last und Drehzahl betrieben werden, wie es in der Regel bei vielen Lüfteranwendungen der Fall ist, kann der Hallsensor wie bekannt in der Pollücke angeordnet werden. Gleichstrommotoren, die Drehzahl- und Lastwechseln unterworfen sind, würden bei dieser Anordnung des Hallsensors oder der Hallsensoren, je nach Drehzahl oder Last deutlich unterschiedliche Wirkungsgrade aufweisen.In a known electronically commutated DC motor of the type mentioned, the Hall sensor is arranged between two stator poles and the opposite permanent magnet rotor. Like in the DE 34 32 372 C2 This results in the problem that the magnetic field-sensitive position sensor sensors are influenced by the field of the stator windings by the commutation times are undesirably shifted out of the intended optimum position and the more, the higher the winding current. This problem relates to DC motors designed for a certain speed and DC motors with a large speed range in different ways. In DC motors, which are operated with the same load and speed, as is usually the case in many fan applications, the Hall sensor can be arranged as known in the pole gap. DC motors that are subject to speed and load changes, would have significantly different efficiencies in this arrangement, the Hall sensor or the Hall sensors, depending on the speed or load.

In der DE 34 32 372 C2 wird vorgeschlagen, dass die Lagemeldesensoren in Statorumfangsrichtung mit Bezug auf die Statorwicklungsstränge derart verteilt angeordnet sind, dass jeweils derjenige Lagemeldesensor, welcher die Kommutierung des Wicklungsstromes von einem Wicklungsstrang zum nächsten bewirkt, in dem Statorbereich angebracht ist, in dem weder vor noch nach dem Kommutierungsvorgang eine stromdurchflossene Spule liegt. Eine solche Lösung ist jedoch bei vergleichbaren Eigenschaften nur mit entsprechend vergrößertem Volumen und Gewicht des Gleichstrommotors möglich.In the DE 34 32 372 C2 It is proposed that the position sensor sensors are distributed in the stator circumferential direction with respect to the Statorwicklungsstränge such that in each case that Lagemeldesensor which causes the commutation of the winding current from one winding strand to the next, is mounted in the stator in which neither before nor after the commutation current-carrying coil is located. However, such a solution is possible with comparable properties only with correspondingly increased volume and weight of the DC motor.

In gewissen Maßen ist eine Verschiebung des Kommutierungszeitpunktes in die richtige Richtung sogar erwünscht. Die Streufeldüberlagerung in den Pollücken bewirkt aber in der Regel eine zu große Verschiebung, so dass der Wirkungsgrad sich wiederum vom jeweiligen Optimum entfernt.In certain dimensions is a shift of the commutation time in the right one Direction even desired. The stray field overlay in the pole gaps But usually causes too much a shift, so that the Efficiency in turn removed from the respective optimum.

Aus der DE-AS 2 020 780 ist ein elektronisch kommutierter Gleichstrommotor, mit einem Permanentmagnetrotor, einem mit einer Erregerwicklung bewickelten Stator, einem Hallsensor und einer Kommutierungselektronik bekannt, wobei der Hallsensor in der Mitte des Polschuhs eines Polzahnes und damit im Magnetfeld der Spule außerhalb deren Streufeldes angeordnet ist. Bei dieser Anordnung ist die Polform von der Größe und Anordnung des Hallsensors abhängig. Dies beeinträchtigt die Designfreiheit und den Motorwirkungsgrad.Out DE-AS 2 020 780 is an electronically commutated DC motor, with a permanent magnet rotor, one wound with a field winding Stator, a Hall sensor and a commutation known, wherein the Hall sensor in the middle of the pole piece of a Polzahnes and thus arranged in the magnetic field of the coil outside the stray field is. In this arrangement, the pole shape is of the size and arrangement of the Hall sensor dependent. This affects the design freedom and engine efficiency.

Bei der DE 197 37 702 A1 ist der Hallsensor im Bereich eines Wickelkopfs in einer Ausnehmung eines den Wickelkopf tragenden Abstützung angeordnet.In the DE 197 37 702 A1 the Hall sensor is arranged in the region of a winding head in a recess of a supporting the winding head support.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher einen elektronisch kommutierten Gleichstrommotor bereitzustellen, bei dem in einem Drehzahlbereich auf einfache Weise ein nahezu optimaler Wirkungsgrad erzielbar ist, ohne dafür Baugröße und Gewicht zu vergrößern. Weiter soll der Wirkungsgrad von der Drehrichtung weitgehend unabhängig sein.task The present invention is therefore an electronically commutated To provide DC motor, wherein in a speed range a nearly optimal efficiency can be achieved in a simple manner, without it Size and weight to enlarge. Further the efficiency should be largely independent of the direction of rotation.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Hallsensor 5 von den Magnetfeldern zumindest eines rotorfesten Permanentmagneten 7 und einer statorfesten Spule 8 beeinflusst wird und der wirksame Bereich des Hallsensors 5 in einem Bereich, in dem das magnetische Feld der Spule 8 inhomogen ist und außerhalb eines Streuflussbereichs der Spule 8 angeordnet ist, wobei der Hallsensor 5 mit der Kommutierungselektronik 6 elektrisch verbunden ist. Die Anordnung des Hallsensors in einem inhomogenen Feldbereich ist vorteilhaft, weil dadurch eine geringe Verschiebung des Kommutierungszeitpunktes erreichbar ist, dabei genügt ein geringer Abstand Δx des Hallsensors zum neutralen Bereich des Spulenfeldes.This object is achieved in that the Hall sensor 5 from the magnetic fields of at least one rotor-fixed permanent magnet 7 and a stator fixed coil 8th is affected and the effective range of the Hall sensor 5 in an area where the magnetic field of the coil 8th is inhomogeneous and outside a leakage area of the coil 8th is arranged, wherein the Hall sensor 5 with the commutation electronics 6 electrically connected. The arrangement of the Hall sensor in an inhomogeneous field region is advantageous because a small shift of the commutation time can be achieved, while a small distance Δx of the Hall sensor to the neutral region of the coil field is sufficient.

Durch die Einwirkung des Statormagnetfelds auf den Hallsensor ist eine Abhängigkeit des Kommutierungszeitpunkts von der Stromstärke gegeben, weil bei einer Überlagerung von Permanentmagnetfeld und Spulenmagnetfeld zwangsläufig eine Abhängigkeit des durch den Hallsensor verlaufenden resultierenden Feldes von der Spulenstromstärke ergibt. Bei gleicher Feldrichtung wird die Steigung größer, bei gegensinniger Feldrichtung verringert sie sich. Der Kommutierungszeitpunkt wird dabei verschoben, weil von der Steigung der Kurve B(t) des resultierendes Feldes im Nulldurchgang die Zeit zwischen dem Nulldurchgang bis zur Erreichung einer Schaltschwelle abhängt. Digitale Hallsensoren reagieren erst nach Erreichen dieser vom Magnetfeld abhängigen Schaltschwelle.By the effect of the stator magnetic field on the Hall sensor is a dependence Given the commutation of the current, because in an overlay of permanent magnetic field and coil magnetic field inevitably a dependence of the resulting by the Hall sensor resulting field of the coil current results. With the same field direction, the slope becomes larger, at it reduces itself in the opposite direction of the field. The commutation time is shifted because of the slope of the curve B (t) of the resulting field at zero crossing the time between the zero crossing depends on reaching a switching threshold. Digital Hall sensors react only after reaching this threshold dependent on the magnetic field.

Das Feld von stromdurchflossenen Spulen ist im Spuleninneren homogen in eine Richtung gerichtet, außerhalb der Spule divergierend und entgegengesetzt gerichtet und dazwischen, im Bereich eines Leiterbündels, verringert sich das Feld bis auf Null, wechselt das Vorzeichen und steigt stetig wieder an. Durch den außerhalb eines Streuflussbereichs der Erregerwicklung angeordneten wirksamen Bereich des Hallsensors, ist die Verschiebung des Kommutierungszeitpunktes nur begrenzt von einer der Spulen der Erregerwicklung abhängig.The field of current-carrying coils is directed homogeneously in one direction in the coil inside, outside the coil diverging and oppositely directed and in between, in the region of a conductor bundle, the field is reduced to Zero, the sign changes and rises again steadily. By arranged outside a leakage flux region of the field winding effective region of the Hall sensor, the shift of the commutation is limited only by one of the coils of the field winding dependent.

Weiterbildungen und bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in den Unteransprüchen dargestellt.further developments and preferred embodiments are in the subclaims shown.

In einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist die mit dem Hallsensor wechselwirkende Spule Bestandteil der Erregerwicklung, dadurch sind keine zusätzliche Teile und kein zusätzlicher Montageaufwand erforderlich. Zweckmäßigerweise ist der Hallsensor zwischen der Spule und dem Permanentmagneten angeordnet. Um, ohne den Luftspalt zu vergrößern, Raum für den Hallsensor zu schaffen, ist eine Aussparung in einer Isolierung der Erregerwicklung vorgesehen, in der der Hallsensor untergebracht ist.In a first embodiment According to the invention, the coil interacting with the Hall sensor is a component the excitation winding, therefore there are no additional parts and no additional Installation effort required. Conveniently, the Hall sensor arranged between the coil and the permanent magnet. Um, without to increase the air gap, space for the Hall sensor to create, is a recess in an insulation the excitation winding provided, in which the Hall sensor is housed.

Vorzugsweise ist der Hallsensor im Bereich eines Wickelkopfs angeordnet. Dort ist eine Aussparung in einer den Wickelkopf tragenden Abstützung zur Aufnahme des Hallsensors vorgesehen.Preferably the Hall sensor is arranged in the region of a winding head. There is a recess in a winding head bearing support for Recording of the Hall sensor provided.

Der Hallsensor ist in einem Bereich zwischen dem Rand und der Mitte der Spule angeordnet. In diesem Bereich ist das magnetische Feld der Spule inhomogon. Da nur eine geringe Verschiebung des Kommutierungszeitpunkts notwendig ist, sollte der Hallsensor in einem entsprechend geringen Abstand Δx zum neutralen Bereich des Spulenfeldes angeordnet werden.Of the Hall sensor is in a range between the edge and the center arranged the coil. In this area is the magnetic field the coil inhomogon. Because only a small shift of the commutation time is necessary, the Hall sensor should be in a correspondingly low Distance Δx be arranged to the neutral region of the coil field.

Bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist eine zusätzliche Spule vorgesehen, die nicht zur Erregung des Statorfelds dient und in Reihe oder parallel zu einer der Spulen der Erregerwicklung geschaltet ist. Auf diese Weise ändert sich das Feld der zusätzlichen Spule mit dem Feld der entsprechenden Spule der Erregerwicklung. Die Verwendung einer zusätzlichen Spule ermöglicht eine noch genauere Einstellung des Kommutierungszeitpunkts, weil die geometrischen Verhältnisse des Sensorbereichs hier unabhängig vom Leistungsbereich optimiert werden können. Auch bei schwierigen Einbauverhältnissen kann die zweite Ausführungsform günstiger sein.at a second embodiment The invention is an additional Coil provided, which does not serve to excite the stator and connected in series or parallel to one of the coils of the field winding is. In this way changes yourself the field of additional Coil with the field of the corresponding coil of the exciter winding. The use of an additional Coil allows an even more precise setting of the commutation, because the geometric relationships of the sensor area here independent can be optimized by the power range. Even with difficult Installation conditions can the second embodiment better be.

Bei Verwendung einer Zusatzspule kann der Permanentmagnet Bestandteil des ein Arbeitsmagnetfeld erzeugenden Rotormagneten sein. Es kann aber auch günstiger sein, einen Zusatzmagneten, ggf. in Polradausführung zu verwenden. Die Zusatzspule, der Zusatzmagnet und der Hallsensor sollten außerhalb des Einflusses der Erregerwicklung angeordnet sein und einen zusätzlichen Magnetkreis bilden, der durch ein zusätzliches Rückschlusselement geschlossen wird.at Using an auxiliary coil, the permanent magnet component be a working magnetic field generating rotor magnet. But it can also cheaper be to use an additional magnet, possibly in Polradausführung. The additional coil, the additional magnet and the Hall sensor should be outside the influence of the Exciter winding can be arranged and form an additional magnetic circuit, by an additional Inference element closed becomes.

Die Genauigkeit des Kommutierungszeitpunkts und dessen Verschiebung lässt sich besonders durch Verwendung einer flachen, z.B. spiralförmigen Luftspule, verbessern. Diese sollte sich über einen möglichst großen Flächenbereich erstrecken, damit sich ein möglichst flacher Feldstärkegradient ergibt.The Precision of the commutation time and its shift let yourself especially by using a flat, e.g. helical air coil, improve. This should be about one preferably huge area extend, so that as possible flat field strength gradient results.

Die Zusatzspule kann beispielsweise als Planspule oder Teilzylinderringspule ausgeführt sein. Bei Verwendung einer Planspule, kann diese aus einer Leiterplatte bestehen, insbesondere in Form eines Leitblechs oder einer Platine. Dies ermöglichst eine einfache und präzise Herstellbarkeit der Zusatzspule.The Additional coil can, for example, as a flat coil or Teilzylinderringspule accomplished be. When using a flat coil, this can be made from a printed circuit board exist, in particular in the form of a baffle or a circuit board. This allows one simple and accurate Manufacturability of the additional coil.

In einer weiteren Variante des zweiten Ausführungsbeispiels besteht die Zusatzspule aus demselben Wickeldraht, wie eine Spule der Erregerwicklung. Dadurch lässt sich die Zusatzspule in einer Aufspannung und in derselben Maschine, in der die Erregerwicklung hergestellt wird, fertigen.In a further variant of the second embodiment is the Additional coil of the same winding wire as a coil of the excitation winding. By doing so leaves the auxiliary coil in one clamping and in the same machine, in which the exciter winding is produced manufacture.

Unabhängig von der Ausführungsform ist eine Verschiebung des Kommutierungszeitpunkts insbesondere dann möglich, wenn die Richtungen der Magnetfeldlinien des Permanentmagnetfelds und des Spulenfelds im Hallsensor antiparallel sind. In diesem Fall wird das Feld geschwächt und es dauert länger, bis die Schaltschwelle erreicht ist.Independent of the embodiment is a shift of the commutation time in particular then possible, when the directions of the magnetic field lines of the permanent magnetic field and the coil field in the Hall sensor are anti-parallel. In this case the field is weakened and it takes longer, until the switching threshold is reached.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:One embodiment The invention will be explained in more detail with reference to the drawing. It demonstrate:

1 eine vereinfachte Darstellung eines Elektromotors nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, 1 a simplified representation of an electric motor according to a first embodiment of the invention,

2 eine schematische Darstellung der Position eines Hallsensors in Bezug auf eine Spule, 2 a schematic representation of the position of a Hall sensor with respect to a coil,

3 ein vereinfacht dargestellter Magnetisierungsverlauf einer bestromten Spule, 3 a simplified illustrated magnetization curve of an energized coil,

4 eine vereinfachte Schnittansicht mit einem Anordnungsbeispiel für den Hallsensor nach dem ersten Ausführungsbeispiel und 4 a simplified sectional view with an arrangement example of the Hall sensor according to the first embodiment and

5 eine vereinfachte Darstellung eine Elektromotors nach einem zweiten Ausführungsbeispiel. 5 a simplified representation of an electric motor according to a second embodiment.

1 zeigt eine vereinfachte Darstellung eines Elektromotors 1 nach einem ersten Ausführungsbeispiels, mit einem Permanentmagnetrotor 2, einer Erregerwicklung 3, einem Hallelement 5 und einer Kommutierungselektronik 6, wobei die Erregerwicklung 3 eine Spule 8 umfasst, die zusammen mit dem Permanentmagnetrotor 2 einen Bereich eines Luftspalts 19 begrenzt, in dem der Hallsensor 5 angeordnet ist. 1 shows a simplified representation of an electric motor 1 according to a first embodiment, with a permanent magnet rotor 2 one excitation winding 3 , a Hall element 5 and a commutation electronics 6 , where the exciter winding 3 a coil 8th which, together with the permanent magnet rotor 2 a region of an air gap 19 limited, in which the Hall sensor 5 is arranged.

Wie 2 verdeutlicht, befindet sich der Hallsensor 5 in einem Bereich der Spule 8, der von in gleicher Richtung bestrombaren Windungsabschnitten überdeckt wird. Die Lage ist so gewählt, dass sich der magnetisch empfindliche Teil des Hallsensors 5 in der Nähe (Abstand Δx) einer magnetisch neutralen Linie 17 der Spule 8 befindet. Die Linie 17, deren Lage von der Spulengeometrie abhängt, ist in sich geschlossen und verläuft innerhalb eines die Spule 8 bildenden Windungsbündels. Im magnetischen Kreis ist die neutrale Linie verzerrt. Der Hallsensor 5 ist vorzugsweise im Bereich eines Wickelkopfs angeordnet, wie 2 zeigt, wobei er nahe an der Kommutierungselektronik liegend einfach mit dieser verbindbar ist.As 2 clarifies, is the Hall sensor 5 in one area of the coil 8th which is covered by in the same direction energized Windungsabschnitten. The location is chosen so that the magnetically sensitive part of the Hall sensor 5 in the vicinity (distance Δx) of a magnetically neutral line 17 the coil 8th located. The line 17 , whose position depends on the coil geometry, is self-contained and runs within one coil 8th forming winding bundle. In the magnetic circle, the neutral line is distorted. The Hall sensor 5 is preferably arranged in the region of a winding head, such as 2 shows, where he is close to the Kommutierungselektronik lying easily connected to this.

3 korrespondiert mit 2 und stellt qualitativ den Magnetisierungsverlauf der Spule dar, ohne Berücksichtigung der Motorgeometrie. Wie aus den 2 und 3 erkennbar, ist der Hallsensor 5 etwas von der neutralen Line 17 entfernt und zwar gerade soweit, dass ein optimaler Verschiebungsfaktor für den Kommutierungszeitpunkt bei höherem Spulenstrom gegeben ist. Würde ein vom Spulenstrom völlig unabhängiger Kommutierungszeitpunkt erwünscht, wäre die Anordnung des Hallsensors genau unter der neutralen Linie optimal. 3 corresponds with 2 and represents qualitatively the magnetization curve of the coil, without consideration of the motor geometry. Like from the 2 and 3 recognizable, is the Hall sensor 5 something from the neutral line 17 and indeed just so far that an optimal shift factor for the commutation time is given at higher coil current. Would a completely independent of the coil current Kommutierungszeitpunkt desired, the arrangement of the Hall sensor just below the neutral line would be optimal.

4 zeigt eine Möglichkeit den Hallsensor 5 anzuordnen, wobei in einer als Statorisolierendscheibe ausgebildeten Isolierung 10, insbesondere im Bereich einer Abstützung 13 für den Wickelkopf 12, eine Ausnehmung 11 vorgesehen ist, in die der Hallsensor 5 hineinragt. Dieser ist dabei mit einer Kommutierungselektronik verbunden, die vorzugsweise von einer Leiterplatte 18 getragen wird. Bei dieser Anordnung des Hallsensors 5, ist keine Veränderung des Luftspalts 19 zwischen dem Permanentmagnetrotor 2 und der Erregerwicklung 3 bzw. Statorpolkernen 15 nötig. 4 shows one way the Hall sensor 5 to be arranged, wherein in a trained as Statorisolierendscheibe insulation 10 , in particular in the field of support 13 for the winding head 12 , a recess 11 is provided, in which the Hall sensor 5 protrudes. This is connected to a commutation, preferably by a circuit board 18 will be carried. In this arrangement of the Hall sensor 5 , is not a change of the air gap 19 between the permanent magnet rotor 2 and the exciter winding 3 or stator pole cores 15 necessary.

Eine zweite Ausführungsform eines Elektromotors 1 nach der Erfindung ist in 5 dargestellt, darin ist eine Zusatzspule 8', ein Zusatzmagnet 7' und ein Rückschlusselement 16 vorgesehen, die einen eigenen magnetischen Kreis zur Erkennung der Rotorstellung bilden. Die Geometrie der Zusatzspule 8' kann hier unabhängig von einer Erregerwicklung 3 an die Erfordernisse einer optimalen Verschiebung des Kommutierungszeitpunkts bei höherem Spulenstrom angepasst werden. Optimal bedeutet u. a. eine gewisse Toleranzunempfindlichkeit in Bezug auf die Einbaulage eines Hallsensors 5 zu gewährleisten. Die Tolerenzunempfindlichkeit verbessert sich, indem die Neigung der Kurve aus 3 im Bereich unterhalb der Spulenwindungen möglichst flach verläuft. Dies kann durch eine zweidimensional ausgedehnte aber flache (kurze) Spule erreicht werden. Dies gilt generell, auch für die Form der Spule 8 der Erregerwicklung nach dem ersten Ausführungsbeispiel. Es ist auch denkbar, die Verteilung der Feldlinien der Spule 8' durch Flussleiter entsprechend zu optimieren. Weiter zeigt der Elektromotor 1 aus 5 eine Rotorwelle 20 eines Permanentmagnetrotors 7, die in einem Gehäuse 14 gelagert ist.A second embodiment of an electric motor 1 according to the invention is in 5 shown, therein is an additional coil 8th' , an additional magnet 7 ' and a return element 16 provided, which form a separate magnetic circuit for detecting the rotor position. The geometry of the additional coil 8th' can be independent of a field winding here 3 be adapted to the requirements of an optimal shift of the commutation with a higher coil current. Optimal means, inter alia, a certain tolerance insensitivity with respect to the installation position of a Hall sensor 5 to ensure. The tolerance insensitivity improves by the inclination of the curve 3 runs as flat as possible in the area below the coil turns. This can be achieved by a two-dimensionally extended but flat (short) coil. This is generally true, even for the shape of the coil 8th the field winding according to the first embodiment. It is also conceivable the distribution of the field lines of the coil 8th' to optimize accordingly by flux conductor. Next shows the electric motor 1 out 5 a rotor shaft 20 a permanent magnet rotor 7 in a housing 14 is stored.

Grundsätzlich gelten die genannten Verhältnisse auch bei Motoren mit mehreren Hallsensoren.Basically apply the conditions mentioned also with engines with several Hall sensors.

11: elektronisch kommutierter Gleichstrommotorelectronic commutated DC motor
22: PermanentmagnetrotorPermanent magnet rotor
33: Erregerwicklungexcitation winding
44: Statorstator
55: HallsensorHall sensor
66: Kommutierungselektronikcommutation
7, 7'7, 7 ': Permanentmagnetpermanent magnet
88th: SpuleKitchen sink
8'8th': Zusatzspuleadditional coil
99: Aussparungrecess
1010: Isolierunginsulation
1111: Aussparungrecess
1212: Wickelkopfwinding
1313: Abstützungsupport
1414: Gehäusecasing
1515: StatorpolkernStatorpolkern
1616: RückschlusselementReturn element
1717: neutrale Linieneutral line
1818: Leiterplattecircuit board
1919: Luftspaltair gap

Claims

Electronically commutated DC motor ( 1 ), with a permanent magnet rotor ( 2 ), one with a field winding ( 3 ) wound stator ( 4 ), at least one Hall sensor ( 5 ) and a commutation electronics ( 6 ), wherein in a speed range, a nearly optimal efficiency can be achieved, which is largely independent of the direction of rotation by the Hall sensor ( 5 ) of the magnetic fields of at least one rotor-fixed permanent magnet ( 7 ) and a stator fixed coil ( 8th ) and the effective range of the Hall sensor ( 5 ) in an area where the magnetic field of the coil ( 8th ) is inhomogeneous and outside a leakage flux region of the coil ( 8th ), wherein the Hall sensor ( 5 ) with the commutation electronics ( 6 ) is electrically connected.

DC motor according to claim 1, characterized in that the coil ( 8th ) Part of the Excitation winding ( 3 ).

DC motor according to claim 1 or 2, characterized in that the Hall sensor ( 5 ) between the coil ( 8th ) and the permanent magnet ( 7 ) is arranged.

DC motor according to claim 3, characterized in that the Hall sensor ( 5 ) in a recess ( 9 ) insulation ( 10 ) for the exciter winding ( 3 ) is arranged.

DC motor according to claim 3 or 4, characterized in that the Hall sensor ( 5 ) in the region of a winding head ( 12 ) is arranged.

DC motor according to claim 3, characterized in that the Hall sensor ( 5 ) in a recess ( 11 ) one of the winding head ( 12 ) supporting support ( 13 ) is arranged.

DC motor according to at least one of the preceding claims, characterized in that the Hall sensor ( 5 ) in a region between the edge and the middle of the coil ( 8th ) is arranged.

DC motor according to at least one of the preceding claims, characterized in that the coil has an additional not to the exciter winding ( 3 ) associated auxiliary coil ( 8th' ) connected in series or parallel to one of the coils of the field winding ( 3 ) is switched.

DC motor according to at least one of the preceding claims, characterized in that the permanent magnet ( 7 ) Part of the working magnetic field generating permanent magnet rotor is.

DC motor according to at least one of the preceding claims, characterized in that the permanent magnet is an additional magnet ( 7 ' ).

DC motor according to at least one of the preceding claims, characterized in that the permanent magnet ( 7 ' ) is a permanent magnetic flywheel.

DC motor according to claim 8, 10 or 11, characterized in that the additional coil ( 8th' ), the additional magnet ( 7 ' ) and the Hall sensor outside the influence of the exciter winding ( 3 ) are arranged.

DC motor according to claim 8, 10, 11 or 12, characterized in that an additional return element ( 16 ) a magnetic circuit through the auxiliary coil ( 8th' ), the Hall sensor ( 5 ) and the additional magnets ( 7 ' ) closes.

DC motor according to claim 8, 10, 11, 12 or 13, characterized in that the additional coil ( 8th' ) is designed as an air coil.

DC motor according to claim 8, 10, 11, 12, 13 or 14, characterized in that the auxiliary coil ( 8th' ) is formed substantially helically.

DC motor according to at least one of claims 8, 10 to 15, characterized in that in the same direction energizable turns of the auxiliary coil ( 8th' ) the Hall sensor ( 5 completely cover.

DC motor according to claim 17, characterized in that that the turns a surface area cover around the Hall sensor, the is significantly larger as the area of the Hall sensor.

DC motor according to at least one of claims 8, 10 to 17, characterized in that the additional coil ( 8th' ) is a face coil or a partial cylinder ring coil.

DC motor according to at least one of claims 8, 10 to 18, characterized in that the additional coil ( 8th' ) consists of a printed circuit board, in particular in the form of a baffle or a circuit board.

DC motor according to at least one of claims 8, 10 to 19, characterized in that the additional coil ( 8th' ) consists of the same winding wire as a coil of the field winding ( 3 ).

DC motor according to at least one of the preceding Claims, characterized in that the directions of the magnetic field lines of the permanent magnetic field and the coil field in the Hall sensor antiparallel are.

DC motor according to at least one of the preceding claims, characterized in that the exciter winding ( 3 ) consists of four discrete single coils wound around one pole tooth.

Method for producing a direct-current motor according to at least one of the preceding claims, wherein the additional coil ( 8th' ) is co-wound before, during or after the winding process for producing the field winding.