DE19934775A1 - Electrically commutated electric motor, has rotor whose permanent magnet(s) form single magnet or it is formed of individual segments; north and south poles butt against each other - Google Patents
Electrically commutated electric motor, has rotor whose permanent magnet(s) form single magnet or it is formed of individual segments; north and south poles butt against each otherInfo
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Abstract
Description
Gegenstand der Erfindung ist die Entwicklung eines Motorprinzips für elektronisch kommutierte Motoren. Eine ausführliche Beschreibung des Standes der Technik bezüglich elektronisch kommutierter Motoren höherer Leistung wird in der Literaturstelle von Hendershot "Design of brushless Permanent-Magnet Motors" gegeben. Danach besteht der elektronisch kommutierte Motor aus den folgenden charakteristischen Bauteilen:The invention relates to the development of an engine principle for electronic commutated motors. A detailed description of the state of the art with regard to electronically commutated motors with higher power Hendershot literature reference "Design of brushless permanent magnet motors" given. After that, the electronically commutated motor consists of the following characteristic components:
Der Stator besteht aus einem zur Wirbelstromreduzierung geblecht ausgelegten Eisenkreis und einer meist aus drei Phasen aufgebauten Wicklung. Der Blechschnitt des Eisenkreises ist in die charakteristischen Teile Zahn, Hammer und Eisenrückschluß unterteilt. In dem von Zahn, Hammer und Eisenrückschluß umschlossenen Bereich wird die Wicklung eingelegt. Die Bereiche, in welche die Wicklung eingelegt werden kann, werden "Slot" genannt. Der Eisenkreis kann für verschiedene Slot-Konfigurationen ausgelegt werden.The stator consists of a sheet metal designed for eddy current reduction Iron circle and a winding usually made up of three phases. The sheet metal cut of the iron circle is divided into the characteristic parts tooth, hammer and Divided iron inference. In the tooth, hammer and iron yoke the winding is inserted in the enclosed area. The areas in which the Winding can be inserted, are called "slot". The iron circle can for different slot configurations can be designed.
Der Rotor besteht aus einem Eisenrückschluß und dem flußerzeugenden Permanentmagneten. Der Permanentmagnet wird mit radial oder diamentral angeordneten Polpaaren (P) magnetisiert. Die Polzahl (P2) entspricht der Anzahl der in wechselnder Polarität magnetisierten Polbereiche. Der Rotor kann als Innen- oder Außenläufermotor ausgelegt sein. Beim Außenläufermotor wird der Stator mit innen liegendem Eisenrückschluß und nach außen weisendem Zahn und Hammer ausgelegt. Beim Innenläufermotor wird der Stator mit außen liegendem Eisenrückschluß und nach innen weisendem Zahn und Hammer ausgelegt. Am Rotor des Außenläufermotors liegt der Magnet innen und der Eisenrückschluß außen. Am Rotor des Innenläufermotors liegt der Magnet außen und der Eisenrückschluß innen.The rotor consists of an iron yoke and the flux-generating one Permanent magnets. The permanent magnet is radial or diametric arranged pole pairs (P) magnetized. The number of poles (P2) corresponds to the number the polar areas magnetized in alternating polarity. The rotor can be used as an or external rotor motor. With the external rotor motor, the stator is included internal iron yoke and tooth and hammer pointing outwards designed. In the case of the internal rotor motor, the stator is located on the outside Iron yoke and inward tooth and hammer designed. At the The rotor of the external rotor motor is inside the magnet and the iron yoke Outside. The magnet on the rotor of the inner rotor motor is on the outside and the Iron yoke inside.
Der Motor ist mit einer Kommutierungseinrichtung auszulegen, die abhängig von der Position des Rotors das Bestromungsschema der Spulen wählt, welches das maximale Moment erzeugt. Die Kommutierungseinrichtung wird meist mit Hall- Positionssensoren in Kombination mit einem Sensormagneten und einer MOS-FET- Endstufe realisiert. Dabei detektieren die Hall-Positionssensoren die aktuelle Rotorposition und steuern die MOS-FET Endstufe in der erforderlichen Form an.The motor must be designed with a commutation device that depends on the Position of the rotor chooses the energization scheme of the coils, which the generated maximum moment. The commutation device is usually equipped with Hall Position sensors in combination with a sensor magnet and a MOS-FET Power stage implemented. The Hall position sensors detect the current one Rotor position and control the MOS-FET power amplifier in the required form.
Für elektronisch kommutierte Motoren der beschriebenen Bauform sind vielfältige Kombinationen von Polzahl (2P) und Slotzahl (n) bekannt. Durch die Wahl von Pol- und Slotzahl kann der Motor an verschiedene Anforderungen wie trapezförmiger Momentenverlauf, sinusförmiger Momentenverlauf, geringes Rastmoment usw. angepaßt werden. Für besonders geringes Rastmoment wird häufig eine Schrägung von 2π/n der Polübergänge zwischen den Magneten vorgeschlagen.There are many for electronically commutated motors of the type described Combinations of number of poles (2P) and number of slots (n) are known. By choosing pole and slot number, the motor can meet various requirements such as trapezoidal Torque profile, sinusoidal torque profile, low cogging torque, etc. be adjusted. An incline is often used for a particularly low cogging torque proposed by 2π / n of the pole transitions between the magnets.
Die hauptsächlichen Nachteile des Standardmotordesign für elektronisch kommutierte Motoren liegen in den aufwendigen Fertigungsverfahren für die Herstellung der Wicklung beim Innenläufermotor, dem Fehlen eines feststehenden Gehäuses und den hohen Magnetkosten beim Außenläufermotor.The main disadvantages of the standard motor design for electronic commutated motors lie in the complex manufacturing processes for the Production of the winding in the internal rotor motor, the lack of a fixed one Housing and the high magnetic costs for the external rotor motor.
Ziel der Weiterentwicklung des Motorprinzips ist es also, einen elektronisch kommutierten Motor zu entwerfen, der einerseits einfach zu wickeln ist und andererseits die geringeren Magnetkosten eines Innenläufermotors aufweist.The aim of the further development of the motor principle is therefore to have one electronically to design commutated motor that is easy to wind on the one hand and on the other hand has the lower magnetic costs of an internal rotor motor.
Ein weiterer Nachteil des Standardmotordesigns tritt beim Betrieb des Motors in der "sensorless" Betriebsform auf. Die sogenannte "sensorless" Betriebsform bezieht sich darauf, daß nach dem Stand der Technik ohne Hall-Element gearbeitet wird, und daß das Kommutierungssignal dadurch erzeugt wird, daß die induzierte Spannung in der nicht bestromten Phase gemessen wird und als Kommutierungssignal herangezogen wird, was jedoch bereits im Stand der Technik bekannt ist.Another disadvantage of the standard engine design occurs when operating the engine in the "sensorless" operating mode. The so-called "sensorless" mode of operation relates that the state of the art works without a Hall element, and that the commutation signal is generated by the induced Voltage in the de-energized phase is measured and as Commutation signal is used, but this is already in the prior art is known.
In dieser Betriebsform wird das durch die Flußänderung in der freien (nicht bestromten) Spule erzeugte Signal zur Kommutierung benutzt. Beim Betrieb des nach Standarddesign aufgebauten Motors in dieser Betriebsform entstehen besonders im Betrieb mit PWM durch galvanische, kapazitive und induktive Kopplung Störsignale, die die "sensorless"-Kommutierung des Motors wesentlich erschweren. Das Störsignal muß entweder elektronisch eliminiert werden oder die Signalentstehung muß durch ein geeignetes Motordesign vermieden werden.In this mode of operation, the flow change in the free (not energized) coil generated signal used for commutation. When operating the engine built according to standard design in this operating mode especially in operation with PWM through galvanic, capacitive and inductive Coupling noise signals that the "sensorless" commutation of the motor is essential complicate. The interference signal must either be eliminated electronically or the Signal generation must be avoided by using a suitable motor design.
Diese grundsätzlichen Probleme des Standarddesigns sind Gegenstand vielfältiger Patente und Publikationen. Stellvertretend soll hier das Patent US-4,933,585 angeführt werden. In diesem Patent wird die Verwendung einer konzentrischen Spule vorgeschlagen. Für eine Phase des Motors sind in diesem Design zwei Magnetringe erforderlich. Die Magnetringe können Teil des Stators oder Teil des Rotors sein. Über ein Flußleitstück, das den Fluß um die konzentrische Spule führt, werden lageabhängig die Süd- bzw. Nordpole des einen Magnetrings mit den entgegengesetzten Polen des anderen Magnetrings verbunden. Für den Aufbau eines Motors sind in diesem Design mindestens zwei Phasen erforderlich, welche bidirektional bestromt werden müssen. Das Design nach Patent US-4,933,585 löst zwar die Probleme der aufwendigen Wicklungstechnik, erfordert aber das doppelte Magnetvolumen als das Standarddesign, um vergleichbaren Fluß zu erzeugen. Ursache dafür ist, daß in jedem Magnetring nur die Hälfte des Magnetvolumens zur Flußerzeugung genutzt wird, die andere Hälfte der Pole schließt sich kurz, ohne zum Nutzfluß beizutragen. Ein weiterer Nachteil dieser Lösung ist die aufwendige Rotorkonstruktion.These basic problems of the standard design are subject to more diverse Patents and publications. The patent US-4,933,585 is intended to represent this be cited. In this patent the use of a concentric Coil suggested. For one phase of the motor there are two in this design Magnetic rings required. The magnetic rings can be part of the stator or part of the Be rotors. Via a flow guide that guides the flow around the concentric coil Depending on the position, the south or north poles of one magnetic ring with the opposite poles of the other magnetic ring connected. For construction An engine requires at least two phases in this design, which must be bidirectionally energized. The design according to patent US-4,933,585 solves the problems of complex winding technology, but it requires twice Magnet volume as the standard design to generate comparable flow. The reason for this is that in each magnetic ring only half of the magnetic volume for Flow generation is used, the other half of the poles short-circuits without going to Contribute useful flow. Another disadvantage of this solution is the complex Rotor construction.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt nun darin, einen elektronisch kommutierten Motor der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß er einfacher zu wickeln ist, gegenüber dem bekannten Motoren vergleichbarer Leistung ein geringeres Volumen aufweist und die Vorteile der geringeren Magnetkosten eines Innenläufermotors aufweist. The object of the present invention is now an electronic commutated motor of the type mentioned in such a way that it easier is to be wrapped, compared to the known motors of comparable performance has a smaller volume and the advantages of lower magnet costs Has inner rotor motor.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung durch die technische Lehre des Anspruches 1 oder 16 vorgesehen.To achieve the object, the invention is through the technical teaching of Claim 1 or 16 provided.
Die vorliegende Erfindung verbessert die Lösung nach Patent US-4,933,585 dadurch, daß durch die Nutzung der Nord- und Südpole eines Magneten das Magnetvolumen und der Bauraum für eine Phase halbiert werden.The present invention improves the solution according to US Pat. No. 4,933,585 in that by using the north and south poles of a magnet Magnet volume and space for one phase can be halved.
Man erkennt nämlich aus der US-4,933,585, daß nur die Hälfte der Magnetpole für die Gewinnung des magnetischen Flusses genutzt wird, weil mit zwei Magnetringen gearbeitet werden muß.It can be seen from US 4,933,585 that only half of the magnetic poles for the extraction of the magnetic flux is used because with two magnetic rings must be worked.
Das Lösungsprinzip nach der vorliegenden Erfindung liegt nun darin, daß nur mit einem einzigen Magnetring gearbeitet wird, das den Vorteil hat, daß der so hergestellte Motor ein wesentlich geringeres Volumen aufweist.The solution principle according to the present invention is that only with a single magnetic ring is worked, which has the advantage that the so manufactured engine has a significantly smaller volume.
Durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Klauenbleche wird nun erreicht, daß die Nordpole des einen Magnetringes mit den Südpolen des gleichen Magnetringes miteinander verbunden werden und der Fluß hierdurch um die Spule gelenkt wird.By using the claw plates according to the invention it is now achieved that the north poles of one magnetic ring with the south poles of the same magnetic ring are interconnected and the flow is thereby directed around the coil.
Hieraus ergibt sich also, daß die Erzeugung des magnetischen Flusses lediglich durch einen einzigen Magnetring erzielt wird, wobei man aber aus dem einzigen Magnetring, im Prinzip durch die erfindungsgemäße Verwendung von Klauen-Polen, die doppelte Anzahl von flußerzeugenden Magneten erreicht wird.It follows from this that the generation of the magnetic flux only is achieved by a single magnetic ring, but one from the single Magnetic ring, in principle through the use of claw poles according to the invention, double the number of flux-generating magnets is reached.
Das heißt also, daß der zweite Magnetring nicht mehr benötigt wird und daher entfällt und statt dessen ein einziger Magnetring in Verbindung mit einem Flußleitblech und daran angeordneten Klauen verwendet wird.So that means that the second magnetic ring is no longer needed and therefore omitted and instead a single magnetic ring in connection with one Flußleitblech and claws arranged thereon is used.
Hierdurch ergeben sich wesentliche Vorteile, weil das Bauvolumen des Motors wesentlich verkleinert werden kann bezüglich eines vergleichbaren Motors gleicher Leistung, und daß wesentlich geringere Herstellungskosten gegeben sind, weil für die Flußleitstücke tiefgezogene Blechteile verwendet werden können.This results in significant advantages because of the construction volume of the engine can be significantly reduced compared to a comparable engine Performance, and that there are much lower manufacturing costs because for the flow guide deep-drawn sheet metal parts can be used.
Die vorgeschlagene Bauform der Flußleitstücke ist in anderen Motorprinzipien z. B. Schrittmotoren als Klauenpolkonstruktion bekannt. Durch eine Erweiterung dieser Bauform mit der elektronischen Kommutierung ist eine wesentliche Verbesserung der Motorparameter möglich. The proposed design of the Flußleitteile is z in other engine principles. B. Stepper motors known as claw-pole construction. By expanding this Design with electronic commutation is a major improvement the motor parameters possible.
Anders ausgedrückt: Die kostengünstige Fertigung der Klauenpolbauform für die Flußleitung wird mit den guten Betriebseigenschaften eines elektronisch kommutierten Motors kombiniert. Weitere Vorteile des vorgeschlagenen Motorprinzips liegen hinsichtlich "sensorless"-Kommutierung in den minimierten Störsignalen durch die völlige Entkopplung der Motorphasen sowie der sehr kompakten Bauform mit den daraus resultierenden hohem Drehmoment bei geringer Masse.In other words: the cost-effective production of the claw pole design for the River conduction with the good operating characteristics of an electronic commutated motor combined. Other advantages of the proposed Motor principles are minimized with regard to "sensorless" commutation Interference signals due to the complete decoupling of the motor phases and the very compact design with the resulting high torque at low Dimensions.
Es ergibt sich aus der vorliegenden Erfindung der erste Vorteil, eines einfacheren Wickelns des Motors, weil eine einzige, konzentrische Spule verwendet wird, die besonders einfach zu wickeln ist. Der andere Vorteile ist bedingt durch die Verwendung eines einzigen Magnetkreises, daß man geringere Störsignale erhält, weil ja durch die Verwendung eines Flußleitbleches mit entsprechenden Klauen die Abschirmung der einzelnen Phasen gegeneinander sehr günstig gegeben ist, ohne daß es zu einem Übersprechen oder Überlagern der einzelnen Kommutierungssignale kommt.The first advantage, a simpler one, results from the present invention Winding the motor because a single, concentric coil is used that is particularly easy to wrap. The other advantage is due to the Using a single magnetic circuit to get lower noise, because the use of a flow baffle with appropriate claws Shielding of the individual phases against each other is given very cheaply that there is crosstalk or overlaying the individual Commutation signals comes.
Diese Vorteile ergeben sich insbesondere bei der sog. "sensorless"-Konfiguration, d. h., wenn man ohne Hall-Elemente zur Erzeugung der Kommutierungsignale arbeitet.These advantages result in particular in the so-called "sensorless" configuration, d. that is, if one without Hall elements for generating the commutation signals is working.
Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung auch ausführbar, wenn man entsprechende Hall-Elemente zur Erzeugung des entsprechenden Kommutierungssignals verwendet. Es werden also beide Kommutierungsmöglichkeiten beansprucht.Of course, the present invention can also be carried out if one corresponding Hall elements to generate the corresponding Commutation signal used. So there will be both Commutation options claimed.
Die Phase des vorgeschlagenen Motors ist analog zu einer Klauenpolkonstruktion aufgebaut. Dazu wird ein Magnet wechselpolig mit 2P Polen magnetisiert. Die Flußleitbleiche sind hierbei mit Klauen ausgelegt. Die Klauen, vorzugsweise in Form von abgekanteten Blechzähnen, wiederholen sich im Abstand eines Polpaares, d. h. ein Flußleitblech besitzt n Klauen. Die Breite einer Klaue beträgt vorteilhafter Weise etwa ¾ der Polbreite des Magneten. Die Flußleitbleche realisieren in Verbindung mit dem äußeren Eisenrückschluß die Flußleitung um die konzentrische Spule. Dabei wird durch das erste Flußleitblech der magnetische Fluß an den Nord- oder Südpolen des Magneten aufgenommen, über den Eisenrückschluß weitergeleitet und schließlich durch das zweite Flußleitblech mit den entgegengesetzten Polen des Magneten verbunden. The phase of the proposed motor is analogous to a claw pole construction built up. For this purpose, a magnet is magnetized alternately with 2P poles. The River bleaching is designed with claws. The claws, preferably in shape of bent sheet metal teeth, repeat themselves at a distance from a pair of poles, d. H. a flow baffle has n claws. The width of a claw is advantageously about ¾ the pole width of the magnet. The flow baffles realize in connection with the flux line around the concentric coil. there is through the first flux baffle the magnetic flux to the north or South Pole of the magnet recorded, passed on via the iron yoke and finally through the second flow baffle with the opposite poles of the Magnets connected.
Der magnetische Fluß, der durch eine Phase geleitet werden kann, wird durch die Blechdicke begrenzt. Ist es erforderlich höhere magnetische Flüsse bei gleicher Wicklungsauslegung (d. h. höhere Momente) zu realisieren, dann kann entweder die Blechdicke erhöht werden, oder die Phase mehrfach in den Motor eingebaut werden.The magnetic flux that can be passed through a phase is through the Sheet thickness limited. Is it necessary to have higher magnetic fluxes with the same Winding design (i.e. higher torques), then either Sheet thickness can be increased, or the phase can be installed several times in the motor.
Der Motor besitzt des weiteren eine Einrichtung zur elektronischen Kommutierung. Abhängig von der Position des Rotors relativ zum Stator erzeugt diese Einrichtung Signale, die zur Kommutierung des Motors dienen. Mittels dieser Signale wird die für ein maximales Moment erforderliche Bestromung realisiert.The motor also has an electronic commutation device. Depending on the position of the rotor relative to the stator, this device generates Signals that are used to commutate the motor. By means of these signals the for Realizes a maximum moment required current.
Der Momentenverlauf abhängig von der Bestromung der Wicklung und der Position
des Rotors weist Schnittpunkte auf, in denen das Sensorsystem die
Kommutierungssignale erzeugen und die Weiterschaltung der Bestromung auf das
nächste Bestromungsmuster vornehmen muß. Für die Polausprägung bei
Bestromung ist folgende Bestromungsabfolge zu realisieren und zu wiederholen:
1. Phase negativer Stromrichtung,
2. Phase positiver Stromrichtung,
1. Phase positiver Stromrichtung,
2. Phase negativer Stromrichtung.The torque curve depending on the energization of the winding and the position of the rotor has points of intersection at which the sensor system must generate the commutation signals and must switch on the energization to the next energization pattern. The following current sequence must be implemented and repeated for the polarity when energized:
1st phase negative current direction,
2nd phase of positive current direction,
1st phase of positive current direction,
2nd phase of negative current direction.
Für entgegengesetzte Laufrichtung des Motors ist das Bestromungsschema in umgekehrter Reihenfolge anzuwenden.For the opposite direction of rotation of the motor, the current supply scheme is in apply in reverse order.
Das Bestromungsschema gilt für den zweiphasigen Motor, wobei eine n-phasige Ausführung des dargestellten Motorprinzips durchaus möglich ist. Die Phasen müssen dann um 2π.n/2P verschoben werden, wobei P die Polpaarzahl und n Zahl der Phasen darstellen.The current supply scheme applies to the two-phase motor, an n-phase Execution of the engine principle shown is quite possible. The phases must then be shifted by 2π.n / 2P, where P is the number of pole pairs and n number of the phases.
Zum Betrieb als elektronisch kommutierter Motors müssen, besonders wenn mit Blockkommutierung gearbeitet werden soll, die Rastmomenten reduziert werden. Dies erreicht man durch geeigneten Einsatz von Sättigungseffekten bzw. durch Schrägung der Magnetisierung.To operate as an electronically commutated motor, especially if with Block commutation is to be worked, the cogging torques are reduced. This is achieved through the appropriate use of saturation effects or through Slant of the magnetization.
Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander. The subject matter of the present invention results not only from the Subject of the individual claims, but also from the combination of individual claims among themselves.
Alle in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung, offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.All information disclosed in the documents, including the summary and features, in particular the spatial depicted in the drawings Education are claimed as essential to the invention, insofar as they are used individually or in Combination are new compared to the prior art.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.In the following, the invention will be explained using only one embodiment illustrative drawings explained in more detail. Here go from the drawings and its description further features and advantages of the invention Invention.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 Schnitt durch einen Motor nach der Erfindung in der Richtung der Linie I-I in Fig. 2; Fig. 1 section through an engine according to the invention in the direction of line II in Fig. 2;
Fig. 2 Schnitt gemäß der Linie II-II in Fig. 1; Fig. 2 section along the line II-II in Fig. 1;
Fig. 3 die abgewickelten Magnetpole vom Magnetring 5; Fig. 3, the unwound magnetic poles from the magnetic ring 5;
Fig. 4 die Abbildung der Polausprägung, die sich auf den Klauen der Flußleitbleche ergeben, Fig. 4, the illustration of Polausprägung arising on the claws of the Flußleitbleche,
Fig. 5 die mechanische Momentwirkung des Rotors bei Bestromung der Spule im entsprechenden Lauf; Fig. 5, the mechanical torque action of the rotor when current flows through the coil in the corresponding barrel;
Fig. 6 die Darstellung der Rastmomente, die sich bei unbestromten Phasen oder Wicklungen ergeben. Fig. 6 shows the cogging moments that result in de-energized phases or windings.
In Fig. 1 und 2 ist allgemein ein derartiger Motor dargestellt, der im wesentlichen aus einem äußeren Eisenrückschlußring 1 besteht, der den Motor an seinem Außenumfang voll umfänglich umschließt.In Fig. 1 and 2, such a motor is generally shown, which consists essentially of an outer back iron ring 1, the fully circumferentially encloses the motor on its outer periphery.
Radial einwärts gerichtet ist die konzentrisch gewickelte Spule 6 angeordnet, die seitlich jeweils an den Flanken durch seitliche Flußleitbleche 2, 3 umfaßt ist.The concentrically wound coil 6 is arranged radially inward and is laterally encompassed on the flanks by lateral flux guide plates 2 , 3 .
Hierbei ist wesentlich, daß die Flußleitbleche 2, 3 jeweils einen äußeren an der Flanke befindlichen umlaufenden Ring bilden, so daß sich also die Spule 6 seitwärts jeweils zwischen in sich geschlossenen Flußleitblechen 2, 3 befindet und jedes Flußleitblech 2, 3 axial verlaufende Klauen 4, 8 aufweist, welche Klauen sich bis über die Längsmittenlinie nach Fig. 2 erstrecken, hierbei soll der Magnetfluß von dem Eisen bei Position 10 aufgegriffen werden und über das Flußleitblech 3 in Pfeilrichtung 11 auf den Eisenrückschlußring 1 geleitet werden und von hier aus in Pfeilrichtung 12 auf das Flußleitblech 2 und dann schließlich auf die Klaue 4 des Flußleitbleches 2.It is essential that the flow guide plates 2 , 3 each form an outer circumferential ring located on the flank, so that the coil 6 is located laterally between self-contained flow guide plates 2 , 3 and each flow guide plate 2 , 3 axially extending claws 4 , 8 , which claws extend over the longitudinal center line according to FIG. 2, here the magnetic flux from the iron at position 10 is to be picked up and passed over the flux guide plate 3 in the direction of arrow 11 to the iron return ring 1 and from here in the direction of arrow 12 the flow guide plate 2 and then finally on the claw 4 of the flow guide plate 2 .
Hieraus ergibt sich ein vollständig geschlossener Flußkreis, der sich durch die am Umfang verteilt angeordneten Klauen 4, 8 ergänzt.This results in a completely closed flow circle, which is supplemented by the claws 4 , 8 arranged distributed around the circumference.
Der innere Magnetring 5 besteht aus abwechselnd magnetisierten Permanentmagneten, so daß also Nord- und Südpolarisierungen aneinander anstoßen, wobei die Polpaarzahl der Klauenzahl entspricht. Dies bedeutet, daß für einen einzigen Nord-Süd-Permanentmagnet zwei Klauen 4, 8 zuständig sind.The inner magnetic ring 5 consists of alternately magnetized permanent magnets, so that north and south polarizations abut one another, the number of pole pairs corresponding to the number of claws. This means that two claws 4 , 8 are responsible for a single north-south permanent magnet.
Es wird noch darauf hingewiesen, daß der innere Eisenrückschlußring 7 den Fluß von z. B. einem nordpolarisierten Permanentmagneten zu dem benachbarten Südpol des benachbarten Permanentmagneten führt.It should also be noted that the inner iron return ring 7 the flow of z. B. a north polarized permanent magnet leads to the adjacent south pole of the adjacent permanent magnet.
Im übrigen trägt der Motor eine innere Ausnehmung 9, durch welche eine Antriebswelle hindurchgreift. Es wird darauf hingewiesen, daß mit der Darstellung der Fig. 1 und 2 lediglich eine einzige Phase eines mehrphasigen, elektronisch kommutierten Motors dargestellt ist. Das heißt, die andere Phase des Motors ist in identischer Weise ausgebildet, wie der Motor nach den Fig. 1 und 2, wobei ein Versatz von einer halben Polbreite bei einer zweiphasigen Anordnung erforderlich ist und bei einer dreiphasigen Anordnung, ein Versatz von einer drittel Polbreite.In addition, the motor has an inner recess 9 through which a drive shaft extends. It should be noted that the representation of FIGS. 1 and 2 shows only a single phase of a multi-phase, electronically commutated motor. That is, the other phase of the motor is designed in an identical manner to the motor according to FIGS. 1 and 2, wherein an offset of half a pole width is required in a two-phase arrangement and in a three-phase arrangement, an offset of a third pole width .
Bei einer mehrphasigen Anordnung ist also die Abbildung nach Fig. 1 und Fig. 2 genau vervielfacht, d. h. diese liegen hintereinander auf einer gemeinsamen Welle. Jeder Phase sind dann genau die Teile zugeordnet, wie sie anhand einer Phase nach den Fig. 1 und 2 erläutert wurden.In the case of a multi-phase arrangement, the illustration according to FIG. 1 and FIG. 2 is exactly multiplied, that is to say these lie one behind the other on a common shaft. Each phase is then assigned exactly the parts as explained using a phase according to FIGS. 1 and 2.
Man kann auch bei einem einphasigen Motor mehrere derartige Aggregate nach Fig. 1 und 2 direkt hintereinanderliegend und einander angrenzend auf einer gemeinsamen Welle anordnen und gemeinsam ansteuern, wobei aber der räumliche Drehwinkelversatz zwischen den einzelnen Aggregaten entfällt, also eine einzelne Phase des Motors dann durch eine Vielzahl oder Mehrzahl derartiger Aggregate nach Fig. 1 und 2 gebildet wird. One can also arrange and control several such units according to FIGS. 1 and 2 directly behind one another and adjacent to one another on a common shaft in a single-phase motor, but the spatial angular displacement between the individual units is eliminated, i.e. a single phase of the motor then by one A plurality or plurality of such aggregates according to FIGS. 1 and 2 is formed.
In den Fig. 3 bis 6 sind nun die Abwicklungen eines derartigen Motors dargestellt, wobei in Fig. 3 die Abwicklung des Magnetringes 5 auf die Ebene dargestellt ist, während Fig. 4 in der oberen Darstellung zeigt, wie die Darstellung der Pole der Flußleitbleche 2, 3 mit ihren Klauen 4, 8 auf die gleiche Ebene abgewickelt sind. Dies gilt für eine Phase des Motors.In FIGS. 3 to 6, the transactions are now shown of such a motor, where 3 is the handling of the magnet ring is shown in Fig. To level 5, while Fig. 4 shows in the upper diagram, how the representation of the poles of the Flußleitbleche 2 , 3 are handled with their claws 4 , 8 on the same level. This applies to one phase of the engine.
Soll hingegen ein zweiphasiger Motor erstellt werden, wurde vorstehend angegeben, daß dann ein gleiches Aggregat nach den Fig. 1 und 2 nochmals vorhanden sein muß, welches zu dem ersten Aggregat in einem bestimmten Drehwinkel versetzt angeordnet ist. Dies ist in Fig. 4 in der unteren Darstellung dargestellt, wo gezeigt ist, daß bei Hinzunahme einer zweiten Phase sich die Abwicklung der Klauenpole dieser zweiten Phase dann in der dargestellten Anordnung ergeben.If, on the other hand, a two-phase motor is to be created, it was stated above that the same unit according to FIGS. 1 and 2 must then be present again, which is arranged offset from the first unit at a certain angle of rotation. This is shown in Fig. 4 in the lower representation, where it is shown that when a second phase is added, the development of the claw poles of this second phase then result in the arrangement shown.
Hierbei sind noch die Nord- und Südpole jeweils in Klammer daruntergesetzt, was bedeutet, daß, wenn die eine Phase (siehe Fig. 4, obere Darstellung) in der einen Richtung durchströmt wird, daß sich dann die Süd- und Nordpole in der dargestellten Schreibweise ergeben, während dessen, wenn die eine Phase in der oberen Darstellung nach Fig. 4 in der entgegengesetzten Richtung bestromt wird, daß sich dann die Nord- und Südpole in Klammern ergeben.Here, the north and south poles are always put in brackets below, which means that if one phase (see Fig. 4, upper illustration) is flowed through in one direction, then the south and north poles in the notation shown 4, meanwhile, if the one phase in the upper illustration according to FIG. 4 is energized in the opposite direction, then the north and south poles result in brackets.
Gleiches gilt für die Darstellung in Fig. 4 unten, wo für die zweite Phase die Bestromung in der einen Richtung (mit ungeklammerten Nord- und Südpolen) dargestellt ist, während bei der Bestromung in der anderen Richtung, die in Klammern stehende Orientierung der Magnete ergibt.The same applies to the illustration in FIG. 4 below, where the current supply in one direction (with unclamped north and south poles) is shown for the second phase, while the current supply in the other direction results in the orientation of the magnets in parentheses .
Die Fig. 5 zeigt insgesamt die Momentwirkung ohne eingezeichnete Rastmomente der Phasen, wobei in insgesamt vier verschiedenen Darstellungen die Phasen für die erste Phase bei positiver und negativer Bestromung dargestellt sind, während in einer anderen Darstellung die Momentwirkungen bei der zweiten Phase wiederum bei positiver und negativer Bestromung dargestellt sind. FIG. 5 shows a total of the torque effect without drawn detent torques of the phases being illustrated, the phases for the first phase for positive and negative current flow in a total of four different representations, while in another representation of negative, the torque effects in the second phase, in turn, with positive and Current supply are shown.
Hierbei ist erkennbar, daß die Darstellung der Momentwirkung über die mechanische Abwicklung für eine positive Bestromung der ersten Phase mit 13 bezeichnet ist, während die negative Bestromung dieser ersten Phase mit 14 bezeichnet ist. It can be seen here that the representation of the moment effect via the mechanical development for a positive energization of the first phase is denoted by 13 , while the negative energization of this first phase is denoted by 14 .
Wenn eine zweite Phase hinzugenommen wird (siehe obige Beschreibung), dann ergibt sich die Momentwirkung 16, bei positiver Bestromung und die Momentwirkung 15 bei negativer Bestromung (siehe auch die Zeichnungslegende zu Fig. 5).If a second phase is added (see description above), then the moment effect 16 results in the case of positive energization and the moment effect 15 in the case of negative energization (see also the drawing legend for FIG. 5).
Man entnimmt daraus, daß an den Kommutierungspunkten 17 die Bestromung umgeschaltet wird, und man erreicht hierdurch ein weitgehend konstantes Moment, wie sich insgesamt aus der Linie 18 ergibt, die relativ ohne wesentliche Schwankung dargestellt ist.It can be seen from this that the current supply is switched at the commutation points 17 , and thereby a largely constant torque is achieved, as can be seen overall from the line 18 , which is shown relatively without significant fluctuation.
In Fig. 6 sind die Rastmomente dargestellt, die sich dadurch ergeben, daß bei nicht bestromter Phase die Permanentmagnete sich an den Flußleitblechen ausrichten und dort ein bestimmtes Rastmoment entfalten. Dieses Rastmoment soll so gering wie möglich gehalten werden und dieses Rastmoment ist entsprechend den gewählten konstruktiven Maßnahmen nach der Erfindung sehr klein, so daß also der Motor mit geringem Rastmoment läuft.In Fig. 6, the cogging torques are shown, which result from the fact that when the phase is not energized, the permanent magnets align themselves with the flux guide plates and develop a certain cogging torque there. This cogging torque should be kept as low as possible and this cogging torque is very small in accordance with the chosen design measures according to the invention, so that the motor runs with a low cogging torque.
Die Erfindung liegt also darin, daß die Anordnung von jeweils stirnseitigen Flußleitblechen für einen elektronisch kommutierten Motor vorgesehen wird, welche die Spule jeweils flankenseitig begrenzen, mit jeweils axial zur Spule verlaufenden und am Innenumfang der ringförmigen Flußleitbleche zueinander versetzt angeordneten und kammartig ineinandergreifenden Klauen. The invention is therefore that the arrangement of each end Flußleitblechen is provided for an electronically commutated motor, which limit the coil on the flank side, each with axially extending to the coil and offset from one another on the inner circumference of the annular flow guide plates arranged and interdigitated claws.
11
Eisenrückschlußring (außen)
Iron yoke ring (outside)
22nd
Flußleitblech
Flow baffle
33rd
Flußleitblech
Flow baffle
44th
Klaue (Flußleitblech Claw (flow baffle
22nd
)
)
55
Magnetring
Magnetic ring
66
Spule
Kitchen sink
77
Eisenrückschlußring (innen)
Iron yoke ring (inside)
88th
Klaue (Flußleitblech Claw (flow baffle
33rd
)
)
99
Ausnehmung
Recess
1010th
Position
position
1111
Pfeilrichtung
Arrow direction
1212th
Pfeilrichtung
Arrow direction
1313
Momentwirkung
Moment effect
1414
Momentwirkung
Moment effect
1515
Momentwirkung
Moment effect
1616
Momentwirkung
Moment effect
1717th
Kommutierungspunkt
Commutation point
1818th
Linie
line
Claims (16)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1999134775 DE19934775A1 (en) | 1999-07-23 | 1999-07-23 | Electrically commutated electric motor, has rotor whose permanent magnet(s) form single magnet or it is formed of individual segments; north and south poles butt against each other |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1999134775 DE19934775A1 (en) | 1999-07-23 | 1999-07-23 | Electrically commutated electric motor, has rotor whose permanent magnet(s) form single magnet or it is formed of individual segments; north and south poles butt against each other |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19934775A1 true DE19934775A1 (en) | 2001-01-25 |
Family
ID=7915923
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1999134775 Withdrawn DE19934775A1 (en) | 1999-07-23 | 1999-07-23 | Electrically commutated electric motor, has rotor whose permanent magnet(s) form single magnet or it is formed of individual segments; north and south poles butt against each other |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19934775A1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR1388922A (en) * | 1963-12-31 | 1965-02-12 | Berex Establishment | Improvements to electric motors |
US4823038A (en) * | 1987-01-14 | 1989-04-18 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Stepping motor |
EP0837544A1 (en) * | 1996-10-18 | 1998-04-22 | Minebea Co., Ltd. | Motor structure |
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-
1999
- 1999-07-23 DE DE1999134775 patent/DE19934775A1/en not_active Withdrawn
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Date | Code | Title | Description |
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OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |