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DE3125694C2 - - Google Patents

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DE3125694C2
DE3125694C2 DE3125694A DE3125694A DE3125694C2 DE 3125694 C2 DE3125694 C2 DE 3125694C2 DE 3125694 A DE3125694 A DE 3125694A DE 3125694 A DE3125694 A DE 3125694A DE 3125694 C2 DE3125694 C2 DE 3125694C2
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DE
Germany
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rotor
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motor
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DE3125694A
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English (en)
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DE3125694A1 (de
Inventor
Rolf Dr.-Ing. 7742 St Georgen De Mueller
Reinhold Ing.(Grad.) 7743 Furtwangen De Wurdak
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Papst Licensing GmbH and Co KG
Original Assignee
Papst Motoren GmbH and Co KG
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Priority to US06/391,145 priority patent/US4574211A/en
Priority to JP57111863A priority patent/JPS5839260A/ja
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Application granted granted Critical
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Granted legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F13/00Apparatus or processes for magnetising or demagnetising
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K29/00Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices
    • H02K29/06Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices
    • H02K29/08Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices using magnetic effect devices, e.g. Hall-plates, magneto-resistors

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Brushless Motors (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft einen kollektorlosen Gleichstrommotor nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Solche Motoren sind z. B. aus der DE-OS 25 14 067 oder der DE-OS 26 18 293 bekannt.
Bei solchen Motoren ist es wichtig, einen günstigen Verlauf des Motorstroms zu erhalten, damit die Motorleistung hoch und das Dreh­ moment günstig wird. Dies ist bei den bekannten Motoren nicht in jedem Fall gewährleistet, besonders bei höheren Drehzahlen.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, bei einem eingangs genannten Motor das vom Motor abgegebene Drehmoment günstig zu beeinflussen.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen. Man erhält so eine verbesserte Form der induzierten Spannung, also der sogenannten Gegen-EMK, und dadurch einen für die Motoreigenschaften günstigeren Verlauf des Stator­ stroms und das vom Motor abgegebenen Drehmoments.
Mit besonderem Vorteil geht man dabei gemäß Anspruch 1 vor. Durch diese Maßnahmen wird es u. a. ermöglicht, die Überstandsbereiche des Rotormagneten - gemäß Anspruch 4 - ungleich groß auszubilden, also ein axial sehr kompakten Motor zu bauen, ohne daß hierdurch eine unerwünscht große pulsierende Kraft in axialer Richtung auf den Rotor entsteht. Trotzdem erhält man eine präzise Kommutierung der Statorströme an den gewünschten Stellen und eine eindeutige Steuerung dieser Ströme in Abhängigkeit von der Rotorstellung. Ein solcher Motor arbeitet auch dann sehr zufriedenstellend, wenn auf seinen Rotor von außen eine axiale Kraft wirkt, wie das z. B. bei einem Axiallüfter der Fall ist, und er stellt deshalb an die Lagerung des Rotors keine hohen Ansprüche, so daß auch eine Lagerung des Rotors mit Gleitlagern möglich ist.
Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Er­ findung ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungs­ beispielen, sowie aus den Unteransprüchen. Es zeigt
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel, hier in Form eines zweipulsigen kollektorlosen Gleichstrommotors für einen schematisch angedeuteten Lüfter, gesehen längs der Linie I-I der Fig. 2,
Fig. 2 einen Schnitt, gesehen längs der Linie II-II der Fig. 1,
Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung, gesehen längs des Pfeiles III der Fig. 1,
Fig. 4 eine Seitenansicht der Anordnung nach Fig. 3, teilweise im Schnitt dargestellt,
Fig. 5 eine Abwicklung des Rotormagneten des Motors nach den Fig. 1 bis 4,
Fig. 6 Schaubilder zur Erläuterung der Fig. 5, nämlich
A) die Induktion (= Magnetflußdichte), gemessen länge der Linie A-A der Fig. 5,
B) die Induktion, gemessen längs der Linie C-C der Fig. 5,
C) die Ausgangsspannung eines von der Induktion gemäß B) gesteuerten Hall-IC,
Fig. 7 eine Magnetisierungsvorrichtung für einen vier­ poligen Rotor, in der Seitenansicht und teilweise geschnitten,
Fig. 8 eine Draufsicht, gesehen längs der Linie VIII-VIII der Fig. 7,
Fig. 9 Schaubilder der induzierten Spannung (bei A) und des Motorstroms (bei B), und den Einfluß der Erfindung auf diese Größen,
Fig. 10 eine Variante zu der Magnetisierungsvorrichtung nach den Fig. 7 und 8,
Fig. 11 eine Prinzipdarstellung einer Entmagnetisierungs­ vorrichtung zum Entmagnetisieren insularer Bereiche eines Außenrotormagneten,
Fig. 12 eine abgewickelte Darstellung eines vierpoligen Außenrotormagneten, bei dem insulare Bereiche mit reduzierter Magnetisierung vorgesehen sind, und
Fig. 13 eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäß ausge­ bildeten dauermagnetischen Rotor für einen Flachmo­ tor.
Bei dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten zweipulsigen kollektorlosen Gleichstrommotor 7 ist mit 10 ein Innen­ stator bezeichnet, dessen Blechpaket 11 beim vorliegenden Ausführungsbeispiel einen Blechschnitt aufweist, wie ihn die DE-PS 23 46 380 ausführlich beschreibt, insbesondere hinsichtlich der Form des Luftspalts 23. Diesem Blech­ schnitt ist eine trapezförmige Rotormagnetisierung ange­ paßt, wie sie nachfolgend in Verbindung mit Fig. 6A näher beschrieben wird. Der dargestellte Motor ist ein Außen­ läufermotor; die Erfindung läßt sich jedoch z. B. in gleicher Weise auch bei Innenläufermotoren anwenden, ebenso bei Motoren mit anderer Pulszahl. Im folgenden (Fig. 13) wird auch ein Ausführungsbeispiel für einen Flachmotor ange­ geben.
Das Blechpaket 11 wird zusammengehalten durch drei jeweils mit einer Verdickung 14 versehene Dorne 15, 16, 17. Es hat eine Mittelausnehmung, in welche ein Lagertragrohr 19 ein­ gepreßt ist, das an seinem einen Ende einen Befestigungs­ flansch 20 hat. In die Nuten 8 und 9 des Blechpakets 11 sind zwei Statorwicklungen 24 und 25 eingewickelt, welche sich wie dargestellt nicht gegenseitig überlappen, dadurch eine geringe axiale Höhe des Motors ergeben und zwischen sich einen wicklungsfreien Raum 21 bilden.
An den unteren Enden der Dorne 15 bis 17 ist eine Schalt­ platine 28 aus einem geeigneten Isolierwerkstoff befestigt. Sie ist mit einer gedruckten Schaltung versehen, mit der die Anschlüsse der Statorwicklungen 24 und 25 direkt verbunden werden. Ferner trägt diese Schaltplatine die gesamte elek­ trische Schaltung zur Steuerung der Ströme in den Wicklungen 24 und 25. Diese Ströme werden abhängig von der Rotor­ stellung kommutiert mit Hilfe eines auf der Platine 28 befestigten, vorzugsweise galvanomagnetischen Sensors, der hier beispielhaft als Hall-IC 30 ausgebildet ist. Fig. 1 zeigt schematisch zwei elektronische Bauelemente 31, 32, welche auf der Schaltplatine 28 festgelötet sind.
Die Statoranordnung ist mittels ihres Flansches 20 mit Schrauben 35 an einem Motorträger 36 befestigt, z. B. dem Tragstern eines üblichen Axiallüfters für die Belüftung elektronischer Geräte, wobei ein Lüfterflügel bei 33 angedeutet ist. Die Darstellungen in den Fig. 1 und 2 sind vergrößert; üblicherweise haben solche Axiallüfter eine vorgeschriebene Höhe von z. B. nur 38 mm.
Im Lagertragrohr 19 ist in zwei Gleitlagern 37, 38, zwischen welchen ein Ölvorratsfilz 34 angeordnet ist, eine Rotor­ welle 39 gelagert, welche an ihrem in Fig. 1 dargestellten oberen Ende eine aus Weicheisen tiefgezogene Rotorglocke 42 eines Außenrotors 40 trägt, die nach unten geöffnet ist und den Stator 10 übergreift. In der Rotor­ glocke 42 ist ein durchgehender ringförmiger Rotormagnet 43 angeordnet. Dieser ist in der in den Fig. 1 und 2 durch die Buchstaben N (= Nordpol) und S (= Südpol) angedeuteten Weise zweipolig radial magnetisiert. Die Pollücken 44, 45 des Rotormagneten 43 sind schmal.
Der Hall-IC 30 ist angeordnet im Zwischenraum zwischen den beiden Statorwicklungen 24 und 25, also nahe bei den in Fig. 2 linken Polspitzen 50 und 51, und im Bereich zwischen den beiden Statorpolen 52 und 53. Die Polspitzen 50 und 51 umschließen, wie dargestellt, die linke Nut 9 und bilden zwischen sich eine relativ schmale Nutöffnung zum Einbringen der Statorwicklungen 24 und 25. Wie Fig. 2 klar zeigt, ist der Stator 10 zu seinem Mittelpunkt symmetrisch aus­ gebildet.
Der Hall-IC 30 ist in ein Kunststoff-Formstück 54 eingepaßt, welches auf der Platine 28 befestigt ist. Es ist in den Fig. 3 und 4 näher dargestellt und hat etwa die Form eines Backensessels, also die bekannte Form eines Sitz-Polster­ möbels mit seitlichen "Ohrenbacken", nämlich eine kreis­ runde Basisplatte 55, von der Fortsätze 56 nach unten in entsprechende Ausnehmungen der Platine 28 oder eines anderen Tragstücks ragen und dadurch die Lage des Form­ stücks 54 festlegen. Von der Basisplatte 55 ragt ein Aufbau 57 nach oben, der mit einer Ausnehmung 58 zur formschlüs­ sigen Aufnahme des Hall-IC 30 und eines Dauermagnetstücks 59 versehen ist. Letzteres ist in einem Führungskanal 62 verschiebbar, der unten mit einem Anschlag 63 versehen ist. Ein Distanzstück 64 bestimmt den Abstand der Unterseite des Hall-IC 30 von der Basisplatte 55. Die beiden Seiten­ wangen 65, 66 zwischen denen der Hall-IC 30 angeordnet ist, sind etwas federnd und halten dadurch den Hall-IC 30 sicher fest. Der Hall-IC 30 hat unten Drahtanschlüsse 67, von denen nur einer dargestellt ist, und diese sind bei 68 mit den Leiterbahnen der Platine 28 verlötet, wodurch gleichzeitig der Hall-IC 30 und das Formstück 50 an der Platine 28 festgehalten werden. Das Dauermagnetstück 59 ist mittels eines Klebstofftropfens 71 fixiert. Es dient zur Symmetrierung des Motors, vergleiche die DE-OS 31 11 387.
Zur korrekten Steuerung des Hall-IC 30 wird eine bestimmte Magnetflußdichte des Rotormagneten 43 benötigt, d. h. der Überstandsbereich 72 des Rotormagneten 43, der nach unten über das Statorblechpaket 11 übersteht, muß eine bestimmte Mindestlänge haben, z. B. von 5 . . . 10 mm. Auf der gegenüber­ liegenden Seite kann jedoch der dortige Überstandsbereich 73 kürzer sein, da dort ein längerer Überstandsbereich keinen Nutzen bringt, aber teueres Magnetmaterial ver­ geudet. Der dem Statorblechpaket 11 gegenüberliegende Teil des Rotormagneten 43 ist in Fig. 1 mit 70 bezeichnet.
Diese unterschiedliche Größe der Überstandsbereiche 72 und 73 hat zur Folge, daß auf den Rotor 40 eine Kraft 74 in Richtung nach oben wirkt (vergl. Fig. 1), da der Rotor­ magnet 43 immer das Bestreben hat, sich symmetrisch zum Statorblechpaket 11 einzustellen. Diese nach oben wirkende Kraft 74 ist zudem drehstellungsabhängig, da ja der Luft­ spalt 23 gemäß Fig. 2 nicht überall derselbe ist, vergleiche die DE-PS 23 46 380, wo die Luftspaltform ausführlich erläutert ist.
Bei Verwendung eines solchen Motors in einem Lüfter wirkt dieser Kraft 74 eine Gegenkraft von den Lüfterflügeln 33 entgegen, und wenn diese Kräfte etwa gleich groß sind, können sich erhebliche und sehr störende axiale Schwingungen ergeben.
Zur Reduzierung oder Eliminierung dieses störenden Phäno­ mens wird nach der Erfindung eine spezielle Magnetisierung des Rotormagneten 43 verwendet, wie sie beispielhaft in den Fig. 5 und 6 dargestellt ist. Im folgenden werden auch andere Magnetisierungen angegeben, die denselben Zweck erfüllen.
Fig. 5 zeigt den Rotormagneten 43 in Abwicklung. Die Pollücken 44, 45, die auch geschrägt sein können, sind für alle Rotorbereiche etwa übereinstimmend. Ebenso ist die Magnetisierung um die Pollücken 44, 45 herum überall etwa gleich.
Die Magnetisierung längs der Linie A-A der Fig. 5, also im oberen Teil des Motorbereichs 70, ist gemäß Fig. 6A etwa trapezförmig, d. h. auf einem Bereich von etwa 170° el. ist die Induktion B AA jeweils praktisch konstant und fällt im Bereich der Pollücken steil ab, so daß sich bei 76 und 77 steile Nulldurchgänge ergeben. Dieselbe Ma­ gnetisierung findet man im oberen Überstandsbereich 73. Im unteren Teil des Motorbereichs 70 und im unteren Über­ standsbereich 72 dagegen ist die Magnetisierung längs der Linie C-C so, wie sie in Fig. 6B dargestellt ist.
Die Nulldurchgänge bei 76′ und 77′ sind hinsichtlich Lage und Form genau dieselben wie bei 76 und 77, d. h. die Induktion B CC ändert sich hier innerhalb eines kleinen Drehwinkels sehr stark. Dies ist wichtig für eine präzise Umschaltung des Hall-IC 30 möglichst nahe bei diesen Null­ durchgängen 76′ und 77′. (Hall-ICs haben eine gewisse Schaltasymmetrie, d. h. sie schalten nicht genau dann, wenn sich die Polarität des Magneten umkehrt. Außerdem haben Hall-ICs mit digitalem Ausgangssignal eine Schalthysterese. Eine hohe Steilheit der Induktionsänderung fördert deshalb ein präzises Schalten zum gewünschten Zeitpunkt.)
Im Mittelbereich 78 (Fig. 6B) zwischen den Nulldurch­ gängen 76′, 77′ dagegen ist die Induktion B CC reduziert, z. B. um 10 bis 40% und vorzugsweise um etwa 20 . . . 30% gegenüber dem Maximalwert. Diese Reduzierung hat keinen Einfluß auf das Ausgangssignal u 30 des Hall-IC 30, wie es in Fig. 6C dargestellt ist, da sich hierbei das Vor­ zeichen der Induktion nicht ändert und der Hall-IC 30 an seinem Ausgang nur zwei Schaltzustände kennt, nämlich hoch und niedrig (Die Erfindung wäre aber auch bei einem galvanomagnetischen Sensor mit analogem Ausgang verwend­ bar, da auch dort ein gewisses Absinken des Ausgangs­ signals im Mittelbereich 78 nicht stört, wenn die Schal­ tung entsprechend ausgelegt ist, z. B. wenn das analoge Hallsignal einen Komparator mit Hysterese steuert). Diese Reduzierung der Induktion B CC wird jeweils vorge­ nommen in einem Bereich 79, dessen Grenze in Fig. 5 mit 80 bezeichnet ist und der sich etwa bis zur Mitte des Rotormagneten 43 erstreckt, also den Überstandsbereich 72 und einen Teil des Motorbereichs 70 erfaßt.
Da die Kraft, mit der ein Magnet von einem Weicheisen­ stück angezogen wird, etwa mit dem Quadrat der magneti­ schen Induktion steigt, bewirkt die Reduzierung der ma­ gnetischen Induktion in den Bereichen 79 um ca. 30%, also auf 70% des Maximalwertes, etwa eine Halbierung der magnetischen Kraft 74 (0,72 = 0,49). Anders gesagt wirkt der untere Überstandsbereich 72 durch die Erfindung so, als sei er viel schmaler, so daß die axiale Kraft 74 nur mehr klein ist und auch bei Verwendung von Gleitlagern 37, 38 sehr gut beherrscht werden kann.
Die Erfindung bringt ferner - unabhängig von der Frage des magnetischen Zuges - einen wichtigen Vorteil im Ver­ halten des Motors. Hierzu wird auf Fig. 9 Bezug genommen. Diese zeigt bei A) den Verlauf der induzierten Spannung u ind , also der Spannung, die in den Statorwicklungen 24, 25 induziert wird, wenn der Motor stromlos ist und man den Rotor 40 von außen antreibt. Mit durchgehenden Linien 82 ist die Spannung dargestellt, die man ohne die Erfindung erhält, also bei einheitlicher Magnetisierung des ganzen Rotors gemäß Fig. 6A. Diese Spannung ist etwa trapez­ förmig mit geneigtem Dach. Mit gestrichelten Linien 83 ist die Spannung dar­ gestellt, die man mit der Erfindung erhält. Diese ist durch die in den Bereichen 79 reduzierte Induktion in der Mitte etwas eingesattelt, d. h. die Dachstücke der Trapeze haben oben bei 80 bzw. 80′ kleine Dellen oder Einsattelungen.
Gemäß Fig. 9B haben diese Einsattelungen 80, 80′ einen wichtigen, sehr unerwünschten Einfluß auf den Strom in den Statorwicklungen 24, 25. Ohne die Erfindung ergibt sich der Stromverlauf 85, der mit durchgehenden Linien darge­ stellt ist und bei 86 eine starke Einsattelung hat, welche unerwünscht ist, weil sie die Leistung des Motors 7 re­ duziert und ein ungleichmäßiges Drehmoment bewirkt. 87 dagegen zeigt (in gestrichelten Linien) den Stromverlauf bei der Erfindung, d. h. dort ist diese Einsattelung we­ sentlich schwächer, und es ergibt sich somit ein günstigerer Stromverlauf, bei dem der Strom beim Anstieg und auch kurz vor dem Abschalten auf weniger hohe Werte ansteigt, sich aber insgesamt etwa derselbe Mittelwert des Stromes und damit auch dieselbe Antriebsleistung ergibt, freilich mit weniger starken Drehmomentschwankungen, was sehr vor­ teilhaft ist. Der Wegfall der unerwünschten Stromspitzen ist auch für die Transistoren günstig, welche die in Fig. 9B dargestellten Ströme schalten, d. h. diese Tran­ sistoren werden weniger stark belastet.
Die Fig. 7 und 8 zeigen beispielhaft eine Magnetisierungs­ vorrichtung 90, die aber zur Magnetisierung eines vier­ poligen Rotors ausgebildet ist.
Ein Blechpaket 91 ist mit 4 Nuten 92 bis 95 versehen, in die eine Wicklung 96 wie dargestellt so eingewickelt ist, daß bei Stromdurchfluß am Umfang des Blechpakets 91 abwechselnd Nord- und Südpole erzeugt werden.
Das Blechpaket 91 ist außen zylindrisch, aber dort, wo die Bereiche 79 mit reduzierter Induktion erzeugt werden sollen, sind Aussparungen 97 vorgesehen, die wie darge­ stellt eine etwa zylindrische Kontur haben, aber sich nicht bis zu den Nuten 92 bis 95 erstrecken. Ihr Radius entspricht wie dargestellt etwa dem des Blechpakets 91, so daß die Aussparungen 97 im Querschnitt linsenförmig sind. Diese Aussparungen 97 sind ausgefüllt mit entsprechen­ den linsenförmigen Kupferstücken 98.
Der zu magnetisierende Rotor 100 und sein Rotormagnet 101 sind in Fig. 7 schematisch in der entsprechenden Lage angedeutet. In dieser Lage wird ein kurzer Gleichstrom­ impuls durch die Wicklung 96 gejagt, und der Magnet 101 erhält dann die gewünschte Magnetisierung. Dabei ent­ stehen in den linsenförmigen Kupferstücken 98 Wirbel­ ströme, die die magnetischen Flußlinien aus diesen Kupfer­ stücken verdrängen und damit die Reduzierung der Induk­ tion in den gegenüberliegenden Bereichen des Rotorma­ gneten 101 unterstützen.
Naturgemäß läßt sich die Vorrichtung nach den Fig. 7 und 8 leicht auch für einen zweipoligen Rotor abwandeln, wie er in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist.
Fig. 10 zeigt eine Variante zu der Magnetisierungsvor­ richtung der Fig. 7 und 8.
Die Wicklung 96 besteht hier jeweils aus mehreren Win­ dungen. In den Aussparungen 97 sind hier keine Kupfer­ stücke vorgesehen, sondern es ist jeweils ein Teil 102 der Wicklung 96 wie bei Fig. 7 außen herumgeführt, ein anderer Teil 103 dagegen bogenförmig durch die Ausspa­ rungen 97 hindurchgeführt. Dadurch wird in den Aussparungen 97 die magnetische Induktion beim Magnetisierungsvor­ gang reduziert, so daß der Rotormagnet 101 an den gegen­ überliegenden Stellen weniger stark magnetisiert wird.
Eine andere Alternative zeigt Fig. 11, und zwar eine Entmagnetisierungsvorrichtung 106 zur teilweisen Ent­ magnetisierung von vorbestimmten, vorzugsweise insel­ förmigen Bereichen eines Rotormagneten. Hierzu wird der Rotormagnet zuerst in einer Magnetisierungsvorrichtung voll magnetisiert, z. B. in der Vorrichtung 90 nach den Fig. 7 und 8, aber ohne die Aussparungen 97, so daß überall eine trapezförmige Magnetisierung analog Fig. 6A entsteht.
Die Entmagnetisierungsvorrichtung 106 nach Fig. 11 hat einen Magnetkern 107 mit vier Schenkeln 108, von denen jeder eine gleich große Wicklung 109 trägt, die parallel oder in Reihe geschaltet und alternierend gepolt sind, so daß am Außenumfang der Schenkel 108 abwechselnd Nord- und Südpole entstehen, wie das in der üblichen Weise durch N (= Nordpol) und S (= Südpol) angedeutet ist.
Gemäß Fig. 12 wird diese Vorrichtung 106 so gegenüber dem magnetisierten Rotormagneten 110 angebracht, daß sie etwa gegenüber der Grenzlinie 111 zwischen dem Über­ standsbereich 72 und dem Motorbereich 70 liegt, und dann wird ein Stromstoß durch die vier Wicklungen 108 ge­ schickt, so daß im Magneten 110 vier insulare Bereiche 112 mit einer wohldefinierten reduzierten Magnetisierung entstehen, die teils im Überstandsbereich 72, teils im Motorbereich 70 liegen und von den Pollücken 113 je­ weils einen zeitlichen Abstand halten, ebenso vom unteren Rand des Rotormagneten 110.
Auf diese Weise erreicht man mehrere wichtige Vorteile:
  • a) Durch die Entmagnetisierung des zuvor magnetisierten Rotormagneten 110 ergibt sich insgesamt eine sehr stabile Magnetisierung in den insularen Bereichen 112, die sich im Betrieb sehr wenig ändert.
  • b) Die Steuerung eines Hall-IC durch den Überstandbe­ reich 72 wird nicht beeinträchtigt.
  • c) Der axiale Zug 74 (Fig. 1) wird sehr stark reduziert, so daß Gleitlager für die Lagerung des Rotors ver­ wendet werden können.
  • d) Es ergibt sich die gewünschte Einsattelung 80 (Fig. 9A) der induzierten Spannung und damit der gewünschte gleichmäßigere Stromverlauf.
Naturgemäß ist die Erfindung hinsichtlich der Einsatte­ lungen 80, 80′ und ihrer vorteilhaften Wirkungen nicht auf Motoren beschränkt, die einen zylindrischen Luft­ spalt haben und bei denen ein axialer Zug auftreten kann.
Zum Beispiel zeigt Fig. 13 einen vierpoligen Rotormagneten 120 für einen Flachmotor, wie ihn z. B. die Fig. 1 bis 4 oder 20 bis 22 der US-PS 38 40 761 zeigen, auf die zur Vermeidung unnötiger Längen verwiesen wird. Die Drehrichtung ist in Fig. 13 mit 121 bezeichnet, und die - etwa spiralförmigen - Pollücken sind mit 122 bezeichnet. Der Magnetisierungsverlauf längs der Linie A-A entspricht der Darstellung in Fig. 6A, und der Ma­ gnetisierungsverlauf längs der Linie C-C entspricht der Darstellung in Fig. 6C. Dies wird dadurch erreicht, daß in jedem Pol 123 ein insularer Bereich 124 entmagneti­ siert worden ist. Die induzierte Spannung erhält dadurch die in Fig. 9A dargestellte Form mit den Einsattelungen 80, 80′. Naturgemäß kann man z. B. bei dem Rotormagneten 120 nach Fig. 13 bei jedem Pol statt eines großen Bereichs 124 mehrere kleinere Bereiche entsprechender Größe und Lage schwächer magnetisieren oder - nach vorheriger Magnetisierung - wieder teilweise entmagnetisieren. Maß­ gebend ist die Form der induzierten Spannung bzw. der gewünschte "glatte" Stromverlauf ohne übermäßige Spitzen oder Täler.
Zur Erreichung dieses Zieles kann man selbstverständlich auch entsprechende Ausnehmungen im Rotormagneten vor­ sehen. Wenn der Rotormagnet z. B. ein sogenannter Gummi­ magnet ist, also eine Mischung aus Hartferriten und einem Elastomer, so kann man an den erforderlichen Stellen z. B. diesen Magneten weniger dick machen oder gar mit Löchern versehen, um die gewünschte Form der induzierten Spannung zu erhalten. Auf diese Weise erhält man eine sehr große Vielzahl konstruktiver Möglichkeiten zur Reali­ sierung der Erfindung. Dabei ist es z. B. auch keineswegs notwendig - wenn auch meistens vorteilhaft -, daß ein solcher Motor durch galvanomagnetische Kommutiermittel gesteuert wird. Ebensogut würde sich die Verbesserung der Form der induzierten Spannung z. B. bei einem Motor mit optoelektronischer Kommutierung oder mit Hochfrequenz­ kommutierung auswirken.
Wie bereits erwähnt, eignet sich die Erfindung in gleicher Weise auch für Motoren mit anderer Pulszahl. Es müssen dann entsprechend mehr galvanomagnetische oder sonstige Sensoren vorgesehen werden, die aber von derselben Steuer­ spur gesteuert werden können.
- Hinsichtlich einer zweck­ mäßigen elektronischen Schaltung zur Verwendung in Ver­ bindung mit einem Hall-IC kann z. B. auf die DE-OS 31 11 387 hingewiesen werden.

Claims (21)

1. Kollektorloser Gleichstrommotor mit einem Stator (10) und einem permanentmagnetischen Rotor (40; 110; 120), insbesondere zwei­ pulsiger Motor (7) mit Reluktanz-Hilfsmoment, dadurch gekennzeichnet, daß bei mindestens einem Teil der Pole des permanentmagnetischen Rotors (40; 110; 120) die Induktion (B cc ) im Mittelabschnitt zwischen zwei aufeinanderfolgenden Pollücken (44, 45; 113; 122) mindestens in Bereichen (79; 112; 124) schwächer ausgebildet ist als in an diese Bereiche (79; 112; 124) angren­ zenden Bereichen (43; 123) der Pole.
2. Motor nach Anspruch 1, bei welchem die Pole des permanentma­ gnetischen Rotors (40; 110; 120) eine Verteilung der magnetischen Induktion über dem Drehwinkel aufweisen, die im mittleren Dreh­ winkelabschnitt eines Poles jeweils einen etwa konstanten Wert aufweist, der jeweils zu der benachbarten Pollücke hin abfällt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bereich (79; 112; 124) reduzierter Induktion jeweils im mittleren Drehwinkelabschnitt eines Poles vorgesehen ist.
3. Motor nach Anspruch 1 oder 2, mit einem etwa zylindrischen Luft­ spalt (23) (Innen- oder Außenläufermotor), dessen permanentmagne­ tischer Rotor (40) einen axialen Überstandsbereich (72) mit einer Magnetisierung zur Steuerung mindestens eines außerhalb des Luft­ spalts (23) angeordneten galvanomagnetischen Sensors (30), insbe­ sondere eines Hall-IC, aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Bereiche (79) mit reduzierter Induktion mindestens in diesem Über­ standsbereich (72) vorgesehen sind.
4. Motor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden Längsenden des Rotors (40) ein Überstandsbereich (72, 73) vorgesehen ist, und daß der zur Steuerung des mindestens einen Sensors (30) dienende Überstandsbereich (72), bezogen auf das jeweilige Ende des Statorblechpakets (11), eine größere axiale Erstreckung hat als der andere Überstandsbereich (73).
5. Motor nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich in der in dem zur Steuerung des galvanomagnetischen Sensors (30) dienenden Überstandsbereich (72) vorgesehene Bereich (79) mit reduzierter Induktion axial in den dem Luftspalt (23) des Motorteils gegenüberliegenden Rotorteil (70) unter Einhaltung eines Abstandes von den Pollücken (44, 45) erstreckt.
6. Motor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der im Luft­ spaltbereich (70) vorgesehene Bereich (79) mit reduzierter Induktion nicht mehr als 50% der im Luftspaltbereich liegenden Rotormagnetfläche umfaßt.
7. Motor nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Bereiche (79; 112; 124) mit redu­ zierter Induktion als entmagnetisierte Bereiche im Dauermagnet­ material ausgebildet sind.
8. Motor nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Bereiche (79; 112; 124) mit redu­ zierter Induktion als Ausnehmungen im Dauermagnetmaterial aus­ gebildet sind.
9. Motor nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bereiche (112; 124) mit reduzierter Induktion inselförmig in den jeweiligen Polen (z. B. 123) angeordnet sind.
10. Motor nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Bereiche (79; 112) mit reduzierter Induktion etwa 10 . . . 90% der Gesamtfläche des mit dem galvano­ magnetischen Sensor (30) zusammenwirkenden Überstandsbereichs (72) einnehmen.
11. Motor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Be­ reiche (79; 112) mit reduzierter Induktion etwa 40 . . . 60% der Gesamtfläche dieses Überstandsbereichs einnehmen.
12. Motor nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die permanentmagnetischen Pole (43) in einem topfartigen Außenrotorteil (42) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Überstandsbereich (72) zur Steuerung des galvanomagnetischen Sensors (30) auf der offenen Seite des topfartigen Außenrotorteils (42) liegt.
13. Motor nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (40) mit Gleitlagern (37, 38) gelagert ist.
14. Motor nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die permanentmagnetischen Pole des Rotors (40) in ihrem mit dem Blechpaket (11) des Stators (10) zusammenwirkenden Bereich (70) und außerhalb der Schwächungs­ bereiche (79; 112; 124) eine etwa trapezförmige Magnetisierung (B AA ) mit schmalen Lücken (44, 45) zwischen den Polen aufweisen.
15. Verwendung eines Motors nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche in einem Lüfter, insbesondere einem Axial­ lüfter geringer axialer Bautiefe (sogenannter Geräte­ lüfter).
16. Magnetisierungsvorrichtung zur Herstellung eines Rotors für einen Motor nach mindestens einem der An­ sprüche 1 bis 14, mit einem aus ferromagnetischem Material aufgebauten Bauteil (91) und einer an diesem angebrachten Wicklungsanordnung (96) zum Leiten des Magnetisierungsstromes, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Bauteil (91) an den Stellen, welche beim Magnetisierungsvorgang denje­ nigen Bereichen des Rotormagneten (101) gegenüberlie­ gen, die zur Erzeugung einer schwächeren Magnetisierung ausgebildet sind, jeweils eine Aussparung (97) zur Bildung eines vergrößerten Luftspalts aufweist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen (97) mindestens teilweise mit einem Werkstoff (98) von hoher Leitfähigkeit ausge­ füllt sind.
18. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungsanordnung (96) im Bereich der Ausspa­ rungen (97) jeweils mindestens teilweise (103) durch diese hindurchgeführt ist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, da­ durch gekennzeichnet, daß die Aussparungen (97) mindes­ tens teilweise als Aussparungen mit etwa zylindrischer Kontur ausgebildet sind.
20. Verfahren zur Herstellung eines Rotors für einen Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeich­ net, daß zunächst der Rotormagnet in der üblichen Weise mit der gewünschten Magnetisierung, vorzugsweise einer trapez­ förmigen Magnetisierung mit schmalen Lücken zwischen den Polen, magnetisiert wird, und daß anschließend diejenigen Polbereiche des Rotormagneten mindestens teilweise entmagne­ tisiert werden, an denen Bereiche mit reduzierter Induktion erforderlich sind.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß insel­ förmige Polbereiche entmagnetisiert werden, welche mindestens teilweise in einem einen galvanomagnetischen Sensor steuernden Überstandsbereich und vorzugsweise auch im Luftspaltbereich (Motorbereich) des Rotormagneten liegen.
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Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3239665A1 (de) * 1982-06-09 1983-12-15 Ebm Elektrobau Mulfingen Gmbh & Co, 7119 Mulfingen Kollektorloser gleichstrommotor
US4438362A (en) * 1982-08-19 1984-03-20 Rotron, Incorporated Self-starting, direct current motor with permanent magnets of varied magnetic strength
JPS59226649A (ja) * 1983-06-06 1984-12-19 Pioneer Electronic Corp ブラシレスモ−タ
DE3418773C2 (de) * 1984-05-19 1986-11-13 Papst-Motoren GmbH & Co KG, 7742 St Georgen Zweipulsiger kollektorloser Gleichstrommotor
US4882511A (en) * 1984-06-01 1989-11-21 Papst-Motoren Gmbh & Co. Kg Brushless three-phase D.C. motor
DE3519901C2 (de) * 1985-06-04 1995-02-16 Papst Motoren Gmbh & Co Kg Kollektorloser Gleichstrommotor
US4638197A (en) * 1985-09-27 1987-01-20 Ametek, Inc. Magnetic flux shield and enhancer for brushless motors
US4806813A (en) * 1986-03-20 1989-02-21 Canon Kabushiki Kaisha Motor
US4749921A (en) * 1986-07-21 1988-06-07 Anwar Chitayat Linear motor with non-magnetic armature
JPS6335158A (ja) * 1986-07-25 1988-02-15 Shicoh Eng Co Ltd 単相ブラシレスモ−タ
US4694210A (en) * 1986-07-31 1987-09-15 General Motors Corporation Brushless DC motor and sensorless drive arrangement therefor
US4733115A (en) * 1986-12-16 1988-03-22 Eastman Kodak Company Electric motor
US4883982A (en) * 1988-06-02 1989-11-28 General Electric Company Electronically commutated motor, blower integral therewith, and stationary and rotatable assemblies therefor
JP2582880B2 (ja) * 1988-12-15 1997-02-19 松下電工株式会社 ブラシレスモータ
US5093595A (en) * 1989-12-15 1992-03-03 Magnetic Peripherals Inc. Spindle motor having reduced torque ripple
JPH0756616Y2 (ja) * 1990-08-07 1995-12-25 株式会社ゼクセル モータのロータマグネットの着磁構造
US5631508A (en) * 1993-07-27 1997-05-20 Mitsumi Electric Co., Ltd. Cost-saving, small-sized motor with improved stability over wide speed range
US5481146A (en) * 1993-09-10 1996-01-02 Park Square, Inc. Passive null flux coil magnetic bearing system for translation or rotation
US5663604A (en) * 1994-12-28 1997-09-02 Nidec Corporation Brushless motor
US6717312B1 (en) * 2001-01-03 2004-04-06 Dana Corporation Defense vehicle aiming ordinance platform having variable reluctance motor
JP2003052146A (ja) * 2001-08-06 2003-02-21 Sankyo Seiki Mfg Co Ltd 周面対向型モータ
JP2007097375A (ja) * 2005-09-30 2007-04-12 Japan Servo Co Ltd ブラシレスdcモータの回転数検出装置
JP2007175319A (ja) * 2005-12-28 2007-07-12 Shigeru Takemori バーベル用バーとそれを用いたバーベル
JP4927693B2 (ja) * 2007-12-07 2012-05-09 株式会社山田製作所 ポンプ用dcモータ
KR101490901B1 (ko) * 2009-11-19 2015-02-09 현대자동차 주식회사 전기식 워터 펌프
US20160233745A1 (en) * 2015-02-09 2016-08-11 Asia Vital Components Co., Ltd. Motor magnetic component structure and fan motor device thereof
DE102020108516A1 (de) 2020-03-27 2021-09-30 Feaam Gmbh Stator, Rotor und elektrische Maschine
DE102022204367A1 (de) 2022-05-03 2023-11-09 Brose Fahrzeugteile SE & Co. Kommanditgesellschaft, Würzburg Außenläuferrotor für einen Elektromotor

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3689988A (en) * 1970-04-22 1972-09-12 Devlieg Machine Co Machine tool with automatic tool changing mechanism
US3840761A (en) * 1972-05-25 1974-10-08 Papst Motoren Kg Axial air gap,collector-less d-c motor
JPS5725585Y2 (de) * 1972-12-26 1982-06-03
US3893059A (en) * 1974-03-13 1975-07-01 Veeder Industries Inc Pulse generator with asymmetrical multi-pole magnet
DE2514067A1 (de) * 1974-04-08 1975-12-04 Papst Motoren Kg Kollektorloser gleichstrommotor
US4143288A (en) * 1974-07-13 1979-03-06 Olympus Optical Co., Ltd. Coreless motor
DE2612464C2 (de) * 1976-03-24 1978-03-23 Papst-Motoren Kg, 7742 St Georgen Kollektorloser Gleichstrommotor
DE2618293A1 (de) * 1976-04-27 1977-11-17 Papst Motoren Kg Kollektorloser gleichstrommotor
US4086519A (en) * 1977-02-25 1978-04-25 Electro-Craft Corporation Hall effect shaft angle position encoder
GB1604121A (en) * 1977-04-08 1981-12-02 Sony Corp Dc motors
JPS5444708A (en) * 1977-09-14 1979-04-09 Sony Corp Dc brushless motor
JPS54106807A (en) * 1978-02-03 1979-08-22 Papst Motoren Kg Commutatorless dc motor
DE2850478C3 (de) * 1978-11-21 1981-10-15 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Elektronikmotor mit einem mehrpoligen Außenläufer
DE3111387C2 (de) * 1981-03-23 1987-02-12 Papst-Motoren GmbH & Co KG, 7742 St Georgen Kollektorloser Gleichstrommotor

Also Published As

Publication number Publication date
JPS5839260A (ja) 1983-03-07
DE3125694A1 (de) 1983-01-13
US4574211A (en) 1986-03-04
JPH0324147B2 (de) 1991-04-02

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