DE3125694C2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- 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
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- rotor
- area
- areas
- motor according
- motor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F13/00—Apparatus or processes for magnetising or demagnetising
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K29/00—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices
- H02K29/06—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices
- H02K29/08—Motors 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
Landscapes
- 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,
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.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19813125694 DE3125694A1 (de) | 1981-06-30 | 1981-06-30 | Kollektorloser gleichstrommotor |
US06/391,145 US4574211A (en) | 1981-06-30 | 1982-06-23 | Brushless D.C. motor |
JP57111863A JPS5839260A (ja) | 1981-06-30 | 1982-06-30 | ブラシレスの直流モ−タ− |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19813125694 DE3125694A1 (de) | 1981-06-30 | 1981-06-30 | Kollektorloser gleichstrommotor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3125694A1 DE3125694A1 (de) | 1983-01-13 |
DE3125694C2 true DE3125694C2 (de) | 1990-08-02 |
Family
ID=6135731
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19813125694 Granted DE3125694A1 (de) | 1981-06-30 | 1981-06-30 | Kollektorloser gleichstrommotor |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4574211A (de) |
JP (1) | JPS5839260A (de) |
DE (1) | DE3125694A1 (de) |
Families Citing this family (28)
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)
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 |
-
1981
- 1981-06-30 DE DE19813125694 patent/DE3125694A1/de active Granted
-
1982
- 1982-06-23 US US06/391,145 patent/US4574211A/en not_active Expired - Fee Related
- 1982-06-30 JP JP57111863A patent/JPS5839260A/ja active Granted
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 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3125694C2 (de) | ||
DE69629192T2 (de) | Selbststartender bürstenloser motor | |
DE2612464C2 (de) | Kollektorloser Gleichstrommotor | |
DE2742050C2 (de) | ||
DE2919581C2 (de) | ||
DE3111387C2 (de) | Kollektorloser Gleichstrommotor | |
DE69501066T2 (de) | Synchronmotor mit im Rotor eingebetteten Permanentmagneten | |
DE2800886A1 (de) | Gleichstrommotor | |
DE2225442B2 (de) | Kollektorloser Gleichstrommotor | |
DE2831518A1 (de) | Elektrische maschine | |
DE1923525B2 (de) | Elektrischer motor mit mindestens einem deformierbaren magnetischen kreis | |
DE2647709C2 (de) | Magnetkreisvorrichtung für ein elektronisches Zündsystem einer Brennkraftmaschine | |
DE3633241A1 (de) | Elektromotor | |
DE3524984A1 (de) | Elektromotor | |
DE3418773C2 (de) | Zweipulsiger kollektorloser Gleichstrommotor | |
DE3321675C2 (de) | Elektrische Kommutatormaschine | |
DE4124425B4 (de) | Kollektorloser Gleichstrommotor mit verbesserter Drehmomentwelligkeit | |
DE3149766C2 (de) | ||
DE8138692U1 (de) | Kollektorloser gleichstrommotor | |
DE3208380A1 (de) | Buerstenloser gleichstrom-linearmotor | |
DE2243923C2 (de) | Kollektorloser Gleichstrommotor | |
DE3239665C2 (de) | ||
DE2927958C2 (de) | ||
DE595651C (de) | Wechselstrommotor nach dem Ferrarisprinzip | |
DE3223897A1 (de) | Buerstenloser gleichstrommotor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8120 | Willingness to grant licences paragraph 23 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8315 | Request for restriction filed | ||
8318 | Patent restricted | ||
8306 | Patent modified in the restriction proceedings (reprinted) | ||
D6 | Patent modified in the restriction proceedings | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: PAPST LICENSING GMBH, 78549 SPAICHINGEN, DE |
|
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: PAPST LICENSING GMBH & CO. KG, 78549 SPAICHINGEN, |