DE1563009B2 - Gleichstrommaschine mit permanent-magnetischem laeufer und elektronischer kommutierung - Google Patents
Gleichstrommaschine mit permanent-magnetischem laeufer und elektronischer kommutierungInfo
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Description
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grenzenden magnetisch leitenden Teilen, die auch vom dieser relativ großen Luftspaltfläche ist es also nicht
Maschinenfluß durchsetzt sind, schwachpermeabel erforderlich, die Halbleiterwiderstände — wie das
sind und eine hohe Koerzitivkraft besitzen. Beispiels- sonst meist wichtig ist — an einer ganz bestimmten
weise kann der Permanentmagnet aus oxydischem winzigen Stelle einzujustieren. Vielmehr können die
Material mit einer relativen Permeabilität von unge- 5 Halbleiterwiderstände an einer beliebigen Stelle der
fähr μ S 1 bestehen. Der Permanentmagnet soll Luftspaltfläche liegen. Der Einbau der Halbleiterschwachpermeabel
sein, damit sein magnetischer widerstände ist also beim erfindungsgemäßen Steuer-Widerstand
groß gegenüber demjenigen des an den kopf bzw. der Maschine technisch besonders einfach.
Halbleiterwiderstand abgrenzenden und für seinen Bei einigen Maschinen, insbesondere bei einigen weiter
Fluß und den Maschinenfluß vorgesehenen, magne- io unten beschriebenen (F i g. 1 bis 3) Innenläufertisch
leitenden Materials (z. B. Trafoblech) ist. maschinen, kann die erforderliche Anzahl von HaIb-In
den Steuermechanismus der erfindungsgemäßen leiterwiderständen vor dem Einbau schon in einem
Maschine sind die magnetfeldabhängigen Halbleiter- Ring, der z. B. aus Kunststoff bestehen kann, gesetzt
widerstände starr eingebaut, und der Steuerkopf wird werden und dieser Ring dann so auf die Ständerpakete
nicht bewegt. Daher kann die Breite der Luftspalte, 15 aufgesetzt werden, daß jeder Halbleiterwiderstand
in die die Halbleiterwiderstände eingesetzt sind, auf auf der vorgesehenen Luftspaltfläche liegt,
die Dicke der Halbleiterwiderstände beschränkt Die erfindungsgemäße Gleichstrommaschine kann werden, und schließlich brauchen keine mehr oder sowohl eine Innenläufer- als auch eine Außenläuferweniger stoßempfindlichen Halterungen verwendet maschine sein. Ein Beispiel einer Gleichstrommaschine zu werden. Zwar wird für die magnetfeldabhängigen 20 mit permanentmagnetischem Innenläufer ist der Halbleiterwiderstände meist ein zusätzlicher Luftspalt sogenannte Hörnermotor (s. deutsche Patentschrift im Magnetkreis des Maschinenflusses erforderlich. 1117 721). Dieser besitzt einen Ständer, dei pro Dieser Luftspalt, der im allgemeinen höchstens 100 bis Phase ein langgestrecktes, parallel zur Motorachse 500 μ breit zu sein braucht, ist aber schmal gegenüber verlaufendes Ständerpaket (Polschuh) mit einem dem Luftspalt zwischen Läufer und Ständer. Die 25 gemeinsamen, etwa senkrecht zur Motorachse stehenerfindungsgemäße Maschine hat also fast den gleichen den Rückschlußblech (Joch) enthält. Es können dabei Wirkungsgrad wie die herkömmliche Kollektor- z. B. drei oder sechs Ständerpakete aus Trafoblech maschine. Sie hat dieser aber gegenüber unter anderem vorgesehen sein, die — um 120 bzw. 60° gegeneinander den Vorteil, daß sie keine mechanisch gegeneinander- versetzt — am zylindrischen Läufer (der parallel zu bewegten Kontakte enthält. 30 einem Zylinderdurchmesser permanent magnetisiert Dadurch, daß die Halbleiterwiderstände starr in den ist) entlangführen und vom Läufer nur durch einen zugehörigen Luftspalt eingesetzt sind, ist einerseits schmalen Luftspalt getrennt sind. Die Ständerpakete eine schnelle Abführung der in ihnen frei werdenden bzw. Polschuhe des Hörnermotors sind nach einer Verlustwärme gewährleistet. Andererseits wird das Seite hin parallel zur Motorachse verlängert. Die Widerstands verhältnis Rb/R0 der Halbleiterwider- 35 verlängerten Teile werden als »Hörner« bezeichnet, stände, da die Luftspaltbreite auf die Dicke dieser Um diese »Hörner« ist je eine Motorwicklung gelegt, Halbleiterwiderstände beschränkt werden kann, so die maschinengewickelt sein kann. Auf die Enden groß, daß die Elektronik, auf die die Halbleiterwider- der Hörner ist die Ständerrückleitung (Joch) des stände im allgemeinen geschaltet werden, sehr einfach Motorflusses aufgesetzt. Die Ständerrückleitung kann aufgebaut sein kann. In einer solchen Elektronik 40 dabei eine massive Scheibe, das »Rückschlußblech« können die Halbleiterwiderstände beispielsweise auf (z. B. aus Trafoblech), sein.
die Dicke der Halbleiterwiderstände beschränkt Die erfindungsgemäße Gleichstrommaschine kann werden, und schließlich brauchen keine mehr oder sowohl eine Innenläufer- als auch eine Außenläuferweniger stoßempfindlichen Halterungen verwendet maschine sein. Ein Beispiel einer Gleichstrommaschine zu werden. Zwar wird für die magnetfeldabhängigen 20 mit permanentmagnetischem Innenläufer ist der Halbleiterwiderstände meist ein zusätzlicher Luftspalt sogenannte Hörnermotor (s. deutsche Patentschrift im Magnetkreis des Maschinenflusses erforderlich. 1117 721). Dieser besitzt einen Ständer, dei pro Dieser Luftspalt, der im allgemeinen höchstens 100 bis Phase ein langgestrecktes, parallel zur Motorachse 500 μ breit zu sein braucht, ist aber schmal gegenüber verlaufendes Ständerpaket (Polschuh) mit einem dem Luftspalt zwischen Läufer und Ständer. Die 25 gemeinsamen, etwa senkrecht zur Motorachse stehenerfindungsgemäße Maschine hat also fast den gleichen den Rückschlußblech (Joch) enthält. Es können dabei Wirkungsgrad wie die herkömmliche Kollektor- z. B. drei oder sechs Ständerpakete aus Trafoblech maschine. Sie hat dieser aber gegenüber unter anderem vorgesehen sein, die — um 120 bzw. 60° gegeneinander den Vorteil, daß sie keine mechanisch gegeneinander- versetzt — am zylindrischen Läufer (der parallel zu bewegten Kontakte enthält. 30 einem Zylinderdurchmesser permanent magnetisiert Dadurch, daß die Halbleiterwiderstände starr in den ist) entlangführen und vom Läufer nur durch einen zugehörigen Luftspalt eingesetzt sind, ist einerseits schmalen Luftspalt getrennt sind. Die Ständerpakete eine schnelle Abführung der in ihnen frei werdenden bzw. Polschuhe des Hörnermotors sind nach einer Verlustwärme gewährleistet. Andererseits wird das Seite hin parallel zur Motorachse verlängert. Die Widerstands verhältnis Rb/R0 der Halbleiterwider- 35 verlängerten Teile werden als »Hörner« bezeichnet, stände, da die Luftspaltbreite auf die Dicke dieser Um diese »Hörner« ist je eine Motorwicklung gelegt, Halbleiterwiderstände beschränkt werden kann, so die maschinengewickelt sein kann. Auf die Enden groß, daß die Elektronik, auf die die Halbleiterwider- der Hörner ist die Ständerrückleitung (Joch) des stände im allgemeinen geschaltet werden, sehr einfach Motorflusses aufgesetzt. Die Ständerrückleitung kann aufgebaut sein kann. In einer solchen Elektronik 40 dabei eine massive Scheibe, das »Rückschlußblech« können die Halbleiterwiderstände beispielsweise auf (z. B. aus Trafoblech), sein.
je einen Schaltransistor geschaltet sein, in dessen Bei einer derartigen Innenläufermaschine kann
Kollektor-Emitter-Kreis eine zu steuernde Last liegt. jeder magnetfeldabhängige Halbleiterwiderstand ge-Während
es bisher im allgemeinen erforderlich war, maß einer Ausbildung der Erfindung zwischen das
zwischen einem Halbleiterwiderstand und den Schalt- 45 Rückschlußblech und ein Ständerpaket gesetzt sein,
transistor eine weitere Transistorstufe zu schalten, Zur Vormagnetisierung des Halbleiterwiderstandes
kann der Halbleiterwiderstand bei der erfindungs- kann dabei ein zur Maschinenachse koaxialer Ringgemäßen Kommutierungseinrichtung unmittelbar auf magnet vorgesehen sein. Beispielsweise kann der
den Schalttransistor — und zwar in dessen Kollektor- Ringmagnet parallel oder senkrecht, axial oder radial
Basis- oder Emitter-Basis-Kreis — geschaltet werden. 50 zur Maschinenachse magnetisiert sein. Er kann dabei
Die Tatsache, daß bei der neuen Maschine pro die Ständerpakete zylinderförmig umgeben. Ebenso
Wicklung ein Transistor weniger — bei einer drei- ist es möglich, daß ein Ringmagnet koaxial zur Maphasigen
Maschine also drei Transistoren — als bei schinenachse in den zylindrischen Raum zwischen den
früheren Maschinen dieser Art gebraucht wird, be- Ständerpaketen eingesetzt oder auf die Enden der
deutet einen großen Vorteil und läßt sich damit 55 Ständerpakete — innerhalb oder außerhalb des
begründen, daß — vor allem bedingt durch den Rückschlußbleches — aufgesetzt ist. Wenn zwei oder
schmalen Luftspalt — das Widerstandsverhältnis mehrere dieser Ringmagnete zugleich verwendet
der Halbleiterwiderstände größer ist als bei früheren weiden, soll sich deren Fluß im Bereich der Halbleiter-Maschinen,
widerstände addieren.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Steuer- 60 Die zur Vormagnetisierung der Halbleiterwiderkopfes
besteht darin, daß die Halbleiterwiderstände, stände angewendeten Magnete können selbstverderen
Fläche z. B. nur 1 bis 2 mm2 beträgt, meist in ständlich auch andere Formen als die Ringform
einen Luftspalt gesetzt sind, der eine Fläche von etwa haben; auch können für jeden Halbleiterwiderstand
lOfacher Größe hat. Die Luftspaltfläche ist deshalb getrennte Vormagnetisierungsmagnete vorgesehen sein,
im allgemeinen so groß, weil der Luftspalt im starken 65 Die Ringmagnete sind bei der Innenläufermaschine
Maschinenfluß liegt, dessen magnetisch leitende Teile lediglich als Beispiel einer einfachen Konstruktion
einen gewissen Mindestquerschnitt haben sollen, genannt. Auch können die Ringmagnete bei vielen
damit sie nicht magnetisch gesättigt werden. Wegen Anwendungen zusätzlich stabilisierend auf den
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Ständer, insbesondere auf die Ständerpolschenkel, F i g. 13 bis 15 Schnitte durch eine Innenläufer-
wirken. maschine, bei der der Maschinenfluß nur zum Teil
Wesentlich ist aber weder die Form noch die durch die Feldplatte geleitet wird, und
— vorteilhaften — stabilisierend wirkenden Eigen- F i g. 16 und 17 Schnitte durch eine erfindungs-
schaften der zusätzlichen Permanentmagnetkreise. 5 gemäße Außenläufermaschine.
Vielmehr ist wesentlich, daß das magnetische Volumen In den F i g. 1 bis 3 sind gleiche Teile gleich beder
Erregermagnete dieser Kreise ausreicht, um den zeichnet. In F i g. 1 ist ein Schnitt senkrecht zur
Arbeitspunkt auf der Widerstandskennlinie der Halb- Maschinenachse einer Innenläufermaschine mit einem
leiterwiderstände in der oben beschriebenen Weise erfindungsgemäßen Steuerkopf gezeichnet. Die F i g. 2
an die richtige Stelle zu verschieben. Das gelingt bei io und 3 sind Schnitte durch die Maschine gemäß F i g. 1
starkem Maschinenfluß oft nur mit einem entsprechend längs der Linien II-II bzw. III-III. Das in F i g. 1 und 2
starken Fluß des zusätzlichen Permanentmagnet- gezeichnete Ausführungsbeispiel einer dem Hörnerkreises,
also nur mit einem relativ großen magnetischen motor entsprechenden Maschine besitzt drei Ständer-Volumen
von deren Erregermagneten. Wenn die wicklungen, von denen zwei in F i g. 2 mit 15 und 16
Maschine dadurch nicht verlängert werden soll, ist 15 bezeichnet sind. Die magnetfeldabhängigen Halbleiteres
— jedenfalls bei Innenläufermaschinen — zweck- widerstände 1 bis 3 sind zwischen die Ständerpakete 4
mäßig, die Ringmagnete zu verwenden. Selbstver- bis 6 und das Rückschlußblech (Joch) 14 eingeklemmt,
ständlich soll deren Vormagnetisierungsfluß trotzdem Die Halbleiterwiderstände 1 bis 3 sind also auf die
auch auf die Halbleiterwiderstände konzentriert das Rückschlußblech 14 berührenden Endflächen der
werden. Das kann durch an die Kreisform der Ma- 20 Ständerpäkete 4 bis 6 aufgesetzt. Auf der Innenseite
schine angepaßte Form der den zusätzlichen Magnet- — also auf der zur Maschine hin gewandten Seite —
kreis bildenden Körper erreicht werden. des Rückschlußbleches 14 sind dabei zwei zur Ma-
Bei der Außenläufermaschine ist die Konstruktion schinenachse 7 koaxiale, parallel zu dieser magnetibisweilen
einfacher, wenn jeder Halbleiterwiderstand sierte Ringmagnete 8 und 9 vorgesehen, die an die
getrennt vormagnetisiert wird. Hat die Außenläufer- 25 Ständerpakete 4 bis 6 angrenzen. Die Halbleiterwidermaschine
einen permanentmagnetischen zylindrischen stände werden vom Fluß des Läufers 17 und von den
Läufer, so kann gemäß einer weiteren Ausbildung der Flüssen der Magnete 8 und 9 durchsetzt. Die Magnete
Erfindung der Läufer in der Maschinenachsrichtung 8 und 9 können die oben beschriebenen Ringmagnete
nach einer Seite hin verlängert sein, und die starr mit sein; ihr Fluß durchsetzt das Blech 14, die Ständerdem
Ständer verbundene innerhalb des verlängerten 30 pakete 4 bis 6 und die Segmente 18 und 19; letztere
Außenläufers ruhende Ständerrückleitung kann für jede sind in dem Schnitt III-III, der in F i g. 3 gezeichnet
Ständerwicklung mindestens einen vom Maschinanfiuß ist, deutlicher dargestellt. Es ist jedoch auch möglich,
senkrecht zu ihrer Fläche durchsetzten, permanent nur einen Ringmagnet 8 oder 9 zu verwenden oder
vormagnetisierten Halbleiterwiderstand enthalten. aber jedem Halbleiterwiderstand einen Teil eines oder
Bei einer Drei-Phasen-Ständerwicklung werden 35 beider Ringmagnete zuzuordnen. Die Segmente 18
drei Halbleiterwiderstände bzw. Anordnungen dieser und 19 wären dann entsprechend zu verkleinern. Bei-Ärt
gebraucht, die um 120° gegeneinander versetzt spielsweise reicht es in vielen Fällen aus, für die
in den Raum zwischen der Maschinenachse und den Vormagnetisierung der Halbleiterwiderstände nur die
verlängerten Außenläufer gesetzt sind. Zu einer Halb- Teile 10,11 bzw. 12 und 13 (und entsprechend bei dem
leiterwiderstandsanordnung gehört dabei mindestens 40 Halbleiterwiderstand 3) der Ringmagnete zu verein
Permanentmagnet zur Vormagnetisierung. Der wenden.
Fluß dieses Magnets ist dabei so geführt, daß er auf Bei der augenblicklichen Läuferstellung gemäß
den Halbleiterwiderstand konzentriert ist. Gleich- F i g. 2 überlagern sich die Flüsse des Läufers und der
zeitig wird der Halbleiterwiderstand—je nach Läufer- Magnete 8 und 9 so>
daß der Halbleiterwiderstand 1 stellung — mehr oder weniger stark vom Maschinen- 45 praktisch magnetfeldfrei ist und der Halbleiterwiderfluß
durchsetzt. Auch dieser Fluß ist genau wie bei der stand 2 einem starken Magnetfeld ausgesetzt ist. Bei
Innenläufermaschine im Bereich des Halbleiterwider- Umdrehung des. Läufers 17 um etwa 120° um die
Standes konzentriert. Maschinenachse 7 wird die Polarität des Läufers so
An Hand der schematischen Zeichnung von Aus- umgedreht, daß der Halbleiterwiderstand 1 einem
führungsbeispieien werden Einzelheiten der Erfindung 50 starken Magnetfeld ausgesetzt ist und der Halbleiter-
eriäutert; es zeigen widerstand 2 praktisch rnagnetfeidfrei wird.
Fig. 1 bis 3 Schnitte durch eine Innenläufer- In einer erfindungsgemäßen Kommutierungseinmaschine,
deren Steuerkopf zwischen Läufer und richtung können die Halbleiterwiderstände auf je
Ständerjoch gesetzt ist, einen Schalttransistor geschaltet sein. Dieser Tran-
F i g. 4 und 5 die Widerstandswerte des magnet- 55 sistor, in dessen Arbeitskreis die Erregerwicklung
feldabhängigen Halbleiterwiderstandes in Abhängig- liegt, ist bei entsprechender sonstiger Beschattung
keit vom Rotordrehwinkel, leitend, wenn der ihm zugeordnete Halbleiterwider-
F i g. 6 eine Schaltung für die Kommutierungs- stand hochohmig,. also einem starken Magnetfeld
einrichtung, ausgesetzt ist. Bei der augenblicklichen Läuferstellung
F i g. 7 die Abhängigkeit der Maschinenerregung 60 in F i g. 2 ist dies der Halbleiterwiderstand 2.
von der Größe des Emitter-Basis-Widerstandes gemäß Das Bauprinzip des an sich bekannten Hörner-
F i g. 6, . motors, das in F i g. 1 und 2 erläutert ist, eignet sich
F i g. 8 und 9 Schnitte durch eine Innenläufer- für die Erfindung besonders gut, da bei dieser Ma-
maschine, deren Steuerkopf einen bezüglich der schinenart zwischen die Erregerwicklungen 15 und 16
Maschinenachse axial magnetisierten Erregermagneten 65 und das Rückschlußblech 14 nur der z. B. 0,5 bis 1 cm
enthält und außerhalb des Ständerjochs liegt, lange (in Achsrichtung gemessen) erfindungsgemäße
F i g. 10 bis 12 wie F i g. 8 und 9 mit radial magneti- Steuerkopf gesetzt wird,
siertem Erregermagneten, In einem Ausführungsbeispiel hat der Steuerkopf
einen Durchmesser von 2,5 cm und eine Länge von etwa 1 cm. (Der Steuerkopf ist also keineswegs länger
als eine herkömmliche· Kollektoreinrichtung.) Die magnetfeldabhängigen Halbleiterwiderstände können
150 bis 500 μ dick sein; dabei ist in dieser Dicke sowohl die Halbleiterschicht als auch deren Trägerplatte
eingerechnet. Die Magnete sind ringförmig und bestehen aus oxydischem Material, z. B. aus Strontium-Ferrit
(Ox 100 oder D 52). Das Rückschlußblech (in F i g. 2 mit 14 bezeichnet) soll (zur Herabsetzung
von Wirbelstromverlusten) aus einem Material mit hohem elektrischem (Gleichstrom-)Widerstand bestehen.
Geeignete Materialien sind z. B. gesintertes Permenorm oder Trafoperm. Es kann auch lameliiertes
Blech verwendet werden; dieses Blech kann aber bei einigen Maschinenkonstruktionen (z. B. denjenigen
gemäß F i g. 2) zur Vergrößerung des Luftspaltes im Maschinenfluß beitragen.
In den F i g. 4 und 5 ist das relative Widerstandsverhältnis
der magnetfeldabhängigen Halbleiterwiderstände Rb/Ro in Abhängigkeit vom Rotordrehwinkel a
dargestellt. Die Kurve in F i g. 4 ist mit einem Steuerkopf gemäß Fi gjl und'2 aufgenommen, bei dem nur
der innere Ringmagnet 8 verwendet war. In der Kurve gemäß F i g. 4 fällt auf, daß außer den beiden Maxima
20 und 22 auch ein kleines Maximum 21 im Minimum vorkommt. Dieses kleine Maximum (Hocker) vermindert
naturgemäß das für die Transistorschaltung ausnutzbare Widerstandsverhältnis der Feldplatte.
Der Hocker 21 rührt daher, daß d er Magnet 8 allein zur Vormagnetisierung der Feldplatte nicht ausreicht,
d.h., daß der Arbeitspunkt auf der Kennlinie der Feldplatte noch nicht vollkommen richtig eingestellt ist.
In F i g. 5 ist eine der Fi g. 4 entsprechende· Kurve
gezeichnet, die mit einer Maschine gemäß F i g. 2 aufgenommen wurde, die sowohl den Ringmagnet 8
als auch den Ringmagnet 9 enthielt. Die Kurve in F i g. 5 besitzt die Hocker 21, die in F i g. 4 störten,
nicht mehr. Die Minima 25 und 26 in F i g. 5 sind vielmehr stark ausgeprägt und fast 90° (Drehwinkel)
breit. In F i g. 4 beträgt der Wert von RbIRo an den
Maxima 20 und 22 etwa 10,7 und am Hocker 21 etwa 1,8. Dagegen beträgt in Fig. 5 das Widerstandsverhältnis
RbI'R0 an den Maxima etwa 12,8 und an den
Minima etwa 1. Während die Widerstandsänderung bei der Anordnung gemäß F i g. 4 schon den recht
beträchtlichen Faktor 5 hat, liegt er in F i g. 5 bei über 12.
Zum Ansteuern eines Transistors in einer Kommutierungsschaltung, wie sie beispielsweise in F i g. 6
gezeichnet ist, hat es sich in vielen Fällen nicht nur als zweckmäßig erwiesen, ausgeprägte Minima in der
drehwinkelabhängigen Widerstandskurve der Halbleiterwiderstände zu haben (s/ 25 und 26 in F i g. 5),
sondern auch die Maxima· der Kurve abzuflachen, 55· wie das in Fig. 5 mit der gestrichelten Linie 27 angedeutet
ist. Auf diese Weise werden die Flanken der Widerstandskurve steiler als vorher. Die Widerstandskurve
etwa zo einzustellen, wie das in Fig. 5 mit 27 angedeutet ist, kann dadurch erreicht werden, daß der
Magnetkreis des zusätzlichen Permanentmagneten teilweise aus Ferrit hergestellt wird. Beispielsweise
können die Segmente 18 und 19 gemäß F i g. 2 und 3 aus Ferrit bestehen. '-:
Eine Schaltung für die erfindungsgemäße Kornmutierungseinrichtung ist: in F i g. 6 gezeichnet. Bei
einer dreipoligen Gleichstrommaschine ist es erforderlich, den Erregerstrom der drei Wicklungen L1 bis L3
zu kommutieren. Das geschieht erfindungsgemäß durch Verwendung eines Steuerkopfes mit den Feldplatten
Rfi bis Rf3, die (gemäß F i g. 6) in den Kollektor-Basis-Kreis
der Schalttransistoren T1 bis T3 eingeschaltet
sind. Die Wicklungen L1 bis L3 sind zusammen
mit der Gleichspannungsquelle bzw. einem Verbraucher U in den Laststromkreis des zugehörigen
Transistors eingeschaltet.
In der Schaltung gemäß F i g. 6 sind außerdem die
drei Widerstände R1 bis R3 erforderlich. Diese
Emitter-Basis-Widerstände erlauben durch Wahl ihrer Größe den Schaltwinkel, d.h. die Länge des Mini-,
mums gemäß F i g. 5, einzustellen. In F i g. 7 sind zwei Kurven 28 und 29 gezeichnet, die den durch eine
Wicklung fließenden Gesamtstrom / iri Abhängigkeit vom Drehwinkel α des Läufers wiedergeben:· In der
Schaltung, mit der die Kurven gemäß Fi g. 7 gemessen würden, hatte die Maschinenwicklung einen ohmschen
Widerstand von ΊΟ Ω und der Halbleiterwiderstand
einen Grundwiderstand von 100 Ω. Am Arbeitskreis lagen 6 V Gleichspannung. Die Kurve 28' wurde 'mit
einem Emitter-Basis-Widerstand (entsprechend R1 bis
R3 von F i g. 6) von 33 Ω aufgenommen, die Kurve 29
mit einem Emitter-Basis-Widerstand von 7Ω. Es'
ergibt sich aus F i g. 7 deutlich, daß allein :durch:
Änderung der Emitter-Basis-Widerstände der Schalt-' winkel, d. h. die Erregungsdauer, jeder Wicklung auf
einfachste Weise einstellbar ist. - ' ''·■··
Es hat sich weiterhin als zweckmäßig, wenn auch;
nicht als notwendig erwiesen, den drei Feldplätten Rf1
bis Rf3 gemäß F i g. 6 einen regelbaren Vörwiderstand
Rv vorzuschalten. Damit können auf einfache
Weise Toleranzen der Kommutierungseinrichtung ausgeglichen werden. Auch läßt sich mit·Hilfe'des Vorwiderstandes das Widerstandsverhältnis der Feldplatte
und der Wirkungsgrad der Maschine einstellen bzw.1 verbessern. Der regelbare Vorwiderstand'i?]/ : kann
einen Transistor enthalten, der durch Signale gesteuert
wird, die über drei Dioden Gl1 bis1 GZ3 von den' drei
Erregerwicklungen abgenommen werden1. ' . ■ !
Schließlich kann bei vorgegebenem W'iderstandsverhältnis des Halbleiterwiderstandes das Verhältnis
der Kollektorströme der Transistoren im 'ein- und' ausgeschalteten Zustand (der Transistoren) erhöht'
werden, wenn den Transistoren ein gemeinsamer Emitter-Widerstand Re vorgeschaltet ist. Dieser Emit-:
ter-Widerstand kann auch regelbar sein.'· ■ · ■ ··
Die F i g. 8 und 9 zeigen Schnitte durch eine Innenläufermaschine, deren Steuerkopf rriihdestens
einen bezüglich der Maschinenachse axial maghetisierten Erregermagneten enthält und außerhalb- !des
Ständerjochs (Rückschlußblech) liegt. Die Maschine gemäß F i g. 8 und 9 besitzt sechs Ständerwicklungen;
die um die Ständerpakete 40 bis 45 gelegt sein können. Den Ständerwicklungen entsprechen die sechs Halbleiterwiderstände
1,1' bis 3, 3'. Als weitere Besonderheit gegenüber den vorher beschriebenen Maschinen
besitzt die Maschine gemäß F i g. 8 und 9 sechs einzelne Magnete 50 bis 55, die Ringsegmente sein
können und zur Vormagnetisierung der Halbleiterwiderstände vorgesehen sind. Dieses Ausführungs-.
beispiel einer Sechspolmaschine ist unter anderem angegeben, um zu zeigen, daß die Erfindung nicht
auf die Dreipolmaschine beschränkt ist. :
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der F i g. 8 und 9 liegen die Halbleiterwiderstände auf der Peripherie
des in den durch die Ständerpakete 40 bis 46 gebildeten Hohlraum eingesetzten Rückschlußbleches 46 (Ständer-
11 12
joch). Die Halbleiterwiderstände befinden sich daher Rückschlußblech rückgeleitet, sondern über die HaIbim
Maschinenfluß, von dem jede je nach Stellung des leiterwiderstände 1 bis 3. Die Luftspalte der Permaum
die Achse 7 drehbaren permanentmagnetischen nentmagnetkreise, in die die Halbleiterwiderstände
Rotors (N-S) mehr oder weniger stark durchsetzt gesetzt sind, befindet sich in axialer Richtung neben
wird. Die Halbleiterwiderstände befinden sich gleich- 5 dem Spalt zwischen den Ständerpaketen 40, 42 und
zeitig im Vormagnetisierungsfluß der Permanent- dem Rückschlußblech 46. Dabei ist der Permanentmagnete
50 bis 55. Dieser Fluß wird durch die weich- magnetkreis jedes Halbleiterwiderstandes magnetisch
magnetischen Körper 47 und 48 und das Rückschluß- leitend sowohl mit dem zugehörigen Ständerpaket
blech zu Halbleiterwiderstand geleitet. Die Teile 47 als auch mit dem Rückschlußblech verbunden,
und 48 können ebenso wie die Magnete 50 bis 55 in io Wenn es günstig erscheint, die Maxima der Wider-Ringsegmente bzw. Kreisausschnitte aufgeteilt sein. Standskurven der Halbleiterwiderstände abzuflachen, Es ist aber auch möglich, an Stelle der einzelnen wie das mit 27 in F i g. 3 bezeichnet ist, kann zwischen Magnete 50 bis 55 einen einzigen Ringmagnet zu ver- Ständerpaket und Permanentmagnetkreis und/oder wenden. In F i g. 8 ist in die Magnetkreise der Halb- zwischen Rückschlußblech und Permanentmagnetleiterwiderstände 1 und Γ je ein Ferritsegment 49 ein- 15 kreis ein Ferritkörper 77 bzw. 78 bis 80 gesetzt sein, gezeichnet. Dieses Segment kann die gleiche Fläche Der innere Ferritkörper77 kann, wie in Fig. 14 (gemessen senkrecht zum Magnetfluß) haben wie die gezeichnet, ein Kreisring sein. Dagegen sollen die Magnete 50 bis 55. Letztere sind in F i g. 9 etwas äußeien Ferritkörper 78 bis 80 Ringsegmente sein, größer gezeichnet als die Ständerpakete. Mit Hilfe deren Umfangswinkel dem der Magnetkreise 71 bis 73 der Ferritsegmente 49 kann erreicht werden, daß die 20 entspricht.
und 48 können ebenso wie die Magnete 50 bis 55 in io Wenn es günstig erscheint, die Maxima der Wider-Ringsegmente bzw. Kreisausschnitte aufgeteilt sein. Standskurven der Halbleiterwiderstände abzuflachen, Es ist aber auch möglich, an Stelle der einzelnen wie das mit 27 in F i g. 3 bezeichnet ist, kann zwischen Magnete 50 bis 55 einen einzigen Ringmagnet zu ver- Ständerpaket und Permanentmagnetkreis und/oder wenden. In F i g. 8 ist in die Magnetkreise der Halb- zwischen Rückschlußblech und Permanentmagnetleiterwiderstände 1 und Γ je ein Ferritsegment 49 ein- 15 kreis ein Ferritkörper 77 bzw. 78 bis 80 gesetzt sein, gezeichnet. Dieses Segment kann die gleiche Fläche Der innere Ferritkörper77 kann, wie in Fig. 14 (gemessen senkrecht zum Magnetfluß) haben wie die gezeichnet, ein Kreisring sein. Dagegen sollen die Magnete 50 bis 55. Letztere sind in F i g. 9 etwas äußeien Ferritkörper 78 bis 80 Ringsegmente sein, größer gezeichnet als die Ständerpakete. Mit Hilfe deren Umfangswinkel dem der Magnetkreise 71 bis 73 der Ferritsegmente 49 kann erreicht werden, daß die 20 entspricht.
Maxima der Widerstandskurven der Halbleiterwider- Wie in Fig. 15 gezeichnet ist, kann der innere
stände abgeflacht werden, wie das in F i g. 5 mit 27 Ferritring 77 auch weggelassen werden. In diesem Fall
bezeichnet ist. ist es zweckmäßig, den Magnetkreis bis an das Rück-
In den F i g. 10 bis 12 ist eine ähnliche Maschine schlußblech heran zu verlängern, wie das mit 81
wie in F i g. 8 und 9 gezeichnet. Bei dieser Maschine 25 bezeichnet ist. Im übrigen entspricht die F i g. 15
ist jedoch der Erregermagnet60 des Vormagneti- der Fig. 13.
sierungskreises (46, 47, 61) des Halbleiterwiderstandes In den F i g. 16 und 17 ist eine Außenläufermaschine
radial bezüglich der Maschinenachse 7 magnetisiert. bzw. deren Steuerkopf in zwei Schnitten gezeichnet.
Außerdem ist die Maschine gemäß F i g. 10 bis 12 Fig. 17 ist ein Schnitt längs der Linie XVII-XVII
dreipolig. Die F i g. 11 ist ein Schnitt längs der 30 von F i g. 16. Die Halbleiterwiderstände sind mit 1 bis 3
Linie XI-XI und die F i g. 12 ein Schnitt längs der bezeichnet. Sie sind in je einen Magnetkreis 88 bis 90
Linie XII-XII von F i g. 10. Der Erregermagnet 60 mit einem Permanentmagnet 91 gesetzt, die in F i g. 16
kann ein Kreisring sein, wie er in F i g. 10 und 11 zu sehen sind. Die permanente Vormagnetisierung
gezeichnet ist. Während die Teile 47 und 61 bis 63 der Halbleiterwiderstände ist bei den Halbleiterwider-
der Permanentmagnete aus Weicheisen bestehen 35 ständen 1 bis 3 radial bezüglich der Maschinenachse 7
können, ist es zweckmäßig, das in der Regel kreis- gerichtet. Ebenfalls senkrecht zur Halbleiterwider-
förmige Rückschlußblech (Joch) 46 aus Trafoblech standsebene verläuft auch der durch den Ständer 86
herzustellen. Das gleiche gilt übrigens für die Perma- rückgeleitete Fluß des zylindrischen Außenläufers 87.
nentmagnetkreise gemäß F i g. 8 und 9. Die drei Halbleiterwiderstandsanordnungen gemäß
In den F i g. 13 bis 15 sind Schnitte durch eine 40 Fig. 13 und 17 sind starr mit dem Ständer gekoppelt,
Innenläufermaschine gezeichnet, bei der der Ma- während der Außenläufer 87 umd die Achse 7 drehbar
schinenfluß nur zum Teil durch die Halbleiterwider- ist. Der Außenläufer ist magnetisiert, wie in F i g. 16
stände geleitet wird. Die Halbleiterwiderstände 1 bis 3 und 17 mit S-N bezeichnet. Je nach Stellung des
befinden sich gewissermaßen in einem Nebenschluß Läufers ist also in F|i g. 17 einmal der Halbleiterwider-
des Maschinenflusses. F i g. 14 stellt einen Schnitt 45 stand 1 und ein anderes Mal der Halbleiterwider-
längs der Linie XIV-XIV durch F i g. 13 dar. stand 2 hochohmig bzw. niederohmig, und die diesem
In den F i g. 13 bis 15 ist zur Vormagnetisierung Halbleiterwiderstand entsprechende Wicklung des
jedes Halbleiterwiderstandes ein Permanentmagnet- Ständers (in F i g. 16 und 17 nicht gezeichnet) wird
kreis 71 bis 73 mit den Permanentmagneten 74 ver- erregt bzw. nicht erregt.
wendet. Es kann für jeden Permanentmagnetkreis ein 50 Als Material für die magnetfeldabhängigen Halbeinzelner
Magnet oder für alle drei zusammen ein leiterwiderstände aller Gleichstrommaschinen gemäß
radial magnetisierter Ringmagnet verwendet werden. der Erfindung sind stark magnetfeldabhängige HaIb-Der
Luftspalt jedes Permanentmagnets, in dem der leitersubstanzen geeignet, z. B. die bekannten AmBv-Halbleiterwiderstand
eingesetzt ist, ist in der Maschine Verbindungen, wie Indiumantimonid oder Indiumgemäß F i g. 13 bis 15 von einem Teil des Maschinen- 55 arsenid, aus der III. und V. Gruppe des Periodenflusses
der dem Halbleiterwiderstand zugeordneten systems der Elemente. Man erhält, wie z. B. in der
Ständerpakete (40, 42) durchsetzt. Der Durchmesser Zeitschrift für Physik, Bd. 176, 1963, S. 399 bis 408,
des kreisförmigen, koaxial in den zylindrischen Hohl- beschrieben ist, besonders starke Magnetfeldabhängigraum
zwischen den Ständerpaketen eingesetzten keit, wenn im Halbleitermaterial parallel zueinander
Rückschlußbleches (Joch) 46 ist kleiner als die lichte 60 ausgerichtete nadeiförmige Einschlüsse eingebettet
Weite des zylindrischen Hohlraumes. Daher wird ein sind, beispielsweise Nadeln aus Nickelantimonid in
Teil des Maschinenflusses nicht unmittelbar über das Indiumantimonid.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (22)
1. Gleichstrommaschine mit permanentmagnetischem Läufer und elektronischer Kommutierung
mittels magnetfeldabhängiger Halbleiterwiderstände, die in Abhängigkeit von der Läuferstellung
die Kommutierungseinrichtung steuern, dadurch gekennzeichnet, daß der Läuferfluß
axial längs des Ständers geführt und über ein Joch (14) zurückgeleitet ist und die magnetfeldabhängigen
Halbleiterwiderstände (1 bis 3) jeweils in einem Luftspalt zwischen ruhenden Teilen (4,14;
5, 14) dieses magnetischen Rückschlusses, die angrenzenden Teile berührend, eingepaßt sind und
daß dieser Luftspalt im Läuferfluß und im Magnetkreis mindestens eines am Ständer befestigten
Permanentmagneten (8, 9) liegt (F i g. 1 bis 3).
2. Gleichstrommaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftspalt bei Erregung
der dem magnetfeldabhängigen Halbleiterwiderstand zugehörigen Ständerwicklung auch von
deren Fluß durchsetzt ist.
3. Gleichstrommaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den den magnetischen
Rückschluß bildenden Teilen (4 bis 6) mindestens ein gegenüber diesen schwach permeabler
Permanentmagnet (8, 9) vorgesehen ist.
4. Gleichstrommaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Koerzitivkraft des
Permanentmagneten groß gegen diejenige der Rückschlußteile ist.
5. Gleichstrommaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der
Permanentmagnet ringförmig ist und koaxial zur Maschinenachse (7) angeordnet ist.
6. Gleichstrommaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet
axial (F i g. 2, 8) oder radial (F i g. 10,13) bezüglich der Maschinenachse magnetisiert ist.
7. Gleichstrommaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der
Magnetkreis des Permanentmagneten teilweise (18, 19) aus Ferrit besteht (F i g. 2 und 3).
8. Gleichstrommaschine nach einem der An-Sprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeder
magnetfeldabhängige Halbleiterwiderstand (1 bis 3) zwischen das Rückschlußblech (14) und ein Ständerpaket
(4 bis 6) gesetzt ist.
9. Gleichstrommaschine nach Anspruch 8, dadurch gkennzeichnet, daß die magnetfeldabhängigen
Halbleiterwiderstände auf die den Rückschlußblech gegenüberstehenden Endflächen der
Ständerpakete aufgesetzt sind (F i g. 1 und 2).
10. Gleichstrommaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Innenseite des
Rückschlußbleches mindestens ein zur Maschinenachse koaxial und parallel zu dieser magnetisierter
Ringmagnet (8,9) vorgesehen ist, der an die Ständerpakete (4 bis 6) angrenzt.
11. Gleichstrommaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetfeldabhängigen
Halbleiterwiderstände auf der Peripherie des in den durch die Ständerpakete (40 bis 45)
gebildeten Hohlraum eingesetzten Rückschlußbleches (46) aufgelegt sind (F i g. 8 bis 12).
12. Gleichstrommaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagnete
(50 bis 55, 60) und der Läufer (17) sich auf verschiedenen Seiten des Rückschlußbleches
(46) befinden (F i g. 8 bis 12).
13. Gleichstrommaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet
(50 bis 55) axial bezüglich der Maschinenachse (7) magnetisiert ist (F i g. 8 und 9).
14. Gleichstrommaschine nach den Ansprüchen 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der
Permanentmagnet (50 bis 55) als axiale Verlängerung der Ständerpakete (40 bis 45) auf deren
Enden aufgesetzt ist (F i g. 8 und 9).
15. Gleichstrommaschine nach den Ansprüchen 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen
Permanentmagnet (50 bis 55) und Ende jedes Ständerpaketes (40 bis 45) je ein Ferrit-Ringsegment
(49) gesetzt ist, dessen Radius und Umfangswinkel größenordnungsmäßig mit den entsprechenden Maßen des zugehörigen Ständerpaketes
gleich ist (F i g. 8 und 9).
16. Gleichstrommaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet
(60) radial bezüglich der Maschinenachse (7) magnetisiert ist (Fig. 10 bis 12).
17. Gleichstrommaschine nach den Ansprüchen 11, 12 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß der
Permanentmagnet (60) ein Kreisring ist (F i g. 10 bis 12).
18. Gleichstrommaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der den magnetfeldabhängigen
Halbleiterwiderstand enthaltende Luftspalt nur von einem Teil des Maschinenflusses des
zugeordneten Ständerpaketes durchsetzt ist (F ig. 13 bis 15).
19. Gleichstrommaschine nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser
des kreisförmigen, koaxial in den zylindrischen Hohlraum zwischen den Ständerpaketen (40, 42)
eingesetzten Rückschlußbleches (46) kleiner ist als die lichte Weite des zylindrischen Hohlraumes
und daß der radiale Luftspalt des Permanentmagnetkreises in axialer Richtung neben dem
radialen Luftspalt zwischen Ständerpaketen und Rückschluß blech liegt, wobei der Permanentmagnetkreis
sowohl mit den Ständerpaketen als auch mit dem Rückschlußblech magnetisch leitend
verbunden ist (F i g. 13 bis 15).
20. Gleichstrommaschine nach den Ansprüchen 18 und 19, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen
Permanentmagnetkreis und Ständerpaket und/oder zwischen Permanentmagnetkreis und Rückschlußblech
ein Ferritkörper (77 und 78 bis 80) liegt (F i g. 13 bis 15).
21. Gleichstrommaschine nach den Ansprüchen 1 bis 4 mit permanentmagnetischem, zylindrischem
Außenläufer, dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer (87) in Maschinenachsrichtung (7) nach
einer Seite hin verlängert ist und daß die starr mit dem Ständer (86) verbundenen, innerhalb des
verlängerten Außenläufers ruhenden magnetischen Rückschlußteile für jede Ständerwicklung mindestens
einen vom Maschinenfluß senkrecht zu seiner Fläche durchsetzten magnetfeldabhängigen
Halbleiterwiderstand (1 bis 3) enthält (F i g. 16 und 17).
22. Gleichstrommaschine nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnetkreis
einen bezüglich der Maschinenachse (7)
3 4
radial magnetisierten Permanentmagneten (91) ent- Die Empfindlichkeit von magnetfeldabhängigen
hält. Halbleiterwiderständen kann zwar dadurch erhöht
werden, daß ihr Arbeitspunkt durch eine magnetische
Vorspannung in den steilen Teil ihrer Kennlinie verlegt
5 wird, wie der Zeitschrift »Elektronik«, 1965, H. 8,
Die Erfindung bezieht sich auf eine Gleichstrom- S. 225 bis 229, zu entnehmen ist. Für eine elektronische
maschine mit permanentmagnetischem Läufer und Kommutierung mit magnetfeldabhängigen Halbleiterelektronischer Kommutierung mittels magnetfeld- widerständen soll aber zugleich der Widerstand R0
abhängiger Halbleiterwiderstände. . möglichst niedrig sein, damit man ein hohes Wider-
Solche Gleichstrommaschinen sind bekannt aus der io Standsverhältnis erhält.
deutschen Auslegeschrift 1 218 503. Diese Maschinen Die zuvor angegebene Aufgabe wird nun erfindungssind
mit einem am Läufer befestigten Steuermagneten, gemäß dadurch gelöst, daß der Läuferfluß axial
einem sogenannten Steuerkopf, versehen, dessen Feld längs des Ständers geführt und über ein Joch zurückauf
magentfeldabhängige Halbleiterwiderstände ein- geleitet ist und die magnetfeldabhängigen Halbleiterwirkt.
Diese Widerstände sind im Steuerkreis von 15 widerstände jeweils in einem Luftspalt zwischen
steuerbaren Halbleiterbauelementen, insbesondere ruhenden Teilen dieses magnetischen Rückschlusses,
Transistoren, angeordnet, die in Reihe mit der die angrenzenden Teile berührend eingepaßt sind und
Ständerwicklung geschaltet sind und somit den daß dieser Luftspalt im Läuferfluß und im Magnetkreis
Ständerstrom und damit die Drehzahl der Maschine mindestens eines am Ständer befestigten Permanentsteuern.
Bei dem bekannten Gleichstrommotor sind 20 magneten liegt.
die Widerstände der elektronischen Kommutierung Diese Anordnung der magnetfeldabhängigen Halbin
den Luftspalt zwischen einem ortsfesten und einem leiterwiderstände in dem besonderen Luftspalt, der
drehbaren Teil des Steuerkopfes angeordnet. Der von dem Luftspalt zwischen Ständer und Läufer
drehbare Teil des Steuerkopfes ist dabei lediglich unabhängig ist, ermöglicht eine Konzentration des
mechanisch mit der Läuferachse gekoppelt und dreht 25 Magnetflusses auf die einzelnen Halbleiterwiderstände
sich zugleich mit dem Läufer. Der Luftspalt des und damit eine entsprechende Erhöhung des Wider-Magnetkreises
muß also so breit sein, daß die Halb- Standsverhältnisses.
leiterwiderstände in ihm frei beweglich sind. Die Der magnetfeldabhängige Halbleiterwiderstand kann
Wärmeabführung von solchen Widerständen ist vorzugsweise in einen Luftspalt der ruhenden Ständerschwierig. Die Einrichtung ist deshalb nur für ver- 30 rückleitung des Läuferflusses (B), der bei Erregung
hältnismäßig geringe Ströme geeignet. der zugehörigen Ständerwicklung auch von deren Fluß
Es ist ferner bekannt, bei elektrischen Maschinen durchsetzt ist, starr eingesetzt sein,
mit permanentmagnetischem Läufer die magnetfeld- Der am Ständer befestigte zusätzliche Permanentabhängigen Steuerelemente der Kommutierungsein- magnet dient dazu, den Arbeitspunkt auf der — bis richtung ruhend anzuordnen. Nach den USA.- 35 etwa 5 kG — etwa parabelförmigen Magnetfeld-Patentschriften 3 254 285, 3 230 434 werden Hall- Widerstandskennlinie (R ~ B2) des Hableiterwidergeneratoren verwendet, die entweder unmittelbar am Standes so einzustellen, ihn also so »vorzumagneti-Luftspalt zwischen Ständer und Läufer, aber im sieren«, daß während der Drehung des permanent-Ständer selbst oder unabhängig vom Ständer, aber magnetischen Läufers der Widerstandswert sich in der Nähe des permanentmagentisierten Läufers 40 zwischen seinem möglichem Minimum R0 und dem angeordnet sind. Sie werden somit nur von einem Maximum Rb ändert. Der Widerstand R0 soll sich geringen Teil des Magnetflusses durchsetzt, und nur einstellen, wenn im Bereich des Halbleiterwiderstandes dieser Teil ist für die Kommutierung wirksam. der Maschinenfluß B dem Fluß des zusätzlichen Per-
mit permanentmagnetischem Läufer die magnetfeld- Der am Ständer befestigte zusätzliche Permanentabhängigen Steuerelemente der Kommutierungsein- magnet dient dazu, den Arbeitspunkt auf der — bis richtung ruhend anzuordnen. Nach den USA.- 35 etwa 5 kG — etwa parabelförmigen Magnetfeld-Patentschriften 3 254 285, 3 230 434 werden Hall- Widerstandskennlinie (R ~ B2) des Hableiterwidergeneratoren verwendet, die entweder unmittelbar am Standes so einzustellen, ihn also so »vorzumagneti-Luftspalt zwischen Ständer und Läufer, aber im sieren«, daß während der Drehung des permanent-Ständer selbst oder unabhängig vom Ständer, aber magnetischen Läufers der Widerstandswert sich in der Nähe des permanentmagentisierten Läufers 40 zwischen seinem möglichem Minimum R0 und dem angeordnet sind. Sie werden somit nur von einem Maximum Rb ändert. Der Widerstand R0 soll sich geringen Teil des Magnetflusses durchsetzt, und nur einstellen, wenn im Bereich des Halbleiterwiderstandes dieser Teil ist für die Kommutierung wirksam. der Maschinenfluß B dem Fluß des zusätzlichen Per-
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, manentmagnetkreises entgegengerichtet ist. Den Widie
elektronische Kommutierung der bekannten 45 derstand Rb soll der Halbleiterwiderstand haben,
Maschinen so zu verbessern, daß die Steuerelemente wenn in seinem Bereich der maximale Maschinenfluß
mit einem guten Wirkungsgrad so große Ströme und der Fluß des Permanentmagnetkreises gleichschalten
können, daß auf nachgeschaltete Verstärker gerichtet sind. Zwischen zwei Widerstandsmaxima Rb
verzichtet werden kann und daß eindeutige, der soll sich ein ausgeprägtes Widerstandsminimum R0 be-Läuf
erläge zugeordnete Schaltzeitpunkte erzielt werden. 50 finden. Ist der Halbleiterwiderstand beispielsweise
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß bei in den Kollektor-Basis-Kreis eines Schalttransistors
Verwendung von magnetfeldabhängigen Halbleiter- eingeschaltet, in dessen Kollektor-Emitter-Kreis die
widerständen der Wirkungsgrad der Kommutierungs- zugehörige Maschinenwicklung und eine Gleicheinrichtung
wesentlich bestimmt wird durch das Spannungsquelle bzw. ein Verbraucher liegt, so bleibt
Verhältnis des Widerstandswertes Rb mit Magnetfeld 55 diese Wicklung während eines Widerstandsbereiches
zum Widerstandswert R0 ohne Magnetfeld. Dieses um das Maximum stromlos. Während eines Wider-Widerstandsverhältnis
wird um so größer, je höher Standsbereiches um das Minimum jedoch ist der der Magnetfluß im Luftspalt, d. h. je kleiner der Transistor leitend, und die zugehörige Wicklung
Luftspalt ist. Einen kleinen Luftspalt erhält man mit wird erregt. Um also den Transistor (d.h. die Maschine)
der ruhenden Anordnung der Widerstände. Die 60 sicher durchschalten zu können, ist es wichtig, ein
ruhende Anordnung ermöglicht zugleich eine gute möglichst großes Widerstandsverhältnis Rb/R0, d. h.
Wärmeabführung, die für hohe Ströme erforderlich ist. deutlich getrennte Maxima und Minima, zu haben.
Um eine exakte Kommutierung zu gewährleisten, Zur Erregung des zusätzlichen Permanentmagnetmüssen
außerdem die Schaltimpulse ähnlich hoch kreises jedes magnetfeldabhängigen Halbleiterwiderwie
bei Maschinen mit mechanischen Kollektoren 65 Standes, der diese, wie beschrieben, vormagnetisieren
und der Stellung des Läufers eindeutig zugeordnet soll, werden bei der erfindungsgemäßen Maschine
sein. Eine genaue Zuordnung ist aber nur durch eine vorzugsweise Magnete verwendet, die gegenüber dem
empfindliche Steuerung möglich. an sie und dem an den Halbleiterwiderstand an-
Applications Claiming Priority (1)
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DES0105277 | 1966-08-10 |
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DE1563009B2 true DE1563009B2 (de) | 1972-05-18 |
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Family Applications (1)
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Families Citing this family (2)
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US8283915B2 (en) * | 2007-03-07 | 2012-10-09 | Asmo Co., Ltd. | Sensor magnet device, gear mechanism and speed reducing electric motor |
-
1966
- 1966-08-10 DE DE19661563009 patent/DE1563009B2/de active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE1563009A1 (de) | 1970-05-21 |
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