DE1563010C3 - Magnetfeldabhängige Widerstandsanordnung zur Erfassung der Größe und Polarität von äußeren Magnetfeldern - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine magnetfeldabhängige Widerstandsanordnung zur Erfassung der Größe und Polarität von äußeren Magnetfeldern mit einer die Widerstandsanordnung vormagnetisierenden Magnetkreis-Baueinheit, die einen klotzförmigen Permanentmagneten mit gegenüber den übrigen so Teilen des Magnetkreises kleiner Permeabilität, d. h. hohem magnetischem Widerstand, enthält und mit zwei etwa senkrecht zum äußeren Magnetfeld ausgerichteten fenomagnetischen Platten, die an den Polenden des Permanentmagneten anliegen und einseitig vorstehen, sowie einer als magnetfeldabhängiger Widerstand dienenden Feldplatte versehen ist, die an den dem Permanentmagneten abgewandten Enden der beiden ferromagnetischen Platten in eine ferromagnetische oder Ferrithalterung eingesetzt ist gemäß Hauptpatent 13 02 746. Diese magnetfeldabhängige Widerstandsanordnung kann man vorteilhaft als Teil des elektronischen Kommutators eines kollektorlosen Gleichstrommotors verwenden.

In einem Gleichstrommotor mit beispielsweise drei Wicklungen können drei solche Widerstandsanordnungen im Luftspalt zwischen Stator und permanentmagnetischem Rotor vorgesehen und auf einem Kreis um 120° gegeneinander versetzt angeordnet sein. Je nach Stellung des Rotors ist das Rotorfeld irr. Bereich ein und derselben Widerstandsanordnung parallel oder entgegengesetzt zu dem Magnetfluß des Erreeermagneten der Widerstandsanordnung gerichtet. I_n der Widerstandsanordnung ändert sich somit der Feldplattenwiderstand während der Drehung des Rotors einmal von einem höchsten auf einen tiefsten

Wert.

Die Feldplatten können in den Kollektor-Basisoder Emitter-Basis-Kreis von Transistoren geschaltet sein, in deren Kollektor-Emitter-Kreis sich die zugehörige Motorwicklung mit der Spannungsquelle befindet. Beim Durchschalten der Transistoren ist eine vorbeslimmte Öffnu.ngs- bzw. Schließzeitdauer wichtig, und außerdem soll der Unterschied zwischen dem einen Transistor schließenden und dem einen Transistor öffnenden Steuersignal möglichst groß sein. Die Länge des von der Feldplatte gelieferten Steuersignals kann zwar durch axiale Verschiebung des Magneirotors eingestellt werden, dann ist aber eine genaue Justierung der magnetfeldabhängigen Widerstandsanordnungen erforderlich.

Aufeabe der Erfindung ist es. dtn Gleichstrommotor "so zu gestalten, daß die magnetfeldabhängige Widerstandsanordnung an ruhenden Teilen des Stators befestigt und von der Bewegung des Rotors unabhängig sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das dem Permanentmagneten abgewandte Ende einer der Platten mit einer magnetisch leitenden Fahne versehen ist, die derart in den Luftspalt zwischen dem Rotor und dem Stator des Gleichstrommotors ragt, daß sie zur Zuleitung des Magnetfeldes des Rotors zur Feldplatte dient.

In dieser Kommutierungseinrichtung liegen die Feldplatten fest in je einem Magnetkreis und werden mit dem Rotor nicht bewegt. Dadurch ergeben sich gegenüber bekannten Kommutierungseinrichtungen (z.B. deutsche Auslegeschriften 12 18 502 und 12 18 503) zwei wesentliche Vorteile. Eine besonders sorgfältige Herstellung der Permanentmagnete und deren Justierung ist nicht erforderlich. Außerdem sind die Feldplatten zwischen festen wärmeleitenden Körpern angebracht, so daß in den Feldplatten entstehende Verlustwärme ohne große Wärmeübergangswiderstände abgeleitet werden kann.

Für mehrere Permanentmagnetkreise kann ein einziger und insbesondere bezüglich der Motorachse radial magnetisierter Erregermagnet vorgesehen sein. Bei einem dreipoligen Motor sind dann auf dem Magnetring — jeweils um 120° gegeneinander versetzt — drei Widerstandsanordnungen verteilt. Jede Widerstandsanordnung hat eine magnetisch leitende Fahne, die in den Luftspalt zwischen Rotor und Statorblech hineinragt. Um diese Blechfahne in den Luftspalt einschieben zu können, kann das Statorblechpaket mit einer Ausnehmung versehen sein. Der Rotor kann auch auf einem passend schmalen Bereich seiner Peripherie etwas dünner gehalten sein. Die Ständerwicklungen können sowohl innerhalb als auch außerhalb des Fangblechs auf die Ständerpakete aufgelegt sein.

An Hand der schematischen Zeichnung von Ausführungsbeispielen wird die Erfindung näher erläutert. In Fig. 1 ist ein Längsschnitt und in Fig. 2 ein Querschnitt eines Gleichstrommotors nach der Erfindung dargestellt. Fig. 3 zeigt einen Teil der Fig. 1

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mit einer besonderen Ausführungsform des Gleichstrommotors.

Im Längsschnitt eines Gleichstrommotors nach Fig. 1 ist der Rotor mit 31, dessen Achse mit 32, das Statorblechpaket mit 3i und die Statorwicklungen mit 35 bzw. 36 bezeichnet. Rotor, Stator und Kommutator sind in einem Gehäuse. 34 untergebracht. Der Kommutator des Motors enthalt magnetfeldabhängige Widerstandsanordnungen mit Feldplatten 1, Permanentmagneten 3 und Pole bildende, ferromagnetische Platten 4 und 5. Die ferromagnetischen Platten 4 sind jeweils mit einem Fangblech 14 bzw. 15 versehen.

Während der Drehung des Rotors 31, der längs eines Durchmessers (N-S) magnetisiert sein kann, um seine Achse 32, wird der Magnetfluß teilweise über die Fangbleche 14 und 15 durch die beiden Magnetkreise zurückgeleitet und damit den Feldplatten 1 zugeführt.

In einer besonderen Ausführungsform des Kommutators nach F i g. 2 ist für die verschiedenen Widerslandsanordnungen ein gemeinsamer ringförmiger und radial magnetisiertei (TV-.Sl-Permanentmagnet 3' vorgesehen, der mit getrennten Platten 4 und 5 versehen ist, die jeweils in eine Ausnehmung des Statorblechpaketes 33 hineinragen und somit vom Magnetfluß des Rotors 33 durchsetzt sind.

Statt des ringförmigen Magneten 3' können für jeden Magnetkreis auch Ringsegmente verwendet werden, die der Form der Magnetkreise angepaßt sind.

Die Fangbleche 14 und 15 haben bei einer dreipoligen Maschine eine zylinderförmig gewölbte Form, deren Umfangswinkel etwa ebenso groß ist wie derjenige des zugeordneten Magnetkreises, also etwa 100°.

In der Ausschnittszeichnung gemäß Fig. 3 ist der

ίο Rotor 31 mit einer entsprechenden Ausnehmung am Rand des Umfanges versehen. Ferner können die Wicklungen 35 und 36 im Bereich der Fangbleche schwächer ausgeführt sein, so daß Platz für die Fangbleche vorhanden ist. Die Fangbleche 14 und 15 können somit sowohl bezüglich der Motorachse außerhalb als auch innerhalb der Staiorwicklungen 35 bzw. 36 liegen.

Als Material für die Feldptatten der Widerstandsanordnungen sind magnetfeldabhängige Halbleiter, beispielsweise die bekannten A^n!B^v-Verbindungen aus den Elementen der III. und V. Gruppe des Periodensystems geeignet. Man erhält, besonders starke Magnetfeldabhängigkeit, wenn im Halbleitermaterial parallel zueinander ausgerichtete, gutleitende Einschlüsse einer zweiten kristallinen Phase eingebettet sind, beispielsweise Nadeln aus Nickelantimonid in Indiumantimonid (Zeitschrift für Physik, 176, 1963. S. 399 bis 408).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Magnetfeldabhängige Widerstandsanordnung zur Erfassung der Größe und Polarität von äußeren Magnetfeldern mit einer die Widerstandsanordnung vormagnetisierenden Magnetkreis-Baueinheit, die einen klotzförmigen Permanentmagneten mit gegenüber den übrigen Teilen des Magnetkreises kleiner Permeabilität, d. h. hohem magnetischem Widerstand, enthält und mit zwei etwa senkrecht zum äußeren Magnetfeld ausgerichteten ferromagnetischen Platten, die an den Polenden des Permanentmagneten anliegen und einseitig vorstehen, sowie e'ner als magnetfeldabhängiger Widerstand dienenden Feldplatte versehen ist, die an den dem Permanentmagneten abgewandten Ende:n der beiden ferromagnetischen Platten in eine ferromagnetische oder Ferrithalterung eingesetzt ist gemäß Hauptpatent 13 02 746, die als Teil des elektronischen Kommutators eines koSIektorlosen Gleichstrommotors verwendet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Permanentmagneten (3, 3') abgewandte Ende einer der Platten (4, S) mit einer magnetisch leitenden Fahne (14,15) versehen ist, die derart in den Luftspalt zwischen dem Rotor (31) und dem Stalor (33) des Gleichstrommotors ragt, daß sie zur Zuleitung des Magnetfeldes des Rotors (31) zur Feldplatte (1) dient (F i g. 1).

2. Gleichstrommotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für mehrere Permanentmagnetkreise ein einziger ringförmiger Erregermagnet (3') vorgesehen ist (F i g. 2).

3. Gleichstrommotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Frregermagnet (3') bezüglich der Motorachse (32) radial magnetisiert ist.