DE19983946B4 - Bürstenloser Hochleistungsmotor und Ansteuerung für eine Elektrofahrzeugmotorisierung - Google Patents

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Abstract

Bürstenloser Gleichstrom-Motor/Generator (10) zum Antrieb eines Personen befördernden Fahrzeugs, umfassend:
einen zylindrischen Außenläufer (19) mit zweiundzwanzig Permanentmagnetpolen (20), die in Umfangsrichtung abwechselnd Nord und Süd mit in Axialrichtung verlaufenden Polkanten magnetisiert sind und aus Segmenten aus permanentmagnetischem Material aufgebaut sind,
einen Standerkern (8) aus ferromagnetischem Material, der den Permanentmagnetpolen (20) des Außenläufers (19) in seinem Innenbereich unter Bildung eines Luftspaltes (9) gegenübersteht, wobei der Ständerkern (8) vierundzwanzig in Axialrichtung verlaufende Nuten (18) aufweist und Zähne (23) zwischen den Nuten (18) besitzt, eine Dreiphasen-Wicklung (A, A', B, B', C, C') mit zwölf Spulen (7) aus isoliertem Draht, die jeweils um einen Zahn (23) herumgewickelt sind, wobei über den Umfang gesehen nur jeder zweite Zahn eine Spule (7) trägt und die Spulen (7) den Phasen wie folgt zugeordnet sind: A', C, C, B', B', A, A, C', C', B, B und A', und
eine elektronische Versorgung (11), die eine...

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein kostengünstiges elektrisches System, das aus einem neuen bürstenlosen, permanentmagneterregten Gleichstrommotor und seiner elektronischen Ansteuerung besteht, die eine hocheffiziente Arbeitsweise und eine geringe Drehmomentwelligkeit für die Motorisierung von Elektrofahrzeugen, wie Fahrräder, Rollstühle, Roller, Dreiradwägen, Golfwägen, Förderkarren und kleine Nutzfahrzeuge bereitstellt.
  • Der Motor und sein elektronisches System werden von einer oder mehreren Batterien versorgt. Der Fahrzeugradantrieb kann direkt sein, um den Wirkungsgrad zu maximieren, oder mit einem Drehzahlreduzierer ausgestattet sein, um die Motorgröße zu minimieren. Die vorgeschlagene Lösung benutzt einen permanentmagneterregten Dreiphasenmotor, der das Vierfache des Nenndrehmoments erreichen kann. Dieser Motoraufbau umfasst einen äußeren Läufer, der in ein Fahrzeugrad eingepasst sein kann. Er kann als ein Motor oder Generator mit Energierückgewinnung in der Batterie während Bremsperioden oder um Elektrizität zur Wiederaufladung der Batterie oder zur Energiebeaufschlagung anderer Einrichtungen durch Ändern des Motors verwendet werden. Dieser Motoraufbau wird von einem über PWM (Pulsweitenmodulation) stromgesteuerten Inverter versorgt. Der Bediener kann den Grad des Maschinendrehmoments im Motor- oder Generatorbetrieb aufzwingen, indem er eine Stromreferenz einstellt. Die Form der Wechselphasen-Stromwellenform ist rechteckig mit einer Breite von 120 elektrischen Graden. Diese Art von Motorversorgung ist die am einfachsten zu realisierende und reduziert die Kosten des Steuerungssystems und die Anzahl von Sensoren.
  • Der bürstenlose Motor umfasst einen zylindrischen äußeren Läufer, wobei Permanentmagnete an der Oberfläche montiert sind, und einen internen Ständer mit Spulen aus isoliertem Draht, der um die Zähne herumgewickelt ist. Es gibt zweiundzwanzig Magnetpole an dem Läufer, die abwechselnd Nord und Süd magnetisiert sind, und vierundzwanzig Nuten an dem Ständer. Diese Kombination von Nuten und Polen für einen Dreiphasen-Motoraufbau erlaubt die Realisierung einer speziell konzentrierten Wicklung um die Zähne herum mit nur einer Spule pro Nut. In diesem Fall gibt es nur zwölf Spulen zu realisieren. Der Wicklungskoeffizient und der Kupferfüllfaktor sind höher als bei den anderen bekannten Lösungen, die von Konecny, U.S.-Patent Nr. 4 774 428 , Huang et al., U.S.-Patent Nr. 5 675 196 , und Katsuma et al., U.S.-Patent Nr. 4 719 378 beschrieben sind, die eine Wicklung mit zwei Spulen pro Nut verwenden.
  • Diese Wicklungsart mit einer Spule pro Nut vereinfacht den Zusammenbau der Läuferstellungssensoren (d. h. Hall-Detektoren) in der Nähe des Luftspaltes. Die Hall-Detektoren sind an der Seite von mehreren Zähnen, die keine Wicklung aufweisen, befestigt, und sie verwenden den Streufluss der Permanentmagnete, um die Läuferstellung zu detektieren.
  • Der vorgeschlagene Aufbau maximiert den energetischen Wirkungsgrad und das Motoranlaufdrehmoment pro Wicklungsvolumeneinheit. Die Vorteile einer konzentrierten Wicklung um die Zähne herum im Vergleich mit der klassischen verteilten Wicklung sind in Konecny, U.S.-Patent Nr. 4 774 428 und Permanent magnet Brushless DC motor with soft metal powder for automotive application – J. Cros, P. Viarouge, IEEE Industry applications Society – St. Louis, Oktober 1998 [1] beschrieben. Das Kupfervolumen ist reduziert und infolgedessen sind die Jouleschen Verluste minimiert.
  • Das Ausmaß an Schwingungen und die Rastmomentwelligkeit sind wie bei den anderen Aufbaukombinationen, die von Konecny, U.S.-Patent Nr. 4 774 428 , Huang et al., U.S.-Patent Nr. 5 675 196 , und Katsuma et al., U.S.-Patent Nr. 4 719 378 beschrieben sind, drastisch reduziert. Das kleinste gemeinsame Vielfache (LCM) der Pole und Nuten des Motors beschreibt, wie viele Spitzen des Rastmoments über eine einzige Umdrehung des Motors vorhanden sein werden. In diesem Fall gibt es 264 Drehmomentimpulse pro Umdrehung und folglich ist die Amplitude des Rastmoments sehr niedrig (weniger als 3% des Nenndrehmoments).
  • Der vorgeschlagene Motoraufbau minimiert auch die Nettoradialkraft wie ein weiterer von Huang et al. in U.S.-Patent Nr. 5 675 196 beschriebener Aufbau.
  • Es wird auf das britische Patent GB 2 289 991 verwiesen, das eine Wicklungssequenz für einen Motor mit zwölf Nuten und zehn Polen offenbart. Es wird in diesem Patent die Verwendung eines spezifischen Läuferaufbaus und einer spezifischen Wicklungssequenz beschrieben, bei der eine Wicklung pro Nut vorgesehen ist, um unabhängige Magnetflussströme für jede Phase zu erhalten.
  • Aus der US 5,006,745 ist ein bürstenloser Gleichsstrommotor mit 22 Permanentmagnetpolen und 24 Polzähnen bekannt. Jeder der Polzähne ist umwickelt, wobei Polgruppen gebildet werden, in denen Pole gleicher Phase aneinander grenzen. Der Wickelsinn wechselt jeweils von Pol zu Pol.
  • Ein dreiphasiger Gleichstrommotor mit hoher Poldichte ist in der US 5,164,622 offenbart. Der offenbarte Motor weist einen Rotorabschnitt mit 6N +/– 2 Permanentmagnetpolen und einen Statorabschnitt mit 6N elektromagnetischen Polen auf. Jeder Polzahn des Statorabschnitts ist umwickelt. Die Wicklungen können in einer Sternschaltung oder einer Dreieckschaltung gekoppelt sein.
  • Die japanische Patentanmeldung JP 04-004703 A betrifft ein Elektrofahrrad, und im Besonderen ein System, das in der Lage ist, die Drehrichtung des Läufers sowie seine Drehzahl durch die Verwendung eines optischen Sensors zu detektieren, wodurch die Amplitude des Stroms in dem Motor gesteuert wird.
  • Die elektronische Versorgung umfasst einen Leistungselektronikversorgungs- und einen Stromsteuerungselektronikschaltkreis. Beide Systeme können im Inneren des Motorgehäuses in der Mitte des Ständerjochs eingesetzt sein. Das Leistungselektroniksystem besteht aus einem Inverter mit sechs Mosfets oder Mehrfach-Mosfets, die wie sechs Mosfets arbeiten. Die Aufbaudioden der Mosfets werden dazu verwendet, die Stromumkehrbarkeit sicherzustellen. Bei jeder Leitungssequenz, die durch den Läuferstellungsdetektor definiert wird, werden zwei Transistoren eingeschaltet, um zwei Motorphasen zu versorgen. In der klassischen Betriebsart wird ein Modulationssignal an das Gate dieser beiden Transistoren angelegt.
  • Dieses Verfahren vereinfacht die Realisierung der Steuerung, und es kann nur ein einziger Stromsensor in den Gleichstrombus für die Strommessung eingesetzt sein.
  • Eine andere Lösung besteht im Anlegen des Modulationssignals an lediglich einen Transistor bei jeder Betriebssequenz: dieses Verfahren ist die Ein-Schalter-Modulationstechnik. Der andere Transistor ist während der gesamten Dauer dieser Leitungssequenz ”eingeschaltet”. Diese Betriebsart ist in: E. M. I. tests an a brushless actuator: Comparison of M. Lajoie-Mazene, J. P. Berry – European Power Electronics – Brighton (U. K.), September 1993[2] für den Fall von lediglich einem motorisierenden Betrieb im Vergleich mit der klassischen Betriebsart beschrieben, bei der das Modulationssignal an das Gate der beiden Transistoren angelegt wird. Es ist gezeigt, dass die Ein-Schalter-Modulation geringere elektromagnetische Interferenzen (EMI) liefert und die Kommutationsverluste, die Leitungsverluste bei Niederspannungsanwendungen, die Stromwelligkeit und die Größe des Eingangsfilterkondensators reduziert. Das vorgeschlagene Elektroniksystem verwendet die Ein-Schalter-Modulation, und es kann sowohl für den Motorbetrieb als auch für den Generatorbetrieb verwendet werden. Folglich wird die Stromregelung ohne irgendeinen externen Stromsensor realisiert.
  • Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen bürstenlosen Gleichstrom-Motor/Generator zum Antreiben eines Personen befördernden Fahrzeugs bereitzustellen, bei dem der energetische Wirkungsgrad und das Motoranlaufdrehmoment pro Wicklungsvolumeneinheit maximiert sind.
  • Zur Lösung der Aufgabe ist ein bürstenloser Gleichstrom-Motor/Generator nach Anspruch 1 bzw. 2 vorgesehen.
  • Es ist ein Merkmal der vorliegenden Erfindung, einen bürstenlosen, permanentmagneterregten Hochleistungs-Gleichstrommotor und einen elektronischen Pulsweitenmodulations-Inverter für die Motorisierung von Elektrofahrzeugen, die mit elektrischen Batterien versorgt werden, bereitzustellen. Der Motoraufbau umfasst einen äußeren Läufer, der an einem Fahrzeugrad befestigt sein kann. Er kann als ein Motor oder als ein Generator mit einer Rückgewinnung von kinetischer Energie in den Batterien während Bremsperioden verwendet werden.
  • Ein anderes Merkmal der Erfindung ist es, einen speziellen Entwurf bereitzustellen, und der Entwurf ihrer Dreiphasenwicklung maximiert den energetischen Wirkungsgrad und das Motoranlaufdrehmoment pro Wicklungsvolumeneinheit. Eine konzentrierte Wicklung ist um die Zähne herum mit nur einer einzigen Spule pro Nut gewickelt. Diese Lösung vereinfacht die Realisierung der Wicklung und maximiert den Wicklungskoeffizienten und den Kupferfüllfaktor.
  • Ein anderes Merkmal der Erfindung ist, dass der Einbau des Läuferstellungssensors (d. h. Hall-Detektoren) in der Nähe des Luftspalts durch die Ausgestaltung der Wicklung vereinfacht wird. Die Hall-Detektoren sind an einer Seite von mehreren Zähnen, die keine Wicklung aufweisen, befestigt, und sie verwenden den Streufluss der Permanentmagneten, um die Läuferstellung zu detektieren. Das Ausmaß an Schwingungen, die Rastmomentwelligkeit und die Radialkraft werden stark reduziert.
  • Ein anderes Merkmal der Erfindung ist es, ein spezifisches Invertersteuerungssystem bereitzustellen, das die Kommutationsverluste, die Diodenleitungsverluste in Niederspannungsanwendungen, die Stromwelligkeit, die Größe des Eingangsfilterkondensators und die elektromagnetische Interferenz reduziert. Es wird eine spezifische Ein-Schalter-Modulationstechnik verwendet: das Modulationssignal wird an nur einen einzigen Transistor bei jeder Betriebssequenz, die durch den Läuferstellungsdetektor definiert wird, angelegt. Der andere Transistor ist während der gesamten Dauer dieser Leitungssequenz eingeschaltet. Das Ein-Schalter-Modulationsverfahren maximiert den Wirkungsgrad der elektronischen Versorgung, und die Stromregelung ist ohne irgendeinen externen Stromsensor realisiert.
  • Gemäß den obigen Merkmalen stellt die vorliegende Erfindung gemäß einem weiten Aspekt einen bürstenlosen Gleichstrommotor für die Motorisierung von Elektrofahrzeugen bereit. Der Motor umfasst einen zylindrischen Läufer mit 22 Polen, die mit Segmenten aus permanentmagnetischem Material aufgebaut sind, das abwechselnd Nord und Süd magnetisiert ist. Ein Ständerkern aus ferromagnetischem Material ist in Richtung nach innen beabstandet von dem Läufer aus angeordnet und bildet einen magnetischen Zwischenraum dazwischen. Der Standerkern weist vierundzwanzig Nuten auf und besitzt Zähne zwischen den Nuten. Eine Dreiphasenwicklung mit Spulen aus isoliertem Draht ist um die Zähne herumgewickelt. Es ist eine Spule pro Nut mit einem vorbestimmten Verbindungsmuster A', C, C, B', B', A, A, C', C', B, B und A' vorgesehen, was zu einer reduzierten Drehmomentwelligkeit ohne irgendeine Nut- oder Magnetschrägstellung resultiert.
  • Gemäß einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein bürstenloser Gleichstrommotor vorgesehen, wie er oben beschrieben ist, aber bei dem ferner zwei Spulen pro Nut mit einem vorbestimmten Verbindungsmuster C', C, C', C, B, B', B, B', A', A, A', A, C, C', C, C', B', B, B', B, A, A', A, A' vorgesehen sind.
  • Gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein elektronisches Pulsweitenmodulationstreiber- und Steuerungssystem für einen bürstenlosen Gleichstrommotor vorgesehen. Es umfasst einen Leistungselektronik-Dreiphasen-Inverter mit sechs Leistungs-Mosfets. Ein Stromsteuerungssystem ist an den Inverter gekoppelt, um Rechteck-Phasenstromimpulse mit 120 elektrischen Graden zu erzeugen. Ein elektronisches Steuerungssystem ist für die Betriebsart sowohl als Motor als auch als Generator des Motors vorgesehen und verwendet eine Ein-Schalter-Modulationstechnik.
  • Gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein bürstenloser Gleichstrommotor zum Bremsen eines Rades von Einrichtungen vorgesehen, auf denen Personen durch Eigenmotorisierung oder Elektromotormotorisierung verschoben werden. Der Motor umfasst einen zylindrischen Läufer mit zweiundzwanzig Polen, die mit Segmenten aus permanentmagnetischem Material aufgebaut sind, das abwechselnd Nord und Süd magnetisiert ist, einen Ständerkern aus ferromagnetischem Material, der in Richtung nach innen von dem Läufer aus beabstandet angeordnet ist und einen magnetischen Zwischenraum dazwischen besitzt, wobei der Statorkern vierundzwanzig Nuten aufweist und Zähne zwischen den Nuten besitzt, eine Dreiphasenwicklung mit Spulen aus isoliertem Draht, der um die Zähne herumgewickelt ist. Der Läufer ist mit einer Nabe des Rades verbunden. Es ist ein Steuerungsschaltkreismittel vorgesehen, um das Drehmoment des Motors und daher seine hemmende Kraft zu steuern.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun anhand der begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
  • 1 ein schematisches Schaubild eines Aufbaus eines bürstenlosen Gleichstrommotors ist, der einen Motor, ein Leistungselektroniksystem und ein Stromsteuerungssystem umfasst,
  • 2 eine schematische Ansicht der Anordnung aus dem Zweiundzwanzig-Pol-Läufer und dem Vierundzwanzig-Nut-Ständer gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung ist,
  • 3 ein Schaubild einer ersten Spulenwicklungsanordnung mit einer Spule pro Nut ist,
  • 4 eine zweite Spulenwicklungsanordnung mit zwei Spulen pro Nut ist,
  • 5 die Position der drei Hall-Sensoren in dem Motor angibt, die dazu verwendet werden, die Läuferstellung zu detektieren,
  • 6 ein vereinfachtes Schaubild des Elektroniksystems ist (Leistungselektroniksystem (Inverter) und Steuerungssystem),
  • 7 die Leitungssequenzreihenfolge der Leistungs-Mosfets zeigt,
  • 8 die vereinfachten Wellenformen des Phasenstromes in Phase mit der Rück-EMK zeigt,
  • 9 das Schaubild der Mosfet-Steuerungssignale während einer Periode der Motorbetriebsart zeigt,
  • 10 den Stromfluss in dem Fall der Sequenz (T1–T2) in der Motorbetriebsart angibt,
  • 11 ein Schaubild der Mosfet-Steuerungssignale während einer Periode der Generatorbetriebsart ist,
  • 12 den Stromfluss in dem Fall der Sequenz (T1–T2) in der Generatorbetriebsart angibt,
  • 13 eine schematische Ansicht der Stromsteuerung zeigt,
  • 14 ein schematisches Schaubild der Umwandlung der Signale der Läuferstellungssensoren und der Erzeugung der Mosfet-Gate-Steuerungssignale in der Motorbetriebsart ist,
  • 15 ein schematisches Schaubild des elektronischen Systems für den Generator, die Mosfet-Gate-Steuerungssignale und die Messung des Phasenstroms in der Betriebsart als Motor und Generator mit der Ein-Schalter-Modulationstechnik ist, und
  • 16 eine vereinfachte Teilseitenansicht ist, die den Motor der vorliegenden Erfindung an ein Rad eines Fahrrades über seinen Läufer gekoppelt zeigt.
  • Bei Elektrofahrzeuganwendungen ist es notwendig, ein hohes Anlaufdrehmoment zu erzeugen und eine variable Drehzahl in den Betriebsarten sowohl als Motor als auch als Generator sicherzustellen. Die Verwendung eines bürstenlosen Gleichstrommotors ist für diese Art von Anwendungen besonders gut angepaßt. Um die Kosten des elektronischen Systems und die Anzahl von Sensoren zu verringern, ist es besser, die Motorwicklungsphasen mit einem Strom mit rechteckiger Wellenform zu versorgen. Das Motordrehmoment wird durch eine einfache Stromregelung gesteuert, und der Phasenstrom wird mit einer Pulsweitenmodulationstechnik (PWM) gepulst. Das schematische Schaubild dieser Art eines bürstenlosen Gleichstrommotors ist in 1 dargestellt. Es umfasst einen permanentmagneterregten Motor 10, eine Leistungselektronikversorgung 11, einen Läuferstellungsdetektor 12, ein Strommesssystem 13 und ein Stromregelungssystem, das aus einem Stromsteuerungsschaltkreis 14, der von dem Strommessschaltkreis 13 gespeist wird, und einem Drehmomentreferenz- oder Stromreferenzschaltkreis 16 besteht. Der Stromsteuerungsschaltkreis 14 ist mit dem Leistungselektronik-Versorgungsschaltkreis 11 verbunden, um das Drehmoment des Motors 10 zu steuern. Das System kann für den Motor- oder Generatorbetrieb mit Energierückgewinnung an der Batterie 15 während Bremsperioden verwendet werden.
  • Wie es in 2 gezeigt ist, ist die vorgeschlagene Lösung bei der vorliegenden Erfindung, einen Aufbau eines Motors 10 mit zweiundzwanzig Polen und vierundzwanzig Nuten 18 mit einem zylindrischen äußeren Läufer 19 zu verwenden. Permanentmagnete 20 sind an der Läuferinnenfläche 21 befestigt und abwechselnd Nord und Süd magnetisiert. Die hohe Zahl von Polen verringert das Eisenvolumen und liefert annehmbare Eisenverluste, wenn die Drehzahl geringer als 1000 U/min ist. Ein Ständerkern (8) aus ferromagnetischem Material ist in Richtung nach innen von dem Läufer (19) und Magneten (20) aus beabstandet angeordnet und besitzt dazwischen einen magnetischen Zwischenraum (9).
  • Wie es in den 3 und 4 gezeigt ist, ist eine konzentrierte Wicklung 22 um die Zähne 23 herumgewickelt. Die Vorteile einer konzentrierten Wicklung um die Zähne herum im Vergleich mit einer klassischen verteilten Wicklung sind in Konecny, U.S.-Patent Nr. 4 774 428 und dem Literaturartikel E. M. I. tests an a brushless actuator: Comparison of different Operation modes – J. Cros, S. Astier, J. M. Vinassa, M. Lajoie-Mazenc, J. P. Berry – European Power Electronics – Brighton (UK), September 1993[1] beschrieben. Das Kupfervolumen ist reduziert, und infolgedessen sind die Jouleschen Verluste minimiert. Der energetische Wirkungsgrad und das Motoranlaufdrehmoment pro Wicklungsvolumeneinheit sind maximiert.
  • Eine erste Wicklungsausgestaltung mit nur einer Spule (7) pro Nut, wie sie in 3 gezeigt ist, maximiert den Wicklungskoeffizienten (0,958) und den Nutfüllfaktor und vereinfacht die Realisierung der Wicklung. Eine alterna tive Wicklungsausgestaltung mit zwei Spulen pro Nut ist in 4 dargestellt und kann für den vorgeschlagenen Motoraufbau verwendet werden (Wicklungskoeffizient: 0,949). Nach 5 wird der Einbau des Läuferstellungssensors, d. h. Hall-Detektoren 24, in der Nähe des Luftspaltes 25 durch die Wicklungsausgestaltung von 3, die nur eine einzige Spule pro Nut verwendet, vereinfacht. Die Hall-Detektoren 24 sind an der Seite von mehreren Zähnen 23, die keine Wicklung aufweisen, wie beispielsweise die Zähne 23' in 3, befestigt, und sie verwenden den Streufluss der Permanentmagnete, um die Läuferstellung zu detektieren. Hall-Sensoren oder -Detektoren 24 sind derart angeordnet, dass die Wellenformen des Phasenstromes und der elektromagnetischen Kraft der Phasen (Rück-EMK) wie in den 7 und 8 eingerichtet sind. Mit dieser Ausgestaltung wird dann der Maximalwert des Drehmoment/Strom-Verhältnisses erhalten.
  • Die Rastmomentwelligkeit wird ohne irgendeine Nutschrägstellung, wie bei den anderen Aufbaukombinationen, die von Konecny, U.S.-Patent Nr. 4 774 428 , Huang et al., U.S.-Patent Nr. 5 675 196 und Katsuma et al., U.S.-Patent Nr. 4 719 378 beschrieben werden, stark verringert. Das kleinste gemeinsame Vielfache (LCM) der Pole und Nuten des Motors beschreibt, wie viele Spitzen des Rastmoments über eine einzige Umdrehung des Motors vorhanden sein werden. In diesem Fall gibt es 264 Drehmomentimpulse pro Umdrehung, und folglich ist die Rastmomentamplitude sehr niedrig (kleiner als 3% des Nenndrehmoments). Der vorgeschlagene Motoraufbau minimiert auch die Nettoradialkraft, wie ein anderer Aufbau, der von Huang et al. in U.S.-Patent Nr. 5 675 196 beschrieben wird.
  • In 6 ist eine elektronische Versorgung gezeigt, die ein Leistungselektroniksystem und ein Niederleistungs-Steuerungselektroniksystem umfasst. Beide Systeme können in den Hohlraum 26 in dem Motorgehäuse in der Mitte des Ständerjochs 27 eingesetzt sein. Das Leistungselektroniksystem ist ein PWM-(Pulsweitenmodulations-)Sechs-Schalter-Inverter 28. Sechs Mosfets 28 vom Typ N (T1, T2, T3, T'1, T'2, T'3) werden verwendet, und die Dioden des Aufbaus der Mosfets 29 werden dazu verwendet, die Stromumkehrbarkeit sicherzustellen. Das elektronische System umfasst einen Gegentakttreiber 30 für jeden Mosfet, drei Bootstrap-Versorgungen 31, die die Treiberstufen der drei Transistoren T'1, T'2, T'3 der oberen Seite der Inverter 28 speisen, und es werden drei Pegelverschiebungssteuersignale an die Treiberstufen der Transistoren T'1, T'2, T'3 angelegt.
  • Ein Stromregelungsschaltkreis 32 erzeugt ein PWM-Signal bei jedem Transistorsteuerungssignal. Die Spannungen der Leistungs-Mosfets 29' T1, T2, T3 an der unteren Seite 28' des Inverters 28 werden dazu verwendet, die Motorströme zu messen. Die Läuferstellungssensoren 24 definieren die Leitungssequenzreihenfolge und werden auch dazu verwendet, die Spannung des leitenden Leistungs-Mosfets 29 auszuwählen, so dass diese von einem Multiplexer 33 mit 3 Eingängen 33' und 1 Ausgang 33'' erfasst werden kann. Der Multiplexer 33 wird dazu verwendet, ein Signal zu erzeugen, das dem Motorstrom äquivalent ist und in dem Stromregelkreis verwendet werden kann. Der Bediener kann die Betriebsart des Systems (Motor- oder Generatorbetriebsart) und den Stromreferenzpegel auswählen, um das Drehmoment der Maschine aufzuzwingen.
  • 7 stellt das Chronogramm 37 der Leitungssequenzen der Leistungs-Mosfets 29 dar. Zu jedem Zeitpunkt gibt es nur zwei eingeschaltete Mos fets. Es gibt sechs Betriebssequenzen in einer elektrischen Periode. Während jeder Sequenz werden zwei Phasen der Maschine versorgt. Es gibt sechs Stromkommutationen, wenn der Läufer mit einem Winkel von 32,7 Grad kommutiert. Der Kommutationsprozess wird von den Läuferstellungsdetektoren 24 (d. h. Hall-Sensoren) gesteuert.
  • 8 zeigt die Rechteckwellenform 38 des Phasenstroms, die in Phase mit der Wellenform 39 der elektromotorischen Rückkraft (Rück-EMK) der gleichen Phase ist.
  • In den 9 bis 12 ist eine Ein-Schalter-Modulationstechnik gezeigt, die für den Betrieb sowohl als Motor als auch als Generator verwendet wird. Das Modulationssignal wird nur in dem Fall einer Motorbetriebsart (siehe 9 und 10) einmal an das Gate der Transistoren der oberen Seite des Inverters (T'1, T'2, T'3) angelegt. Die Transistoren T1, T2, T3 bleiben während der gesamten Dauer der Leitungssequenz ”eingeschaltet”; im Vergleich mit der klassischen Modulationstechnik, bei der das Modulationssignal an Schalter von sowohl unteren als auch oberen Seiten angelegt wird. Diese spezifische Ein-Schalter-Modulationstechnik liefert geringere Kommutationsverluste und geringere Leitungsverluste in dem Fall von Niederspannungsanwendungen (der Spannungsabfall eines Leistungs-Mosfet ist niedriger als der Spannungsabfall einer Diode) siehe den hierin genannten E. M. I. Testartikel. Der Wirkungsgrad des Inverters 28 ist höher. Diese Ein-Schalter-Modulationstechnik vereinfacht die Messung der Phasenströme, und sie beseitigt die Notwendigkeit eines externen Stromsensors. Die Spannungen der Mosfets (T1, T2, T3) der unteren Seite des Inverters 28' können dazu verwendet werden, die Motorphasenströme während aller Sequenzen zu messen. In dem Fall der Sequenz T'1–T2 wird die Spannung des Transistors T2 dazu verwendet, den Motorphasenstrom zu messen.
  • 9 zeigt die Steuerungssignale, die an die Transistor-Gates im Fall der Ein-Schalter-Modulationstechnik angelegt werden.
  • 10 zeigt den Stromfluss während einer Sequenz in der Motorbetriebsart. Wenn die Transistoren T'1 und T2 ”eingeschaltet” sind (10a) versorgt die Batterie zwei Phasen 40 und 41 des Motors. Wenn der Transistor T'1 ”ausgeschaltet” ist, ist die Diode des Aufbaus des Mosfets T1 ”eingeschaltet”, und es tritt ein Freilaufbetrieb ein (10b). Die Stromwelligkeit ist um die Hälfte im Vergleich mit der klassischen Zwei-Schalter-Modulationstechnik reduziert. Es gibt keine Stromumkehr im Gleichstrom-Bus, und so kann die Größe des Filterkondensators (nicht gezeigt, aber in der Technik allgemein bekannt) reduziert sein (geringerer RMS-Strom an dem Gleichstrom-Bus). Folglich sind die elektromagnetischen Interferenzen auch niedriger als im Fall der klassischen Modulationsart, siehe den hierin genannten E. M. I.-Artikel.
  • Die 11 und 12 zeigen den Fall der Generatorbetriebsart. Die Transistoren an der oberen Seite des Inverters 29 T'1, T'2, T'3 sind während der Generatorbetriebsart alle ”eingeschaltet”. Nur die Dioden des Aufbaus dieser Transistoren werden bei dieser Betriebsart verwendet. Ein Modulationssignal wird an das Gate 42 der Transistoren T1, T2, T3 (siehe 6) an der unteren Seite 28' des Inverters 28 angelegt. Es gibt einige Intervalle, bei denen permanente Leitung auftritt. Sie werden dazu verwendet, die Mosfet-Spannung für die Stromsteuerung zu messen (siehe 12). 12 zeigt den Stromfluss während einer Betriebssequenz. Der Maschinen- oder Motorstrom nimmt zu, wenn die Transistoren 30 T1, T2 ”eingeschaltet” sind (12b). Wenn der Transistor T1 ”ausgeschaltet” ist, ist die Diode des Aufbaus des Transistors T'2 ”eingeschaltet”, und die Maschine versorgt die Batterie 43 (12a).
  • Die 13 und 14 zeigen Blockdiagrammansichten einer klassischen Stromregelung mit einem PI-Regler 44, der im Fall eines Ein-Schalter-Modulationsmodus angewandt werden kann. Das vorgeschlagene elektronische System für sowohl die Motorbetriebsart als auch die Generatorbetriebsart mit der Ein-Schalter-Modulationstechnik ist in 15 dargestellt. Dieses System umfasst zwei Signalmultiplexer und mehrere AND/OR-Gatter, die dazu verwendet werden, die an die Transistortreiberstufen angelegten Signale und die Signale der Messungen des Maschinenstromes zu steuern. Das System ist auch durch einen integrierten Schaltkreis oder durch einen programmierbaren Schaltkreis realisierbar, wie es dem Fachmann deutlich werden wird.
  • Es ist bei der vorliegenden Erfindung gewollt, dass jegliche offensichtliche Abänderungen abgedeckt sind, vorausgesetzt, dass eine derartige Abänderung in den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche fällt.
  • In 16 ist ein bürstenloser Gleichstrommotor 50 gezeigt, der wie oben beschrieben aufgebaut ist, und bei dem der Läufer 51 mit einer Nabe 52 eines Rades 53, hierin ein Fahrradrad, verbunden ist. Alternativ kann das Motorabdeckgehäuse zur Verringerung der Produktionskosten Verbindungsstellen aufweisen, mit denen die Speichen des Rades verbunden sind. Eine Batterie, nicht gezeigt, ist an dem Fahrrad geeignet befestigt, und der Steuerschaltung, die in dem Hohlraum im Inneren des Ständers vorgesehen oder befestigt ist, wird Energie zugeführt. Ein Kabel 54 ist an einem Steuergerät befestigt, das von dem Benutzer des Fahrrades betätigt wird, um die Drehzahl des Motors zu steuern. Dieses Steuergerät könnte in der Form eines drehbaren Handstücks und Griffes, eines Handhebels oder irgendeines anderen geeigneten Mittels vorliegen. Wenn der Motor als eine Motorisierungsmaschine verwendet wird, treibt er das Rad 53 an. Der Motor kann auch als eine Bremse verwendet werden, wenn er in die Generatorbetriebsart gebracht wird. Wie es zuvor erwähnt wurde, kann dieser Motor an allen Arten von Elektrofahrzeugen befestigt sein, wie beispielsweise Rollstühle, Roller, Dreiradwägen, Golfwägen, kleine Nutzfahrzeuge usw.

Claims (10)

  1. Bürstenloser Gleichstrom-Motor/Generator (10) zum Antrieb eines Personen befördernden Fahrzeugs, umfassend: einen zylindrischen Außenläufer (19) mit zweiundzwanzig Permanentmagnetpolen (20), die in Umfangsrichtung abwechselnd Nord und Süd mit in Axialrichtung verlaufenden Polkanten magnetisiert sind und aus Segmenten aus permanentmagnetischem Material aufgebaut sind, einen Standerkern (8) aus ferromagnetischem Material, der den Permanentmagnetpolen (20) des Außenläufers (19) in seinem Innenbereich unter Bildung eines Luftspaltes (9) gegenübersteht, wobei der Ständerkern (8) vierundzwanzig in Axialrichtung verlaufende Nuten (18) aufweist und Zähne (23) zwischen den Nuten (18) besitzt, eine Dreiphasen-Wicklung (A, A', B, B', C, C') mit zwölf Spulen (7) aus isoliertem Draht, die jeweils um einen Zahn (23) herumgewickelt sind, wobei über den Umfang gesehen nur jeder zweite Zahn eine Spule (7) trägt und die Spulen (7) den Phasen wie folgt zugeordnet sind: A', C, C, B', B', A, A, C', C', B, B und A', und eine elektronische Versorgung (11), die eine mit den Spulen (7) verbundene Leistungselektronikversorgung (11) und einen Stromsteuerungsschaltkreis (14) umfasst, um das Drehmoment des Motors (10) zu steuern.
  2. Bürstenloser Gleichstrom-Motor/Generator (10) zum Antrieb eines Personen befördernden Fahrzeugs, umfassend: einen zylindrischen Außenläufer (19) mit zweiundzwanzig Permanentmagnetpolen (20), die in Umfangsrichtung abwechselnd Nord und Süd mit in Axialrichtung verlaufenden Polkanten magnetisiert sind und aus Segmenten aus permanentmagnetischem Material aufgebaut sind, einen Standerkern (8) aus ferromagnetischem Material, der den Permanentmagnetpolen (20) des Außenläufers (19) in seinem Innenbereich unter Bildung eines Luftspaltes (9) gegenübersteht, wobei der Standerkern (8) vierundzwanzig in Axialrichtung verlaufende Nuten (18) aufweist und Zähne (23) zwischen den Nuten (18) besitzt, eine Dreiphasen-Wicklung (A, A', B, B', C, C') mit vierundzwanzig Spulen (7) aus isoliertem Draht, die jeweils um einen Zahn (23) herumgewickelt sind, wobei über den Umfang gesehen jeder Zahn eine Spule (7) trägt und die Spulen (7) den Phasen wie folgt zugeordnet sind: C', C, C', C, B, B', B, B', A', A, A', A, C, C', C, C', B', B, B', B, A, A', A, A', und eine elektronische Versorgung (11), die eine mit den Spulen (7) verbundene Leistungselektronikversorgung (11) und einen Stromsteuerungsschaltkreis (14) umfasst, um das Drehmoment des Motors (10) zu steuern.
  3. Bürstenloser Gleichstrom-Motor/Generator (10) nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine mehrfache Kombination von Hinzufügungen der Anzahl der zweiundzwanzig Pole (20) und vierundzwanzig Nuten (18), wie beispielsweise vierundvierzig derartige Pole und achtundvierzig derartige Nuten, oder sechsundsechzig derartige Pole und zweiundsiebzig derartige Nuten oder sechsundneunzig derartige Pole und achtundachtzig derartige Nuten; und um die Zähne (23) herumgewickelte Spulen (7), wobei entweder jeder zweite Zahn eine Spule (7) trägt oder jeder Zahn eine Spule (7) trägt.
  4. Bürstenloser Gleichstrom-Motor/Generator (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass drei Hall-Sensoren (24) in der Nähe des Luftspaltes (25) an vorbestimmten Stellen montiert oder an einem der Zähne oder seitlich an einem der Zähne (23) befestigt sind.
  5. Bürstenloser Gleichstrom-Motor/Generator (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Leistungselektronik-Pulsweitenmodulations-Treiber (30) und ein Stromsteuerungssystem (32) gibt, wobei der Pulsweitenmodulations-Treiber (30) einen Dreiphasen-Inverter (28) aufweist, der drei Leistungs-Mosfets (29) an der oberen Seite des Inverters (28) und drei Mosfets (29) an der unteren Seite des Inverters (28) umfasst, wobei das Stromsteuerungssystem (32) an den Inverter (28) gekoppelt ist, um Rechteckphasen-Stromimpulse mit 120 elektrischen Graden zu erzeugen, die nur an Mosfets entweder der oberen Seite oder der unteren Seite anliegen.
  6. Bürstenloser Gleichstrom-Motor/Generator (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass Mosfets (29) an der oberen Seite durch ein Modulationssignal während einer Motorbetriebsart des Motors (10) ”eingeschaltet” bleiben, und Spannungen an Mosfets (29') an der unteren Seite dazu verwendet werden, während aller Sequenzen der Mosfets (29) der oberen Seite Motorphasenströme zu messen.
  7. Bürstenloser Gleichstrom-Motor/Generator (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mosfets (29) der oberen Seite des Inverters (28) während einer Generatorbetriebsart des Gleichstrommotors (10) ”ausgeschaltet” sind, und wobei ein Modulationssignal an ein Gate der drei Mosfets (29') an der unteren Seite des Inverters (28) angelegt ist.
  8. Bürstenloser Gleichstrom-Motor/Generator (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (10) auch als eine Radbremseinrichtung verwendet wird, wenn er in einer Generatorbetriebsart genutzt wird, wobei der Außenläufer (19) mit einer Nabe (52) eines Rades (53) verbunden ist, das von dem Motor (10) mit Energie beaufschlagt wird, wenn er sich in einer motorisierten Betriebsart befindet.
  9. Bürstenloser Gleichstrom-Motor/Generator (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerungsschaltkreis (14) umfasst: einen Leistungselektronik-Dreiphasen-Inverter (28), der mit drei Leistungs-Mosfets (29) an einer oberen Seite des Inverters (28) und drei Leistungs-Mosfets (29') an einer unteren Seite des Inverters (28) versehen ist, ein Stromsteuerungssystem (14), das an den Inverter (28) gekoppelt ist, um Rechteckphasen-Stromimpulse mit 120 elektrischen Graden zu erzeugen, die nur an Mosfets entweder der oberen Seite oder der unteren Seite angelegt sind, und ein elektronisches Steuerungssystem (32) für die Betriebsart sowohl als Motor als auch als Generator des Motors (10).
  10. Bürstenloser Gleichstrom-Motor/Generator (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungen über die Mosfets (29') an der unteren Seite des Inverters (28) hinweg dazu verwendet werden, ein Strommaß für den Zweck einer Motorstromsteuerung der Stromimpulse zu erzeugen.
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WO (1) WO2000060724A1 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3109971A1 (de) 2015-06-24 2016-12-28 Alber GmbH Gleichstrommaschine
EP3128650A1 (de) 2015-08-04 2017-02-08 Alber GmbH Gleichstrommaschine und verfahren zur herstellung einer gleichstrommaschine
US10218249B2 (en) 2010-07-23 2019-02-26 Bionix Canada Inc. Brushless DC motorization apparatus

Families Citing this family (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3507395B2 (ja) * 2000-03-03 2004-03-15 株式会社日立製作所 回転電機及びそれを用いた電動車両
US20020171305A1 (en) * 2001-04-17 2002-11-21 Moteurs Leroy-Somer Electric machine having an outer rotor
EP1265341A1 (de) * 2001-06-08 2002-12-11 Chun-Pu Hsu Radstruktur mit innenliegendem Ständer und innerhalb des Ständers integrierten Schaltelementen
US6740163B1 (en) * 2001-06-15 2004-05-25 Seagate Technology Llc Photoresist recirculation and viscosity control for dip coating applications
US6787951B2 (en) * 2001-10-01 2004-09-07 Wavecrest Laboratories, Llc Rotary electric motor having controller and power supply integrated therein
AU2003218408A1 (en) * 2002-03-27 2003-10-13 Mol Belting Company Controller for a brushless dc motor
TW595072B (en) * 2003-01-06 2004-06-21 Unique Product & Design Co Ltd Assembly type rotor structure of brushless motor
US7218072B2 (en) * 2003-02-18 2007-05-15 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Motor driving device, motor to be driven by the same device, and apparatus using the same motor
US6859001B2 (en) 2003-07-24 2005-02-22 General Electric Company Torque ripple and noise reduction by avoiding mechanical resonance for a brushless DC machine
GB0324785D0 (en) * 2003-10-24 2003-11-26 Electronica Products Ltd Magnetic gearing of permanent magnet brushless motors
US7112907B2 (en) 2003-12-12 2006-09-26 Siemens Vdo Automotive Inc. Flux modifier for a permanent magnet brush-type motor using wound field coils combined with permanent magnets
EP1732191A4 (de) * 2004-03-31 2010-10-27 Daikin Ind Ltd Motor, gebläse, kompressor und klimaanlage
US7174093B2 (en) * 2004-04-27 2007-02-06 Midamerica Electronics Corporation Wheel chair drive apparatus and method
US7117967B2 (en) * 2004-04-27 2006-10-10 Kidd William W Wheel chair apparatus and method
US7332881B2 (en) 2004-10-28 2008-02-19 Textron Inc. AC drive system for electrically operated vehicle
US7208894B1 (en) 2005-11-01 2007-04-24 Earle John L Electric vehicle motor and control system with high efficiency regeneration
TWI347078B (en) * 2007-05-25 2011-08-11 Delta Electronics Inc Motor control method and device thereof
US7598683B1 (en) 2007-07-31 2009-10-06 Lsi Industries, Inc. Control of light intensity using pulses of a fixed duration and frequency
US8903577B2 (en) 2009-10-30 2014-12-02 Lsi Industries, Inc. Traction system for electrically powered vehicles
US8604709B2 (en) 2007-07-31 2013-12-10 Lsi Industries, Inc. Methods and systems for controlling electrical power to DC loads
US7926889B2 (en) 2007-10-29 2011-04-19 Textron Innovations Inc. Hill hold for an electric vehicle
DE102009002928A1 (de) * 2009-05-08 2010-11-18 Robert Bosch Gmbh Synchronmaschine
CN102005884B (zh) * 2010-11-11 2012-05-30 哈尔滨工业大学 宽转速范围输出永磁变速发电机***
WO2012158172A1 (en) * 2011-05-19 2012-11-22 Otis Elevator Company Brake for electric motor
DE102011078841A1 (de) * 2011-07-08 2013-01-10 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Ansteuerung einer mehrphasigen Maschine
WO2014179882A1 (en) 2013-05-06 2014-11-13 Bionx Canada Inc. Construction of motorized wheel for vehicle motorization
CN103414263A (zh) * 2013-08-09 2013-11-27 陈波 一种采用新型并联绕组布线的永磁直流无刷电机定子
CN104753302B (zh) * 2015-04-21 2017-05-03 山东理工大学 一种电动车用低成本永磁无刷直流电机
US10461598B2 (en) 2015-08-04 2019-10-29 Alber Gmbh Direct current machine and method for manufacturing a direct current machine
CN205490006U (zh) * 2016-03-24 2016-08-17 刘振韬 一种多相交流电机结构及其驱动电路
CN105915152A (zh) * 2016-04-22 2016-08-31 江苏新安电器有限公司 一种开关磁阻电机调速***及转矩脉动抑制方法
CN106671817B (zh) * 2017-01-17 2019-08-23 华霆(合肥)动力技术有限公司 一种检测电路及电池管理***
EP3935710A1 (de) * 2020-03-06 2022-01-12 Zhejiang Hanmingbo New Energy Co., Ltd. System und verfahren zum laden von elektrofahrzeugen

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4719378A (en) * 1984-04-23 1988-01-12 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki Seisakasho Brushless motor having permanent magnet rotor and salient pole stator
US4774428A (en) * 1987-05-15 1988-09-27 Synektron Corporation Compact three-phase permanent magnet rotary machine having low vibration and high performance
US5006745A (en) * 1988-08-03 1991-04-09 Victor Company Of Japan, Ltd. Polyphase direct current motor
JPH044703A (ja) * 1990-04-18 1992-01-09 Nippon Steel Corp 二輪車
US5164622A (en) * 1990-06-14 1992-11-17 Applied Motion Products, Inc. High pole density three phase motor
GB2289991A (en) * 1994-05-23 1995-12-06 Ching Chuen Chan A permanent magnet dc motor and control arrangement
US5675196A (en) * 1995-11-20 1997-10-07 Quantum Corporation High speed ten pole/twelve slot D.C. brushless motor with minimized net radial force and low cogging torque

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3783359A (en) 1971-12-23 1974-01-01 Bendix Corp Brushless d. c. motor using hall generators for commutation
JPS648897A (en) 1987-06-29 1989-01-12 Nippon Denso Co Controller for synchronous motor
JP3217391B2 (ja) 1991-07-01 2001-10-09 株式会社東芝 電力変換装置
US5723931A (en) * 1996-01-17 1998-03-03 Mpc Products Corporation Multiple pole, multiple phase, permanent magnet motor and method for winding
JP3622416B2 (ja) * 1997-04-09 2005-02-23 トヨタ自動車株式会社 ホイールモータおよびこれを搭載した車輌
TW380329B (en) * 1997-04-16 2000-01-21 Japan Servo Permanent-magnet revolving electrodynamic machine with a concentrated winding stator
JP3543930B2 (ja) * 1998-11-18 2004-07-21 アルプス電気株式会社 ブラシレスモータとこのブラシレスモータを用いた磁気記録再生装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4719378A (en) * 1984-04-23 1988-01-12 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki Seisakasho Brushless motor having permanent magnet rotor and salient pole stator
US4774428A (en) * 1987-05-15 1988-09-27 Synektron Corporation Compact three-phase permanent magnet rotary machine having low vibration and high performance
US5006745A (en) * 1988-08-03 1991-04-09 Victor Company Of Japan, Ltd. Polyphase direct current motor
JPH044703A (ja) * 1990-04-18 1992-01-09 Nippon Steel Corp 二輪車
US5164622A (en) * 1990-06-14 1992-11-17 Applied Motion Products, Inc. High pole density three phase motor
GB2289991A (en) * 1994-05-23 1995-12-06 Ching Chuen Chan A permanent magnet dc motor and control arrangement
US5675196A (en) * 1995-11-20 1997-10-07 Quantum Corporation High speed ten pole/twelve slot D.C. brushless motor with minimized net radial force and low cogging torque

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Cros,J. et al.: "E.M.I. tests on a brushless actuator", European Power Electronics - Brighton [UK], September 1993 *
Cros,J., Viarouge,P.: "Permanent magnet Brushless CD motor with soft metal powder for automotive application", IEEE applications society-St.Louis, October 1998 *
Cros,J., Viarouge,P.: "Permanent magnet Brushless CD motor with soft metal powder for automotive application", IEEE applications society-St.Louis, October 1998 Cros,J. et al.: "E.M.I. tests on a brushless actuator", European Power Electronics - Brighton [UK], September 1993

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10218249B2 (en) 2010-07-23 2019-02-26 Bionix Canada Inc. Brushless DC motorization apparatus
EP3109971A1 (de) 2015-06-24 2016-12-28 Alber GmbH Gleichstrommaschine
DE102015110127A1 (de) 2015-06-24 2016-12-29 Alber Gmbh Gleichstrommaschine
EP3128650A1 (de) 2015-08-04 2017-02-08 Alber GmbH Gleichstrommaschine und verfahren zur herstellung einer gleichstrommaschine
DE102015112768A1 (de) 2015-08-04 2017-02-09 Alber Gmbh Gleichstrommaschine und Verfahren zur Herstellung einer Gleichstrommaschine

Also Published As

Publication number Publication date
DE19983946T1 (de) 2002-08-29
AU3133499A (en) 2000-10-23
CA2370809A1 (en) 2000-10-12
CA2370809C (en) 2008-02-19
US6630764B1 (en) 2003-10-07
WO2000060724A1 (en) 2000-10-12
WO2000060724A8 (en) 2001-03-01

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