DE2009939A1 - Elektrische Maschine, insbesondere kollektorloser Gleichstrommotor mit einer stationären im wesentlichen spulenfö'rmigen Spule - Google Patents

Description

PHN

JW/RJ DipL-lng. F.-J. KUPFERMANN

eidsr: ^4. V. Philips* Glceüampenfabrieken

Akia No. PHN- 39H

Anmeldung voms 2. März 1970

"Elektrische Maschine, insbesondere kollektorloser Gleichstrommotor mit einer stationären im wesentlichen spulenförmigen Spule".

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Maschine, insbesondere einen kollektorlosen Gleichstrommotor, mit einem wenigstens teilweise aus dauermag— netischem Material bestehenden Läufer, der durch stationär angeordnete Spulen eingeschlossen wird, deren Wicklungen sich sowohl in im wesentlichen axialer 'Richtung parallel zur Läuferachse, sowie in im wesentlichen diametral überquerender Richtung parallel zu den axialen Begrenzungsflächen des Läufers erstrecken, welche Maschine

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mit einer Anzahl magnetfeldempfindliche elektronische Bauelementen versehen ist, um den Spulen je nach der Winkelstellung des Läufers selektiv elektrischen Strom zuzuführen.

Ein derartiger Motor ist aus dem Artikel "Elektronikmotor DMc 3» ein neuer kollektorloser Gleichstrom-Kleinstmotor" von ¥. Dittrich und E, Rainer (Siemens Zeitschrift, September I966, Heft 9, S. 690 - 693 bekannt. Der in diesem Artikel beschriebene Motor enthält einen aus zwei Halbschalen bestehenden und aus Kunstharz hergestellten Tragkörper, der den dauermagnetisehen zylinderförmigen Läufer umgibt und der vier Wicklungen trägt. An den Stirnseiten enthält der Tragkörper nabenförmige Vorsprünge. An der Anschlusseite des Motors ist auf dem nabenförmigen Vorsprung ein Anschlussfahnen tragendes Statorschild befestigt. Zwei zylindersegmentförmige Teile des Statorschildes ragen in Achsrichtung bis P über die axiale Begrenzungsfläche des dauermagnetischen

Läufers und dienen zur Befestigung der magnetfeidempfindliche elektronische Bauelementen und zwar der Hallgeneratoren. Die Hallgeneratoren liegen auf dünnen Blechen, damit ein Teil des Magnetflusses auf sie konzentriert wird, und liegen auf den Spulen. Um die Spulen herum ist ein lamellierter Eisenrückschluss angeordnet. An den Stellen, an denen die Hallgeneratoren mit ihren dünnen Fangblechen auf den Spulen aufliegen, haben die Rück-

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sdHussbleche Ausnehmungen.

Sin erster Nachteil des bekannten Motors ist, dass zwei Arten "vron Rückschlussblechen erforderlich sind, nämlich eine Art ohne Ausnehmungen und eine Art mit Ausnehmungen, vas einen kostenerhöhenden Effekt auf den Motor hat. Ein zweiter Nachteil liegt darin, dass der Motor infolge der Ausnehmungen im Rückschluss, sogenannte "Kletoestellungen" aufweisen wird, was zur Folge hat, dass sich im Betrieb des Motors unerwünschte Schwankungen * in dem vom Motor gelieferten Drehmoment dartun. Derartige Schwankungen sind insbesondere in denjenigen Fällen nachteilig, wo ein Antrieb eines sehr gleichmässigen Charakters erfordert wird, wie bei Apparatur für Musikwiedergabe.. Das Phenomen der Klebestellungen wird grosser, je nachdem das Verhältnis zwischen der Länge des Hallgenerators und der Länge des Läufers grosser wird.

Die Erfindung bezweckt, einen Motor der eingangs genannten Art zu schaffen, der die genannten'Nach- * teile nicht oder wenigstens im verringertem Masse aufweist und wird dadurch gekennzeichnet! dass die erwähnte magnetfeldempfindliche elektronische Bauelementen in der Nähe einer axialen Begrenzungsfläche des Läufers angeordnet sind, und zwar zwischen dem Läufer und den diametral hinüberragenden Teilen der Wicklungen.

Bei dieser Anordnung befinden sich die magnetfeldempfindliche elektronische Bauelementen nicht im

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radial verlaufenden Hauptfeld des Läufers, sondern in dem sich an den axialen Begrenzungsflächen erstreckenden Streufeld. Ausnehmungen im Rückschlusseisen sind also nicht erforderlich. Zwar hat das genannte Streufeld eine viel geringere Stärke als das Hauptfeld, aber andererseits werden die magnetfeldempfindliche elektronische Bauelementen innerhalb der Spulen im unmittelbarer Nähe ^ des Läufers angeordnet. Ein Vorteil des erfindungsgemässen Motors ist weiter, dass durch die Anordnung der erwähnten magnetfeldempfindliche elektronische Bauelementen an einer Stirnseite des Läufers, der Durchmesser des Motors geringer werden kann.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung werden die erwähnte magnetfeldempfindliche elektronische Bauelementen zwischen einer axialen Begrenzungsfläche des Läufers und einer ringförmigen Eisenplatte zum Führen des Magnetflusses angeordnet. Ausser der Tatsache, dass P durch diese Platte das Feld an der Stelle verstärkt und konzentriert wird, wird damit ohne weiteres erhalten, dass der- Lanier- eine «..xiale Vorzugsstellung erhält. In der Praxis wlrd dar Motor an der Seite der genannten Eisenplatte mit einem Kalottenlager versehen, die Läuferspindel ".'i..rti. in judox* Stellung des Motors gegen den Zapfen gezogen,

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elektronische Bauelementen in Ausnehmungen einer aus Isolierstoff hergestellten Platte angeordnet, auf der eine gedruckte Verdrahtung vorgesehen ist., die elektrisch leitend mit den erwähnten raagnetfeidempfindliche elektronische Bauelementen und auch mit einer Anzahl zentraler Stromleiter, die aus den Spulen hervorrageniji verbunden ist.

Ein Ausführung st) ei spiel der erfindungsgemässe \ elektrische Maschine, ausgestattet mit Hallgeneratoren» ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

In der Zeichnung ist 1 ein diametral magnetisierter dauermagnetischer zylinderförmiger Läufer, der mit einer Läuferspindel 2 fest verbunden ist. Der Läufer 1 wird von den Wicklungen einer Anzahl stationär angeordneter Spulen 3 umgeben, wobei sich die Wicklungen sowohl in im wesentlichen axialer Richtung parallel zur i Läuferspindel 2, sowie in im wesentlichen diametral überquerenden Richtung parallel zu den axialen Begrenzungsflächen k, 5 des Läufers 1 erstrecken.

Mit 6 ist ein Hallgenerator angedeuteter der dabei eine Rolle spielt, dass den Spulen abhängig von der Winkelstellung des Läufers 1 selektiv elektrischer Strom zugeführt wird« Dazu ist der Motor mit einem weiteren zweiten Hallgenerator versehen, der gegenüber dem dargestellten Generator uns 90° gedreht angeordnet ist.

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Die beiden Hallgeneratoren 6 sind an der axialen Begrenzungsfläche 5 des Läufers 1 zwischen dem Läufer und den durch 7 angedeuteten im wesentlichen sich diametral erstreckenden Teilen der Spulen angeordnet.

Die ringförmige Eisenplatte 8 führt den Magnetfluss von der einen Seite des Läufers 1 zur anderen, der Hallgenerator 6 befindet sich zwischen dieser Platte und dem Läufer.

Mit 9 ist eine aus Isolierstoff hergestellte Platte angedeutet, die mit einer gedruckten Verdrahtung versehen ist. Die Eisenplatte 8 und die Platte 9 ist zusammen mit Hilfe einer Anzahl durch eine Wärmebehandlung verformter Stifte 10 mit einem aus den Teilen 11, 12 und 13 aufgebauten Tragkörper für die Spulen, "verbunden« Dieser Tragkörper besteht jedenfalls aus Isolierstoff.

Die Hallgeneratoren 6 sind in Ausnehmungen

W der Platte 9 angeordnet und mit der gedruckten Verdrahtung auf der Platte 9 elektrisch leitend verbunden. Zentral sind eine Anzahl Stromleiter in Form einer Anzahl Metallstifte 14 angeordnet, die ebenfalls mit der gedruckten Verdrahtung elektrisch leitend verbunden sind. Die Stife 14 erstrecken sich in Achsrichtung des Motors und ragen den Spulen 3 hervor.

Die Läuferspindel 2 des dargestellten Motors ist in den beiden aus Kunststoff hergestellten Lager-

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schildern 15 und 16 in Gleitlagern 17 "und 18 aus Sinterbronze, gelagert. An. der Seite des Lagerschildes 16 drückt das Ende der Spindel 2 gegen eine Lagerplatte 19· Die ringförmige Eisenplatte 8 zieht den Läufer 1 mit einer derartigen Kraft in Richtung der Platte 19» dass die Spindel 2 in jeder Stellung des Motors gegen die' Lagerplatte drückt.

Der Motor ist in der dargestellten Ausführungs-

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form mit einem Hallgenerator 6 auf Siliziumbasis als Teil einer inteigrierten Schaltungsanordnung auf Siliziumhasis ■teersehen. Damit der Magnetfluss einigermassen auf dem Hallgenerator konzentriert wird» sind aiif der Aussenseite der Kunststoffkapselung Polschuhe 20 und 21 aufgeklebt. Zwar werden dadurch wieder Klebestellungen introduziert, aber diese führen im Betrieb des Motors nur zu Moment Schwankungen, die um viele Male geringer sind als bei dem eingangs erwähnten bekannten Motor.

Zum Schluss sind in der Zeichnung noch ein la- \

mellierter Rückschluss 22, ein Aluiainixungehäuse 23 und Deckel 24 und ein Raum 25 zwischen dem Deckel Zk und dem Lagerschild. 16 dargestellt. In diesem Saum sind eile elektronische Schaltungselemente angeordnet, die gsar Steuerung des Motors, abgesehen von den bereits genannten integrierten Schaltungsanordnungen, erforderlich sind.

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Claims (3)

PHN Patentansprüche;

1.1 Elektrische Maschine, insbesondere ein kollektorloser Gleichstrommotor, mit einem wenigstens teilweise aus dauermagnetischem Material bestehenden Läufer, der durch stationär angeordnete Spulen eingeschlossen wird, deren Wicklungen sich sowohl in im wesentlichen axialer Richtung parallel zur Läufersachse, sowie in im wesentlichen diametral überquerenden Richtung parallel zu den axialen Begrenzungsflächen des Läufers erstrecken, welche Maschine mit einer Anzahl magnetfeldempfindliche elektronische Bauelementen versehen ist, um den Spulen, je nach der Winkelstellung des Läufers, selektiv elektrischen Strom zuzuführen, dadurch gekennzeichnet, dass die erwähnte magnetfeldempfindliche elektronische Bauelementen bei einer axialen Begrenzungsfläche des Läufers zwischen dem Läufer und den an der betreffenden Seite des Läufers im wesentlichen diametral hinüberragenden Teilen der Wicklungen angeordnet ist.

2. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erwähnte magnetfeldempfindliche elektronische Bauelementen zwischen einer axialen Begrenzungsfläche des Läufers und einer ringförmigen Eisenplatte zum Führen des Magnetflusses angeordnet sind.

3. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet» dass die erwähnte magnetfeldempfindliche elektronische Bauelementen in Ausnehmungen

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einer aus Isolierstoff hergestellten Platte angeordnet
sind, worauf eine gedruckte Verdrahtung vorgesehen ist, die mit den erwähnten magnetfeldempfindliche elektronische Bauelementen und auch mit einer Anzahl zentraler
Stromleiter, die aus den Spulen hervorragen, elektrisch leitend verbunden ist.

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