DE3941102A1 - Buerstenloser gleichstrommotor - Google Patents
Buerstenloser gleichstrommotorInfo
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K29/00—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices
- H02K29/03—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with a magnetic circuit specially adapted for avoiding torque ripples or self-starting problems
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen bürstenlosen Gleich
strommotor mit eine, ersten Motorteil, bei dem sich längs
des magnetischen Luftspaltes in Umfangsrichtung dauer
magnetische Nord- und Südpole abwechselnd aneinander
reihen, und mit einem zweiten Motorteil, welches zum
magnetischen Luftspalt hin ausgeprägte, elektrisch
erregbare weichmagnetische Polstege aufweist.
Derartige Motoren sind beispielsweise aus der DE-GmS
73 10 863 bekannt. Problematisch ist bei derartigen
Motoren, daß sie ein sogenanntes Klebemoment aufweisen,
das in der Literatur teilweise auch als Einrastmoment oder
Ruckmoment bezeichnet wird. Ein solches Klebemoment führt
zu unerwünschten mechanischen Schwingungen, Geräuschen und
Drehzahlschwankungen. Es ist bekannt, daß die Grund
frequenz des Klebemomentes vorgegeben ist durch das
Produkt aus der mechanischen Drehfrequenz des Motors und
dem kleinsten gemeinsamen Vielfachen der dauermagnetischen
Polpaare des dauermagnetischen Motorenteiles und der Zahl
der Polstege des elektrisch erregten Motorteiles.
Aus der US-PS 38 60 843 ist es bekannt, das Klebemoment
einer bürstenlosen Gleichstrommaschine dadurch zu
verringern, daß die Polschuhe der ausgeprägten weich
magnetischen Pole des elektrisch erregten Motorenteiles
gegenüber dem Luftspalt eine stärkere Wölbung haben als
der Luftspalt selbst. Die JP-OS 60-1 52 240 zeigt abweichend
davon Polschuhe mit einem Polbogen, der am Luftspalt etwa
die Krümmung des Luftspaltes hat, zusätzlich aber in der
Polbogenmitte einen Vorsprung trägt, der den Luftspalt in
seinem Wirkungsbereich deutlich verringert.
Die bekannten Polschuhgeometrien sind im Hinblick auf das
Klebemoment des Motors sehr empfindlich bezüglich der
Fertigungstoleranzen. Sehr kleine Änderungen der Geometrie
haben bereits eine große Änderung des Klebemomentes zur
Folge. Die Geometrie der Polschuhbögen ist üblicherweise
so gewählt, daß im allgemeinen nur eine Fourierkomponente
des Klebemomentes stark reduziert wird. Unter diesem
Gesichtspunkt wählt man die Geometrie so, daß die Grund
welle nahezu verschwindet. Es läßt sich jedoch nicht
vermeiden, daß die höheren Harmonischen, die meistens noch
in einem relevanten Frequenzbereich liegen, eine noch
nicht vernachlässigbare Amplitude aufweisen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen bürstenlosen Gleich
strommotor zu schaffen, bei dem Geometrieschwankungen der
Polbögen der weichmagnetischen, elektrisch erregten Pol
stege unbedeutender sind im Hinblick auf das Klebemoment
des Motors, wodurch Massenfertigungen kleiner bürstenloser
Gleichstrommotoren problemloser werden.
Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß die weichmagnetischen Polstege mit dem Eisen
querschnitt, der sich durch die Erregerspulen hindurch
erstreckt, bis in die Nähe des magnetischen Luftspaltes
geführt sind und daß die Polköpfe der Polstege zum Luft
spalt hin querschnittsverkleinernd abgerundet sind.
Mit dem Wegfall von Polschuhen und dem Verrunden
der weichmagnetischen Pole selbst läßt sich zunächst das
Klebemoment verringern. Die Geometrie des Polbogens am
Luftspalt ist deutlich unkritischer.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorge
sehen, daß bei einer im Spulenbereich vorgesehenen Pol
eisenbreite d die Abrundung den Radius d/2 aufweist. Bei
einer derartigen Totalverrundung mit dem Radius d/2 ist
außer einer Verringerung des Klebemomentes auch fest
zustellen, daß sowohl die Grundwelle als auch die erste
Oberwelle des Klebemomentes sehr klein werden. Die Breite
des weichmagnetischen Poles geht dabei kaum in diese
Klebemomentbeeinflussung ein.
Die Flußverkettung des Erregerfeldes mit dem dauermagneti
schen Statorfeld zeigt zwar einen niedrigeren Wert. Ein
derart niedrigerer Wert ist aber bei Kleinmotoren, wie sie
beispielsweise für Trockenrasierapparate zum Einsatz
kommen, durchaus vertretbar gegenüber dem Vorteil der
besseren Beherrschung des Klebemomentes.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorge
sehen, daß die Abrundungen bei einer im Spulenbereich vor
gesehenen Poleisenbreite im mittleren Eisenbereich an den
Bogenradius des Luftspaltes angepaßt und in den Rand
bereichen mit einem kleineren Bogenradius versehen sind.
Eine derartige Gestaltung hat den Vorteil, daß einerseits
die Flußverkettung des Erregerfeldes mit dem dauermagneti
schen Statorfeld einen höheren Wert aufweist und daß man
andererseits für eine bestimmte Polstegbreite b und einen
vorgegebenen effektiven Luftspalt die Geometrie der Pol
köpfe mit dem Parameter d so verändern kann, daß das
Klebemoment des Motors klein wird. Diese Zahnform ist dann
zu empfehlen, wenn die Stegbreite sehr viel größer als der
geforderte effektive Luftspalt ist.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 einen Querschnitt durch einen bürstenlosen Gleich
strommotor mit einem festen weichmagnetischen Motorteil
und einem darum umlauffähig hartmagnetischen Motorteil,
Fig. 2 eine abgewandelte Form der Endfläche eines Zahnes
oder Poles, die im Luftspalt liegt.
Der in Fig. 1 schematisch geschnitten dargestellte
bürstenlose Gleichstrommotor hat einen ersten Motorteil 1
mit in Umfangsrichtung abwechselnd radial dauermagnetisch
erregten Nord- und Südpolstücken 3. Die Polstücke 3 bilden
an der Innenwand 5 des Motorteiles 1 Pole wechselnder
Polarität, also Nord- oder Südpole aus. Längs des Umfanges
aneinander gereihte dauermagnetische Polstücke 3 wechseln
der Polarisierungsrichtung bilden je ein Polpaar 6. Bei
dem Ausführungsbeispiel in Fig. 1 sind vier Polpaare 6
vorgesehen. Um die dauermagnetischen Polstücke erstreckt
sich ein weichmagnetischer Kurzschlußring 7.
Das erste Motorteil 1 ist drehbar ausgebildet um ein
zweites feststehendes Motorteil 9. Dieses zweite fest
stehende Motorteil 9 weist radial verlaufende, ausgeprägte
magnetische Polstege 11 auf. Diese Polstege haben eine
Breite d und sind umschlossen von Erregerspulen 15. Die
damit elektrisch erregbaren Polstege 11, die in der
Literatur auch häufig als Polzähne bezeichnet werden, sind
um eine Motorachse 17 herum mittels Eisenrückschlüssen 19
weichmagnetisch verbunden.
Die Polstege 11 weisen am Luftspalt 17 keine Polschuhe
auf. Die Stege 11 sind vielmehr mit dem Eisenquerschnitt,
der sich durch die Erregerspulen 15 hindurch erstreckt,
bis in die Nähe des magnetischen Luftspaltes 17 geführt
und dort zum Luftspalt hin querschnittsverkleinernd
abgerundet. Bei der Darstellung nach Fig. 1 sind die
Polköpfe 19 bei einer im Spulenbereich 21 vorgesehenen
Poleisenbreite d mit dem Radius d/2 abgerundet. Die
Grundwelle und die erste Oberwelle des Klebemomentes sind
dadurch deutlich unterdrückt. Die Breite d geht nur
unwesentlich in die Berechnung ein. Deshalb eignet sich
ein derartiger bürstenloser Gleichstrommotor besonders für
den Antrieb kleiner Haushaltsgeräte, wie beispielsweise
Trockenrasiergeräte.
Fig. 2 zeigt eine abgewandelte Form eines Polkopfes 19′.
Bei einer Poleisenbreite b (b d) ist dabei vorgesehen,
daß die Abrundungen im mittleren Eisenbereich 23 an den
Bogenradius rS des Luftspaltes 17 angepaßt und in den
Randbereichen 25 mit einem kleinen Bogenradius von
beispielsweise d/2 versehen sind.
Claims (3)
1. Bürstenloser Gleichstrommotor mit einem ersten Motor
teil (1), bei dem sich längs des magnetischen Luftspaltes
(17) in Umfangsrichtung dauermagnetische Nord- und Südpole
abwechselnd aneinander reihen, und mit einem zweiten
Motorteil (9), welches zum magnetischen Luftspalt (17) hin
ausgeprägte, elektrisch erregbare weichmagnetische Pol
stege (11) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die
weichmagnetischen Polstege (11) mit dem Eisenquerschnitt,
der sich durch die Erregerspulen (15) hindurch erstreckt,
bis in die Nähe des magnetischen Luftspaltes (17) geführt
sind und daß die Polköpfe (19) der Polstege (11) zum Luft
spalt hin querschnittsverkleinernd abgerundet sind.
2. Bürstenloser Gleichstrommotor nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß bei einer im Spulenbereich (21) vorge
sehenen Poleisenbreite (d) die Abrundung den Radius (d/2)
aufweist.
3. Bürstenloser Gleichstrommotor nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Abrundungen bei einer im Spulen
bereich (21) vorgesehenen Poleisenbreite (b; b d) im
mittleren Eisenbereich (23) an den Bogenradius (rS) des
Luftspaltes (17) angepaßt und in den Randbereichen (25)
mit einem kleineren Bogenradius versehen sind.
Priority Applications (2)
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DE3941102A DE3941102A1 (de) | 1989-12-13 | 1989-12-13 | Buerstenloser gleichstrommotor |
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE3941102A DE3941102A1 (de) | 1989-12-13 | 1989-12-13 | Buerstenloser gleichstrommotor |
Publications (1)
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ID=6395353
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE3941102A Withdrawn DE3941102A1 (de) | 1989-12-13 | 1989-12-13 | Buerstenloser gleichstrommotor |
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1990
- 1990-12-13 US US07/626,655 patent/US5138213A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
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