DE4334480A1 - Elektromotor mit einem Hallsensor - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Elektromotor gemäß dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1. Bei einem derartigen Motor wir ein am Stator angeordneter Hallsensor von dem Magnetfeld der Permanent­ magnete eines Rotors beaufschlagt und liefert ein die jeweilige Stellung des Rotors anzeigendes Sensorsignal. Dieses Sensorsi­ gnal dient vorzugsweise für eine Geschwindigkeitsregelung oder eine Steuerung der Kommutierung des Stromes für die Statorspu­ len. Der Motor kann z. B. der Capstanmotor in einem Videorecorder sein.

Hallsensoren haben einen großen Ausgangsspannungsbereich. Der Ausgangsspannung eines derartigen Elementes sind jedoch Störungen überlagert, die unter anderem von den Motorspulen direkt magnetisch aufgesprochen werden. Derartige Störungen sind unter Berücksichtigung aller Toleranzen größer als die kleinste Signalspannung. Aus diesem Grunde ist eine einfache Lösung, z. B. die Störungen mittels einer Schwellspannung oder Hysterese herauszufiltern, nicht oder nur bedingt einsetzbar. Auch eine AGC-Schaltung ist nicht anwendbar, da der Motor aus dem Stand heraus sofort richtig starten muß. Eine AGC-Schaltung würde einige Schwingungen im Eingangssignal brauchen, um sich zu stabilisieren.

Der Signal/Rausch-Abstand an dem Sensor, also das Verhältnis zwischen dem Nutzsignal durch die Beaufschlagung des Sensors durch die Permanentmagnete des Rotors zu dem Störsignal, insbesondere vom Rotor, ist somit in vielen Fällen nicht ausrei­ chend.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem derartigen Motor ohne nennenswerten Mehraufwand das Signal/Rausch- Verhältnis an dem Sensor zu erhöhen. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird somit das insbesondere von den Statorspulen ausgehende Störfeld am Sensor nicht nennenswert verringert. Das von den Permanentmagneten des Rotors ausgehende Nutzsignal jedoch wird durch die Beeinflussung der Kraftlinien erhöht. Insgesamt kommt es dadurch zu einer Erhöhung des Si­ gnal/Störverhältnisses an dem Sensor.

Die Erfindung beruht dabei auf der Erkenntnis, daß sich das Maß der von den Permanentmagneten auf den Hallsensor gelangenden ma­ gnetischen Feldlinien durch reine Formgebung des Permanentmagne­ ten an der dem Sensor zugewandten Kante nennenswert erhöhen läßt. Ein wesentlicher Vorteil besteht darin, daß für diese Erhöhung des Nutzsignals keine zusätzlichen Teile notwendig sind. Die vorteilhafte Wirkung wird lediglich durch eine modifizierte Form der Permanentmagnete an ihrer dem Sensor zugewandten Seite erreicht. Die Wirkung der Permanentmagnete hinsichtlich Antrieb des Motors wird dabei praktisch nicht beeinträchtigt. Es ist also allenfalls für die Herstellung der Permanentmagnete ein geringfügig modifiziertes Werkzeug erforderlich.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Darin zeigen

Fig. 1 eine bekannte Anordnung eines Hallsensors innerhalb eines Motors,

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Ausbildung der Anordnung nach Fig. 1,

Fig. 3 eine andere erfindungsgemäße Ausbildung und

Fig. 4 ein Detail aus der Anordnung nach Fig. 3.

Fig. 1 zeigt einen Statorpol 1, wovon eine Vielzahl sternförmig an dem Stator des Motors angeordnet ist. Jeder Statorpol 1 ist von einer Wicklung 2 umgeben, die die eigentliche Spule für den Antrieb des Motors bildet. Die Wicklung 2 wird mit einem Kommutierungsstrom gespeist. Der Rotor enthält einen Ring 3, der nur im Schnitt dargestellt ist. Der Ring 3 enthält entlang des Umfangs abwechselnd entgegengesetzt gepolte radial polarisierte Permanentmagnete, die zusammen mit den durch die Kommutierung der Spule hervorgerufenen entsprechenden Nord- und Südpolen des Stators den Antrieb des Motors bewirken. Desweiteren ist ein Rückschlußblech 7 dargestellt. Am Stator, also stationär am Motorgehäuse, ist der Hallsensor 4 vorgesehen. Dieser wird von den magnetischen Kraftlinien 5 der Permanentmagnete des Ringes 3 durch den Streufluß beaufschlagt und erzeugt dadurch an seinem Ausgang ein Steuersignal, das die jeweilige Stellung des den Ring 3 enthaltenden Rotors anzeigt. Dieses Steuersignal dient vorzugsweise für eine Geschwindigkeitsregelung oder eine Kommutierung. Auf den Hallsensor 4 gelangt außerdem von der Spule 2 ein magnetisches Störfeld 6, das in dem Ausgangssignal des Sensors 4 den Signal/Stör-Abstand verringert. Dadurch kann ein ungleichmäßiger Lauf des Motors mit einem geringeren Drehmoment als dem maximal möglichen entstehen.

Fig. 2 zeigt wieder die Teile 1-7 von Fig. 1. Der Unterschied zu Fig. 1 besteht darin, daß die dem Hallsensor 4 zugewandte Kante des Ringes 3 nicht wie in Fig. 1 rechteckig ausgebildet, sondern mit einer Abschrägung 8 versehen ist. Da magnetische Kraftlinien im wesentlichen senkrecht aus dem Permanentmagneten austreten, wird das Maß der von den Magneten des Ringes 3 auf den Sensor 4 gelangenden magnetischen Kraftlinien gegenüber Fig. 1 nennens­ wert erhöht. Vorzugsweise steht die Abschrägung 8 senkrecht auf einer Verbindungslinie zwischen der dem Sensor 4 zugewandten Kante des Ringes 3 und dem Sensor 4.

Fig. 3 zeigt wieder die Teile 1-7 von Fig. 1. Der Unterschied zu Fig. 1 bzw. Fig. 2 besteht darin, daß die dem Hallsensor 4 zugewandte Kante des Ringes 3 nicht wie in Fig. 1 rechteckig oder wie in Fig. 2 mit einer Abschrägung 8 ausgebildet, sondern mit einer Ausladung 9 versehen ist. Diese Ausladung 9 kann ein ringförmiger Ansatz an der dem Hallsensor 4 zugewandten Seite sein, der sich über den ganzen Umfang des Ringes 3 erstreckt und bis in unmittelbarer Nähe des Sensors 4 auf den Sensor 4 zugerichtet ist.

Fig. 4 zeigt etwas vergrößert ein Detail aus Fig. 3. Auf den Ring 3 ist die ebenfalls als umlaufender Ring ausgebildete Ausladung 9 aufgesetzt. Die Ausladung 9 ist zusammen mit dem Ring 3 wieder derart magnetisiert, daß der Ring 3 und die Ausladung 9 eine Vielzahl von Permanentmagneten aufweisen, die in Radialrichtung polarisiert sind und in Umfangrichtung mit abwechselnd entgegengesetzter Polarität aufeinanderfolgen. Die Ausladung 9 hat eine auf den Hallsensor 4 gerichtete Fläche 10, die etwa senkrecht steht auf der Verbindungslinie zwischen der Ausladung 9 und dem Hallsensor 4. Die Ausladung 9 kann bis in unmittelbarer Nähe des Hallsensors 4 reichen und bildet gewissermaßen einen auf den Hallsensor 4 gerichteten Magnetpol, durch den der Hallsensor 4 durch die genannten Permanentmagnete beaufschlagt wird.

Claims (7)

1. Elektromotor mit einem Hallsensor (4) für ein die Stellung eines Permanentmagnete (3) enthaltenden Rotors (3) anzeigendes Sensorsignal und mit einem Stator mit mehreren Spulen (2), dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagnete an ihrer dem Hallsensor (4) zugewandten Seite eine solche Form haben, daß das Maß der von den Magneten auf den Sensor (4) gelangenden magnetischen Feldlinien (5) erhöht ist.

2. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ei­ ne zum Sensor (4) gerichtete etwa rechteckige Kante des Permanentmagneten mit einer Abschrägung (8) versehen ist.

3. Elektromotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebene der Abschrägung (8) etwa senkrecht steht auf einer Geraden zwischen der dem Sensor (4) zugewandten Kante des Magneten und dem Sensor (4).

4. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet mit einer auf den Sensor (4) gerichteten Ausladung (9) versehen ist.

5. Elektromotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausladung durch eine umlaufende Kante (9) an einem die Permanentmagnete enthaltenden Ring (3) gebildet ist.

6. Elektromotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Ring (3) an der dem Hallsensor (4) zugewandten Kante ein zusätzlicher, ebenfalls umlaufender Ring (9) befestigt ist, der zusammen mit dem Ring (3) magnetisiert ist.

7. Elektromotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der umlaufende Ring (9) eine auf den Hallsensor (4) gerichtete Fläche (10) aufweist, die etwa senkrecht steht auf der Ver­ bindungslinie zwischen dem umlaufenden Ring (9) und dem Hall­ sensor (4).