DE7523655U - Motor mit einem scheibenlaeuferrotor - Google Patents
Motor mit einem scheibenlaeuferrotorInfo
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/06—Arrangements for speed regulation of a single motor wherein the motor speed is measured and compared with a given physical value so as to adjust the motor speed
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Description
7742 St.Oeorgen/Schwarzwald DT-190 G §'
Die Neuerung bezieht sich auf einen Motor mit einem Scheibenläuferrotor,
in dessen flachem Luftspalt eine eisenlose Statorwicklung angeordnet ist, vorzugsweise einen langsamlaufenden,
kollektorlosen Gleichstrommotor zum Direktantrieb von Aufnahme- und/oder Wiedergabegeräten.
Verschiedene Bauarten von Motoren mit Scheibenläuferrotor, also
mit ebenem Luftspalt, sind schon bekannt. Sie erfordern bisher jedoch einen relativ großen Fertigungsaufwand.
Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, einen solchen Motor unter Beibehaltung seiner vorteilhaften, elektromechanischen
Eigenschaften zu vereinfachen. Dementsprechend soll die Motorkonstruktion so ausgelegt sein, daß die Herstellung des Motors
vereinfacht wird, wobei aber auf die vorteilhaften, elektrischen Eigenschaften des Motors nicht verzichtet werden soll.
Die Aufgabe wird neuerungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.
Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen der Neuerung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Neuerung wird nnhfl™? eines Ausführungsbeispiels mittels
Zechmmgen erläutert.
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DT-190 G
Es zeigen
Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines Motors nach der Erfindung,
Fig. 3 eine .Einzelheit, gesehen längs der Linie III-III der
Fig.2,
Fig. 5 eine Darstellung der Montage einer Spule und des hierzu verwendeten Montagewerkzeugs,
Fig. 6 eine alternative Ausführungsform der Spulenbefestigung durch Festkleben derselben am Statorgehäuse,
Fig. 7 eine bevorzugte Variante der Spulenanordnung bei einem 8rpoligen kollektorlosen Gleichstrommotor,
und
Fig. 9 eine schematische Darstellung einer Regelanordnung fUr einen erfindungsgemäßen Motor.
Fig. 9 eine schematische Darstellung einer Regelanordnung fUr einen erfindungsgemäßen Motor.
Gleiche und gleichw.irkende Teile werden in den einzelnen Figuren
jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen und gewöhnlich nur einmal beschrieben.
· 1 zeigt in stark vergrößertem Maßstab einen 8-poligen kollektorlosen
Gleichstrommotor Ίο, der als sogenannter Scheibenläufer ausgebildet ist und vorzugsweise zum Direktantrieb von
Plattenspielern dient. Die Motorwelle 11 dient dabei direkt zur Zentrierung der Schallplatten auf dem (nichtdargestel 1 ten) Plattenteller.
*
Der .Motor Io hat ein Druckgußgehäuse 12 (z.B. Zink oder Aluminium)
mit einem Lagerrohr 13, in dessen Innereiiwe^interlager 14 und
und dazwischen ein zur Speicherung von Dl dienender Filzring 16
angeordnet sind. Wie dargestellt dienen die Sinterlager 14 und zur genauen radialen Lagerung der Welle 11.
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DT-19O G
Unten geht das Lagerrohr 13 Über in eine Bodenplatte 17 des Gehäuses
12, und diese hat am Außenumfang zunächst eine balkonartige Erhöhung 18 und geht dann über in einen Gehäuserand 19.
der sich bis Über den Rotor 2o nach oben erstreckt. Außen am Geha'userand 19 sind drei Befestigungsaugen 23, 24, 25 vorgesehen.
Unten hat die Bodenplatte 17 einen rohrartigen Fortsatz 26, an
dessen unterem Rand ein Trageglied 27 für das untere Axiallager 28 der Welle 11 befestigt ist. z.B. wie dargestellt durch Umbiegen
des unteren Rands 29 des Teils 26 oder auch z.B. durch Verschraubung. Das Trageglied 27 ist als tiefgezogener Becher ausgebildet
und dient iur Aufnahme eines nur strichpunktiert angedeuteten
Teils 3o, z.B. eines Zahnrads oder einer Kurvenscheibe, wie sie zum Antrieb von Hilfsgeräten eines Plattenspielers regel massig benötigt werden. An der Unterseite des Bodens 17 ist eine
Scheibe 33 aus weichmagnetischem Material befestigt, z.B. aus MU-Metall; diese Scheibe soll StreuflUsse vom Motorteil zu einem
mit 34 bezeichneten Tachogenerator verhindern.
Der Tachogenerator 34 weist ein etwa trogförmiges Teil 35 aus
weichmagnetischem Material auf, dessen Außenrand 36 und Innenrand 37 nach unten ragen. Das Teil 35 ist an Vorsprüngen 38 dis Gehäuse
bodens 17 befestigt, und zwar exakt zentrisch zur Motorlängsachse 39. Dies wird in vorteilhafter Weise mittels eines in das Sinterlager
15 eingeführten, nicht dargestellten Zentrierwerkzeugs erreicht.
Unterhalb des Teils 35 ist eine Meßspule 42 befestigt, oberhalb desselben eine Kompensationsspule 43. Die Spulen 42 und
43 sind gegensinnig in Reihe geschaltet, so daß ein vom Motorteil ausgehender Streufluß beide Spul en durchsetzt und in beiden Spulen
entgegengesetzte, aber dem Betrag nach gleiche Spannungen induziert, die sich gegenseitig aufheben, so daß ein solcher Streufluß
die Tachometerspannung nicht beeinflußt. Die beiden Anschlüs se der in Reihe geschalteten Spulen 42 und 43 sind bei 44 aus dem
Gehäuse 12 herausgeführt.
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DT-190 G
Innerhalb des Innenrands 37 und mit radialem Abstand von diesem ist auf der Welle 11 eine Buchse 45 aus weichmagnetischem Material
befestigt, die als Teil des magnetischen Rückschlusses des Tachogenerators
34 dient. Unterhalb der Buchse 45 liegt ein Lagerring 46, undunter diesem ist auf der Welle 11 ein Sprengring 47 befestigt,
auf dem seinerseits eir*e weichmagnetische Scheibe 48 aufliegt, die an ihrem Umfang mit z.B. 2oo Zähnen 49 versehen ist,
welche eine genau gleiche Zahnteilung aufweisen. Die Innenbohrung diesar Scheibe 48 1st genau zentrisch zum Außenrand der Scheibe
und sitzt satt auf der Welle 11 auf, so daß der Spalt zwischen dem Rand der Scheibe 48 und dem Außenrand 36 an allen Stellen
praktisch gleich groß ist. Unterhalb der Scheibe 48 liegt ein Haite-und Mitnehmerglied 52, das auf der Welle U befestigt ist
und einen Mitnehmer 53 für die Scheibe 48 aufweist. Unter dem Glied S2 liegt das Zahnrad 3o. -
Am Innenumfang des Außenrands 36 ist ein radial-magnetisierter
Magnetring 54 befestigt, der auf seinem Innenumfang nebeneinander und im gleichen Abstand voneinander 2oo gleichnamige Pole
(z.B. 2oo Südpole) aufweist', also homdopolar magnetisiert ist.
Sein magnetischer Kreis schließt sich also über den Außenrand 36, das Teil 35, den Innenrand 37, die Buchse 45 und die Zahnscheibe
48. Dreht sich die Zahnscheibe 48 im Betrieb mit der Welle 11, so schwankt der in diesem magnetischen Kreis fließende Magr^tfluß
mit einer sehr hohen Frequenz, und dieser Fluß ist mit der Meßspule 42 verkettet und induziert in ihr eine relativ hochfrequente
Meßspannung, nicht dagegen in der Kompensationsspule 43. Man erhält also an den Leitern 44 eine Meßspannung, die - dank
Abschirmscheibe 33 und Kompensationsspule 43 - weitgehend frei von vom Motorteil induzierten Streuspannungen ist.
Auf der balkonartigen Erhöhung 18 sind, wie in Fig. 2 dargestellt,
vier Statorspulen 57, 58, 59 und 6o angeordnet, die als Rundspulen ausgebildet sind, jeweils 2-drähtig gewickelt sind und voneinander
die in Fig.2 angegebenen Winkelabstände aufweisen. Ihr Durchmesser
beträgt, wie dargestellt, jeweils etwa 1,4 Polteilungen. Diese
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DT-19o 6
Spulen sind sogenannte Backdrahtspulen, d.h. ihre Drähte sind miteinander
verbacken und bilden so einen sehr stabilen Spulenverbund, der auch größeren Biegekräften widerstehen kann, insbesondere den
bei der Hontage und Demontage Auftretenden, nicht unerheblichen
Magnetkräften des Rotors 2o.
_ „ . ο . . im Betrieb rotierende _.. , .,„...
Weicheisen. Bei der Spulenmontage wird diese Scheibe 63 zuerst auf
den Gehäuseboden 17 gelegt, wie das Fig.5 zeigt, und zwar so, daß vier in ihr vorgesehene Montagebohrungen 64, 65, 66, 67 (Fig.2)
mit entsprechenden Montagebohrungen des Gehäjsebodens 17 fluchten.
Fig. 1 zeigt nur zwei Montagebohrungen 64' und 66* des Gehäusebodens
17. Dann werden gemäß Fig.5 in alle Montagebohrungen Zentrierwerkzeuge
68 eingesteckt, deren Außendurchmesser dem Innendurchmesser
der Spulen entspricht, und auf diese Zentrierwerkzeuge werden die vier Spulen 57 bis 6o mit ihren Innenbohrungen aufgesetzt,
se daß ihre Lage im Gehäuse 12 genau festgelegt ist. - Dann wird gemäß Fig. 2 ein nichtmagnetischer Montagering 7o aus Beryllium-Kupfer
auf die Außenseiten der Spulen aufgelegt. Dieser Ring 7o hat an seiner Unterseite vier Gummi auflagen 72, mittels deren er
auf die Außenseiten der vier Spulen drückt. Dieser Ring 7o wird jeweils neben den Spulen mittels insgesamt sechs unmagnetischer
Schrauben 73 befestigt und nach unten gegen die Spulen gepreßt, wobei er sich elastisch-verformt und die Spulen so mit elastischer
Vorspannung auf einer Isolierfolie 18' an der Erhöhung 18 festhält.
Vor dieser Montage der Spulen - oder auch danach, wenn statt eines
durchgehenden Rings 7o entsprechende Ringsegmente verwendet werden - wird durch eine Durchbrechung des Gehäuserands 19 eine Leiterplatte
75 durchgesteckt,, auf der zwei Hall generatoren 76 und 77,
die diesen zugeordneten Widerstände 114 und 115 (Fig.9) und die vier Leistungstransistoren 82 bis 85 zur Steuerung der Ströme in
den vier Spulen 57 bis 6o angeordnet sind.
Diese Leiterplatte 75 1st, wie in Fig. 2 und 4 dargestellt, mit
zwei Nieten 86 an der balkonartigen Erhöhung 18 festgenietet, so daß die Hallgeneratoren 76 und 77 in den Sektor zwischen den beiden
Spulen 57 und 6o zu Hegen kommen. _,_
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DT-190 G ■
Die Kai!generatoren haben voneinander einen Abstand von 9o elektrisch;
der Hallgenerator 77 hat zur Mitte der Spule 57 und der
Hallgenerator 76 hat zur Mitte der Spule 6o jeweils einen Abstand von 18o° elektrisch. Die Leiterplatte 75 und die vier Spulen liegen
in derselben Ebene, nämlich der Luftspaltebene des Rotors 2o.
Nach der Montage der Spulen und der Leiterplatte 75 wird der obere
Teil des Rotors 2o aufgesetzt. Dieser weist einen axial magnetisierten Magnetring 9o auf, der mit acht Polen magnetisiert ist,
von 'denen in Fig. 1 zwei angedeutet sind. Dieser Ring 9o ist auf einer Trageplatte 9^aus Eisen aufgeklebt, an deren Umfang fünf
Mitnehmer 92 aus Aluminium befestigt sind, deren Oberseiten etwas höher sind als der Gehäuserand 19. Die Platte 91 ist in ihrer Mitte
an einem glockenförmigen Distanzstück 93 befestigt, das seinerseits auf die Welle 11 aufgepreßt ist. Die Welle 11 wird zur Montage
in das Lagerrohr 13 eingeführt, und dabei zieht dsr Magnet.9o
die Rückschlußscheibe 63 an, so daß sich diese,wie dargestellt,'
gegen den unteren Rand des Distanzstücks 93 legt, wozu die Scheibe 63 zweckmäßig durch eine entsprechende Gehäuseöffnung von außen geführt
wird. Das glockenförmige Distanzstück 93 umgibt dann mit Abstand das Lagerrohr 13 und kann sich um dieses herum drehen.
Die vier Spulen 57 bis 6o nehmen bei der Montage des Rotors den vom Magneten 9o ausgeübten magnetischen Zug auf, ebenso beim Abziehen
des Rotoroberteils 9o, 91, 93, wie das z.B. bei Reparaturen erforderlich werden kann.
Nach dem Aufsetzen des Rotors 2o werden die Buchse 45, die Lagerscheibe
46 und der Sprengring 47 angebracht, dann die Zahnscheibe 48 und das Teil 52 und anschließend gegebenenfalls das Zahnrad 3o.
Dann wird die Dicke der erforderlichen Lagerscheibe 28 bestimmt und anschließend das Teil 27 zusammen mit dieser Lagerscheibe am
rohrförmigen Ansatz 26 befestigt.
Die Spulen 57 bis 6o bilden vier Stränge Sl bis S4 (Vgl.Fig.9),
und zwar ist die Spule 57 mit der Spule 59 zweidrähtig in Reihe geschaltet, ebenso die Spule 58 mit der Spule 6o. Die Spulen 57 und
59 bilden also - infolge ihrer zweidrä'htigen Wicklung - zwei Stränge,
ebenso die Spulen 58 und 6o. Die zusammengehörenden Spulen sind
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1(11 (III
\ i": ' : : :* ·:":; Γ 7.7.1980
DT-190 ο
jeweils gleichsinnig geschaltet, d.h. wenn ζ.Ε. durch einen Draht
der Wicklungen 57 und 59 ein Strom fließt, erzeugen z.B. beide an ihrer Oberseite einen Süd-und an ihrer Unterseite einen Nordpol.
Bei der in Fig.2 dargestellten symmetrischen Spulenanordnung ist
eine solche Schaltungsweise erforderlich, v/as aber den Nachteil
hat, daß der Streufluß im Tachogeneratorteil 34 dabei relativ groß wird. -
Fig. 9 zeigt den Aufbau einer Regelanordnung, wie sie sich zur
Verwendung mit einem erfindungsgemäßen Motor besonders gut eignet.
Das. Ausgangssi gnal des Tachogenerators 34 wird in einem Verstärker
Io3 verstärkt. Die Frequenz f am Ausgang vcvn Io3 wird in einem
DA-Wandler Io4 in eine Istwertspannung u umgeformt. Diese wird
in einem Tiefpass-Filter Io5 geglättet und mit einem über eine
Leitung I06 zugeführten Soll-Wert in einem Vergleicher Io7 verglichen.
Das Ausgangssignal von Io7 wird in einem Verstärker Io8
verstärkt und dem Eingang eines Transistors Io9 zugeführt, welcher
Transistor den Motorstrom so steuert, daß die Motordrehzahl sehr genau auf dem gewünschtem Wert, z.B. 33 1/3 Drehungen pro
Minute, gehalten v.ird.
In Fig. 9 sind die am Motor Io angeordneten Teile mit einer strich
punktierten Linie llo umgeben. Man erkennt, daß der Motor - neben den beiden Anschlüssen des Tachogenerators 34 - nur drei zusätzliche
Anschlußleitungen 111, 112 und 113 benötigt, da die Widerstände
114 und 115 bereits auf der Leiterplatte 75 angeordnet sind Dies vereinfacht die Montagearbeiten außerordentlich und ist deshalb
sehr vorteilhaft. Der Punkt 113 ist über einen Widerstand 1OC
mit der Minusleitung verbunden.
Zur Verringerung des von der Statorwicklung hervorgerufenen Streu-
Zur Verringerung des von der Statorwicklung hervorgerufenen Streu-
,. u . ,.in anal.oqe.r Abwandluna. ,
flusses bei einem 8-poligen Motor (bzw. bei hinein Motor nn t 16
oder 24 Polen) eignet sich besonders gut eine Spulenanordnung gem.
Fig.7. Die Leiterplatte 75 und die Spulen 57 und 58 sind gleich angeordnet wie bei Fig. 1 und 2". Dagegen sind die beiden an'deren
Spulen 12o und 121 direkt fortlaufend nach.den Spulen 57 und 58 angeordnet, d.h. es liegen jev/eils 27o° elektrisch zwischen den
Spulen 57 und 58, 58 und 12o, sowie 12o und 121. Bei dieser Anordnung werden in Reihe geschaltet die Spulen 57 und 12o einerseits,
sowie 58 und 121 andererseits, und zwar wie dargestellt, jeweils
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7.7.1980
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2-drähtig und gegensinnig, d.h. wenn z.B. durch den Strang 122 (Spulen 57 und 12o) ein Strom fließt, erhält die Spule 57 auf
ihrer Oberseite einen Südpol, die Spule 12o auf ihrer Oberseite dagegen einen Nordpol. Es werden also jeweils ungleichnamige
Pole erzeugt und dadurch wird der Streufluß zum Tachogenerator ganz wesentlich reduziert, so daß bei den meisten Anwendungsfällen
die Abschirmplatte 33 vollauf genügt und die Kompensationsspule 43 entfallen kann, was eine wesentliche Vereinfachung bedeute*
und auch eine kürzere Bauweise des Motors ermöglicht.
Fig.8 zeigt schematiscn die Wirkung der Anordnung gemäß Fig.7.
Die Spulen 57, 58 und 12o sind hier in abgewickelter Form zwischen
dem Magnetring 9o und der Rückschlußscheibe 63 dargestellt.
Man erkennt, daß der' Fluß durch die Spule 57 hier entgegengesetzt
ist zu dem Fluß durch die mit der Spule 57 in Reihe geschaltete Spule 12o,und dasselbe gilt natürlich analog für die Spulen 58 und
121. Der Streufluß wird hierdurch wesentlich reduziert. Die Unsymmetrie der Anordnung relativ zur Rotorachse wirkt sich bei guter
Lagerung nicht störend aus.
Eine alternative Art der Spulenbefesti-gung zeigt Fig.6 am Beispiel
. der Spule 59. Zwischen dieser Spule und der balkonartigen
Erhöhung 18 ist ein Vliesring 125 angeordnet, der mit einem Zweikpmponenten-Kleber
getränkt ist. Die' Spulen werden wie üblich mit den erfindungsgemäßen Stiften 68 gem.Fig.5 justiert, dann aufgeklebt,
mit einem geeigneten Werkzeug am Gehäuse festgespannt und auf Härtetemperatur gebracht. Durch eine Ringnut bzw. Auskehlung
126 wird verhindert, daß Kleber zum Bodenabschnitt 17 herunterlaufen kann und die KückschluBplatte 63 dort festklebt.
Selbstverständlich kann die vorliegende Neuerung in gleicher
Weise z.B. auch mit einem optisch arbeitenden Tachogenerator verwendet werden. Ebenso sind im Rahmen des allgemeinen Erfindungsgedankens der vorliegenden Neuerung zahlreiche weitere Abwandlungen
und Modifikationen möglich.
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Claims (1)
- Schutzansprüche1. Motor mit einem Scheibenläuferrotor, in dessen flachem Luftspalt eine eisenlose Statorwicklung angeordnet ist, vorzugsweise langsamlaufender, kollektorloser Gleichstrommotor zum Direktantrieb von Aufnahme- und/oder Wiedergabegeräten, dadurch gekennzeichnet , daß beiderseits der Statorwicklung (57, 58, 59, 60 bzw. 57, 58, 120, 121) vorgesehene Rotorteile, nämlich eine Rückschlußscheibe (63) einerseits sowie eine Platte (91) mit daran befestigtem Magnetring (90) andererseits drehfest mit einem Distanzstück (93) verbunden sind, das ein zum Stator (12, 13, 17, 18, 19) gehörendes, der Lagerung des Rotors (20) diene:ides Lagerrohr (13) mit Spiel mindestens teilweise umgibt.2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeic hnet daß das Distanzstück (93) glockenförmig ausgebildet ist.Motor nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Lagerrohr (13) einstückig mit dem Motorgehäuse (12) ausgebildet ist und sich nach unten in eine Bodenplatte (17) fortsetzt, welche den Rotor (20) von unten her umgibt und an ihre Außenseite eine balkonartig ausgebildete Erhöhung (18) aufweist, auf der Sektoren von Statorspulen (57, 58, 59, 60 bzw. 57, 58, 120, 121) befestigt sind.Motor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß das als Motorgehäuse dienende Druckgußgehäuse (12)- 10 -"*- 10" -* "' " 7.7.1980DT-190 Gunterhalb einer Bodenplatte (17) einen rohrförmigen Fortsatz (26) aufweist, an dem ein Trageglied (27) für das untere Axiallager (28) des Rotors (20) befestigt ist.5. Motor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß das Trageglied (27) am rohrför; igen Fortsatz (26) durch Verformung desselben befestigt ist.6. Motor nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet , daß das Trageglied (27) als becherförmiges, tiefgezogenes Teil ausgebildet ist.7. Motor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet daß das Trageglied (27) eine seitliche Öffnung (271) zum Abtrieb eines innerhalb des Teils (27) angeordneten Teils (30), insbesondere eines Zahnrads oder einer Kurvenscheibe, aufweist.
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