DE1276798B

DE1276798B - Buerstenloser Gleichstrommotor mit Dauermagnetlaeufer

Info

Publication number: DE1276798B
Application number: DEL51683A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Helmut Moczala; Dipl-Ing Willi Otzipka
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1965-07-15
Filing date: 1965-09-22
Publication date: 1968-09-05
Also published as: GB1157274A; CH449759A; US3456174A; DE1276797B; US3452262A; NL6609980A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

H02k

Deutsche Kl.: 21 dl-39

Nummer: 1276 798

Aktenzeichen: P 12 76 798.5-32 (L 51683)

Anmeldetag: 22. September 1965

Auslegetag: 5. September 1968

Die Erfindung bezieht sich auf bürstenlose Gleichstrommotoren mit Dauermagnetläufern, deren η Ständerspulen in Abhängigkeit von der Läuferstellung über η Transistoren gespeist werden. Die Stromdurchlässigkeit der η Ständertransistoren ist über in den Basiskreisen von (n-1) Transistoren liegende Steuerelemente steuerbar, welche von einem mit dem Läufer rotierenden Magnetfeld beeinflußt werden. Der Basiskreis des Transistors ohne Steuerelement ist an die Kollektor-Emitter-Strecke der übrigen Transistoren angekoppelt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen funktionsfähigen Gleichstrommotor der eingangs geschilderten Art anzugeben, bei welchem der Aufwand an Steuerelementen wegen der hohen Kosten solcher Elemente herabgesetzt ist.

Es sind schon bürstenlose Gleichstrommotoren mit zwei Ständerspulen bekanntgeworden, bei welchen die Ständerspulen über zwei Transistoren gespeist werden, deren Stromdurchlässigkeit von nur einem Steuerelement gesteuert wird. Eine dieser bekannten Anordnungen besteht darin, daß die beiden Transistoren, welche den Ständerspulen vorgeschaltet sind, über einen bistabilen Schwingkreis beeinflußt werden, welcher wiederum durch das eine Steuerelement gesteuert wird. Der Aufwand für diesen Motor ist gegenüber dem herkömmlichen Motor erhöht, da für den bistabilen Schwingkreis zusätzliche Elemente, u. a. zwei weitere Transistoren, benötigt werden. Diese bekannte Anordnung hat noch den weiteren Nachteil, daß Mittel vorgesehen werden müssen (Unsymmetrien im magnetischen Kreis), um zu vermeiden, daß der Läufer Ruhestellungen einnimmt, aus welchen heraus der Anlauf nicht gesichert ist. Erst durch diese Mittel liegt gleichzeitig für den Motor eine eindeutige Drehrichtung fest.

Bei einer weiteren dieser bekannten Anordnungen liegt das eine Steuerelement im Basiskreis des einen Speisetransistors, welcher mit einem Hochfrequenzoszillator gekoppelt ist, durch welchen der zweite Speisetransistor beeinflußt wird, und zwar dahin gehend, daß er in dem Moment stromdurchlässig wird, in welchem der erste Speisetransistor stromundurchlässig wird. Der Aufwand des Hochfrequenzoszillators ist gegenüber einem Motor mit zwei Steuerelementen keineswegs verringert, und es ergibt sich hier der zusätzliche Nachteil, daß die Hochfrequenz genauestens abgeschirmt werden muß, da sonst beim Betrieb des Gerätes, in welches der Motor eingebaut ist, Störungen anderer elektronischer Geräte auftreten werden.

Bei zwei weiteren dieser bekannten Anordnungen Bürstenloser Gleichstrommotor mit
Dauermagnetläufer

Anmelder:

Licentia Patent-Verwaltungs-G. m. b. H.,

6000 Frankfurt, Theodor-Stern-Kai 1

Als Erfinder benannt:

Dr.- Ing. Helmut Moczala, 2900 Oldenburg;

Dipl.-Ing. Willi Otzipka, 1000 Berlin

ist der Aufwand zum Betrieb des Motors zwar herabgesetzt, die angegebenen Schaltungen sichern auch bei einmal angelaufenem Motor dessen weiteren Betrieb, haben aber den Nachteil, daß für den Motor wiederum zusätzliche Mittel vorgesehen werden mußten, um einen Selbstanlauf in einer gewünschten Richtung sicher zu stellen.

Alle diese bekannten Anordnungen haben aber

as noch einen weiteren gemeinsamen Nachteil. Sie lassen sich nämlich nur für zwei Ständerspulen bzw. für zwei Speisetransistoren anwenden und eine Erweiterung auf drei und mehr Ständerspulen und entsprechend viel Speisetransistoren ist, ohne einen erhebliehen Mehraufwand, nicht möglich.

Durch die Erfindung wird die eingangs gestellte Aufgabe nun dadurch gelöst, daß bei einem Motor der eingangs genannten Art die Steuerelemente in den Basiskreisen der (n-1) Ständertransistoren magnetfeldabhängige Widerstände sind und daß die Kollektoren der Ständertransistoren mit im Basiskreis angeordneten magnetfeldabhängigem Widerstand mit der Basis des Ständertransistors ohne magnetfeldabhängigen Widerstand über Gleichrichterelemente verbunden sind. Ein solcher Motor läuft aus jeder Stellung heraus an und hat auch eine eindeutige Drehrichtung. Durch die Ankopplung des Ständertransistors ohne magnetfeldabhängigen Widerstand über die Dioden ergibt sich noch der weitere Vorteil, daß für diese entsprechende Ständerspule die Kommutierung verbessert wird, da durch die angegebene Ankopplung der Stromeinsatz schlagartig kommt und die sonst nicht zu vermeidende Überlappung des abfallenden Stromes des Transistors, welcher gerade stromdurchlässig war und des ansteigenden Stromes des Transistors, welcher jetzt stromdurchlässig gesteuert werden soll, vermieden wird.

809 599/201

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.

Mit 1, 2 und 3 sind die Ständerspulen bezeichnet, welche über die Transistoren 4, S und 6 aus der Batterie 7 mit Strom versorgt werden. Die Basen der Ständertransistoren 4, 5 und 6 liegen an Spannungsteilern, wobei die beiden Transistoren 4 und 6 je einen magnetfeldabhängigen Widerstand 9 bzw. 10 und zwei Widerstände 11 und 12 aufweisen, während der Spannungsteiler des Transistors 5 aus zwei Widerständen 13 und 14 besteht. Die Kollektoren der Transistoren 4 und 6 sind über Gleichrichterelemente 15 und 16 mit der Basis des Transistors 5 verbunden. Gemeinsam werden alle drei Transistoren vom Regeltransistor 17 beaufschlagt, welcher während des Hochlaufs des Motors geöffnet ist.

Die Wirkungsweise des Motors nach der Erfindung ist folgende: Durch Schließen des Schalters 8 werden die Ständerspulen 1, 2 und 3 an Spannung gelegt. In Abhängigkeit von der Läuferstellung wird einer der Transistoren 4, 5 oder 6 stromdurchlässig gesteuert, so daß die zugehörige Ständerspule mit Strom versorgt wird. Durch ein mit der Welle rotierendes magnetisches Segmentstück werden die magnetfeldabhängigen Widerstände 9 und 10 in Abhängigkeit von der Läuferstellung einem Magnetfeld ausgesetzt. Wenn dieses Segment nun einem der magnetfeldabhängigen Widerstände gegenübersteht, so wird ein Magnetpfad geschlossen und dieser Widerstand von einem Magnetfeld durchsetzt, so daß sein Widerstandswert sich beispielsweise erhöht. Bei hohen Widerstandswerten der magnetfeldabhängigen Widerstände sind die zugehörigen Transistoren 4 und 6 stromundurchlässig, während gleichzeitig der nicht mit einem magnetfeldabhängigen Widerstand verbundene Transistor 5 stromdurchlässig ist. Wenn entweder der Transistor 4 oder der Transistor 6 stromdurchlässig ist, dadurch, daß das Segment dem zugehörigen magnetfeldabhängigen Widerstand 9 oder 10 gerade nicht gegenübersteht, wird so automatisch durch die Ankopplung über die Gleichrichterelemente 15 und 16 der Transistor 5 stromundurchlässig. Das rotierende Segment läßt sich nun so ausbilden, daß es einmal dem magnetfeldabhängigen Widerstand 9 gegenübersteht, während der magnetfeldabhängige Widerstand 10 frei ist, daß es zweitens dem Widerstand 10 gegenübersteht, während der Widerstand 9 frei ist und daß es drittens beiden magnetfeldabhängigen Widerständen 9 und 10 gegenübersteht. Die Reihenfolge der Durchschaltung der Transistoren ist dann folgende: Zuerst wird Transistor 6 durchgeschaltet, dann folgt der Transistor 4 und als dritter der Transistors, während jeweils, die beiden anderen Transistoren stromundurchlässig sind.

Auf diese Weise erhöht der Motor seine Drehzahl bis zu einer gewünschten zu regelnden Drehzahl. Bei dieser Ansprechdrehzahl spricht ein Regler an, weleher nicht genauer dargestellt ist, so daß die Stromdurchlässigkeit des Regeltransistors 17 gedrosselt wird. Die Folge ist, daß die Transistoren 1, 2 und 3 nicht mehr voll durchgeschaltet werden und demzufolge die Drehzahl des Motors absinkt. NachUnterschreiten der Ansprechdrehzahl wird der Regeltransistor 17 wieder voll stromdurchlässig und die Ständerwicklungen erhalten wieder Strom. Auf diese Weise läßt sich der Motor mit großer Genauigkeit mit der zu regelnden Drehzahl betreiben.

Claims

Patentanspruch:

Bürstenloser Gleichstrommotor mit Dauermagnetläufer und einem Ständer mit η in Abhängigkeit von der Läuferstellung über η Transistoren gespeisten Ständerspulen, bei dem zur Steuerung der Stromdurchlässigkeit der Transistoren in den Basiskreisen von (n-1) Transistoren je ein von einem mit dem Läufer rotierenden Magnetfeld beeinflußbares Steuerelement vorgesehen ist und der Basiskreis des Transistors ohne Steuerelement an die Kollektor-Emitter-Strecke der übrigen Transistoren angekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die

Steuerelemente in den Basiskreisen der (n-1) Ständertransistoren (4, 6) magnetfeldabhängige Widerstände (9,10) sind und daß die Kollektoren der Ständertransistoren (4, 6) mit im Basiskreis angeordneten magnetfeldabhängigem Widerstand

(9, 10) mit der Basis des Ständertransistors (5) ohne magnetfeldabhängigen Widerstand über Gleichrichterelemente (15, 16) verbunden sind.

In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 1 349 482;

Soviet Inventions Illustrated, Nr. II, März 1963, C: Electricity, Electronics, Communications, p. 10 und 11.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

809 599/201 8.68 © Bundesdruckerei Berlin