DE1563009B2

DE1563009B2 - DC MACHINE WITH PERMANENT MAGNETIC RUNNER AND ELECTRONIC COMMUTATION

Info

Publication number: DE1563009B2
Application number: DE19661563009
Authority: DE
Inventors: Paul; Borcke Ulrich von; 8520 Erlangen Hini
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1966-08-10
Filing date: 1966-08-10
Publication date: 1972-05-18
Also published as: DE1563009A1

Description

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grenzenden magnetisch leitenden Teilen, die auch vom dieser relativ großen Luftspaltfläche ist es also nicht Maschinenfluß durchsetzt sind, schwachpermeabel erforderlich, die Halbleiterwiderstände — wie das sind und eine hohe Koerzitivkraft besitzen. Beispiels- sonst meist wichtig ist — an einer ganz bestimmten weise kann der Permanentmagnet aus oxydischem winzigen Stelle einzujustieren. Vielmehr können die Material mit einer relativen Permeabilität von unge- 5 Halbleiterwiderstände an einer beliebigen Stelle der fähr μ S 1 bestehen. Der Permanentmagnet soll Luftspaltfläche liegen. Der Einbau der Halbleiterschwachpermeabel sein, damit sein magnetischer widerstände ist also beim erfindungsgemäßen Steuer-Widerstand groß gegenüber demjenigen des an den kopf bzw. der Maschine technisch besonders einfach. Halbleiterwiderstand abgrenzenden und für seinen Bei einigen Maschinen, insbesondere bei einigen weiter Fluß und den Maschinenfluß vorgesehenen, magne- io unten beschriebenen (F i g. 1 bis 3) Innenläufertisch leitenden Materials (z. B. Trafoblech) ist. maschinen, kann die erforderliche Anzahl von HaIb-In den Steuermechanismus der erfindungsgemäßen leiterwiderständen vor dem Einbau schon in einem Maschine sind die magnetfeldabhängigen Halbleiter- Ring, der z. B. aus Kunststoff bestehen kann, gesetzt widerstände starr eingebaut, und der Steuerkopf wird werden und dieser Ring dann so auf die Ständerpakete nicht bewegt. Daher kann die Breite der Luftspalte, 15 aufgesetzt werden, daß jeder Halbleiterwiderstand in die die Halbleiterwiderstände eingesetzt sind, auf auf der vorgesehenen Luftspaltfläche liegt,
die Dicke der Halbleiterwiderstände beschränkt Die erfindungsgemäße Gleichstrommaschine kann werden, und schließlich brauchen keine mehr oder sowohl eine Innenläufer- als auch eine Außenläuferweniger stoßempfindlichen Halterungen verwendet maschine sein. Ein Beispiel einer Gleichstrommaschine zu werden. Zwar wird für die magnetfeldabhängigen 20 mit permanentmagnetischem Innenläufer ist der Halbleiterwiderstände meist ein zusätzlicher Luftspalt sogenannte Hörnermotor (s. deutsche Patentschrift im Magnetkreis des Maschinenflusses erforderlich. 1117 721). Dieser besitzt einen Ständer, dei pro Dieser Luftspalt, der im allgemeinen höchstens 100 bis Phase ein langgestrecktes, parallel zur Motorachse 500 μ breit zu sein braucht, ist aber schmal gegenüber verlaufendes Ständerpaket (Polschuh) mit einem dem Luftspalt zwischen Läufer und Ständer. Die 25 gemeinsamen, etwa senkrecht zur Motorachse stehenerfindungsgemäße Maschine hat also fast den gleichen den Rückschlußblech (Joch) enthält. Es können dabei Wirkungsgrad wie die herkömmliche Kollektor- z. B. drei oder sechs Ständerpakete aus Trafoblech maschine. Sie hat dieser aber gegenüber unter anderem vorgesehen sein, die — um 120 bzw. 60° gegeneinander den Vorteil, daß sie keine mechanisch gegeneinander- versetzt — am zylindrischen Läufer (der parallel zu bewegten Kontakte enthält. 30 einem Zylinderdurchmesser permanent magnetisiert Dadurch, daß die Halbleiterwiderstände starr in den ist) entlangführen und vom Läufer nur durch einen zugehörigen Luftspalt eingesetzt sind, ist einerseits schmalen Luftspalt getrennt sind. Die Ständerpakete eine schnelle Abführung der in ihnen frei werdenden bzw. Polschuhe des Hörnermotors sind nach einer Verlustwärme gewährleistet. Andererseits wird das Seite hin parallel zur Motorachse verlängert. Die Widerstands verhältnis Rb/R₀ der Halbleiterwider- 35 verlängerten Teile werden als »Hörner« bezeichnet, stände, da die Luftspaltbreite auf die Dicke dieser Um diese »Hörner« ist je eine Motorwicklung gelegt, Halbleiterwiderstände beschränkt werden kann, so die maschinengewickelt sein kann. Auf die Enden groß, daß die Elektronik, auf die die Halbleiterwider- der Hörner ist die Ständerrückleitung (Joch) des stände im allgemeinen geschaltet werden, sehr einfach Motorflusses aufgesetzt. Die Ständerrückleitung kann aufgebaut sein kann. In einer solchen Elektronik 40 dabei eine massive Scheibe, das »Rückschlußblech« können die Halbleiterwiderstände beispielsweise auf (z. B. aus Trafoblech), sein.bordering magnetically conductive parts, which are also penetrated by this relatively large air gap area, so there is no machine flux, are required to be weakly permeable, the semiconductor resistors - as they are and have a high coercive force. For example - otherwise it is mostly important - the permanent magnet can be adjusted from tiny oxidic points in a very specific way. Rather, the material can consist of a relative permeability of approximately 5 semiconductor resistances at any point of approximately μ S 1. The permanent magnet should lie in the air gap area. The installation of the semiconductor weakly permeable so that its magnetic resistance is technically particularly simple with the control resistor according to the invention compared to that of the head or the machine. In some machines, especially in some further flux and the machine flux, it is provided magnetically below (Figs. 1 to 3) inner rotor table conductive material (z. B. transformer sheet) is demarcating semiconductor resistance. machines, the required number of Halb-In the control mechanism of the conductor resistors according to the invention before installation in a machine are the magnetic field-dependent semiconductor ring, the z. B. can be made of plastic, set resistors rigidly installed, and the control head will be and then this ring is not moved on the stator packs. Therefore, the width of the air gaps 15 can be set so that each semiconductor resistor in which the semiconductor resistors are inserted lies on the air gap area provided,
the thickness of the semiconductor resistors limited. The DC machine according to the invention can be used, and finally no more or both an inner rotor and an outer rotor less shock-sensitive mounts need to be used machine. To become an example of a DC machine. For the magnetic field-dependent 20 with permanent magnetic internal rotor, the semiconductor resistance is usually an additional air gap, so-called horn motor (see German patent specification in the magnetic circuit of the machine flux. 1117 721). This has a stator, dei per air gap, which generally needs to be at most 100 to phase an elongated 500 μ wide parallel to the motor axis, but is narrow opposite the stator package (pole shoe) with an air gap between the rotor and the stator. The 25 common machine according to the invention, which are approximately perpendicular to the motor axis, has almost the same type of return plate (yoke). It can be as efficient as the conventional collector z. B. three or six stator packs from sheet metal transformer machine. However, compared to this, it has to be provided, among other things, which - by 120 or 60 ° with respect to one another has the advantage that it is not mechanically offset from one another - on the cylindrical rotor (which contains contacts moving parallel to. 30 a cylinder diameter is permanently magnetized Semiconductor resistors rigidly run along the is) and are only inserted from the rotor through an associated air gap, on the one hand narrow air gap is separated. The stator packs ensure rapid removal of the pole pieces of the horn motor that are released in them after heat loss. On the other hand, the side is extended parallel to the motor axis. The resistance ratio Rb / R _{0 of} the extended semiconductor resistors are referred to as "horns" because the air gap width depends on the thickness of these. A motor winding is placed around these "horns", semiconductor resistances can be limited so that they can be machine-wound . On the ends large that the electronics, to which the semiconductor resistors are the horns, the stator return line (yoke) of the stalls are generally connected, very simply put the motor flux on. The stator return line can be constructed. In such electronics 40, a massive disk, the "return plate", can be the semiconductor resistors, for example on (for example made of transformer sheet).

je einen Schaltransistor geschaltet sein, in dessen Bei einer derartigen Innenläufermaschine kann Kollektor-Emitter-Kreis eine zu steuernde Last liegt. jeder magnetfeldabhängige Halbleiterwiderstand ge-Während es bisher im allgemeinen erforderlich war, maß einer Ausbildung der Erfindung zwischen das zwischen einem Halbleiterwiderstand und den Schalt- 45 Rückschlußblech und ein Ständerpaket gesetzt sein, transistor eine weitere Transistorstufe zu schalten, Zur Vormagnetisierung des Halbleiterwiderstandes kann der Halbleiterwiderstand bei der erfindungs- kann dabei ein zur Maschinenachse koaxialer Ringgemäßen Kommutierungseinrichtung unmittelbar auf magnet vorgesehen sein. Beispielsweise kann der den Schalttransistor — und zwar in dessen Kollektor- Ringmagnet parallel oder senkrecht, axial oder radial Basis- oder Emitter-Basis-Kreis — geschaltet werden. 50 zur Maschinenachse magnetisiert sein. Er kann dabei Die Tatsache, daß bei der neuen Maschine pro die Ständerpakete zylinderförmig umgeben. Ebenso Wicklung ein Transistor weniger — bei einer drei- ist es möglich, daß ein Ringmagnet koaxial zur Maphasigen Maschine also drei Transistoren — als bei schinenachse in den zylindrischen Raum zwischen den früheren Maschinen dieser Art gebraucht wird, be- Ständerpaketen eingesetzt oder auf die Enden der deutet einen großen Vorteil und läßt sich damit 55 Ständerpakete — innerhalb oder außerhalb des begründen, daß — vor allem bedingt durch den Rückschlußbleches — aufgesetzt ist. Wenn zwei oder schmalen Luftspalt — das Widerstandsverhältnis mehrere dieser Ringmagnete zugleich verwendet der Halbleiterwiderstände größer ist als bei früheren weiden, soll sich deren Fluß im Bereich der Halbleiter-Maschinen, widerstände addieren.one switching transistor each can be connected, in which case such an internal rotor machine can Collector-emitter circuit a load to be controlled is located. every magnetic field-dependent semiconductor resistance ge-while it has hitherto generally been necessary to measure an embodiment of the invention between the be placed between a semiconductor resistor and the switch- 45 return plate and a stator package, transistor to switch another transistor stage, to premagnetize the semiconductor resistor In the case of the semiconductor resistor, in the case of the invention, a commutation device coaxial with the machine axis can be provided directly on the magnet. For example, the the switching transistor - in its collector ring magnet parallel or perpendicular, axially or radially Base or emitter-base circuit - can be switched. 50 be magnetized to the machine axis. He can do it The fact that in the new machine pro surround the stator packs in a cylindrical shape. as well Winding one transistor less - with a three - it is possible that a ring magnet is coaxial with the Maphasigen Machine so three transistors - as with the machine axis in the cylindrical space between the earlier machines of this type are used, loading stator assemblies or used on the ends of the indicates a great advantage and can be used for 55 stator packages - inside or outside the justify that - mainly due to the return plate - is attached. If two or narrow air gap - the resistance ratio uses several of these ring magnets at the same time the semiconductor resistances are greater than in earlier pastures, should their flow in the field of semiconductor machines, add up resistances.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Steuer- 60 Die zur Vormagnetisierung der Halbleiterwiderkopfes besteht darin, daß die Halbleiterwiderstände, stände angewendeten Magnete können selbstverderen Fläche z. B. nur 1 bis 2 mm² beträgt, meist in ständlich auch andere Formen als die Ringform einen Luftspalt gesetzt sind, der eine Fläche von etwa haben; auch können für jeden Halbleiterwiderstand lOfacher Größe hat. Die Luftspaltfläche ist deshalb getrennte Vormagnetisierungsmagnete vorgesehen sein, im allgemeinen so groß, weil der Luftspalt im starken 65 Die Ringmagnete sind bei der Innenläufermaschine Maschinenfluß liegt, dessen magnetisch leitende Teile lediglich als Beispiel einer einfachen Konstruktion einen gewissen Mindestquerschnitt haben sollen, genannt. Auch können die Ringmagnete bei vielen damit sie nicht magnetisch gesättigt werden. Wegen Anwendungen zusätzlich stabilisierend auf denAnother advantage of the control system according to the invention 60. The premagnetization of the semiconductor resistor head is that the semiconductor resistors, applied magnets can self-erderen surface z. B. is only 1 to 2 mm ² , usually in permanent shapes other than the ring shape an air gap are set, which have an area of about; can also have ten times the size for each semiconductor resistor. The air gap area should therefore be provided with separate bias magnets, generally so large, because the air gap is in the strong machine flux, the magnetically conductive parts of which should only have a certain minimum cross-section as an example of a simple construction. The ring magnets can also be used by many so that they are not magnetically saturated. Due to applications additionally stabilizing on the

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Ständer, insbesondere auf die Ständerpolschenkel, F i g. 13 bis 15 Schnitte durch eine Innenläufer-Stator, in particular on the stator pole legs, F i g. 13 to 15 cuts through an internal rotor

wirken. maschine, bei der der Maschinenfluß nur zum Teilworks. machine in which the machine flow is only partially

Wesentlich ist aber weder die Form noch die durch die Feldplatte geleitet wird, undHowever, neither the shape nor the shape that is passed through the field plate is essential, and

— vorteilhaften — stabilisierend wirkenden Eigen- F i g. 16 und 17 Schnitte durch eine erfindungs-- advantageous - stabilizing properties F i g. 16 and 17 sections through an inventive

schaften der zusätzlichen Permanentmagnetkreise. 5 gemäße Außenläufermaschine.properties of the additional permanent magnet circuits. 5 according to external rotor machine.

Vielmehr ist wesentlich, daß das magnetische Volumen In den F i g. 1 bis 3 sind gleiche Teile gleich beder Erregermagnete dieser Kreise ausreicht, um den zeichnet. In F i g. 1 ist ein Schnitt senkrecht zur Arbeitspunkt auf der Widerstandskennlinie der Halb- Maschinenachse einer Innenläufermaschine mit einem leiterwiderstände in der oben beschriebenen Weise erfindungsgemäßen Steuerkopf gezeichnet. Die F i g. 2 an die richtige Stelle zu verschieben. Das gelingt bei io und 3 sind Schnitte durch die Maschine gemäß F i g. 1 starkem Maschinenfluß oft nur mit einem entsprechend längs der Linien II-II bzw. III-III. Das in F i g. 1 und 2 starken Fluß des zusätzlichen Permanentmagnet- gezeichnete Ausführungsbeispiel einer dem Hörnerkreises, also nur mit einem relativ großen magnetischen motor entsprechenden Maschine besitzt drei Ständer-Volumen von deren Erregermagneten. Wenn die wicklungen, von denen zwei in F i g. 2 mit 15 und 16 Maschine dadurch nicht verlängert werden soll, ist 15 bezeichnet sind. Die magnetfeldabhängigen Halbleiteres — jedenfalls bei Innenläufermaschinen — zweck- widerstände 1 bis 3 sind zwischen die Ständerpakete 4 mäßig, die Ringmagnete zu verwenden. Selbstver- bis 6 und das Rückschlußblech (Joch) 14 eingeklemmt, ständlich soll deren Vormagnetisierungsfluß trotzdem Die Halbleiterwiderstände 1 bis 3 sind also auf die auch auf die Halbleiterwiderstände konzentriert das Rückschlußblech 14 berührenden Endflächen der werden. Das kann durch an die Kreisform der Ma- 20 Ständerpäkete 4 bis 6 aufgesetzt. Auf der Innenseite schine angepaßte Form der den zusätzlichen Magnet- — also auf der zur Maschine hin gewandten Seite — kreis bildenden Körper erreicht werden. des Rückschlußbleches 14 sind dabei zwei zur Ma-Rather, it is essential that the magnetic volume In FIGS. 1 to 3 are identical parts Excitation magnets of these circles are sufficient to draw the. In Fig. 1 is a section perpendicular to Working point on the resistance curve of the half machine axis of an internal rotor machine with a Line resistors drawn in the manner described above control head according to the invention. The F i g. 2 move to the right place. This succeeds with io and 3 are cuts through the machine according to FIG. 1 strong machine flow often only with a corresponding one along the lines II-II or III-III. The in Fig. 1 and 2 strong flow of the additional permanent magnet - drawn embodiment of the horn circle, so only with a relatively large magnetic motor corresponding machine has three stand volumes from their excitation magnets. When the windings, two of which are shown in FIG. 2 with 15 and 16 Machine is not to be extended as a result, is designated 15. The magnetic field dependent semiconductors - at least with internal rotor machines - purpose resistors 1 to 3 are between the stator packs 4 moderate to use the ring magnets. Self-locking to 6 and the return plate (yoke) 14 pinched, Of course, their bias flux should anyway. The semiconductor resistors 1 to 3 are therefore on the the return plate 14 also concentrates on the semiconductor resistors touching end faces of the will. This can be attached to the circular shape of the stator packs 4 to 6. On the inside machine-adapted shape of the additional magnet - i.e. on the side facing the machine - circular body can be achieved. of the return plate 14 are two for the Ma-

Bei der Außenläufermaschine ist die Konstruktion schinenachse 7 koaxiale, parallel zu dieser magnetibisweilen einfacher, wenn jeder Halbleiterwiderstand sierte Ringmagnete 8 und 9 vorgesehen, die an die getrennt vormagnetisiert wird. Hat die Außenläufer- 25 Ständerpakete 4 bis 6 angrenzen. Die Halbleiterwidermaschine einen permanentmagnetischen zylindrischen stände werden vom Fluß des Läufers 17 und von den Läufer, so kann gemäß einer weiteren Ausbildung der Flüssen der Magnete 8 und 9 durchsetzt. Die Magnete Erfindung der Läufer in der Maschinenachsrichtung 8 und 9 können die oben beschriebenen Ringmagnete nach einer Seite hin verlängert sein, und die starr mit sein; ihr Fluß durchsetzt das Blech 14, die Ständerdem Ständer verbundene innerhalb des verlängerten 30 pakete 4 bis 6 und die Segmente 18 und 19; letztere Außenläufers ruhende Ständerrückleitung kann für jede sind in dem Schnitt III-III, der in F i g. 3 gezeichnet Ständerwicklung mindestens einen vom Maschinanfiuß ist, deutlicher dargestellt. Es ist jedoch auch möglich, senkrecht zu ihrer Fläche durchsetzten, permanent nur einen Ringmagnet 8 oder 9 zu verwenden oder vormagnetisierten Halbleiterwiderstand enthalten. aber jedem Halbleiterwiderstand einen Teil eines oderIn the external rotor machine, the construction is machine axis 7 coaxial, parallel to this magnetibisweilen simpler if each semiconductor resistor-based ring magnets 8 and 9 are provided, which is premagnetized to the separately. Has the external rotor 25 stator packages 4 to 6 adjoin. The semiconductor resistor machine, a permanent magnetic cylindrical state, is permeated by the flux of the rotor 17 and by the rotor, so the fluxes of the magnets 8 and 9 can be penetrated according to a further embodiment. The magnets invention of the runners in the machine axis direction 8 and 9, the ring magnets described above can be extended to one side, and the rigid with; their flow passes through the sheet metal 14, the uprights connected to the upright within the elongated 30 packets 4 to 6 and the segments 18 and 19; The latter external rotor stationary stator return line can be for each in the section III-III, which is shown in FIG. 3 drawn stator winding is at least one of the Maschinanfiuß, shown more clearly. However, it is also possible to use only one ring magnet 8 or 9 permanently, penetrated perpendicularly to its surface, or to contain a premagnetized semiconductor resistor. but every semiconductor resistor part of an or

Bei einer Drei-Phasen-Ständerwicklung werden 35 beider Ringmagnete zuzuordnen. Die Segmente 18 drei Halbleiterwiderstände bzw. Anordnungen dieser und 19 wären dann entsprechend zu verkleinern. Bei-Ärt gebraucht, die um 120° gegeneinander versetzt spielsweise reicht es in vielen Fällen aus, für die in den Raum zwischen der Maschinenachse und den Vormagnetisierung der Halbleiterwiderstände nur die verlängerten Außenläufer gesetzt sind. Zu einer Halb- Teile 10,11 bzw. 12 und 13 (und entsprechend bei dem leiterwiderstandsanordnung gehört dabei mindestens 40 Halbleiterwiderstand 3) der Ringmagnete zu verein Permanentmagnet zur Vormagnetisierung. Der wenden.In the case of a three-phase stator winding, 35 of the two ring magnets must be assigned. The segments 18 three semiconductor resistors or arrangements of these and 19 would then have to be reduced accordingly. Bei-Ärt used that are offset by 120 ° from one another, for example, it is sufficient in many cases for in the space between the machine axis and the premagnetization of the semiconductor resistors only the extended external runners are set. To a half-parts 10,11 or 12 and 13 (and correspondingly with the Conductor resistor arrangement includes at least 40 semiconductor resistors 3) to combine the ring magnets Permanent magnet for pre-magnetization. The turn.

Fluß dieses Magnets ist dabei so geführt, daß er auf Bei der augenblicklichen Läuferstellung gemäß den Halbleiterwiderstand konzentriert ist. Gleich- F i g. 2 überlagern sich die Flüsse des Läufers und der zeitig wird der Halbleiterwiderstand—je nach Läufer- Magnete 8 und 9 so> daß der Halbleiterwiderstand 1 stellung — mehr oder weniger stark vom Maschinen- 45 praktisch magnetfeldfrei ist und der Halbleiterwiderfluß durchsetzt. Auch dieser Fluß ist genau wie bei der stand 2 einem starken Magnetfeld ausgesetzt ist. Bei Innenläufermaschine im Bereich des Halbleiterwider- Umdrehung des. Läufers 17 um etwa 120° um die Standes konzentriert. Maschinenachse 7 wird die Polarität des Läufers soThe flux of this magnet is guided in such a way that it depends on the current rotor position the semiconductor resistance is concentrated. Equal- F i g. 2 the rivers of the runner and the overlap in time the semiconductor resistance - depending on the rotor - magnets 8 and 9 so> that the semiconductor resistor 1 position - more or less strong from the machine 45 is practically free of magnetic fields and the semiconductor resistance interspersed. This flow is also exposed to a strong magnetic field, just like in stand 2. at Internal rotor machine in the area of the semiconductor counter- rotation of the rotor 17 by about 120 ° around the Concentrated. Machine axis 7 is the polarity of the rotor

An Hand der schematischen Zeichnung von Aus- umgedreht, daß der Halbleiterwiderstand 1 einemOn the basis of the schematic drawing turned around that the semiconductor resistor 1 a

führungsbeispieien werden Einzelheiten der Erfindung 50 starken Magnetfeld ausgesetzt ist und der Halbleiter-Leading examples are details of the invention 50 is exposed to a strong magnetic field and the semiconductor

eriäutert; es zeigen widerstand 2 praktisch rnagnetfeidfrei wird.elucidated; it show resistance 2 is practically magnetfeid-free.

Fig. 1 bis 3 Schnitte durch eine Innenläufer- In einer erfindungsgemäßen Kommutierungseinmaschine, deren Steuerkopf zwischen Läufer und richtung können die Halbleiterwiderstände auf je Ständerjoch gesetzt ist, einen Schalttransistor geschaltet sein. Dieser Tran-1 to 3 sections through an internal rotor in a single commutation machine according to the invention, whose control head between the rotor and the direction, the semiconductor resistors can depending on Stator yoke is set to be connected to a switching transistor. This tran-

F i g. 4 und 5 die Widerstandswerte des magnet- 55 sistor, in dessen Arbeitskreis die ErregerwicklungF i g. 4 and 5 the resistance values of the magnet 55 sistor, in whose working group the field winding

feldabhängigen Halbleiterwiderstandes in Abhängig- liegt, ist bei entsprechender sonstiger Beschattungfield-dependent semiconductor resistance is dependent, is with other appropriate shading

keit vom Rotordrehwinkel, leitend, wenn der ihm zugeordnete Halbleiterwider-rotor rotation angle, conductive if the semiconductor resistor assigned to it

F i g. 6 eine Schaltung für die Kommutierungs- stand hochohmig,. also einem starken MagnetfeldF i g. 6 a circuit for the high-resistance commutation status. so a strong magnetic field

einrichtung, ausgesetzt ist. Bei der augenblicklichen Läuferstellungfacility, is exposed. At the current position of the runner

F i g. 7 die Abhängigkeit der Maschinenerregung 60 in F i g. 2 ist dies der Halbleiterwiderstand 2.F i g. 7 shows the dependency of the machine excitation 60 in FIG. 2 this is the semiconductor resistor 2.

von der Größe des Emitter-Basis-Widerstandes gemäß Das Bauprinzip des an sich bekannten Hörner-on the size of the emitter-base resistance according to the construction principle of the known horn

F i g. 6, . motors, das in F i g. 1 und 2 erläutert ist, eignet sichF i g. 6,. motors shown in FIG. 1 and 2 is explained, is suitable

F i g. 8 und 9 Schnitte durch eine Innenläufer- für die Erfindung besonders gut, da bei dieser Ma-F i g. 8 and 9 sections through an internal rotor - particularly good for the invention, since this ma -

maschine, deren Steuerkopf einen bezüglich der schinenart zwischen die Erregerwicklungen 15 und 16machine, the control head of which has a between the excitation windings 15 and 16 with regard to the type of machine

Maschinenachse axial magnetisierten Erregermagneten 65 und das Rückschlußblech 14 nur der z. B. 0,5 bis 1 cmMachine axis axially magnetized exciter magnet 65 and the return plate 14 only the z. B. 0.5 to 1 cm

enthält und außerhalb des Ständerjochs liegt, lange (in Achsrichtung gemessen) erfindungsgemäßecontains and lies outside the stator yoke, long (measured in the axial direction) according to the invention

F i g. 10 bis 12 wie F i g. 8 und 9 mit radial magneti- Steuerkopf gesetzt wird,F i g. 10 to 12 as in FIG. 8 and 9 is set with radial magnetic control head,

siertem Erregermagneten, In einem Ausführungsbeispiel hat der Steuerkopfbased exciter magnet, In one embodiment, the control head has

einen Durchmesser von 2,5 cm und eine Länge von etwa 1 cm. (Der Steuerkopf ist also keineswegs länger als eine herkömmliche· Kollektoreinrichtung.) Die magnetfeldabhängigen Halbleiterwiderstände können 150 bis 500 μ dick sein; dabei ist in dieser Dicke sowohl die Halbleiterschicht als auch deren Trägerplatte eingerechnet. Die Magnete sind ringförmig und bestehen aus oxydischem Material, z. B. aus Strontium-Ferrit (Ox 100 oder D 52). Das Rückschlußblech (in F i g. 2 mit 14 bezeichnet) soll (zur Herabsetzung von Wirbelstromverlusten) aus einem Material mit hohem elektrischem (Gleichstrom-)Widerstand bestehen. Geeignete Materialien sind z. B. gesintertes Permenorm oder Trafoperm. Es kann auch lameliiertes Blech verwendet werden; dieses Blech kann aber bei einigen Maschinenkonstruktionen (z. B. denjenigen gemäß F i g. 2) zur Vergrößerung des Luftspaltes im Maschinenfluß beitragen.a diameter of 2.5 cm and a length of about 1 cm. (So the steering head is by no means longer than a conventional collector device.) The magnetic field-dependent semiconductor resistances can Be 150 to 500μ thick; both the semiconductor layer and its carrier plate are in this thickness included. The magnets are ring-shaped and consist of oxidic material, e.g. B. from strontium ferrite (Ox 100 or D 52). The return plate (denoted by 14 in FIG. 2) is intended (for lowering eddy current losses) consist of a material with high electrical (direct current) resistance. Suitable materials are e.g. B. sintered Permenorm or Trafoperm. It can also be laminated Sheet metal can be used; However, this sheet metal can be used in some machine designs (e.g. those according to FIG. 2) contribute to the enlargement of the air gap in the machine flow.

In den F i g. 4 und 5 ist das relative Widerstandsverhältnis der magnetfeldabhängigen Halbleiterwiderstände Rb/Ro in Abhängigkeit vom Rotordrehwinkel a dargestellt. Die Kurve in F i g. 4 ist mit einem Steuerkopf gemäß Fi gjl und'2 aufgenommen, bei dem nur der innere Ringmagnet 8 verwendet war. In der Kurve gemäß F i g. 4 fällt auf, daß außer den beiden Maxima 20 und 22 auch ein kleines Maximum 21 im Minimum vorkommt. Dieses kleine Maximum (Hocker) vermindert naturgemäß das für die Transistorschaltung ausnutzbare Widerstandsverhältnis der Feldplatte. Der Hocker 21 rührt daher, daß d er Magnet 8 allein zur Vormagnetisierung der Feldplatte nicht ausreicht, d.h., daß der Arbeitspunkt auf der Kennlinie der Feldplatte noch nicht vollkommen richtig eingestellt ist.In the F i g. 4 and 5, the relative resistance ratio of the magnetic field-dependent semiconductor resistors Rb / Ro is shown as a function of rotor angle of rotation a. The curve in FIG. 4 is recorded with a control head according to FIGS. 1 and 2, in which only the inner ring magnet 8 was used. In the curve according to FIG. 4 it is noticeable that in addition to the two maxima 20 and 22 there is also a small maximum 21 in the minimum. This small maximum (stool) naturally reduces the resistance ratio of the field plate that can be used for the transistor circuit. The stool 21 arises from the fact that the magnet 8 alone is not sufficient for the premagnetization of the field plate, that is to say that the working point on the characteristic curve of the field plate has not yet been set completely correctly.

In F i g. 5 ist eine der Fi g. 4 entsprechende· Kurve gezeichnet, die mit einer Maschine gemäß F i g. 2 aufgenommen wurde, die sowohl den Ringmagnet 8 als auch den Ringmagnet 9 enthielt. Die Kurve in F i g. 5 besitzt die Hocker 21, die in F i g. 4 störten, nicht mehr. Die Minima 25 und 26 in F i g. 5 sind vielmehr stark ausgeprägt und fast 90° (Drehwinkel) breit. In F i g. 4 beträgt der Wert von RbIRo an den Maxima 20 und 22 etwa 10,7 und am Hocker 21 etwa 1,8. Dagegen beträgt in Fig. 5 das Widerstandsverhältnis RbI'R₀ an den Maxima etwa 12,8 und an den Minima etwa 1. Während die Widerstandsänderung bei der Anordnung gemäß F i g. 4 schon den recht beträchtlichen Faktor 5 hat, liegt er in F i g. 5 bei über 12.In Fig. 5 is one of the Figs. 4 drawn corresponding curve, which was made with a machine according to FIG. 2, which contained both the ring magnet 8 and the ring magnet 9. The curve in FIG. 5 has the stool 21 shown in FIG. 4 bothered, no more. The minima 25 and 26 in FIG. 5 are rather pronounced and almost 90 ° (angle of rotation) wide. In Fig. 4, the value of RbIRo at maxima 20 and 22 is about 10.7 and at stool 21 about 1.8. In contrast, in FIG. 5 the resistance ratio RbI'R ₀ at the maxima is about 12.8 and at the minima about 1. While the change in resistance in the arrangement according to FIG. 4 already has the quite considerable factor 5, it is in FIG. 5 if over 12.

Zum Ansteuern eines Transistors in einer Kommutierungsschaltung, wie sie beispielsweise in F i g. 6 gezeichnet ist, hat es sich in vielen Fällen nicht nur als zweckmäßig erwiesen, ausgeprägte Minima in der drehwinkelabhängigen Widerstandskurve der Halbleiterwiderstände zu haben (s/ 25 und 26 in F i g. 5), sondern auch die Maxima· der Kurve abzuflachen, 55· wie das in Fig. 5 mit der gestrichelten Linie 27 angedeutet ist. Auf diese Weise werden die Flanken der Widerstandskurve steiler als vorher. Die Widerstandskurve etwa zo einzustellen, wie das in Fig. 5 mit 27 angedeutet ist, kann dadurch erreicht werden, daß der Magnetkreis des zusätzlichen Permanentmagneten teilweise aus Ferrit hergestellt wird. Beispielsweise können die Segmente 18 und 19 gemäß F i g. 2 und 3 aus Ferrit bestehen. '-:To control a transistor in a commutation circuit, as shown, for example, in FIG. 6th is drawn, it has not only proven useful in many cases to have pronounced minima in the to have the resistance curve of the semiconductor resistances depending on the angle of rotation (s / 25 and 26 in Fig. 5), but also to flatten the maxima of the curve, 55 as indicated in FIG. 5 with the dashed line 27 is. In this way the edges of the resistance curve become steeper than before. The resistance curve set about zo, as indicated in Fig. 5 with 27, can be achieved in that the Magnetic circuit of the additional permanent magnet is partially made of ferrite. For example the segments 18 and 19 according to FIG. 2 and 3 are made of ferrite. '-:

Eine Schaltung für die erfindungsgemäße Kornmutierungseinrichtung ist: in F i g. 6 gezeichnet. Bei einer dreipoligen Gleichstrommaschine ist es erforderlich, den Erregerstrom der drei Wicklungen L₁ bis L₃ zu kommutieren. Das geschieht erfindungsgemäß durch Verwendung eines Steuerkopfes mit den Feldplatten Rfi bis Rf₃, die (gemäß F i g. 6) in den Kollektor-Basis-Kreis der Schalttransistoren T₁ bis T₃ eingeschaltet sind. Die Wicklungen L₁ bis L₃ sind zusammen mit der Gleichspannungsquelle bzw. einem Verbraucher U in den Laststromkreis des zugehörigen Transistors eingeschaltet.A circuit for the grain muting device according to the invention is shown in FIG. 6 drawn. In a three-pole DC machine, it is necessary to commutate the excitation current of the three windings L ₁ to L _3. This is done according to the invention by using a control head with the field plates Rfi to Rf ₃ , which (according to FIG. 6) are switched into the collector-base circuit of the switching transistors T ₁ to T ₃ . The windings L ₁ to L ₃ are switched on together with the DC voltage source or a consumer U in the load circuit of the associated transistor.

In der Schaltung gemäß F i g. 6 sind außerdem die drei Widerstände R₁ bis R₃ erforderlich. Diese Emitter-Basis-Widerstände erlauben durch Wahl ihrer Größe den Schaltwinkel, d.h. die Länge des Mini-, mums gemäß F i g. 5, einzustellen. In F i g. 7 sind zwei Kurven 28 und 29 gezeichnet, die den durch eine Wicklung fließenden Gesamtstrom / iri Abhängigkeit vom Drehwinkel α des Läufers wiedergeben:· In der Schaltung, mit der die Kurven gemäß Fi g. 7 gemessen würden, hatte die Maschinenwicklung einen ohmschen Widerstand von ΊΟ Ω und der Halbleiterwiderstand einen Grundwiderstand von 100 Ω. Am Arbeitskreis lagen 6 V Gleichspannung. Die Kurve 28' wurde 'mit einem Emitter-Basis-Widerstand (entsprechend R₁ bis R₃ von F i g. 6) von 33 Ω aufgenommen, die Kurve 29 mit einem Emitter-Basis-Widerstand von 7Ω. Es' ergibt sich aus F i g. 7 deutlich, daß allein ^:durch^: Änderung der Emitter-Basis-Widerstände der Schalt-' winkel, d. h. die Erregungsdauer, jeder Wicklung auf einfachste Weise einstellbar ist. - ' ''·■··In the circuit according to FIG. 6, the three resistors R ₁ to R _{3 are also} required. By choosing their size, these emitter-base resistors allow the switching angle, ie the length of the minimum, according to FIG. 5, discontinue. In Fig. 7 two curves 28 and 29 are drawn, which reproduce the total current / iri flowing through a winding as a function of the rotation angle α of the rotor: · In the circuit with which the curves according to FIG. 7, the machine winding had an ohmic resistance of ΊΟ Ω and the semiconductor resistance a basic resistance of 100 Ω. 6 V DC voltage was applied to the working group. Curve 28 'was' recorded with an emitter-base resistance (corresponding to R ₁ to R ₃ of FIG. 6) of 33 Ω, curve 29 with an emitter-base resistance of 7 Ω. It follows from FIG. 7 clearly shows that simply ^: by ^: changing the emitter-base resistances, the switching angle, ie the excitation duration, of each winding can be set in the simplest possible way. - '''· ■ ··

Es hat sich weiterhin als zweckmäßig, wenn auch^; nicht als notwendig erwiesen, den drei Feldplätten Rf₁ bis Rf₃ gemäß F i g. 6 einen regelbaren Vörwiderstand Rv vorzuschalten. Damit können auf einfache Weise Toleranzen der Kommutierungseinrichtung ausgeglichen werden. Auch läßt sich mit·Hilfe'des Vorwiderstandes das Widerstandsverhältnis der Feldplatte und der Wirkungsgrad der Maschine einstellen bzw.¹ verbessern. Der regelbare Vorwiderstand'i?]/ ^: kann einen Transistor enthalten, der durch Signale gesteuert wird, die über drei Dioden Gl₁ bis¹ GZ₃ von den' drei Erregerwicklungen abgenommen werden¹. ' . ■ ^! It has continued to be useful, albeit ^; proved not to be necessary, the three field plates Rf ₁ to Rf ₃ according to FIG. 6 upstream of an adjustable resistor Rv . In this way, tolerances of the commutation device can be compensated for in a simple manner. Also the resistance ratio of the field plate and the efficiency of the machine can be adjusted or improved ¹ · Hilfe'des series resistor. The controllable Vorwiderstand'i] ^/? May contain a transistor that is controlled by signals that are taken over three diodes Gl ₁ to ¹ GZ ₃ of the 'three excitation windings. ¹ '. ■ ^!

Schließlich kann bei vorgegebenem W'iderstandsverhältnis des Halbleiterwiderstandes das Verhältnis der Kollektorströme der Transistoren im 'ein- und' ausgeschalteten Zustand (der Transistoren) erhöht' werden, wenn den Transistoren ein gemeinsamer Emitter-Widerstand Re vorgeschaltet ist. Dieser Emit-^: ter-Widerstand kann auch regelbar sein.'· ■ · ■ ··Finally, with a given resistance ratio of the semiconductor resistance, the ratio of the collector currents of the transistors in the 'on and' switched off state (of the transistors) can be increased 'if the transistors are preceded by a common emitter resistor Re . This ^EMIT: ter-resistance can also be regulated '· ■ ■ · · ·.

Die F i g. 8 und 9 zeigen Schnitte durch eine Innenläufermaschine, deren Steuerkopf rriihdestens einen bezüglich der Maschinenachse axial maghetisierten Erregermagneten enthält und außerhalb- ^!des Ständerjochs (Rückschlußblech) liegt. Die Maschine gemäß F i g. 8 und 9 besitzt sechs Ständerwicklungen; die um die Ständerpakete 40 bis 45 gelegt sein können. Den Ständerwicklungen entsprechen die sechs Halbleiterwiderstände 1,1' bis 3, 3'. Als weitere Besonderheit gegenüber den vorher beschriebenen Maschinen besitzt die Maschine gemäß F i g. 8 und 9 sechs einzelne Magnete 50 bis 55, die Ringsegmente sein können und zur Vormagnetisierung der Halbleiterwiderstände vorgesehen sind. Dieses Ausführungs-. beispiel einer Sechspolmaschine ist unter anderem angegeben, um zu zeigen, daß die Erfindung nicht auf die Dreipolmaschine beschränkt ist. ^: The F i g. 8 and 9 show sections through an internal rotor machine, the control head of which at least contains an exciter magnet magnetized axially with respect to the machine axis and outside ^! of the stator yoke (return plate) lies. The machine according to FIG. 8 and 9 has six stator windings; which can be placed around the stator packs 40 to 45. The six semiconductor resistors 1, 1 'to 3, 3' correspond to the stator windings. As a further special feature compared to the machines described above, the machine according to FIG. 8 and 9 six individual magnets 50 to 55, which can be ring segments and are provided for the premagnetization of the semiconductor resistors. This execution. example of a six-pole machine is given, inter alia, to show that the invention is not limited to the three-pole machine. ^:

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der F i g. 8 und 9 liegen die Halbleiterwiderstände auf der Peripherie des in den durch die Ständerpakete 40 bis 46 gebildeten Hohlraum eingesetzten Rückschlußbleches 46 (Ständer-In the embodiment according to FIG. 8 and 9 are the semiconductor resistors on the periphery of the return plate 46 inserted into the cavity formed by the stator packs 40 to 46 (stator

11 1211 12

joch). Die Halbleiterwiderstände befinden sich daher Rückschlußblech rückgeleitet, sondern über die HaIbim Maschinenfluß, von dem jede je nach Stellung des leiterwiderstände 1 bis 3. Die Luftspalte der Permaum die Achse 7 drehbaren permanentmagnetischen nentmagnetkreise, in die die Halbleiterwiderstände Rotors (N-S) mehr oder weniger stark durchsetzt gesetzt sind, befindet sich in axialer Richtung neben wird. Die Halbleiterwiderstände befinden sich gleich- 5 dem Spalt zwischen den Ständerpaketen 40, 42 und zeitig im Vormagnetisierungsfluß der Permanent- dem Rückschlußblech 46. Dabei ist der Permanentmagnete 50 bis 55. Dieser Fluß wird durch die weich- magnetkreis jedes Halbleiterwiderstandes magnetisch magnetischen Körper 47 und 48 und das Rückschluß- leitend sowohl mit dem zugehörigen Ständerpaket blech zu Halbleiterwiderstand geleitet. Die Teile 47 als auch mit dem Rückschlußblech verbunden,
und 48 können ebenso wie die Magnete 50 bis 55 in io Wenn es günstig erscheint, die Maxima der Wider-Ringsegmente bzw. Kreisausschnitte aufgeteilt sein. Standskurven der Halbleiterwiderstände abzuflachen, Es ist aber auch möglich, an Stelle der einzelnen wie das mit 27 in F i g. 3 bezeichnet ist, kann zwischen Magnete 50 bis 55 einen einzigen Ringmagnet zu ver- Ständerpaket und Permanentmagnetkreis und/oder wenden. In F i g. 8 ist in die Magnetkreise der Halb- zwischen Rückschlußblech und Permanentmagnetleiterwiderstände 1 und Γ je ein Ferritsegment 49 ein- 15 kreis ein Ferritkörper 77 bzw. 78 bis 80 gesetzt sein, gezeichnet. Dieses Segment kann die gleiche Fläche Der innere Ferritkörper77 kann, wie in Fig. 14 (gemessen senkrecht zum Magnetfluß) haben wie die gezeichnet, ein Kreisring sein. Dagegen sollen die Magnete 50 bis 55. Letztere sind in F i g. 9 etwas äußeien Ferritkörper 78 bis 80 Ringsegmente sein, größer gezeichnet als die Ständerpakete. Mit Hilfe deren Umfangswinkel dem der Magnetkreise 71 bis 73 der Ferritsegmente 49 kann erreicht werden, daß die 20 entspricht.yoke). The semiconductor resistors are therefore returned to the return plate, but via the halves of the machine flow, each of which depending on the position of the conductor resistors 1 to 3. The air gaps of the permaum the axis 7 rotatable permanent magnetic magnetic circuits, in which the semiconductor resistors of the rotor (NS) penetrates more or less strongly are set, is located in the axial direction next to is. The semiconductor resistors are located at the same time as the gap between the stator packs 40, 42 and, at the same time, in the premagnetization flux of the permanent yoke plate 46. The permanent magnets 50 to 55. This flux is made up of magnetic bodies 47 and 48 through the soft magnetic circuit of each semiconductor resistor and the return path conductive sheet metal with the associated stator stack to the semiconductor resistor. The parts 47 as well as connected to the return plate,
and 48, like the magnets 50 to 55, can be divided up. To flatten the resistance curves of the semiconductor resistances, but it is also possible, instead of the individual ones like the one with 27 in FIG. 3, a single ring magnet can be used between magnets 50 to 55 to change and / or turn stator pack and permanent magnet circuit. In Fig. 8 is drawn in the magnetic circuits of the semi-conductor between the return plate and permanent magnet conductor resistors 1 and Γ a ferrite segment 49 in a 15 circle a ferrite body 77 and 78 to 80, respectively. This segment can have the same area. The inner ferrite body 77 can, as shown in FIG. 14 (measured perpendicular to the magnetic flux) as the one drawn, be a circular ring. On the other hand, magnets 50 to 55 should be used. The latter are shown in FIG. 9 somewhat outer ferrite body 78 to 80 ring segments, drawn larger than the stator packs. With the help of their circumferential angle that of the magnetic circuits 71 to 73 of the ferrite segments 49 can be achieved that the 20 corresponds.

Maxima der Widerstandskurven der Halbleiterwider- Wie in Fig. 15 gezeichnet ist, kann der innereMaxima of the resistance curves of the semiconductor resistors. As shown in FIG. 15, the inner

stände abgeflacht werden, wie das in F i g. 5 mit 27 Ferritring 77 auch weggelassen werden. In diesem Falllevels are flattened, as shown in FIG. 5 with 27 ferrite ring 77 can also be omitted. In this case

bezeichnet ist. ist es zweckmäßig, den Magnetkreis bis an das Rück-is designated. it is advisable to connect the magnetic circuit to the back

In den F i g. 10 bis 12 ist eine ähnliche Maschine schlußblech heran zu verlängern, wie das mit 81In the F i g. 10 to 12 a similar machine striking plate is to be extended as the one with 81

wie in F i g. 8 und 9 gezeichnet. Bei dieser Maschine 25 bezeichnet ist. Im übrigen entspricht die F i g. 15as in Fig. 8 and 9 drawn. In this machine 25 is designated. Otherwise, FIG. 15th

ist jedoch der Erregermagnet60 des Vormagneti- der Fig. 13.is, however, the exciter magnet 60 of the premagnet in FIG. 13.

sierungskreises (46, 47, 61) des Halbleiterwiderstandes In den F i g. 16 und 17 ist eine Außenläufermaschinesierungskreises (46, 47, 61) of the semiconductor resistor In the F i g. 16 and 17 is an external rotor machine

radial bezüglich der Maschinenachse 7 magnetisiert. bzw. deren Steuerkopf in zwei Schnitten gezeichnet.magnetized radially with respect to the machine axis 7. or their control head drawn in two sections.

Außerdem ist die Maschine gemäß F i g. 10 bis 12 Fig. 17 ist ein Schnitt längs der Linie XVII-XVIIIn addition, the machine according to FIG. 10 to 12 Fig. 17 is a section along the line XVII-XVII

dreipolig. Die F i g. 11 ist ein Schnitt längs der 30 von F i g. 16. Die Halbleiterwiderstände sind mit 1 bis 3three-pole. The F i g. Figure 11 is a section taken on 30 of Figure 11. 16. The semiconductor resistors are with 1 to 3

Linie XI-XI und die F i g. 12 ein Schnitt längs der bezeichnet. Sie sind in je einen Magnetkreis 88 bis 90Line XI-XI and FIG. 12 is a section along the designated. They are each 88 to 90 in a magnetic circuit

Linie XII-XII von F i g. 10. Der Erregermagnet 60 mit einem Permanentmagnet 91 gesetzt, die in F i g. 16Line XII-XII of FIG. 10. The exciter magnet 60 is set with a permanent magnet 91, which is shown in FIG. 16

kann ein Kreisring sein, wie er in F i g. 10 und 11 zu sehen sind. Die permanente Vormagnetisierungcan be a circular ring as shown in FIG. 10 and 11 can be seen. The permanent premagnetization

gezeichnet ist. Während die Teile 47 und 61 bis 63 der Halbleiterwiderstände ist bei den Halbleiterwider-is drawn. While parts 47 and 61 to 63 of the semiconductor resistors are the semiconductor resistors

der Permanentmagnete aus Weicheisen bestehen 35 ständen 1 bis 3 radial bezüglich der Maschinenachse 7The permanent magnets made of soft iron consist of 35 positions 1 to 3 radially with respect to the machine axis 7

können, ist es zweckmäßig, das in der Regel kreis- gerichtet. Ebenfalls senkrecht zur Halbleiterwider-it is advisable to do so, as a rule, in a circular way. Also perpendicular to the semiconductor resistor

förmige Rückschlußblech (Joch) 46 aus Trafoblech standsebene verläuft auch der durch den Ständer 86The shaped return plate (yoke) 46 made of transformer sheet metal level also extends through the stand 86

herzustellen. Das gleiche gilt übrigens für die Perma- rückgeleitete Fluß des zylindrischen Außenläufers 87.to manufacture. The same applies, by the way, to the perma-returned flow of the cylindrical outer rotor 87.

nentmagnetkreise gemäß F i g. 8 und 9. Die drei Halbleiterwiderstandsanordnungen gemäßmagnetic circuits according to FIG. 8 and 9. The three semiconductor resistor arrangements according to FIG

In den F i g. 13 bis 15 sind Schnitte durch eine 40 Fig. 13 und 17 sind starr mit dem Ständer gekoppelt,In the F i g. 13 to 15 are sections through a 40 Fig. 13 and 17 are rigidly coupled to the stand,

Innenläufermaschine gezeichnet, bei der der Ma- während der Außenläufer 87 umd die Achse 7 drehbarDrawn internal rotor machine, in which the Ma- while the external rotor 87 rotates about the axis 7

schinenfluß nur zum Teil durch die Halbleiterwider- ist. Der Außenläufer ist magnetisiert, wie in F i g. 16machine flow is only partially due to the semiconductor resistance. The external rotor is magnetized, as in FIG. 16

stände geleitet wird. Die Halbleiterwiderstände 1 bis 3 und 17 mit S-N bezeichnet. Je nach Stellung desstands is managed. The semiconductor resistors 1 to 3 and 17 are denoted by SN. Depending on the position of the

befinden sich gewissermaßen in einem Nebenschluß Läufers ist also in F|i g. 17 einmal der Halbleiterwider-are to a certain extent in a shunt of the rotor is therefore in FIG. 17 once the semiconductor resistor

des Maschinenflusses. F i g. 14 stellt einen Schnitt 45 stand 1 und ein anderes Mal der Halbleiterwider-of the machine flow. F i g. 14 represents a cut 45 stand 1 and another time the semiconductor resistor

längs der Linie XIV-XIV durch F i g. 13 dar. stand 2 hochohmig bzw. niederohmig, und die diesemalong the line XIV-XIV through F i g. 13 represented. 2 was high resistance or low resistance, and this

In den F i g. 13 bis 15 ist zur Vormagnetisierung Halbleiterwiderstand entsprechende Wicklung desIn the F i g. 13 to 15 is the winding of the semiconductor resistor corresponding to the premagnetization

jedes Halbleiterwiderstandes ein Permanentmagnet- Ständers (in F i g. 16 und 17 nicht gezeichnet) wirdeach semiconductor resistor is a permanent magnet stator (not shown in FIGS. 16 and 17)

kreis 71 bis 73 mit den Permanentmagneten 74 ver- erregt bzw. nicht erregt.circuit 71 to 73 with the permanent magnets 74 excited or not excited.

wendet. Es kann für jeden Permanentmagnetkreis ein 50 Als Material für die magnetfeldabhängigen Halbeinzelner Magnet oder für alle drei zusammen ein leiterwiderstände aller Gleichstrommaschinen gemäß radial magnetisierter Ringmagnet verwendet werden. der Erfindung sind stark magnetfeldabhängige HaIb-Der Luftspalt jedes Permanentmagnets, in dem der leitersubstanzen geeignet, z. B. die bekannten AmBv-Halbleiterwiderstand eingesetzt ist, ist in der Maschine Verbindungen, wie Indiumantimonid oder Indiumgemäß F i g. 13 bis 15 von einem Teil des Maschinen- 55 arsenid, aus der III. und V. Gruppe des Periodenflusses der dem Halbleiterwiderstand zugeordneten systems der Elemente. Man erhält, wie z. B. in der Ständerpakete (40, 42) durchsetzt. Der Durchmesser Zeitschrift für Physik, Bd. 176, 1963, S. 399 bis 408, des kreisförmigen, koaxial in den zylindrischen Hohl- beschrieben ist, besonders starke Magnetfeldabhängigraum zwischen den Ständerpaketen eingesetzten keit, wenn im Halbleitermaterial parallel zueinander Rückschlußbleches (Joch) 46 ist kleiner als die lichte 60 ausgerichtete nadeiförmige Einschlüsse eingebettet Weite des zylindrischen Hohlraumes. Daher wird ein sind, beispielsweise Nadeln aus Nickelantimonid in Teil des Maschinenflusses nicht unmittelbar über das Indiumantimonid.turns. For each permanent magnetic circuit a 50 As material for the magnetic field-dependent semi-individual Magnet or for all three together one conductor resistance of all DC machines according to radially magnetized ring magnet can be used. of the invention are strongly magnetic field dependent Halb-Der Air gap of each permanent magnet in which the conductive substances are suitable, e.g. B. the well-known AmBv semiconductor resistor is used, compounds such as indium antimonide or indium according to FIG. 13 to 15 from a part of the machine 55 arsenide, from the III. and V. group of the period flow the system of elements assigned to the semiconductor resistor. One obtains, such as B. in the Stator packages (40, 42) interspersed. The diameter journal for physics, vol. 176, 1963, pp. 399 to 408, of the circular, coaxially described in the cylindrical hollow, particularly strong magnetic field-dependent space speed used between the stator packs when parallel to each other in the semiconductor material Back yoke (yoke) 46 is embedded smaller than the clear 60 aligned needle-shaped inclusions Width of the cylindrical cavity. Therefore there are, for example, needles made of nickel antimonide in Part of the machine flow not directly via the indium antimonide.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. DC machine with permanent magnet rotor and electronic commutation by means of magnetic field-dependent semiconductor resistors, which are dependent on the rotor position control the commutation device, characterized in that the rotor flux is guided axially along the stator and fed back via a yoke (14) and the magnetic field-dependent Semiconductor resistors (1 to 3) each in an air gap between stationary parts (4, 14; 5, 14) of this magnetic yoke, touching the adjacent parts, are fitted and that this air gap in the rotor flux and in the magnetic circuit attached at least one to the stator Permanent magnets (8, 9) lies (F i g. 1 to 3).

2. DC machine according to claim 1, characterized in that the air gap when energized the stator winding associated with the magnetic field-dependent semiconductor resistance also from whose river is permeated.

3. DC machine according to claim 2, characterized in that the magnetic Inference-forming parts (4 to 6) at least one less permeable to these Permanent magnet (8, 9) is provided.

4. DC machine according to claim 3, characterized in that the coercive force of the Permanent magnet is large compared to that of the return path parts.

5. DC machine according to one of claims 1 to 4, characterized in that the Permanent magnet is ring-shaped and is arranged coaxially to the machine axis (7).

6. DC machine according to claim 5, characterized in that the permanent magnet is axially (F i g. 2, 8) or radially (F i g. 10, 13) magnetized with respect to the machine axis.

7. DC machine according to one of claims 1 to 6, characterized in that the The magnetic circuit of the permanent magnet is partially (18, 19) made of ferrite (Figs. 2 and 3).

8. DC machine according to one of the claims 1 to 7, characterized in that each Magnetic field-dependent semiconductor resistance (1 to 3) between the return plate (14) and a stator package (4 to 6) is set.

9. DC machine according to claim 8, characterized in that the magnetic field-dependent Semiconductor resistors on the opposite end faces of the return plate Stator packages are attached (Fig. 1 and 2).

10. DC machine according to claim 9, characterized in that on the inside of the Return plate at least one magnetized to the machine axis coaxially and parallel to this Ring magnet (8,9) is provided, which is adjacent to the stator packs (4 to 6).

11. DC machine according to claim 8, characterized in that the magnetic field-dependent Semiconductor resistors on the periphery of the in the stator packs (40 to 45) Formed cavity used return plate (46) are placed (F i g. 8 to 12).

12. DC machine according to claim 11, characterized in that the permanent magnets (50 to 55, 60) and the runner (17) are on different sides of the return plate (46) (Figs. 8 to 12).

13. DC machine according to claim 12, characterized in that the permanent magnet (50 to 55) is magnetized axially with respect to the machine axis (7) (Figs. 8 and 9).

14. DC machine according to claims 11 to 13, characterized in that the Permanent magnet (50 to 55) as an axial extension of the stator packs (40 to 45) on their Ends is placed (Fig. 8 and 9).

15. DC machine according to claims 11 to 14, characterized in that between Permanent magnet (50 to 55) and end of each stator package (40 to 45) each with a ferrite ring segment (49) is set, whose radius and circumferential angle are of the order of magnitude with the corresponding dimensions of the associated stator package is the same (Figs. 8 and 9).

16. DC machine according to claim 12, characterized in that the permanent magnet (60) is magnetized radially with respect to the machine axis (7) (FIGS. 10 to 12).

17. DC machine according to claims 11, 12 and 16, characterized in that the The permanent magnet (60) is a circular ring (FIGS. 10 to 12).

18. DC machine according to claim 8, characterized in that the magnetic field-dependent Semiconductor resistor-containing air gap from only part of the machine flow of the assigned stator assembly is penetrated (Figs. 13 to 15).

19. DC machine according to claim 18, characterized in that the diameter of the circular, coaxial in the cylindrical cavity between the stator packs (40, 42) used return plate (46) is smaller than the inside width of the cylindrical cavity and that the radial air gap of the permanent magnetic circuit in the axial direction next to the radial air gap between stator packs and back yoke plate is, the permanent magnetic circuit Magnetically conductive both with the stator packs and with the return plate connected (Figs. 13-15).

20. DC machine according to claims 18 and 19, characterized in that between Permanent magnetic circuit and stator package and / or between permanent magnetic circuit and return plate a ferrite body (77 and 78 to 80) is (Fig. 13 to 15).

21. DC machine according to claims 1 to 4 with a permanent magnetic, cylindrical External rotor, characterized in that the rotor (87) in the machine axis direction (7) one side is extended and that the rigidly connected to the stand (86) within the extended external rotor static magnetic yoke components for each stator winding at least a magnetic field-dependent one penetrated by the machine flux perpendicular to its surface Semiconductor resistor (1 to 3) includes (Figs. 16 and 17).

22. DC machine according to claim 21, characterized in that the permanent magnetic circuit one with respect to the machine axis (7)

3 43 4

radially magnetized permanent magnets (91) ent- The sensitivity of magnetic field-dependent

holds. Semiconductor resistances can be increased thereby

be that their working point by a magnetic

Preload relocated to the steep part of its characteristic curve

5, as in the magazine "Elektronik", 1965, issue 8,

The invention relates to a direct current p. 225 to 229, can be seen. For an electronic machine with a permanent magnet rotor and commutation with magnetic field-dependent semiconductor electronic commutation by means of magnetic field resistors, the resistance R _{0 of} dependent semiconductor resistances should at the same time. . be as low as possible so that a high resistance

Such DC machines are known from the io status ratio.

German Auslegeschrift 1 218 503. These machines The above task will now be inventive with a control magnet attached to the rotor, according to that the rotor flux is axially a so-called control head, the field of which is guided along the stator and back up via a yoke Magnetic field dependent semiconductor resistances is introduced and the magnetic field dependent semiconductor acts. These resistors are in the control circuit of 15 resistors each in an air gap between controllable semiconductor components, in particular stationary parts of this magnetic yoke, Transistors arranged in series with which the adjacent parts are fitted in contact and Stator winding are connected and thus that this air gap in the rotor flux and in the magnetic circuit Stator current and thus the speed of the machine at least one permanent control attached to the stator. In the known DC motor, 20 magnets are located.

the resistances of the electronic commutation This arrangement of the magnetic field-dependent halftone the air gap between a fixed and a conductor resistance in the special air gap, the rotatable part of the control head arranged. The one from the air gap between the stator and rotor rotatable part of the control head is only independent, allows a concentration of the mechanically coupled with the rotor axis and turns 25 magnetic flux onto the individual semiconductor resistors at the same time as the runner. The air gap of the and thus a corresponding increase in the resistance magnetic circuit must therefore be so wide that the half-stand ratio.

conductor resistances can move freely in it. The semiconductor resistor, which is dependent on the magnetic field, can dissipate heat from such resistors, preferably in an air gap in the stationary stand. The device is therefore only suitable for the return of the rotor flux (B), the relatively low currents when excited. the associated stator winding also from their flux

It is also known to be used rigidly in electrical machines interspersed with
With permanent magnet rotor, the magnetic field The additional permanently dependent control elements attached to the stator, the commutation magnet, are used to arrange the working point in the - to direction. According to the USA - 35 about 5 kG - about parabolic magnetic field patents 3 254 285, 3 230 434 Hall resistance characteristics (R ~ B ² ) of the semiconductor repeater are used, which can either be set directly at the stand so that it is so »vorzumagneti- Air gap between stator and rotor, but in the sense that during the rotation of the permanent stator itself or independently of the stator, but magnetic rotor, the resistance value is arranged in the vicinity of the permanently magnetized rotor 40 between its possible minimum R ₀ and the. They are thus only changed by a maximum Rb . The resistance R ₀ should penetrate a small part of the magnetic flux and only set if this part is effective for commutation in the area of the semiconductor resistance. the machine flow B the flow of the additional person

The invention is now based on the object, manentmagnetkreises is directed in the opposite direction. The electronic commutation of the well-known 45 resistance Rb is supposed to have the semiconductor resistance to improve machines so that the control elements can synchronize currents and the flow of the permanent magnetic circuit so large that in its range of the maximum machine flow with good efficiency that they are directed to downstream amplifiers . Between two resistance maxima Rb can be dispensed with and that unambiguous switching times associated with a pronounced resistance minimum R _{0 should be achieved.} 50 find. Is the semiconductor resistance for example

The invention is based on the knowledge that when in the collector-base circuit of a switching transistor use of magnetic field-dependent semiconductors switched on, in the collector-emitter circuit the resistances of the efficiency of the commutation associated machine winding and a rectifier is essentially determined by the voltage source or a consumer is present, the ratio of the resistance value Rb with magnetic field 55 remains for this winding during a resistance range to the resistance value R ₀ without a magnetic field. This is de-energized to the maximum. During a resistance-resistance ratio, however, the higher the level range around the minimum, the greater the magnetic flux in the air gap, ie the smaller the transistor is conductive and the associated winding is the air gap. A small air gap is obtained by being excited. So around the transistor (ie the machine) of the resting arrangement of the resistors. It is important to be able to securely switch through the 60; a stationary arrangement also enables a good, as large as possible resistance ratio Rb / R ₀ , ie heat dissipation, which is necessary for high currents. clearly separated maxima and minima.

To ensure exact commutation, the additional permanent magnet must be excited In addition, the switching pulses are similar to the high circle of every magnetic field-dependent semiconductor resistor as for machines with mechanical collectors 65, which premagnetize them as described and the position of the rotor is to be clearly assigned, are in the machine according to the invention be. An exact assignment is only used by a preferably magnet, which is opposite to the sensitive control possible. to them and to the semiconductor resistor