DE2020780A1

DE2020780A1 - Elektrischer Gleichstrommotor

Info

Publication number: DE2020780A1
Application number: DE19702020780
Authority: DE
Inventors: Toshihide Hanada; Toshifumi Kirij
Original assignee: Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 1969-04-04
Filing date: 1970-04-28
Publication date: 1970-12-17
Also published as: US3631272A

Description

DR. E. WIEGAND DIPL-ING. W. NIEMANN DR. M. KÖHLER DIPL-ING. C. GERNHARDT

MÜNCHEN HAMBURG TELEFON: 395314 -200OHAMBURGSO, ' ' TELEGRAMME: KARPATENT KONIGSTRASSE 28

Wo 14 823/70 12/Fl

Pioneer Electronic Corporation Tokio (Japan)

Elektrischer GfIe ichatrommo tor

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Grleichatronnnotor, bei dem Hall-Elemente verwendet werden, sowie auf eine Vorrichtung zum Anbringen der Hall-Elemente an dem Motor.

Da ein üblicher elektrischer Gfleichstrommotor, der keine Bürsten hat, sondern mit Hall-Elementen versehen ist, die den Büraten des normalen elektrischen Grleichstrommotors entsprechen, wenn die Ankerreaktion betrachtet wird, müssen die Hall-Elemente so angeordnet sein, daß sie um einen geringen Betrag verschoben sind, welcher der Größe des rektifizierten Winkels entgegengesetzt zu der Drehrichtung des Rotors entspricht. Jedoch ist es bei einem umkehrbaren Elektromotor nicht so einfach, die Anbringanordnung dar Hall-Elemente im Ansprechen auf die Änderung der Drehrichtung einzustellen. Insbesondere ist es bei einem kompakten Elektromotor, beispielsweise einem Mikromotor, nicht möglich, die Anbringanordnung der Hall-Elemente zufolge ihrer Abnutzung einzustellen.

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Weiterhin hat ein üblicher Gleichetromelektroniotor, bei dem Hall-Elemente verwendet werden, einen Rotor aus einem Permanentmagneten, einen Ankeratator, Wicklungen, die in Lagen auf vorragende Pole des Stators gewickelt sind, und im Auijenumfang der betreffenden Pole ausgebildete Hüten, in die Hall-ülemente eingesetzt sind. Bei einem solchen üblichen Elektromotor muß die Vorrichtung zum Anbringen der Hall-Elemente in die betreffenden Nuten der vorragenden Pole eingesetzt und aus Siliziumstahlblech gebildet werden, wobei dennoch die an den vorragenden Polen des Stators gebildeten Nuten so geschnitten werden müssen, daß sie an ihren betreffenden Kanten genau einen rechten Winkel bilden, um die Hall-Elemente flach an dem •Außenumfang des »itatora zu befestigen, mit dem Ergebnis, daß die Stanzpresse genau eingestellt werden muß, um solche Nuten an den Polen des Stators zu bilden, wodurch die Herstellungskosten erhöht werden.

Ein Zweck der Erfindung ist, die vorgenannten Nachteile des üblichen Elektromotors zu beseitigen und einen verbesserten elektrischen Sieichstrommotor zu schaffen, der Hall-Elemente enthält, die sowohl in der normalen Drehrichtung als auch in der umgekehrten -^ reh richtung des Motors die gleichen Punktionen und Arbeitsvorgänge ausführen.

Ein anderer Zweck der -Erfindung besteht darin, einen elektrischen Gleichstrommotor zu schaffen, bei dem did Unregelmäßigkeit der Drehung zufolge der gegenseitigen Einwirkung zwischen den Magnetpolen des Rotors und denen des Stators verringert ist.

Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht darin, einen elektrischen Gleichstrommotor zu schaffen, der bequem und weniger teuer als die üblichen Motoren in Massenproduktion hergestellt werden kann=, Ein noch anderer Zweck der -Erfindung besteht darin,

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eine Vorrichtung zum Anbringen von Hall-Elementen in einem elektrischen Gleichstrommotor zu schaffen, die

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einfach/ausgeführt und billiger ist als bei einem üblichen Lotor.

Gremäß einem lüerkmal der Erfindung ist ein elektrischer Gleichstrommotor mit einer Mehrzahl von Hall-Elementen geschaffen, der folgende Teile umfaßt: einen Rotor, der eine Hülle aus magnetisch leitendem Material, einen Permamentmagneten und eine Drehwelle aufweist, einen Stator mit einem Eisenkern, auf dem Wicklungen angeordnet sind, an dem zentralen Teil des Kernes angeordnete Luger zum Abstützen der -^rehwelle, wobei das eine Lager einen Träger zum Anbringen einer gedruckten elektrischen Schaltung aufweist, und ein Hall-Element-Substrat, welches Hall-Elemente, an dem Substrat angebrachte Anschlüsse sowie Leiter zwischen der gedruckten Schaltung und den Anschlüssen aufweist, wobei der Kern Magnetpole und an der Außenfläche der Pole vorgesehene Nuten aufweist, die an der mittleren Stelle der Umfangs- richtung der Außenfläche der Magnetpole des Kernes und rechtwinklig «it Bezug auf die ^rehrichtung des Botore ausgebildet sind, und wobei die Mitte der Hall« Element· allgemein in der Mitte dee Substrate· angeordnet ist, wodurch dae Subetrat in den betreffenden Iuten ■efeetift 1st*

teinem anter*n Mezteal der Irfindung igt eine iiää iHil jh||lfeat#w "iren ^vÄäii-H#Äentili im einem dH.n »leioe|iro*-oior ^eeiiaff W,. die .in« - - ^ den Pol Auf S.i.t, J« τόη 4·. $m*T .in·· llektroeotor· naöh ItaSin vorragt und weiterhin sit bogenförmiger öeetalt allgeaein parallel sa der inneren ümfangeflache des Botora dee Elektromotor· gebildet ist, so daß die Oberseite der bogenförmigen fläche des Poles flach geschnitten ist, derart, daß, wenn die Längβerst reckung des Schnittes des Hall-Elementes parallel zu

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der Längserstreckung des geschnittenen Teiles der bogenförmigen Oberseite über dieser angeordnet wird, das Hall-Element allgemein mit dem Inneren des geschnittenen Teiles der bogenförmigen Oberseite in Berührung treten kann.

Weitere Zwecke und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, in der die Erfindung an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert ist.

Fig.1 ist eine Querschnittansicht eines elektrischen Gleichstrommotors gemäß der Erfindung nach

Linie I - I der Pig. 2.
Fig. 2 ist eine Axialschnittansicht des Elektromotors, wobei lediglich der Rotor dargestellt

ist.
Fig.3 ist eine Draufsicht eines Hauptteiles einer Vorrichtung zum Anbringen von Hall-Element en

in dem Elektromotor gemäß der Erfindung. In Fig. 1 und 2 ist eine ^Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Der elektrische Gleichstrommotor weist einen &otor 2 auf, der eine Rotorhülle 201 aus magnetisch leitendem Material, einen Permanentmagneten 202 und eine Drehwelle 203 besitzt. D_er Motor enthält weiter einen Stator, der einen Eisenkern 3 aufweist, auf den Wicklungen 4 angeordnet sind. An dem zentralen Teil des Eisenkernes 3 sind Lager 5 zum Abstützen der Drehwelle 203 angeordnet, von denen das eine Lager 5 einen Träger 501 zum Anbringen einer gedruckten elektrischen Schaltung 6 aufweist. Weiterhin ist ein Hall-Element-Substrat 7 vorgesehen, welches Hall-Elemente und daran angeordnete Anschlüsse 702 und Leiter 703 aufweist.

Der Eisenkern 3 weist Hagnetpole 301, an deren Außenfläche das Hall-Element-Substrat 7 vorgesehen ist, sowie Nuten 302 auf, die an der Außenfläche der Pole 301 ge-

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bildet und an dem zentralen Teil in Umfangsrichtung der Fläche der Magnetpole 301 des Eisenkernes 3 vorgesehen sind und die außerdem mit Bezug auf die Drehrichtung des Rotors 2 rechtwinklig gebildet sind. Die Mitte der ^all-Elemente 701 ist allgemein in der Mitte des Hall-Element-Substrates 7 angeordnet, -^as HaIl-Element-Substrat 7 wird dann in die Nut 302 eingesetzt. In diesem Fall ist das Hall-Element 701 auf der Fläche des Magnetpoles 301 angeordnet, und die Anschlüsse 702 der Hall-Elemente 701 ragen aus dem unteren ^ηάβ des ^isenicernes 3 vor, so daß die Leiter 703 bequem an die gedruckte elektrische Schaltung angeschlossen werden können.

Aus vorstehender Beschreibung ist somit ersichtlich, daß bei dem elektrischen Gleichstrommotor gemäß der Erfindung das Anbringen der Hall-Elemente bequem und leicht ist, so daß die Hall-Elemente genau in der Mitte des Magnetpols des Stators und an dem Pol angeordnet werden können, mit dem Ergebnis, daß der magnetische Fluß wirksam mit den Hall-Elementen gekreuzt wird. Die gleiche Funktion und die gleiche Arbeitsweise können daher für die normale ^rehrichtung und die umgekehrte Drehrichtung des Motors erhalten werden.

Es ist weiterhin zu verstehen, daß, da das Hall-Element-Substrat 7 zufolge der Schaffung der Nuten nicht über die Fläche des Magnetpols 301 vorragt, der Spalt zwischen dem Rotor unddem Stator eng gemacht werden kann, mit dem Ergebnis, daß der Wirkungsgrad des Motors verbessert wird. Weiterhin ist zu verstehen, daß, da, die Nuten 302 an den Magnetpolen 301 vorgesehen sind, an denen das Hall-Element-Substrat 7 nicht angebracht iat, bei der Drehung des Rotors 2 die mangelende Gleichmäßigkeit und Unregelmäßigkeit der Drehung zwischen den ^teilen des Zusammenarbeitens der Magnetpole des Rotors mit denen des Stators verringert sind. Es ist weiterhin zu verstehen,

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daß, da die Anschlüsse der Hall-Elemente und Leiter am unteren -finde des Eisenkernes vorragen, das Problem der Isolierung nicht notwendigerweise beachtet werden muß.

Aus vorstehender Beschreibung ist ersichtlich, daß, obwohl die beschriebene Ausführungsform der Erfindung sich auf einen elektrischen Gleichstrommotor mit äußerem Hotor bezieht, die Erfindung ebenfalls bei einem elektrischen Gleichstrommotor mit innerem Rotor angewendet werden kann.

In Fig. 3 ist ein Hauptteil einer Vorrichtung zum Anbringen von Hall-Elementen bei dem Elektromotor gemäß der Erfindung dargestellt. Diese Vorrichtung weist einen vorragenden Pol 301, der von einem Anker eines Elektromotors nach außen vorragt und mit bogenförmiger Gestalt allgemein parallel zu der inneren Umfangsfläche des Rotors 2 des Elektromotors gebildet ist, so daß die Oberseite der bogenförmigen Fläche des Poles 301 flach geschnitten ist, derart, daß, wenn die Längseratreckung des Schnittes des Hall-Elementes 7 parallel zu der Längserstreckung des ausgeschnittenen Teiles der bogenförmigen Oberseite über diesen angeordnet wird, das Hall-Element allgemein mit dem Inneren des ausgeschnittenen Teiles der bogenförmigen Oberseite in Berührung treten kann.

Falls das Hall-Element 7 direkt an den Außenumfang des vorragenden Poles, der die bogenförmige Oberseite hat, anhaften· gelassen wird, ragt es in den laagnetspalt in der Dicke des Hall-Elementes 7, wie bei dem üblichen Exektromotor vor. Die ^rfindung sieht das flache Ausschneiden eines Teiles der Oberseite des vorragenden Poles 301 vor, so daß dieser Nachteil derüblichen Ausführung beseitigt ist. Dieser ausgeschnittene Teil 8 ist ao gebildet, daß, wenn die Längserstreckung des Schnittes oder Abschnittes des Hall-Elementes 7 parallel zu der

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Längserstreckung des geschnittenen Teiles 8 der bogenförmigen Oberseite über diesem angeordnet wird, aas Hall-Element allgemein mit der Innenfläche des geschnittenen Teiles der bogenförmigen Oberseite in Berührung treten kann. In *ig. 3 ist mit der strichpunktierten Linie der Außenumfang des geschnittenen Teiles β angedeutet.

Aus Vorstehendem ist ersichtlich, daß, da das Oberende des vorragenden Poles 301 30 ausgeschnitten ist, daß das Hall-Element 7 an dem flachen Teil angehaftet ist, das Hall-Element 7 nicht über den Außenumfang des Radius des vorragenden Poles 301 vorsteht, mit dem Ergebnis, daii es die drehung des Motors nicht stört. Demgemäß ist durch die Erfindung eine Vorrichtung zum bequemen und billigeren Anordnen des Hall-Elementes geschaffen, wobei die Nachteile der üblichen Elektromotoren dieser Art vermieden sind.

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Claims

Patentansprüche

1.JElektrischer Gleichstrommotor mit einem Rotor, einem Stator, einer Feldwicklung und Hall-Elementen, dadurch gekennzeichnet, daß eineEinrichtung zum Halten eines oder mehrerer Hall-Elemente in dem Hotor vorgesehen ist.

2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß-die Halteeinrichtung in der Außenfläche des Rotors gebildete Nuten aufweist.

3. Motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Halten eines oder mehrerer Hall-Elemente in dem Rotor ein Hall-Element-Substrat (7)» welches Hall-Elemente und daran angebrachte Anschlüsse und Leiter umfaßt, welche die Anschlüsse mit einer gedruckten schaltung (6) verbinden, einen Eisenkern mit Magnetpolen (301) und an der Außenfläche der Pole gebildete Nuten (302) aufweist, die an den mittleren Teil der Umfangsrichtung der Fläche der Magnetpole des Eisenkernes und mit Bezug auf die -^rehrichtung des Rotors rechtwinklig gebildet sind, wobei die Mitte der Hall-Elemente im wesentlichen in der Mitte des Substrates (5) angeordnet ist.

4. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor eine Hülle (201) aus magnetisch leitendem Eaterial, einen Permamentmagneten (202) und eine Drehwelle (203) aufweist, und daß der Stator einen Eisenkern, auf dem Kern angeordnete Wicklungen, an dem mittleren Teil des Eisenkernes angeordnete Lager (5) zum Abstützen der ^rehwelle und einen Träger (501) zum Anbri gen einer gedruckten elektriscnen Schaltung (6) aufweist.

5. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine zum Anbringen der Hall-Elemente dienende Vorrichtung vorgesehen ist, die einen vorragenden

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Pol auffielst, der von dem ^Änker des Motors nach außen vorragt und mit bogenförmiger Gestalt im wesentlichen parallel zu der inneren Umfangafläche des Hotora gebildet ist, so daß die Oberseite der bogenförmigen fläche des Poles flach geschnitten ist, derart, daß bei Auflegen des -Abschnitts des Hall-Blementes in Längsrichtung parallel zur Längsrichtung des geschnittenen Teiles der bogenförmigen Oberseite das Hall-Element mit der Innenfläche des geschnittenen Teiles der bogenförmigen Oberseite des -Ankers im wesentlichen in Berührung steht.

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