DE2260069C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen kollektorlosen Gleichstrommotor nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Aus der DE-AS 11 35 083 ist ein einsträngiger Gleichstrommotor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. Dieser Motor kann auch ohne mechanische Schalter, also "kollektorlos" gebaut sein. Bei dieser vorbekannten Anordnung sind die Permanentmagnete im Stator hinter den Erregerpolen und damit ist ihr Fluß voll in Reihe geschaltet mit dem erregenden Fluß der Statorwicklung. Der Wirkungsgrad kann aufgrund starker Magnetisierungsverluste nicht hoch sein. Der Drehmomentverlauf insgesamt dürfte noch stark schwanken. Materialaufwand und Kompaktheit lassen zu wünschen übrig.

Aus der FR-PS 15 31 531 ist ein komplizierter kollektorloser Gleichstrommotor bekannt, der (statt Hallgeneratoren) als Lagemelder eine Hilfswicklung 15 vorsieht, die jedoch in zweipulsigem Betrieb die Bestromung der motorisch wirkenden Spulen steuert. Bei dieser vorliegenden Anordnung dient ein Permanentmagnet lediglich zur Gewährung einer definierten Startstellung. Der Permanentmagnet bei dieser Lösung erzeugt ein parasitäres Feld und stört eher die Gleichmäßigkeit der Drehmomentbildung.

Aus der DE-PS 10 78 678 ist es bekannt, bei einem kollektorlosen Gleichstrommotor, der eine einphasige Wicklung aufweist und einen über den Drehwinkel veränderlichen magnetischen Widerstand durch Statorausbildung ausweist, im Stator einen Permanentmagneten vorzusehen, der jedoch nach Art eines Nebenwiderstandes im Statorjoch zu einer Eisenstrecke parallel geschaltet wird, so daß sein Fluß praktisch kaum den motorisch wirksamen Fluß im Motorluftspalt beeinflußt.

Die US-PS 28 90 400 zeigt einen nicht selbstanlaufenden Gleichstrommotor mit Innenläufer und zylindrischem Luftspalt, welcher einen externen Permanentmagneten, zum Statoreisen parallel geschaltet, aufweist, der, so groß bauend, in den Strompausen ein antreibendes Moment auf den Rotor ausübt, wobei das Gesamtdrehmoment stark schwankt oder sogar Lücken aufweist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Motor hinsichtlich Aufwand, Kompaktheit, Wirkungsgrad, vor allem aber Konstanz des Gesamtdrehmomentes zu verbessern.

Die Lösung dieser Aufgabe geschieht in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.

Die Unteransprüche zeigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung.

Die Erfindung ermöglicht ein relativ konstantes Gesamtdrehmoment, das aus dem im Betrieb Lücken aufweisenden elektrischen Antriebsmoment und durch Momente gebildet wird, die durch den zur Überwindung dieser Momentlücke mindestens einen Permanentmagneten im Stator und durch den drehwinkelabhängig ausgebildeten magnetischen Widerstand des Stators im Zusammenwirken mit dem permanentmagnetischen Rotor entstehen, wobei nur ein Drehstellungsdetektor, z. B. ein Hall-Generator, und nur eine Wicklung, die z. B. mittels eines einzigen Leistungs-Transistors angesteuert werden kann, nötig ist.

Das von dieser Wicklung im Betrieb erzeugte, lückenaufweisende Drehmoment wird nach der Erfindung dazu verwendet, magnetische Energie auf 2 verschiedene Arten zu speichern, und zwar einmal als sogenanntes Reluktanzmoment, und zum anderen durch das Zusammenwirken mindestens eines am Stator vorgesehenen Dauermagneten mit dem Dauermagneten des Rotors. Diese gespeicherten magnetischen Energien haben - wie im folgenden ausführlich beschrieben wird - einen unterschiedlichen Verlauf über dem Drehwinkel des Rotors, und durch geschickte Kombination ihrer Wirkungen läßt sich erreichen, daß sie die genannten Lücken des von der Motorwicklung erzeugten Drehmoments voll ausfüllen, d. h. man erhält bei richtiger Bemessung an der Welle des kollektorlosen Gleichstrom-Motors vom Einschaltzeitpunkt ab ein praktisch konstantes Abtriebsmoment.

Die Erfindung läßt sich in gleicher Weise bei allen bekannten Motorkonstruktionen anwenden, also sowohl bei Motoren mit flachem Luftspalt wie bei Motoren mit zylindrischem Luftspalt; sie führt zu äußerst einfachen, preiswerten, und auch mit sehr einfachen Mitteln in der Drehzahl regelbaren Gleichstrom- Kleinmotoren und -Kleinstmotoren, wie man sie z. B. für Lüfterantriebe in Kraftfahrzeugen, für den Antrieb von Tongeräten (Kassetten-Tonbandgeräten, Plattenspielern), Druckwerken, Schreibmaschinen etc. mit großem Vorteil anwenden kann, da die elektrischen Teile solcher Motoren keinerlei Verschleiß unterliegen, so daß man bei geeigneter Ausbildung der Lager eine große Lebensdauer (Zehntausende von Stunden) erreichen kann. Besonders geeignet ist die Erfindung für Außenläufer- Motoren, da diese ein hohes axiales Trägheitsmoment haben und deshalb im Betrieb bei Lastwechseln eventuell auftretende Momentenschwankungen weitgehend ausgleichen, so daß man auch für solche Fälle keine besonderen Schwungmassen benötigt.

Für die konstruktive Ausbildung erfindungsgemäßer Motoren ergibt sich eine Vielzahl von Möglichkeiten, von denen in dem im folgenden gezeigten und beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung einige besonders vorteilhafte Varianten dargestellt sind. Es zeigt

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen kollektorlosen Gleichstrom-Motors, welcher hier als Flach-Motor mit zwei als miteinander verbundene Einheit rotierenden, axial magnetisierten Ringmagneten ausgebildet ist, gesehen längs der Linie I-I der Fig. 2,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch den Motor nach Fig. 1, gesehen längs der Linie II-II der Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt, gesehen längs der Linien III-III der Fig. 1,

Fig. 4 eine Draufsicht analog Fig. 1 auf eine zweite Ausführungsform eines als Flach-Motor ausgebildeten erfindungsgemäßen kollektorlosen Gleichstrom-Motors,

Fig. 5 eine Draufsicht von oben auf den in Fig. 4 mit strichpunktierten Linien angedeuteten unteren Ringmagneten des Rotors, wobei die von innen nach außen entgegen der Drehrichtung gekrümmten Pollücken dieses Magneten mit strichpunktierten Linien dargestellt sind,

Fig. 6 und 7 zwei Einzelheiten, gesehen längs der Linien VI-VI bzw. VII-VII der Fig. 4,

Fig. 8 eine Draufsicht von oben auf ein drittes Ausführungsbeispiel eines als Flach-Motor ausgebildeten erfindungsgemäßen kollektorlosen Gleichstrom-Motors, dessen Rotor identisch ausgebildet ist wie der Rotor des in den Fig. 4 bis 7 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiels,

Fig. 9 ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen kollektorlosen Gleichstrom-Motors, welcher hier als Außenläufer-Motor ausgebildet ist, gesehen längs der Linie IX-IX der Fig. 10,

Fig. 10 einen Längsschnitt durch den Motor nach Fig. 9, gesehen längs der Linie X-X der Fig. 9,

Fig. 11 einen Schnitt, gesehen längs der Linie XI-XI der Fig. 10; bei der Darstellung nach Fig. 11 ist der Rotor gegenüber Fig. 9 um etwa eine halbe Umdrehung verdreht dargestellt,

Fig. 12 Schaubilder zur Erläuterung der verschiedenen, beim Betrieb eines erfindungsgemäßen Motors auftretenden Momente und ihres Zusammenwirkens.

Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf eine aus einem isolierenden Werkstoff bestehende Statorplatte 10, welche eine Ausnehmung aufweist, in welcher eine einzige, als Motorwicklung dienende eisenlose Flachspule 11 befestigt ist. Die Platte 10, welche auch die (nicht dargestellten) Schaltungselemente des Motors trägt, hat vier Befestigungslöcher 13. In ihrer Mitte hat sie eine Ausnehmung 14, durch welche eine Welle 15 ragt, die an ihrem unteren Ende in (nicht dargestellten) Lagern gelagert ist. Wie Fig. 2 zeigt, sind auf dieser Welle, durch eine Distanzhülse 20 in einem genau vorgegebenen Abstand voneinander gehalten, zwei Weicheisenscheiben 16 und 17 befestigt, auf denen jeweils ein massiver, axial polarisierter Ringmagnet 18 bzw. 19 befestigt ist, welche Ringmagnete zwischen sich einen Luftspalt 21 bilden, in dem die Statorplatte 10 angeordnet ist. Die genaue Form der Polarisierung des Ringmagnets 18, welche zu derjenigen des Ringmagnets 19 spiegelbildlich ist, ist in Fig. 1 mit strichpunktierten Linien eingezeichnet. Danach verlaufen die Pollücken 22 radial nach außen.

Wie in Fig. 2 dargestellt, sind die Ringmagnete 18 und 19 axial polarisiert; sie weisen jeweils vier Pole auf, die in Fig. 1 in der üblichen Weise mit N = Nordpol und S = Südpol bezeichnet sind. Die in Fig. 1 eingezeichnete Rotorstellung ist die eine der beiden Startstellungen des Rotors, in welche er sich bei stromlosem Motor automatisch einstellt.

Der Wicklung 11 diametral (also um 360° elektrisch versetzt) gegenüberliegend ist in einer Ausnehmung der Statorplatte 10 ein Permanentmagnet (Dauermagnet 27) befestigt, der ebenfalls axial polarisiert ist und der bei der dargestellten Stromrichtung in der Wicklung 11, welche im Betrieb unten einen Nord- und oben einen Südpol erzeugt, so ausgebildet ist, daß bei ihm der Südpol unten und der Nordpol oben ist, wie das in Fig. 2 eingezeichnet ist. Der Magnet 27 ist hier dreieckförmig ausgebildet. Um zu verhindern, daß er durch die rotierenden Ringmagnete 18 und 19 dann entmagnetisiert wird, wenn sich gleichnamige Pole gegenüberstehen, haben sowohl die Ringmagnete 18 und 19 wie der Dauermagnet 27 eine hohe Koerzitiv- Feldstärke (Größenordnung: ≧2000 Oe) und zudem liegt deshalb ein Teil des Magneten 27 außerhalb des zwischen den Ringmagneten 18 und 19 gebildeten Luftspalts 21. Die Form des Magneten 27 muß entsprechend den Erfordernissen gewählt werden, um im Betrieb ein möglichst gleichförmiges Abtriebsmoment zu erhalten. Der Magnet 27 liegt - wie in Fig. 2 dargestellt - völlig symmetrisch im Luftspalt 21, um zu verhindern, daß eine ungleichmäßige Axialkraft auf den Rotor 26 ausgeübt wird.

Die Wicklung 11 ist so ausgebildet, daß ihre magnetisch aktiven Abschnitte 28 und 29 um etwa 180° elektrisch gegeneinander versetzt sind und jeweils radial verlaufen, so daß durch sie ein Moment erzeugt wird, welches etwa trapezförmig ausgebildet ist und auf den Rotor 26 während einer Drehung von nahezu 180° elektrisch einwirkt.

Zum Steuern des Stromes in der Wicklung 11 ist ein Drehstellungsdetektor in Form eines Hall-Generators 32 vorgesehen, welcher gegenüber dem Wicklungsabschnitt 28 um 180° elektrisch entgegen der Drehrichtung versetzt ist, so daß er im Betrieb den Strom in der Wicklung 11 dann einschaltet, wenn ein Südpol des Ringmagnets 18 unter den Wicklungsabschnitt 28 zu laufen beginnt. Dies ist in Fig. 1 dargestellt, wo gerade eine Pollücke 22 am Hall-Generator 32 vorbeigelaufen ist - der eine Anschluß des Hall-Generators 32 ist an eine Minus-Leitung 33 angeschlossen, der andere über einen Widerstand 34 an eine Plus-Leitung 35. Von den beiden Ausgängen des Hall-Generators 32 bleibt der eine unbenutzt. Der andere ist mit der Basis eines npn-Leistungs-Transistors 36 verbunden, dessen Emitter mit der Minus-Leitung 33 und dessen Kollektor mit einem Anschluß 37 der Wicklung 11 verbunden ist, deren anderer Anschluß 38 mit der Plus-Leitung 35 verbunden ist. Man erkennt also, daß der (impulsförmige) Gleichstrom in der einzigen Wicklung 11 im Betrieb immer in derselben Richtung fließt, d. h. daß das Magnetfeld der Spule 11 immer dieselbe Richtung hat, im Gegensatz zu der Anordnung nach der älteren DE-PS 22 25 442. Man benötigt deshalb nur eine einzige Spule 11 und zu ihrer Ansteuerung nur einen einzigen Leistungs-Transistor 36.

Besonders ist darauf hinzuweisen, daß bei allen in der vorliegenden Beschreibung beschriebenen Ausführungsbeispielen als Drehstellungsdetektor an Stelle der dargestellten Hall- Generatoren beliebige andere Glieder verwendet werden können, welche ein Signal abgeben, das von der Drehzahl unabhängig ist oder zumindest nicht in wesentlichem Ausmaß durch sie beeinflußt wird. Es können also z. B. fotoelektronische Systeme, Magnetdioden, Feldplatten, magnetfeldabhängige Widerstände etc., verwendet werden. Der Lagemelder könnte z. B. auch ohne weiteres um 180° elektrisch versetzt an der Stelle 39 angeordnet werden, wobei man dann den anderen Ausgang des Hall-Generators verwenden müßte.

Zur Erzielung eines drehwinkelabhängigen magnetischen Widerstands für den Rotor 26 sind etwa in der axialen Verlängerung des magnetisch aktiven Wicklungsabschnitts 28, d. h. um 360° elektrisch relativ zu diesem versetzt, zwei ferromagnetische Elemente 45 und 46 angeordnet, welche, wie dargestellt, in der Nähe voneinander liegen, aber einen Abstand zueinander aufweisen, welcher von ferromagnetischen Teilen frei ist. Die rechteckförmige Gestalt der (identischen) Elemente 45 und 46 geht klar aus Fig. 3 hervor. Sie werden zweckmäßig durch Feinstanzen (ein besonders genaues Stanzverfahren) aus Weicheisenblech hergestellt und sind zu ihrer Querachse 44 und ihrer Längsachse 47 symmetrisch. An ihren Längsenden 48 und 48′ haben sie jeweils Anfasungen 49. Auf beiden Seiten bilden sie gleichgroße Luftspalte 51 und 52. Es liegt dabei auf der Hand, daß auch bei sorgfältigster Montage diese Luftspalte 51 und 52 meist nicht genau identisch sein können. Durch Aufbau und Anordnung dieser Elemente 45 und 46 werden aber die nachteiligen Folgen solcher Asymmetrien sehr stark gemildert, um die Laufruhe des erfindungsgemäßen Motors möglichst groß zu machen. Zweckmäßig werden die ferromagnetischen Elemente 45 und 46 mit der Platte 10 verklebt, was gleichzeitig mit dem Verkleben der Wicklung 11 und des Dauermagneten 27 erfolgen kann. Dabei läßt man zweckmäßig die Unterseite der Elemente 45 und 46 mit der Unterseite der Platte 10 fluchten, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist.

Die Längsachsen der Elemente 45 und 46 schneiden sich, und die Spitze ihres Schnittwinkels weist in die Drehrichtung 25. Hierdurch wird es möglich, beide Elemente innerhalb eines gedachten Dreiecks mit den Endpunkten 53, 54 und 55 unterzubringen, wobei die Eckpunkte 53 und 54 etwa auf einer gedachten, durch den Wicklungsabschnitt 28 gehenden Geraden und der Eckpunkt 55 an einer Stelle liegt, welche gegenüber dieser Geraden entgegen der Drehrichtung versetzt ist. Auf diese Weise nimmt das Volumen der Elemente 45 und 46, mit deren Hilfe im Betrieb magnetische Energie gespeichert wird, ausgehend von der Basis-Linie 53-54 des gedachten Dreiecks in Richtung zu seiner Spitze 55 hin ab, wobei das Element 45 etwa parallel zu dieser Basis-Linie liegt, so daß dort das größere Eisenvolumen liegt. Ersichtlich ergeben sich im Rahmen dieser Überlegungen vielfältige konstruktive Möglichkeiten für die Anordnung der ferromagnetischen Elemente. Zum Beispiel könnte man auch Stifte (nach Art von Nägeln ohne Köpfe) aus Weicheisen in der Platte 10 befestigen und mit diesen Stiften, die jeweils einen bestimmten Abstand voneinander aufweisen können, das gedachte Dreieck zwischen den Punkten 53, 54 und 55 so ausfüllen, daß sich der gewünschte Momentenverlauf ergibt, wobei auch die Höhe der einzelnen Stifte variiert werden kann, z. B. so, daß diese Höhe in Richtung zum Punkt 55 hin abnimmt. Dabei müßten auch diese Stifte symmetrisch im Luftspalt angeordnet werden.

Der Motor nach den Fig. 1 und 2 arbeitet wie folgt: Im stromlosen Zustand stellt sich der Rotor 26 in die dargestellte Startstellung oder in eine um genau eine halbe Umdrehung dazu versetzte (symmetrische) Startstellung ein. Diese Startstellung ergibt sich durch das Zusammenwirken des Rotors 26 mit

• a) den beiden Weicheisenstücken 45 und 46, und
• b) dem Dauermagneten 27.

Der Dauermagnet 27 hat bekanntlich das Bestreben, die entgegengesetzten Rotorpole anzuziehen. Wenn die Weicheisenstücke 45 und 46 nicht vorhanden wären, würde er also den Rotor entgegen der Drehrichtung 25 so drehen, daß der Hall-Generator 32 genau auf der Pollücke 22 steht.

Die Weicheisenstücke 45, 46 haben ebenfalls das Bestreben, sich in eine Polmitte zu stellen bzw. die Polmitten des Rotors 26 haben das Bestreben, sich in eine solche Stellung zu drehen, daß diese Weicheisenstücke sich in ihrer Mitte befinden. Da die Weicheisenstücke 45, 46 aber gegenüber dem Dauermagneten 27 beim dargestellten Ausführungsbeispiel um etwa 130° elektrisch entgegen der Drehrichtung versetzt sind, würden sie - wenn der Magnet 27 nicht vorhanden wäre - den Rotor 26 in Drehrichtung um etwa 45° elektrisch, also um etwa um eine achtels Umdrehung, vorwärtsdrehen. Die beiden entgegengesetzten Momente heben sich in der dargestellten Startstellung auf. Die Startstellung ist also unter anderem durch die Stärke und Ausbildung des Dauermagneten 27, seine Lage, sowie die Größe und Lage der Weicheisenstücke 45 und 46 bestimmt.

Wird nun an die Leitungen 35 und 33 eine Gleichspannung von z. B. 24 V gelegt, so fließt vom Hall-Generator 32 ein Basis- Strom zum Transistor 36, so daß dieser leitend wird und ein Strom in der Motorwicklung 11 fließt, welcher bewirkt, daß diese Wicklung den Rotor 26 in der Richtung des Pfeils 25 in Bewegung setzt, und zwar dauert das elektrische Antriebsmoment etwa eine viertel Umdrehung entsprechend 180° elektrisch (bei dem 4poligen Rotor 26). Fig. 12 zeigt in der obersten Reihe das elektrische Antriebsmoment M _el , welches etwa Trapezform hat und sich über etwas weniger als 180° elektrisch erstreckt.

Dieses Antriebsmoment dreht den Rotor 26 so, daß dem Stator- Dauermagneten 27 jetzt gleichnamige Pole gegenüberstehen, denn unter ihm steht dann ein Südpol und über ihm ein Nordpol. Zu dieser Drehung ist ein Antriebsmoment erforderlich, und das entsprechende vom Magneten 27 erzeugte Moment M _m , hier das Bremsmoment 60, welches mit dem Antriebsmoment M _el in Phase ist, ist in Fig. 12 in der zweiten Reihe von oben dargestellt.

Gleichzeitig kommen die ferromagnetischen Elemente 45 und 46 zunächst in die Polmitte, wobei sie ein Antriebsmoment M _rel abgeben, das in Fig. 12 mit 61 bezeichnet ist. Der Rotor 26 bewegt sich aber weiter, so daß die Elemente 45 und 46 die Polmitte verlassen, wobei ein Bremsmoment 62 entsteht, dessen Form durch Form und Anordnung der Elemente 45 und 46 bedingt ist und das ebenfalls mit dem elektrischen Antriebsmoment etwa in Phase ist. Dieses Bremsmoment 62 wird ebenso wie das Bremsmoment 60 vom elektrischen Antriebsmoment M _el überwunden.

Wenn die Elemente 45 und 46 über eine Pollücke 22 zu stehen kommen, wird das durch sie erzeugte Moment zu Null. Im weiteren Verlauf der beschriebenen Viertelumdrehung bewirken dann diese Elemente 45, 46 wieder ein Antriebsmoment 63 auf den Rotor 26, und zwar auch dann, wenn der Hall-Generator 32 den Transistor 36 wieder abgeschaltet hat und kein Strom mehr in der Wicklung 11 fließt.

Nach der beschriebenen Viertelumdrehung hat, wie erläutert, der Rotor 26 eine Stellung erreicht, in welcher den Polen des Magneten 27 gleichnamige Pole des Rotors gegenüberstehen, und der Rotor will sich aus dieser Stellung herausdrehen und erzeugt deshalb ein in Fig. 12 mit 64 bezeichnetes Antriebsmoment, das die in Fig. 12 mit 65 bezeichnete Lücke des elektrischen Moments M _el und dazu hin ein durch die Elemente 45 und 46 bewirkt es Bremsmoment 66 überwindet und den Rotor 26 um nahezu eine weitere Vierteldrehung, also um fast 180° elektrisch weiterdreht. Am Ende dieser Vierteldrehung dreht dann ein durch die Elemente 45 und 46 bewirktes antreibendes Moment 67 den Rotor 26 so weit, bis der Hall- Generator 32 den Transistor 36 wieder einschalten kann und ein neues elektrisches Antriebsmoment M _el erzeugt wird.

Der erfindungsgemäße Motor läuft also an und erzeugt in allen Winkellagen ein positives Antriebsmoment.

Wie in Fig. 12 dargestellt, ist das durch die Elemente 45 und 46 erzeugte Reluktanz-Moment stark unsymmetrisch. Hier gilt, daß die durch das Bremsmoment 62 berandete Fläche 68 jeweils gleich der durch das Antriebsmoment 63 berandeten Flächen 69 sein muß. Man kann auf diese Weise dieses Moment sehr geschickt entsprechend den Erfordernissen formen. Entsprechend gilt für das vom Magneten 27 erzeugte Moment, daß die durch das Bremsmoment 60 berandete Fläche 72 gleich der durch das Antriebsmoment 64 berandeten Fläche 73 sein muß. (Gleichheit der positiven und negativen Zeitintegrale der Momente).

In Fig. 12 ist auch die Addition der beiden "magnetischen" Momente M _m + M _rel dargestellt, und zwar in der vierten Reihe von oben. Auch hier gilt natürlich, daß die oberhalb der Abszissen-Achsen liegenden Flächen 75 gleich den darunterliegenden Flächen 76 sein müssen. Man sieht, daß diese Momentenkurve während 360° elektrisch die Abszissen-Achse an zwei Stellen 77 und 78 schneidet. Der Punkt 77 ist um einen Winkel α _el gegenüber der Null-Lage (Pollücke 22 über Hall-Generator 32) verdreht. Dieser Winkel beträgt hier etwa 10° elektrisch, entsprechend einem geometrischen Winkel von etwa 5° in Fig. 1. Dieser Winkel ist in Fig. 1 eingetragen und entspricht der Startstellung, d. h. der Punkt 77 entspricht einer stabilen Lage des Rotors 26. Der Punkt 78 dagegen entspricht einer labilen Lage des Rotors 26, aus welcher sich dieser in der einen oder anderen Richtung herausdreht, um einen stabilen Punkt zu erreichen. Man erkennt, daß das in Fig. 12 mit 79 bezeichnete antreibende Moment, das in der Momentenlücke 65 wirkt, im wesentlichen konstant ist. Addiert man diese Momentenkurve zum elektrischen Moment gemäß der obersten Reihe von Fig. 12 hinzu, so erhält man den in Fig. 12 in der untersten Reihe dargestellten Momentenverlauf 82 des Gesamtmoments M _ges , welcher durch geeignete Wahl der Parameter im wesentlichen gleichförmig gehalten werden kann und keinerlei Lücken aufweist.

Zum Abgleich von Motoren kann man z. B. jeweils automatisch mittels eines Beschleunigungsmessers diesen Momentenverlauf über dem Drehwinkel messen, dann mittels eines Rechnerprogramms erreichen, wo Änderungen an den magnetischen Elementen erforderlich sind, und dann diese Elemente - vorzugsweise am Stator - beispielsweise abschleifen oder abfräsen und so den Motor hinsichtlich des gewünschten Momentenverlaufs sozusagen "auswuchten", um in der Serienproduktion mit geringstmöglichen Kosten ein möglichst gleichförmiges Antriebsmoment zu erhalten.

Es ist darauf hinzuweisen, daß die Momente M _m und M _rel im Motor durch dessen Konstruktion und den nachfolgenden, eben beschriebenen Abgleich sozusagen eingebaut sind, so daß sich erfindungsgemäße Motoren vorzugsweise für Anwendungsfälle eignen, bei denen das Antriebsmoment innerhalb gewisser Grenzen liegt, wie das z. B. bei Lüftern oder bei Plattenspielern der Fall ist.

Der Motor nach den Fig. 1 bis 3 ist insofern besonders günstig, als seine Wicklung 11 über fast 180° elektrisch wirksam ist. Es treten jedoch bei ihm im Betrieb relativ starke radiale Querkräfte auf, da die Spule 11 nur an einer Stelle des Rotors 26 wirkt, ebenso der Magnet 27. Dies erfordert eine stabile Konstruktion des Rotors und seiner Lagerung, um Schwingungen sicher zu vermeiden.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 4 bis 7 werden solche einseitigen radialen Kräfte dadurch vermieden, daß der Motor weitgehend symmetrisch aufgebaut ist. Hierdurch ergeben sich gewisse Probleme der räumlichen Anordnung des Hall- Generators 32 und der ferromagnetischen Elemente 45 und 46; diese Probleme sind beim Ausführungsbeispiel nach der Fig. 4 bis 7 durch eine andere Formgebung der Wicklungen und der Pollücken gelöst.

Der Grundaufbau des Motors nach den Fig. 4 bis 7 ist derselbe wie bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 3, d. h. es sind zwei massive 4polige Ringmagnete 83 und 84 vorgesehen, welche an den Weicheisenscheiben 16 und 17 befestigt sind, vergleiche Fig. 6. Der mechanische Aufbau des Rotors 26 entspricht völlig demjenigen nach Fig. 2.

Die Pollücken 85 der Ringmagnete verlaufen hier aber anders, und zwar sind sie radial von innen nach außen entgegen der Drehrichtung gekrümmt, wobei die Krümmung beim Ringmagneten 84, wenn man ihn von der Luftspaltseite her ansieht, genau spiegelbildlich zu Fig. 5 verläuft.

Bei der Anordnung nach Fig. 4 sind zwei um 360° elektrisch zueinander versetzte Flachspulen 86 und 87 vorhanden, welche in Reihe geschaltet sind und miteinander die Motorwicklung bilden. Durch diese Anordnung werden störende radiale Kräfte verhindert, da beide Spulen 86 und 87 gleich stark auf den Rotor 26 in radiale Richtung einwirken und diesen daher nicht einseitig belasten können. Ferner wird der Rotor bei einer solchen Anordnung besser ausgenutzt, da jetzt überall stromführende Leiter mit den Rotor-Polen in Wechselwirkung treten können. Auch die im stromlosen Zustand in der Motorwicklung induzierte Spannung wird bei einer solchen Anordnung wesentlich symmetrischer als bei der Anordnung nach Fig. 1, was z. B. für eine Drehzahlregelung wichtig ist.

Die Spulen 86 und 87 sind gesehnt, d. h. die magnetisch aktiven Abschnitte 88 und 89 der Spule 86 und ebenso die magnetisch aktiven Abschnitte 90 und 91 der Spule 87 verlaufen jeweils etwa parallel zueinander, wobei die Form der der Drehrichtung zugewandten aktiven Abschnitte 88 und 91 etwa der Form der Pollücken 85 entspricht, d. h. daß hier die Wechselwirkung zwischen Rotor 26 und Spulenabschnitt derjenigen nach Fig. 1 entspricht.

Dagegen verlaufen auf der anderen Seite der Spulen, also den Zulaufseiten, die Pollücken 25 jeweils unter einem Winkel mit den aktiven Spulenabschnitten 89 bzw. 90, so daß hier Zwickel entstehen, in denen man auf der einen Seite den Hall-Generator 32 und auf der anderen Seite die ferromagnetischen Elemente 45 und 46 (welche identisch ausgebildet sind wie beim ersten Ausführungsbeispiel) in der richtigen Winkellage anordnen kann. Ohne die Sehnung und ohne die Schrägung der Pollücken 85 müßte man nämlich den Hall-Generator 32 und die ferromagnetischen Elemente 45 und 46 auf die Spulen setzen, was ersichtlich sehr schwierig zu realisieren wäre und eine Vergrößerung des Luftspalts erforderlich machen würde. Man erkennt diese Ausnützung der Zwickel in Fig. 4 sehr gut.

Ferner sind bei der Ausführungsform nach den Fig. 4 bis 7 insgesamt sechs Dauermagnete an der Statorplatte 10 angeordnet, und zwar ein Dauermagnet 94 innerhalb der Spule 86, bei welchem oben ein Nord- und unten ein Südpol ist, ferner ein Dauermagnet 95 innerhalb der Spule 87 (oben Nord, unten Süd), und insgesamt vier Dauermagnete 96 bis 99 auf einer Linie, welche senkrecht zur Verbindungslinie der Mittelpunkte der Spulen 86 und 87 verläuft, wobei bei den Dauermagneten 96 bis 99 überall oben Süd und unten Nord ist. Alle Dauermagnete sind teilweise außerhalb des Luftspalts 21 angeordnet, um eine Entmagnetisierung im Betrieb zu vermeiden. Die Dauermagnete müssen in der angedeuteten Weise wegen der Schrägung der Pollücken etwas versetzt werden, um den gewünschten Verlauf und die gewünschte Phasenlage des von allen Magneten zusammen erzeugten M _m (Fig. 12) zu erhalten.

Lage und Anordnung der ferromagnetischen Elemente 45 und 46 ist ähnlich wie bei Fig. 1, um die gewünschte Form und Phasenlage des Moments M _rel (Fig. 12) auch hier zu erhalten.

Der Rotor 26 ist auch hier in seiner Startstellung dargestellt, in welcher sich unterhalb des Hall-Generators 32 ein Südpol und über ihm ein Nordpol befindet, so daß der Hall- Generator den Strom im Transistor 36 einschaltet. Die Wirkungsweise und der Verlauf der Momente entspricht in allen wesentlichen Punkten der bei Fig. 1 gegebenen Beschreibung. Durch die Verteilung der Dauermagnete auf viele Stellen erhält man aber sehr gleichmäßige Kräfte auf alle Stellen des Rotors.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 8 benötigt man statt zwei Flachspulen 85, 87 gemäß Fig. 4 nur noch eine einzige lange Flachspule 102, d. h. die Motorwicklung ist hier als Wellenwicklung ausgeführt. Der Aufbau des Rotors ist mit demjenigen nach Fig. 4 identisch, d. h. auch hier sind die Pollücken 85, von denen nur eine angedeutet ist, geschrägt, und der Rotor ist auch hier 4polig ausgebildet.

Die magnetisch aktiven Spulenabschnitte 103 bis 106 entsprechen in ihrem Verlauf ersichtlich im wesentlichen dem Verlauf der magnetisch aktiven Abschnitte 88 bis 91 nach Fig. 4, so daß sich magnetisch dieselben Verhältnisse ergeben wie dort. Auch der Hall-Generator 32 und die Elemente 45, 46 sind gleich angeordnet wie in Fig. 4. Ferner sind auch hier sechs Dauermagnete vorgesehen, und zwar innerhalb der Spule 102, vier Dauermagnete 107 bis 110, bei denen jeweils oben der Nord- und und unten der Südpol ist, und etwa eine Vierteldrehung versetzt hierzu zwei weitere Dauermagnete 111 und 112, bei denen oben Süd und unten Nord ist. Alle Dauermagnete liegen teilweise außerhalb des Luftspalts, um eine Entmagnetisierung zu vermeiden.

Aus den Fig. 4 und 8 erkennt man also, daß es insgesamt acht Stellen gibt, an welchen man an einem 4poligen Flach- Motor Dauermagnete anordnen kann, wobei man je nach den konstruktiven Gegebenheiten die eine oder die andere Stelle auswählen kann. Auch die Eisenelemente 45 und 46 können um 180° elektrisch oder ein Mehrfaches davon versetzt werden, und man kann aus Symmetriegründen auch von ihnen eine größere Anzahl vorsehen und symmetrisch am Stator anordnen.

Die Wirkungsweise des Motors nach Fig. 8 entspricht in allen wesentlichen Punkten der Wirkungsweise der Flach-Motoren nach den vorhergehenden Ausführungsbeispielen.

Die Fig. 9 und 10 zeigen in schematischer Darstellungsweise einen erfindungsgemäß ausgebildeten Außenläufer-Motor 115, z. B. einen Lüfter-Motor, wobei die (nicht dargestellten) Lüfterflügel direkt auf dem Außenumfang des Rotors 116 befestigt sein können, welcher hier als 2poliger Magnetring ausgebildet ist, dessen Pollücken mit 117 und 117′ bezeichnet sind und dessen beide Pole in der üblichen Weise mit N (= Nordpol) und S (= Südpol) angedeutet sind. In den Fig. 9 und 10 ist der Rotor 116 in der (einzigen) Startstellung dargestellt, in Fig. 11 um eine halbe Umdrehung dazu verdreht. Der Rotor 116 ist mittels eines Rotorbodens 118 mit einer Welle 119 verbunden, die in geeigneter Weise gelagert ist. Der gesamte mechanische Aufbau ist in den Fig. 9 bis 11 nur äußerst schematisch dargestellt. Naturgemäß kann man für diesen mechanischen Aufbau alle bekannten Konstruktionen verwenden.

Der Stator 122 ist an einem ortsfesten Teil 123 befestigt. Er ist in Doppel-T-Form aufgebaut, wobei die Enden der ausgeprägten Pole 124, 125 fast aneinanderstoßen und gerade noch genügend Platz zum Einbringen der einzigen, mit 126 bezeichneten Motorwicklung lassen. Die Lage des als Lagemelder vorgesehenen Hall-Generators 127 ist in Fig. 9 dargestellt. Sie ist um 90° elektrisch zur Spulenachse versetzt. Naturgemäß könnte der Hall-Generator 127 in Fig. 9 anstatt in der "3-Uhr- Stellung" auch in der "9-Uhr-Stellung" angeordnet werden. Die Drehrichtung ist durch einen Pfeil 128 angedeutet. Wie man sieht, ist die Pollücke 117′ um den Winkel α am Hall-Generator 127 vorbeigelaufen. Dies ist der bereits früher erwähnte und in Fig. 12 dargestellte Winkel α.

Die ausgeprägten Pole 124 und 125 sind sägezahnförmig ausgebildet, d. h. der Abstand ihrer Oberflächen 129, 130 von der Mittelachse des Motors nimmt vom einen Ende des Polbogens zum anderen in der Drehrichtung 128 zu, so daß der Luftspalt über einem Polbogen in der Drehrichtung abnimmt. Der Sinn dieser Maßnahme ist derselbe wie derjenige der ferromagnetischen Elemente 45 und 46 in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen, nämlich den magnetischen Widerstand drehstellungsabhängig zu machen und dadurch im Betrieb ein unsymmetrisches Reluktanz-Moment zu erzeugen. Wie man aus Fig. 9 erkennt, erstreckt sich dieser sich verjüngende Luftspalt 133 bzw. 134 über mindestens 90% des zugehörigen Polbogens, wobei er von der engsten Stelle ausgehend jeweils an den Stellen 135 und 136 kurz vor dem Ende des Polbogens wieder etwas zunimmt.

In der Mitte der ausgeprägten Pole 124 und 125 ist jeweils in einer Vertiefung 135 bzw. 136 ein Dauermagnet 137 bzw. 138 untergebracht. Der im Pol 124 vorgesehene Dauermagnet 137 hat außen seinen Nordpol und innen seinen Südpol, während der Dauermagnet 138 seinen Südpol außen und seinen Nordpol innen hat. Dies entspricht z. B. den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 4 und 8, wo ebenfalls die Pole der Dauermagnete nach jeweils 180° elektrisch umgekehrt sein müssen. Auch bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 9 bis 11 käme man naturgemäß mit nur einem Dauermagnet aus, hätte dann aber das Problem einseitiger radialer Kräfte, sofern man den Magneten dann nicht in der Mitte des Stators 122 anordnet, was aber konstruktiv schwieriger ist.

Die Schaltung entspricht derjenigen nach den vorhergehenden Fig.

Wie in Fig. 11 dargestellt ist, wird durch die Anordnung der Dauermagnete 137 bzw. 138 in einer Vertiefung 135 bzw. 136 des Stators 122 erreicht, daß beim Gegenüberstehen gleichnamiger Pole der Fluß seitlich ausweichen kann, so daß die Dauermagnete 137, welche eine hohe Koerzitiv-Feldstärke aufweisen, nicht entmagnetisiert werden.

Die Wirkungsweise des Motors 115 nach den Fig. 9 bis 11 entspricht derjenigen nach den vorhergehenden Ausführungsbeispielen. In der Ruhestellung hat der Dauermagnet 137 das Bestreben, den Südpol des Rotors 116 entgegen der Drehrichtung 128 zu sich drehen. Dem wirkt entgegen, daß dieser Rotor- Südpol bestrebt ist, sich in der Drehrichtung 125 an die Stelle mit dem kleinsten Luftspalt zu drehen. Der Rotor 116 stellt sich aus diesem Grunde so ein, daß er im Momentengleichgewicht ist, wobei sich abhängig von den konstruktiven Gegebenheiten eines Motors jeweils ein relativ kleiner Winkel α in der Größenordnung etwa 2...40°, vorzugsweise 5 . . . 20°, elektrisch ergibt. Ein kleiner Winkel α ist für den Anlauf von Bedeutung.

Nach dem Einschalten erhält der Transistor 36 Strom, da dem Hall-Generator 127 ein Südpol gegenübersteht, und durch die Motorwicklung 126 wird ein Magnetfeld erzeugt, welches den Rotor 116 in der Drehrichtung 128 dreht. Hierbei wird nun der Nordpol des Rotors 116 in Richtung um Nordpol des Dauermagneten 137 gezogen, und der Südpol des Rotors 116 wird in Richtung zum Südpol des Dauermagneten 136 gezogen. Dies ergibt das in Fig. 12 mit 60 bezeichnete Bremsmoment, das vom elektrischen Antriebsmoment M _el überwunden wird. Gleichzeitig läuft der Südpol s des Rotors 116 zunächst auf eine Stelle engsten Luftspalts zu, ebenso der Nordpol N des Rotors, wodurch das Antriebsmoment 61 (Fig. 12) entsteht. Wenn der Luftspalt sich dann erweitert, entsteht das Bremsmoment 68, das ebenfalls vom elektrischen Antriebsmoment überwunden wird und an das sich wieder ein Antriebsmoment 63 anschließt, wenn sich die Pole wieder den Stellen mit engem Luftspalt nähern. In der Momentenlücke 65 wirkt dann zunächst das durch die Verengung des Luftspalts bewirkte Antriebsmoment 63, dann das Antriebsmoment 64, welches durch die Anziehung der Rotorpole durch die entsprechenden ungleichnamigen Statorpole erzeugt wird, und schließlich noch das Reluktanz-Antriebsmoment 67. Dann wird die Motorwicklung wieder eingeschaltet, nachdem der Rotor 116 eine volle Umdrehung durchlaufen hat.

Bei einem Innenläufer-Motor kann man ersichtlich ohne weiteres dieselbe Anordnung verwenden, wobei man dann sozusagen eine Spiegelung der Anordnung nach den Fig. 9 bis 11 am Luftspalt vornehmen muß. Für den Fachmann ist ohne weiteres ersichtlich, wie er in diesem Fall vorgehen muß, so daß sich eine gesonderte Darstellung erübrigt.

Die Erfindung wurde vorstehend an einem 2poligen Motor und an 4poligen Motoren erläutert. Ersichtlich eignet sie sich in genau gleicher Weise auch für höhere Polpaarzahlen, z. B. bei Direktantrieben für Tonbandgeräte oder Plattenspieler.

Claims (36)

1. Kollektorloser Gleichstrommotor mit einem permanentmagnetischen Rotor, einem eine einsträngige Wicklung mit einer oder zwei Spulen aufweisenden Stator, der in Verbindung mit dem Rotor ein Lücken aufweisendes elektromagnetisches Drehmoment erzeugt, einem die Rotorlage erfassenden Drehstellungsdetektor, in dessen Abhängigkeit steuerbare Schalter die Statorwicklung zur Speisung mit gleichgerichteten Stromimpulsen an eine Gleichstromquelle schalten, wobei die die Statorwicklung speisenden Stromimpulse wenigstens angenähert 180° el breit sind und zwischen sich Lücken von entsprechend angenäherten 180° el aufweisen, und mit drehwinkelabhängig veränderlicher Ausbildung des magnetischen Widerstandes im Statorteil des magnetischen Kreises, so daß ein zum elektromagnetischen Drehmoment zeitlich versetztes Reluktanzhilfsmoment auftreten kann, und mit mindestens einem statorseitigen Permanentmagneten, der ein weiteres Hilfsmoment erzeugt, welches in den Lücken des elektromagnetischen Drehmoments zumindest teilweise wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Permanentmagnet (27; 94 bis 99; 107 bis 112; 137; 138) im Bereich des Luftspalts angeordnet ist und daß das Reluktanzhilfsmoment (M _Rel ) mit dem vom Permanentmagneten (27; 94 bis 99; 107 bis 112; 137; 138) erzeugten Hilfsmoment (M _m ) zusammen die Lücken des elektromagnetischen Drehmoments so ausfüllt, daß ein vergleichmäßigtes Gesamtdrehmoment (M _ges ) entsteht.

2. Kollektorloser Gleichstrommotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des drehwinkelabhängigen magnetischen Widerstands die Größe des wirksamen Luftspalts an verschiedenen Stellen des Drehwegs verschieden ausgebildet ist.

3. Kollektorloser Gleichstrommotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Motor mit zylindrischem Luftspalt die radiale Ausdehnung des wirksamen Luftspalts (133, 134) im wesentlichen in Drehrichtung abnimmt (Fig. 9/10).

4. Kollektorloser Gleichstrommotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dem zylindrischen Luftspalt zugewandte Seite des Stators (Statorpole 124, 125) etwa sägezahnförmig ausgebildet ist.

5. Kollektorloser Gleichstrommotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die sägezahnförmige Seite des Stators (122) über mindestens 90% des jeweiligen Polbogens erstreckt.

6. Kollektorloser Gleichstrommotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Motor mit mindestens nahezu ebenem Luftspalt die wirksame axiale Erstreckung dieses Luftspalts an verschiedenen Stellen des Drehwegs verschieden groß ausgebildet ist (Fig. 1 bis 8).

7. Kollektorloser Gleichstrommotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor als Flach-Motor mit einem im wesentlichen eisenlosen Stator ausgebildet ist, und daß an dem Stator mindestens ein Weicheisenteil (45, 46) derart vorgesehen ist, daß es an einer Stelle des Drehwegs den wirksamen Luftspalt verringert.

8. Kollektorloser Gleichstrommotor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Permanentmagnet (27; 94 bis 99; 107 bis 112; 137; 138) relativ zur magnetischen Achse der Statorwicklung um etwa nmal 180° elektrisch versetzt ist, wobei n = 0, 1, 2, . . . ist (Fig. 1, Fig. 4, Fig. 8, Fig. 9) und so polarisiert ist, daß während des von der Motorwicklung erzeugten elektromagnetischen Drehmomentes (M _el ) von dem Dauermagneten ein zu diesem elektromagnetischen Drehmoment etwa gegenphasiges Bremsmoment (60) erzeugbar ist (Fig. 12).

9. Kollektorloser Gleichstrommotor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Reluktanzhilfsmoment (M _rel ) so ausgebildet ist, daß es während der Dauer des von der Motorwicklung erzeugten elektromagnetischen Drehmomentes (M _el ) ein zu dem elektromagnetischen Drehmoment etwa gegenphasiges Bremsmoment (62) bildet (Fig. 12).

10. Kollektorloser Gleichstrommotor nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Verlauf des drehwinkelabhängigen magnetischen Widerstands und die Lage des mindestens einen am Stator vorgesehenen Dauermagneten (27) so aufeinander abgestimmt sind, daß der Rotor bei stromlosem Motor eine Lage einnimmt, in welcher nach dem Einschalten des Motors die dann eingeschaltete Motorwicklung sogleich mindestens einen Teil ihres Antriebsmoments erzeugt.

11. Kollektorloser Gleichstrommotor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor bei stromlosem Motor eine Lage einnimmt, welche relativ zu der Rotorstellung, bei welcher im Betrieb der Drehstellungsdetektor (Hallgenerator 32) ein Einschalten der Motorwicklung bewirkt, um etwa 2...40° (vorzugsweise 5...20°) elektrisch in Drehrichtung weitergedreht ist.

12. Kollektorloser Gleichstrommotor mit zylindrischem Luftspalt nach einem der Ansprüche 1 bis 5, 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Permanentmagnet (137, 138) an der dem Luftspalt zugewandten Seite des Stators angeordnet ist.

13. Kollektorloser Gleichstrommotor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Permanentmagnet (137, 138) in einer Vertiefung (135, 136) auf der dem Luftspalt zugewandten Seite des Stators (122) angeordnet ist.

14. Kollektorloser Gleichstrommotor nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der am Stator angeordneten Permanentmagnete (27) eine hohe Koerzitiv-Feldstärke aufweist.

15. Kollektorloser Gleichstrommotor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der permanentmagnetische Rotor eine hohe Koerzitiv-Feldstärke aufweist.

16. Kollektorloser Gleichstrommotor mit ebenem Luftspalt nach einem der Ansprüche 1, 2, 6 bis 11, 14, 15, dadurch gekennzeichnet, daß im Abstand voneinander angeordnete Weicheisenteile (45, 46) so angeordnet sind, daß sie etwa in der Verlängerung eines magnetisch aktiven Wicklungsabschnitts (28), d. h. um 360° elektrisch relativ zu diesem versetzt, angeordnet sind.

17. Kollektorloser Gleichstrommotor nach einem der Ansprüche 6 bis 11, 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Weicheisenteile (45, 46) als gestanzte Blechteile ausgebildet sind, deren Flächenebene etwa senkrecht zum Luftspalt verläuft und die so angeordnet sind, daß sich ein asymmetrisches (d. h. nicht spiegelbildlich zur Null-Linie verlaufendes) Reluktanzhilfsmoment (M _rel ) ergibt.

18. Kollektorloser Gleichstrommotor nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die negative Amplitude des im Betrieb auf den Rotor ausgeübten Reluktanzhilfsmoments (62 ) kleiner ist als die negative Amplitude des durch den mindestens einen am Stator angeordneten Dauermagneten im Betrieb auf den Rotor ausgeübten permanentmagnetischen Hilfsmomente (60) (Fig. 12).

19. Kollektorloser Gleichstrommotor mit ebenem Luftspalt nach einem der Ansprüche 1, 2, 6 bis 11, 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (45, 46) von länglicher, zu ihrer Längsachse (47) und zu ihrer Querachse (44) symmetrischer Gestalt sind.

20. Kollektorloser Gleichstrommotor nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (45, 46) im Luftspalt symmetrisch angeordnet sind.

21. Kollektorloser Gleichstrommotor nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehstellungsdetektor ein Hallgenerator (32) ist, dessen einer Signalausgang unbenutzt bleibt und dessen anderer über einen Leistungstransistor (36) die einzige Spule (11) der Statorwicklung steuert.

22. Kollektorloser Gleichstrommotor nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Permanentmagneten (27) außerhalb des Luftspalts (21) angeordnet ist.

23. Kollektorloser Gleichstrommotor mit ebenem Luftspalt nach einem der Ansprüche 1, 2, 6 bis 11, 14 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (27) symmetrisch im Luftspalt (21) zwischen zwei rotierenden Ringmagneten (18, 19) liegt.

24. Kollektorloser Gleichstrommotor mit ebenem Luftspalt nach einem der Ansprüche 1, 2, 6 bis 11, 14 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator für einen 4poligen Rotor nur eine Spule aufweist.

25. Kollektorloser Gleichstrommotor nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorwicklung als Wellenwicklung ausgeführt, nur eine lange Flachspule (102) für symmetrische magnetische Verhältnisse im Motor aufweist.

26. Kollektorloser Gleichstrommotor mit ebenem Luftspalt nach einem der Ansprüche 1, 2, 6 bis 11, 14 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator für vier Rotorpole zwei um 360° elektrisch zueinander versetzte symmetrisch angeordnete Flachspulen (86, 87) aufweist.

27. Kollektorloser Gleichstrommotor nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetisch aktiven Spulenabschnitte (88 bis 91; 103 bis 106) zueinander parallel verlaufen.

28. Kollektorloser Gleichstrommotor nach Anspruch 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß symmetrisch im Spuleninneren und auf einer Linie, welche senkrecht zur Zentrallinie (Verbindungslinie der Mittelpunkt der Spulen) verläuft, mehrere Permanentmagnete (94/95, 96 bis 99; 107 bis 110, 111/ 112) angeordnet sind, welche auf einer Linie untereinander gleich, aber auf der anderen Linie umgekehrt als auf der andern gepolt sind.

29. Kollektorloser Gleichstrommotor nach einem der Ansprüche 25 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Pollücken (85) des Rotors geschrägt und die Spulen (86, 87; 102) gesehnt sind.

30. Kollektorloser Gleichstrommotor nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (27) dreieckförmig ausgebildet ist.

31. Kollektorloser Gleichstrommotor nach Anspruch 24, 30, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetisch aktiven Abschnitte (28 und 29) der Wicklung (11) um etwa 180° elektrisch gegeneinander versetzt sind und jeweils radial verlaufen.

32. Kollektorloser Gleichstrommotor nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der sich verjüngende Luftspalt (133) am Ende eines Statorpoles (in Drehrichtung gesehen) von der engsten Stelle (133, 135) bei etwa 90% der Statorkopflänge an vor dem Ende des Polbogens wieder zunimmt.

33. Kollektorloser Gleichstrommotor nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mitte der ausgeprägten Pole (124, 125) ein Permanentmagnet (137, 138) angeordnet ist.

34. Kollektorloser Gleichstrommotor nach Anspruch 21 bis 24, 26, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hallgenerator (32) gegenüber dem magnetisch aktiven Wicklungsabschnitt (28) um 180° elektrisch entgegen der Drehrichtung versetzt ist.

35. Kollektorloser Gleichstrommotor nach einem der Ansprüche 3 bis 5, 8 bis 15, 18, 21, 22, 32, 33, dadurch gekennzeichnet, daß der Hallgenerator (127) um 90° elektrisch zur Spulenachse versetzt ist.

36. Kollektorloser Gleichstrommotor nach einem der Ansprüche 1 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorwicklung (M) bifilar gewickelt ist.