DE2319579A1

DE2319579A1 - Elektromotor

Info

Publication number: DE2319579A1
Application number: DE2319579A
Authority: DE
Inventors: Bryan Frederick Nicholls; Anthony Charles Warren
Original assignee: Mettoy Co Ltd
Current assignee: Mettoy Co Ltd
Priority date: 1972-04-20
Filing date: 1973-04-18
Publication date: 1973-10-25
Also published as: SE396681B; IT984090B; ES413919A1; JPS4920604A; USB352950I5; US3922590A; JPS4967110A; IE37533L; AR198829A1; HK61078A; IE37533B1; IE37534B1; FR2181004A1; CH555616A; NL7305491A; DK138719B; IE37534L; DK138719C; CA986577A; FR2181004B1

Description

The Mettoy Company Limited, 14 Harlestone Road, Northampton, NN5 7AS (England)

Elektromotor

Die Erfindung bezieht sich auf einen Elektromotor mit einem Rotor und einem eine Wicklung enthaltenden Stator. Insbesondere handelt es sich um einen Motortyp, der als Antrieb für einen Plattenspieler geeignet ist; dieser Motor kann jedoch auch für andere Anwendungsaebiete benutzt werden, wo es darauf ankommt, den Motor nach Drehzahl, Phase, Stellung oder Drehmoment präzise zu steuern.

Für diese Zwecke sind bereits verschiedene Elektromotoren gebaut oder vorgeschlagen worden. Ein Motor der Bauart, auf die sich die Erfindung bezieht, enthält einen Magnetrotor mit definierten Polen, eine erregte magnetische Rotoranordnung mit zusammenwirkenden definierten Polen. Der Rotor kann durch Wechselstrom erregt werden, falls er jedoch mit Gleichstrom versorgt wird, ist eine Einrichtung zur Beschaltung der Statorversorgung notwendig.

KG/ei

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OfilGlNAL INSPECTED

Nach einem bekannten Vorschlag wird ein permanent magnetischer Rotor benutzt, dessen magnetisches Material ein mittels eines geeigneten Bindemittels zusammengefügtes Ferrit-Material ist. An sich besitzt eine solche Anordnung die Vorteile von mit Ferrit bestücktem Material.

Ein anderer bekannter Motor hat einen Rotor, dessen winkelmäßige Ausdehnung kleiner ist als der volle Umfang des Rotors.

Nach einem anderen Vorschlag werden Einrichtungen zur Ableitung eines Signals benutzt, welche die Rotorposition angeben. Es wurde vorgeschlagen, hierfür magnetisch betätigte Kontakte zu verwenden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Motor der genannten Art zu schaffen, der bei verbesserten Eigenschaften vielseitig verwendbar ist und zuverlässig und präzise arbeitet.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgäbe dadurch gelöst, daß der Rotor einen Ring aus einem Material besitzt, bei dem ein mit einem Kunststoff gebundener permanent magnetischer Werkstoff unter Bildung einer Anzahl von Magnetpolen mit abwechselnd entgegengesetzter Polarität aufmagnetisiert ist; daß der Stator eine Anzahl von Polflächen aufweist und dessen Wicklung so ausgebildet ist, daß sie im erregten Zustand magnetische Statorpole erzeugt, die zum Antrieb des Motors mit den Rotor-Magnetpolen zusammenarbeiten; daß eine auf die Drehbewegung des Rotors ansprechende Einrichtung vorhanden ist, welche ein rotationsabhängiges Signal abgibt; und daß durch eine auf dieses Signal ansprechende Einrichtung die Erregung der Wicklung und damit die Drehbewegung des Rotors

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steuerbar ist.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung können der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit einer Zeichnung entnommen werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf den Plattenteller eines Plattenspielers mit Motor, mit· teilweise abgeschnittenem Plattenteller;

Fig. 2 einen Schnitt im Verlauf einer Linie 2-2 von Fig. 1;

Fig. 3 eine Darstellung eines Stator-Magnetpolelementes ;

Fig. 4 ein schematisches Blockschaltbild eines Motorsteuerungs-Systems;

Fig. 5 ein ausführliches Schaltbild eines Motorsteuerungs—Systems;

Fig. 6 ein Impulsdiagramm zur Schaltung von Fig. in einem Betriebszustand;

Fig. 7 ein Impulsdiagramm für einen anderen Betriebszustand der Schaltung von Fiq. 5;

Fig. 8 eine Darstellung unterschiedlicher Polanordnungen - ; und

Fig. 9 ein Schaltbild eines anderen Ausführungsbeispiels für ein MotorsteuerUngs—System.

Die "in Fig. 1 und 2 dargestellte Plattenspieler-Motorkombination ist an eine Oberplatte 10 mit einer runden Ausnehmung 10a, in deren Mitte sich ein zentraler Ansatz 13 befindet, angebaut. Dieser zentrale Ansatz 13 trägt in einer Blindbohrung eine vertikale Achse 14, auf der sich ein Plattenteller 11 dreht. Zu diesem Zwecke besitzt

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der Plattenteller 11 eine die Achse 14 umfassende Lagerbuchse 15 mit einem hohlen Ansatz 15a, in der sich eine auf der oberen Stirnfläche der Achse 14 aufliegende Kugel als Lagerelement befindet. Gemäß Fig. 2 ragt das obere Ende des hohlen Ansatzes 15a durch eine Bohrung im Plattenteller 11 nach oben heraus.

Der Plattenteller 11 selbst besitzt eine im wesentlichen flache Oberseite mit einer kreisförmigen Vertiefung 11a darin, und mit einem nach unten umgelegten Außenkragen 3.1b, welcher in die runde Ausnehmung 10a der Oberplatte

10 eintaucht. Ferner ist die Oberseite des Plattentellers

11 mit einer runden Matte 16 belegt, die einen in die kreisförmige Vertiefung 11a eingreifenden unteren Ringabschnitt 16a besitzt und durch den hohlen Ansatz 15a der Lagerbuchse 15 zentriert wird, welche den Plattenauf nahmezapf en für Standard-Schallplatten mit kleiner Zentrierbohrung bildet. Will man Schallplatten mit großer Zentrierbohrung abspielen, so dreht man die Matte 16 um und benutzt den unteren Ringabschnitt 16a als Mittenzentrierung.

Durch eine Anzahl von Riegel armen 18, von denen in der Zeichnung nur ein einziger dargestellt ist, wird der Plattenteller 11 in seiner dargestellten Betriebsstellung verriegelt. An den Enden der Riegel arme 18 befinden sich keilförmige Ansätze, welche eine Schulter an der Lagerbuchse 15 festhalten, wenn man versucht, den Plattenteller 11 anzuheben. Drückt man die Riegelarme 18 jedoch mittels eines durch eine Öffnung 20 in der runden Ausnehmung 10a hindurchgeschobenes geeignetes Werkzeug zur Seite, so kann man den Plattenteller 11 nach oben herausheben.·

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Plattenteller 11 und Oberplatte könnten aus Kunststoff formgespritzt sein, im vorliegenden Fall ist zumindest der Plattenteller 11 jedoch aus Metall hergestellt, damit er wegen größerer Masse eine größere Trägheit besitzt und gleichmäßiger läuft. Auf der Innenseite des Plattenteller-Außenkragens 11b befindet sich ein Ring 24 aus einem magnetischen Material. Vorzugsweise besteht das Material dieses Ringes 24 aus einem in einen geeigneten Kunststoff eingebetteten Ferrit-Material, und dieses Material ist in Form eines Streifens auf der Innenseite des Außenkragens 11 b befestigt. Obwohl zeichnerisch nicht dargestellt, kann der Ring 24 in einer Ausnehmung untergebracht sein. Verwendet man einen formgespritzten Plattenteller, so ist es auch möglich, das Ferrit-Material entweder integral einzuformen oder einzuspritzen. Bei einem unmagnetischen Plattenteller ist es in gewissen Fällen günstig oder erwünscht, einen in Fig. 2 mit unterbrochenen Linien angedeuteten äußeren Ring 21 aus einem magnetischen Material hoher Permeabilität anzubringen, und zwar aus Gründen, die später erläutert werden.

Das gewählte Ferrit-Material besitzt eine hohe Remanenz und ist dauerhaft in der Weise aufmagnetisiert, daß auf der Innenseite des Ringes 24 eine Anzahl von Magnetpolen gebildet wird, welche abwechselnd entgegengesetzte Polarität aufweisen und mit einer in Fig. 1 dargestellten Stator-Magnetanordnung 22 zusammenwirken. Zu dieser Magnetanordnung 22 gehören zwei ähnliche Pol elemente 23, bei denen gemäß Fig. 3 von einer Basis 23a mehrere Finger 23b einseitig nach außen hervorstehen. Die Finger 23b sind entlang einer strichpunktiert dargestellten Biegelinie 23c gegenüber der Basis 23a abgewinkelt und bilden somit eine Anzahl von äußeren Polschuhen. Die beiden Polelemente 23

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sind so an die beiden Enden einer Spule 25 angesetzt, daß ihre Pinger 23b sich abwechselnd durchgreifen. Eine Schraube bzw. ein Niet verbindet die gesamte Stator-Magnet anordnung 22 mit der runden Ausnehmung 10a der Oberplatte 10.

Wenn ein Erregerstrom durch die Spule 25 fließt, bilden die sich durchgreifenden Finger 23b der Polelemente äußere Polschuhe mit entgegengesetzter Polarität. Der Polabstand der einzelnen Polschuhe entspricht dem Umfangsabstand der Permanent-Magnetpole des Ferrit-Dauermagnetringes 24. Selbstverständlich bestehen auch andere Möglichkeiten zur Ausbildung der Stator-Polschuhe.

Falls erwünscht, können sich die Polelemente auch im wesentlichen über den ganzen Umfang des Plattentellers erstrecken, oder sie können auf eine Anzahl von diskreten Sektionen reduziert sein, von denen sich jede auf weniger als 90° erstreckt. Die Magnetanordnung 22 von Fig. 1 erstreckt sich über einen Winkel von etwa 60 . Es kann vorteilhaft sein, wenn man eine gerade Anzahl solcher Sektionen benutzt, weil der Plattenteller dann einen ausgeglicheneren Antrieb besitzt. Andererseits hat eine Einzel-Maanetanordnung 22, wie dargestellt, natürlich wirtschaftliche Vorteile, und die Praxis hat gezeigt, daß die zufriedenstellend arbeitet.

Es sind Einrichtungen vorhanden, welche ein der Drehbewegung des Plattentellers' entsprechendes Signal abgeben. Für diesen Zweck können verschiedene Einrichtungen benutzt werden, beispielsweise eine Hall-Effekt-Sonde, ein Magnet-Wirbelstromelement, ein optisches System mit einer Lichtquelle und einer Sonde mit Öffnungen oder

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reflektierenden Abschnitten am Plattentellerrand, oder es können auch Kontakte benutzt werden. Ein besonders günstiges und wirksames Mittel zur Erzeugung des gewünschten elektrischen Signals ist ein trockener Zungenschalter 28, der auf einer mit der Ausnehmung 10a verbundenen unteren Platte 29 angebracht ist. Der Zungenschalter 28 durchragt eine Öffnung 10b in der runden Ausnehmung 10a und befindet sich gemäß Fig. 2 in einer Position, in welcher er dem äußeren Magnetfeld ausgesetzt ist, welches die einzelnen Polschuhe des Ringes 24 aus Ferrit-Material erzeugen. Gemäß Fig. 2 ragt der Zungenschalter 28 nahe der Oberfläche des Ringes 24 senkrecht in den unteren Hohlraum des Plattentellers 11 hinein. Um die Ansprechempfindlichkeit des Zungenschalters 28 so justieren zu können, daß er auf jeden Durchlauf eines Polpaares anspricht, befindet sich auf der unteren Platte 29 auch noch ein Justiermagnet 30. Durch geeignete Mittel wie beispielsweise einen einfachen Schieber kann man den Zungenschalter 28 auf einen gewünschten Abstand von der.Oberfläche des magnetischen Ringes 24 einjustieren. Der Zungenschalter 28 tastet die Drehbewegung des Rotors bzw. Plattentellers in Zusammenwirkung mit einer Steuerschaltung für eine Versorgungsgleichspannung ab, welche den Antriebsstrom für den Stator des Motors liefert.

Der bisher beschriebene Elektromotor könnte beispielsweise mit Wechselstrom gespeist werden, indem die Spule der Magnetanordnung an ein Netzteil angeschlossen wird. In diesem Falle würde der Motor jedoch nicht selbst anlaufen. Um dem Motor selbststartende Eigenschaften zu verleihen, könnte man entweder durch eine Arretierung dafür sorgen, daß der Motor im Ruhezustand immer eine bestimmte Position einnimmt und beim Anlegen von Wechselstrom in einer bestimmten Richtung anläuft, oder

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man könnte bei Versorgung mit Wechselstrom einen Teil der Magnetanordnung mit Abschirmelementen überdecken, so daß auf diese Weise eine Rotationskomponente des Magnetfeldes erzeugt wird, welche den Motor-Stator zur Rotation veranlaßt.

Für bestimmte Anwendungsgebiete und insbesondere bei Verwendung in Verbindung mit Plattenspielern ist es vorteilhaft, wenn man den Motor mittels einer Gleichstromquelle antreibt. Zu diesem Zwecke kann man einfach Trockenbatterien benutzen. Ein geeignetes Steuerprinzip zur Erzeugung von Antriebsimpulsen aus einer Gleichstromquelle ist in Fig. 4 schematisch dargestellt. Mit Hilfe dieser Steuerung kann man den Motor mit einer einstellbaren und gleichmäßigen Umdrehungsgeschwindigkeit laufen lassen.

Die Steuerschaltung besteht aus einer Synchronisierschaltung 40, die in einen Komparator 41 ein Synchronisiersignal einspeist, welcher außerdem ein Signal von einem Rotorstellungsgeber 42 empfängt, beispielsweise dem bereits erwähnten Zungenschalter 28. Ein Verstärker 43 gibt das Komparator-Ausgängssignal in Form von Gleichstromimpulsen an die Spule des Motors 'ab. Über eine Leitung 44 wird die Synchronisierschaltung 40 entsprechend nachgesteuert. Ferner besteht eine funktioneile Abhängigkeit vom Motorantrieb zum Rotorstellungsgeber 42, die in Fig. 4 mit unterbrochenen Linien angedeutet ist--*

Die Synchronisierschaltung bildet einen Referenzzeitabschnitt Tr, und die Schaltung wird jedesmal angesteuert, wenn sich die Stromrichtung im Stator umkehrt. Andererseits erzeugt der Rotorstellungsgeber 42 nach

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Ablauf einer Zeit Ts ein für die Rotorstellung charakteristisches Signal. Stellt der Komparator 41 fest, daß die Zeit Ts größer als der Zeitabschnitt Tr ist, so erfolgt der nächste Motorstrom-Richtungswechsel zur Zeit Ts · Dieser Vorgang wiederholt sich solange, bis Ts gleich Tr ist, woraufhin jetzt die Synchronisier— schaltung die Stromrichtungsumkehr steuert. Bei dieser Betriebsweise läuft der Motor aus seinem Ruhezustand bis zum Erreichen einer konstanten Drehzahl an. Ergibt sich beispielsweise durch einen Belastungswechsel am Plattenteller eine Abweichung von der konstanten Drehzahl, so ändert sich die Frequenz der Impulse des Rotor-' Stellungsgebers, und die Steuerschaltung gemäß Fig. 4 arbeitet so, daß die Rotordrehzahl wieder ihren gewünschten gleichmäßigen Wert einnimmt.

Bei dem beschriebenen Betrieb weist der Rotor keine Vorzugs—Drehrichtung auf, er könnte in jeder Richtung laufen. Um eine Vorzugs-Laufrichtung herzustellen, kann der Zungenschalter etwas einseitig gegenüber einer Polstellung versetzt werden, so daß sich daraus eine stark bevorzugte UmIaufrichtung ergibt, die so weit ausgeprägt sein kann, daß ein Anlaufen in umgekehrter Richtung unmöglich wird.

Ferner kann man erreichen, daß der Rotor im abgeschalteten Zustand gegenüber dem Stator immer in einer bestimmten Position zur Ruhe kommt. Dies hat zur Folge, daß bei der Wiedererregung des Motors immer ein bestimmtes Startmoment in einer gewünschten Drehrichtung vorhanden ist. Für diesen Zweck kann man eine magnetische Lagefixierung oder eine ähnliche Arretierung benutzen, wobei der Magnet eine Doppelfunktion erfüllt und einerseits zur Justierung des Zungenschalters und andererseits zur

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Arretierung dient. Nebenbei kann man die TJmIaufrichtung des Motors dadurch verändern, daß man entweder die magnetische Achse des Permanentmagneten 30 umkehrt oder den Zungenschalter 28 versetzt.

Einzelheiten des Blockschaltbildes von Fig. 4 sind in Fig. 5 ausführlich in Form einer Schaltung dargestellt. Weil diese Schaltung von Fig. 5 sämtliche elektrischen Werte enthält, wird es als nicht notwendig erachtet, diese Schaltung auch noch ausführlich zu beschreiben.

Der Zungenschalter 28 liegt in Serie mit zwei Widerständen R7 und R8 im Kollektorkreis eines Transistors Tr 3, und die Verbindungsstelle zwischen R7 und R8 liegt am Emitter eines Transistors Tr 4, dessen Basis durch Widerstände R9 und RIO vorgespannt ist. Die Transistoren Tr 4, Tr 5 und Tr 7 bilden zusammen mit einem Rückkopplungswiderstand R 16 eine bistabile Schaltung. Den Transistoren Tr 6 und Tr 7 sind zwei komplementäre Transistoren Tr 8 und Tr 9 nachgeschaltet, welche aus einer Spannungsquelle die Spule 25 des zuvor beschriebenen Motors mit Strom versorgen. Zur Unterdrückung von Schaltspitzen sind zwei Dioden D3 und D4 vorhanden. Ist diese Schaltungsanordnung eingeschaltet, so läuft der Motor beim ersten Strom— durchgang an und betätigt dabei den Zungenschalter 28, so daß der Stromfluß in der Motorspule umgekehrt wird. Auf diese Weise läuft der Motor an, bis er eine bestimmte gleichmäßige Drehzahl erreicht'hat.

Zur Drehzahlsteuerung dient die Synchronisierschaltung in Form einer Brückenschaltung, bestehend aus den Widerständen R2, R3, dem Kondensator C2 und zwei selektiv variablen Widerständen Rx und Ry. Die eine Brücken-

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diagonale wird über einen Widerstand R 11 sowie über einen Widerstand R 12 von der Basis des Transistors Tr aus der zuvor beschriebenen Transistorschaltung mit Stromimpulsen versorgt. Die anderen diagonalen Brückenanschlüsse sind jeweils mit der Basis eines Transistors Tr 1 bzw. Tr 2 verbunden, die einen gemeinsamen Emitter-Widerstand R5 besitzen und als langendiges (long-tailed) Paar ausgebildet sind. Die am Kollektorwiderstand R 6 des Transistors Tr 2 liegende Spannung wird zur Spannungserzeugung an der Basis von Transistor Tr 3 benutzt. Die an die erste Brückendiägonale anlegbaren Spannungen werden durch einen Widerstand Rl und einen Shunt-Kondensator Cl begrenzt, und außerdem durch die Dioden Dl und D2, welche bewirken, daß die negative Spannung an jedem Anschluß dieser Brückendiagonale auf die Spannung von Kondensator Cl reduziert wird, welche etwa der Hälfte der Versorgungsspannung entspricht, reduziert, um den Wert des Spannungsabfalls an entweder Dl oder D2. Dadurch wird verhindert, daß auf der Versorgungsleitung etwa vorhandene Wechselspannungsspannungskomponenten die Steuerschaltung stören können.

Die beiden Dioden D 1 und D 2 begrenzen die Amplitude der Ausgangsimpulse aus den Transistoren Tr 8, Tr 9 und Tr 7 für die Brückenschaltung. Beim Start eines dieser Impulse steigt die Spannung an der Basis von Transistor Tr 1 mit einer Geschwindigkeit, die von der Zeitkonstante des Zeitgliedes abhängig ist, welches aus dem Kondensator C2 und einem oder beiden Widerständen Rx und/oder Ry besteht. Auf diese Weise wird der Zeitpunkt, an dem das Potential an der Basis von Transistor Tr 1 im Verhältnis zu dem an Tr 2 ausreicht, um den Transistor Tr 3 durchzuschalten, verzögert. Da die Brücke sich im Gleichgewicht befindet, ist dieser Zeitraum konstant und außer-

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dem weitgehend unabhängig von Schwankungen der Versorgungsspannung. Aus praktischen Gründen ist diese Verzögerungszeit konstant. Läuft der Motor mit gewünschter Umlaufgeschwindigkeit, dann entspricht die Verzögerungszeit gerade der zwischen zwei aufeinanderfolgenden Betätigungen des Zungenschalters 28 vergehenden Zeit. Das heißt, die Motordrehzahl ist so groß, daß aufeinanderfolgende Polwechsel gegenüber einer gegebenen Polfläche gerade innerhalb eines Zeitintervals auftreten, welcher der Verzögerungszeit entspricht, welche in der' Schaltung eingestellt worden ist. Sollte der Motor nicht mit dieser Drehzahl laufen, dann ändert sich entsprechend die Schaltzeit der aus den Transistoren Tr 4, Tr 5 und Tr ,7 bestehenden bistabilen Schaltung. Wird beispielsweise Transistor Tr 3 zu einem Zeitpunkt durchgeschaltet, tvo die Zungenkontakte offen sind, dann ist die Kollektorspannung der Transistoren Tr 6 und Tr 7 hoch« Sind der Transistor Tr 3 und die Schalterkontak-te entweder beide aus- oder beide eingeschaltet, dann behält die bistabile Schaltung ihren bestehenden Zustand ein. Auf diese Weise ändert sich der Ausgang der bistabilen Schaltung nur, wenn sich beim Transistor oder den Kontakten etwas ändert. Das bedeutet, daß es entweder zu einer Kompression oder einer Expansion im Ausgang der bistabilen Schaltung kommt, und zwar in Form der Impulsformen, wie sie in den Figuren 6 und 7 der Zeichnung dargestellt sind. Die Methode der beschriebenen Motorsteuerung ist vorteil- ~ haft sowohl für die Phasen- als auch für die Geschwindigkeits-Rückkopplung.

Der zuvor beschriebene Motor kann erfindungsgemäß sowohl auf verschiedene Weise modifiziert als auch für verschiedene Anwendungsfälle benutzt werden. Beispielsweise

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kann die Stator-Magnetanordnung über den Umfang des Stators erweitert oder in eine Anzahl von Einheiten oder Gruppen von Einheiten aufgeteilt werden, wie dies erwähnt wurde. Diese Einheiten können über den Umfang des Motors in gleichmäßigen Intervallen verteilt werden, um symmetrische Antriebsverhältnisse zu schaffen.

Es ist andererseits auch möglich, den den Rotor des Motors bildenden Plattenteller als im wesentlichen vollständig aus gebundenem magnetischen Material bestehendes Element herzustellen. Soll die zuvor beschriebene Anordnung als Plattenspieler-Motor oder für andere Zwecke benutzt werden, dann ist es vorteilhaft, wenn der Stator in gewisser Weise torsionselastisch aufgebaut ist. Zu diesem Zwecke kann man zur Befestigung des Stators torsionselastische Elemente verwenden, welche kleinere Schwingungen oder Geschwindigkeitsänderungen des Rotors absorbieren. Die Torsionskräfte kann man dadurch auffangen, daß man eine Anzahl von mit der Ausnehmung 10a integralen Torsionsarmen an der Oberplatte 10 anbringt. Auf diese Weise erzielt man Laufergebnisse, wie man sie sonst nur mit einem Rotor größerer Trägheit erreichen würde. Der Rotor kann auch noch andere Aufgaben erfüllen, beispielsweise als Plattenteller dienen, wenn er magnetische Einlagen enthält, die entsprechend aufmagnetisiert werden.

Ein weiterer Vorteil der zuvor beschriebenen Anordnung beruht darin, daß es leicht ist, die Magnetpole an ihre richtige Stelle zu bringen. Der Rotor kann als magnetischer Ring ausgebildet sein, der entweder integral eingeformt oder in Form eines Streifens aus gefülltem Kunststoff rund um den Rand des Plattentellers befestigt ist.

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Mittels einer einfachen Magnetisiereinrichtung, welche eine Anzahl von entsprechend verteilten Polen besitzt, lassen sich die magnetischen Elemente des Rotors in einem Arbeitsgang aufmagnetisieren, wobei eine gute Übereinstimmung zwischen den Magnetpolabständen des Stators und des Rotors erzielbar sind.

Bei dem zuvor beschriebenen Motor erzeugt jedes an dem als Stellungssensor eingesetzten Zungenschalter vorbei« wandernde Magnetpolpaar einen Impuls. Diese Ausgangsimpulse gestatten eine, kontinuierliche Messung des Rotor-Bewegungsablaufes gegenüber dem Stator. Führt man diese Impulseeinem aeeigneten Zähler bzw. Mengen— zähler zu,so kann »an die auf diese Weise registrierte Rotorbewegung beispielsweise zur Positionskontrolle von Werkzeugmaschinen und anderen beweglichen Elementen benutzen, und es ist ferner möglich ₉ den Motor durch den Mengenzähler anzuhalten, wenn eine vorgegebene Bewegung vollständig abgelaufen ist. Der beschriebene Motor kann mit einem trägheitsarmen Rotor versehen sein, um bei einem gegebenen Erregerstrom eine höhere AnIaufbeschleunigung erzielen zu können.

Der zuvor beschriebene Motor kann auch als Bandantrieb in einem Bandlaufwerk verwendet werden, beispielsweise in einem magnetischen Aufzeichnungs- oder Abspielgerät* In diesem Falle ist es möglich, zum Antrieb des Bandes mit gewünschter Geschwindigkeit eine Korrelations— technik zu benutzen, wie sie in Fig. 10 schematisch dargestellt ist. Gemäß Fig. 10 sind zwei Wiedergabeköpfe 50 in Transportrichtung eines Bandes 51 seitlich versetzt zueinander angeordnet, und die Ausgangs— signale der beiden Köpfe 50 werden einem Komparator 52 zugeführt, wobei der Ausgang des einen Kopfes eine Ver-

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zögerungseinrichtung 53 durchläuft, dessen'Verzögerungszeit der gewünschten Bandgeschwindigkeit in Bezug auf den Abstand· zwischen den beiden Köpfen 50 entspricht. Hält das Band 51 seine korrekte Bandgeschwindigkeit ein, "so weist das Ausgangssignal des !Comparators 52 ein Minimum auf. Den Komparatorausgang kann man mit Hilfe einer Schaltung wie der vorstehend beschriebenen dazu benutzen, die Umlaufgeschwindigkeit eines Motors 54 zu steuern. Somit läßt sich die Bandgeschwindigkeit ohne äußere oder sichtbare Markierungen auf dem Band gewährleisten und steuern. Auf diese oder andere Weise läßt sich die Motordrehzahl einem Programm oder Schema von Drehzahländerungen unterwerfen, wenn erwünscht. Ferner ist es innerhalb bestimmter Grenzen möglich, durch unterschiedliche Polabmessungen am Umfang des Motors die Rotorgeschwindigkext zyklisch zu verändern.

Eine in Fig. 9 dargestellte abgewandelte Schaltung zur Drehzahlsteuerung des Rotors ist der vorhergehend beschriebenen insoweit ähnlich, als auch hier ein magnetisch betätigter Schalter auf die Rotor-Drehung anspricht und die Speisung der Stator-Wicklung beeinflußt. In der vorliegenden Schaltung wird die Statorwicklung entweder in einer Richtung erregt, oder die Erregung wird mit vorbestinunter Frequenz abgeschaltet.

In der Schaltung von Fig. 9 bilden Transistoren Tr- 10 und Tr 11 zusammen mit einem Kondensator C 100 und einem Widerstand R 100 einen Oszillator, dessen Ausgang der Mittelanzapfuna einer Statorwicklung 100 zugeführt wird. Zu einem beliebigen Zeitpunkt wird immer nur eine Wicklungshälfte von Strom durchflossen. Die Rotordrehzahl ist somit eine Funktion der Oszillatorfrequenz, welche durch den Kondensator C 100 und Widerstand R 100 bestimmt wird.

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Ein Transistor Tr 12, dessen Kollektor an die Basis von Tr 10 angeschlossen ist, kann als Torschaltung betrachtet werden, die sowohl durch den Ausgang des Multivibrators als auch den Ausgang eines Oszillators in Form eines Transistors Tr 13 gesteuert wird. Dieser Oszillator kann auch eine geeignete Reaktanz L 10 zur Abtastung der Rotorbewegung umfassen, welche zwischen dem Kollektor von Tr und der Basis von Tr 12 angeschlossen ist. Somit hängt das Signal an der Basis von Tr 12 davon ab, ob L 10 einen Nord- oder einen Süd-Pol feststellt. Da die elektrischen Werte der Schaltungselemente in die Zeichnung «ingetragen sind, wird es nicht für notwendig erachtet, diese Schaltung noch ausführlicher zu beschreiben,.

Mochte man die Rotorumdrehungen mit einem Zungenschalter abtasten, so wird der Oszillator'entbehrlich und statt dessen verbindet man den Zungenschalter mit Transistor Tr 12, und zwar zwischen seinem Kollektor und seinem Kollektorwiderstand. Der Filterkondensator an der Basis von Tr 12 kann ebenfalls entfallen.

Das Anlassen des Rotors und die Maßnahmen zur Sicherstellung, daß der Rotor in einer gegebenen Richtung umläuft, sind den zuvor beschriebenen Maßnahmen ähnlich und brauchen deshalb nicht noch einmal erläutert zu werden.

Zuvor war bereits einmal erwähnt worden, daß der beschriebene Motor auch zum Betrieb mit Wechselstrom, beispielsweise aus einem konventionellen Netz bzw. Netzgerät, eingerichtet sein kann. In diesem Falle läuft der Motor als Synchronmotor, Und· der Antriebsimpulsgenerator kann entfallen. Das Statorfeld kann so

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ausgebildet und erregt werden, daß es ein umlaufendes Feld erzeugt, beispielsweise mit Hilfe von Abschattungsringen auf bestimmten Polen des Stators, oder durch Benutzung von Statorwindungen mit einem Phasenkondensator.

Der Rotor kann aus mit Ferrit durchsetztem Material oder aus einem Ferrit-Sintermaterial bestehen, und er kann zur besseren Ausnutzung des Magnetmaterials auf beiden äußeren Oberflächen Magnetpole aufweisen. Der Stator kann eine Polausbildung gemäß Fig. 8 besitzen. In Fig. 8a durchgreifen sich die Pole 50 und 51 gegenseitig, in Fig. 8b sind sie vertikal auseinandergezogen, und in Fig. 8c horizontal gegeneinander versetzt. In Fig. 8 ist der Strom durch einen Pfeil C angedeutet, während der Fluß durch einen Pfeil B dargestellt ist. Ferner ist die Rotor-Ferritbreite in? Verhältnis zu den Statorpolen dargestellt.

Die Erfindung betrifft zusammengefaßt einen Elektromotor mit einem permanent magnetischen Rotor, der einen Ring aus einem Material, das aus in Kunststoff gebundenem permanent-magnetischem und in der Weise aufmagnetisiertem Material besteht, daß eine Anzahl von Magnetpolen mit abwechselnd entgegengesetzter Polarität gebildet wird, und mit einem Stator,, dessen Wicklung magnetische Statorpole erzeugt, welche mit den Magnetpolen des Rotors zusammenwirken und diesen antreiben. Ein Zungenschalter tastet die Rotordrehzahl ab und erzeugt ein zur Drehzahlsteuerung des Motors verwendetes Signal. Vorzugsweise liegt der Stator nur einem Teilabschnitt des Umfanges des ein permanentmagnetsches Material enthaltenden Ringes des Rotors geaenüber.

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Claims

Patentansprüche

( 1. J Elektromotor mit einem Rotor und einem eine Wicklung enthaltenden Stator, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (11) einen Ring aus einem Material besitzt, bei dem ein mit einem Kunststoff gebundener permanent magnetischer Werkstoff unter Bildung einer Anzahl von Magnetpolen mit abwechselnd entgegengesetzter Polarität aufmagnetisxert ist; daß der Stator (22) eine Anzahl von Polflächen (23b) aufweist und dessen Wicklung (25) so ausgebildet ist, daß sie im erregten Zustand magnetische Statorpole erzeugt, die zum Antrieb des Motors mit' den Rotor-Magnetpolen zusammenarbeiten; daß eine auf die Drehbewegung des Rotors ansprechende Einrichtung (z.B. 28) vorhanden ist, welche ein rotations— abhängiges Signal abgibt; und daß durch eine auf dieses Signal ansprechende Einrichtung (Fig. 5) die Erregung 'der Wicklung (25) und damit die Drehbewegung des Rotors steuerbar ist.
2. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (22) nur gegenüber einem Teilabschnitt des Umfanges des Ringes (24) aus permanent magnetischem Material angeordnet ist.
3. Elektromotor nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (11) aus Kunststoff formgespritzt i'st, und daß der Ring (24) aus permanent magnetischem Material in den Rotor eingespritzt oder integral eingeformt ist.

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4. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Rotor-Umdrehung ansprechende Einrichtung so ausgebildet ist, daß sie auf das vom Rotor erzeugte Magnetfeld anspricht.
5. Elektromotor nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß diese Einrichtung ein Zungenschalter (28) ist.
6. Elektromotor nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine magnetische Vorspanneinrichtung zur Beeinflussung des Zungenschalters (28) vorhanden ist.
7. Elektromotor nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung des Motors ein Komparator (41), in den das Signal eingespeist wird, und eine Referenzspannungsquelle (40) zur Abgabe eines Referenzsignals an den Komparator vorhanden sind; daß der Komparator ein Differenzsignal abgibt_? welches der Differenz zwischen den beiden in ihn eingespeisten Signalen entspricht; und daß eine Einrichtung zur Steuerung der Erregung der Wicklung (25) in Übereinstimmung mit dem Differenzsignal vorhanden ist.
8. Elektromotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzspannungsquelle eine Oszillatorschaltung ist.
9. Elektromotor nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung (25) in zwei Abschnitte unterteilt ist; daß zwei Halbleiter-Schalter (Tr8, Tr 9 ) vorhanden sind, welche die Wicklungsabschnitte abwechselnd mit einer Gleichstromquelle verbinden; und daß durch den

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Oszillator gesteuerte Schaltungselemente vorhanden sind, welche die Halbleiter-Schalter abwechselnd ansteuern.. (Fig. 5).
10. Elektromotor nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (22) aus einer Anzahl von Statorabschnitten besteht,- welche über den Umfang des Rotors verteilt angeordnet sind.

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