DE2608561C2 - Kommutatorlose elektrische Maschine mit einem zumindest teilweise dauermagnetischen Läufer - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine kommutatorlose elektrische Maschine mit einem zumindest teilweise dauermagnetischen Läufer, mit einem Spulen aufweisenden Ständer und mit einem aus einer Anzahl magnetfeldempfindlicher Elemente bestehenden Drehstellungsdetektor, in dessen Abhängigkeit die Spulen über eine Verstärkerschaltung an eine Gleichstromquelle schaltbar sind.

Eine solche kommutatorlose elektrische Maschine ist aus der DE-AS 2164 685 und der US-PS 29 68 756 bekannt. Bei den beschriebenen Motoren sind auf den Läuferwellen Scheiben drehfest angeordnet, die kodierte Spuren aufweisen. Diese kodierten Spuren bestehen aus kreisförmigen geschlitzten Bahnen, die mit Hilfe von Fotodetektoren abgetastet werden. Da zu den Fotodetektoren auch Lichtgeber gehören, ist der Aufbau des Kommutators in axialer Richtung relativ breit und es werden aufwendige Halterungen nötig.

Aus der DE-OS 20 20 793 ist es bekannt, als Detektoren Hallgeneratoren einzusetzen. Mit der Läuferwelle läuft dabei ein auf ihr angeordneter Geberkörper aus dauermagnetischem Material um, der mit einer zur Achse diametralen Nord-Süd-Magnetisierung versehen ist. Im Einflußbereich dieses Körpers befinden sich am Umfang des Motors Hallgeneratoren. Die in den Hallgeneratoren erzeugten Signale werden an eine Verstärkerschaltung weitergegeben. Die dabei nötig werdenden Halterungen für die Hallgeneratoren sind aufwendig; es werden lange Leitungsverbindungen nötig. Besonders ungünstig ist aber, daß infolge der diametralen Magnetisierung des Geberkörpers die Zahl der Signale gering ist.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine kommutatorlose elektrische Maschine mit einem aus magnetfeldempfindlichen Elementen bestehenden Drehstellungsdetektor zu schaffen, bei dem diese Elemente in einfacher und platzsparender Weise mit kurzen Leitungsverbindungen zur Verstärkerschaltung angeordnet sind bei gleichzeitiger Erhöhung der Signalfolge.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst

Die an dem mit dem Läufer umlaufenden Körper vorgesehenen magnetisch kodierten Spuren können so kodiert sein, daß die auf einer einzigen Trägerplatte angeordneten magnetempfindlichen Elemente, die die Spuren abtasten, die aufgenommenen Signale an die Verstärkerschaltung weiterleiten. Die Spuren können entweder am Umfang des Körpers oder aber auf seiner Stirnfläche vorgesehen sein. Die magnetisch kodierten Spuren lassen eine hohe Signalfolge zu.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Die konzentrischen Ringe sind an der Stirnseite der am Läufer angeordneten Scheibe angeordnet, und die magnetempfindlichen Elemente werden diese Spuren deshalb stirnseilig abtasten.

Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt

Fig.i schematisch und schaubildlich einen kollektorlosen Gleichstrommotor mit Hallgenerator-Kommutierung,

F i g. 2 die in F i g. 1 dargestellte magnetisch kodierte, von den Hallgeneratoren abgetastete Scheibe mit zwei in um 120° verschiedenen Richtungen magnetisierten Ringen und zwei Hallgeneratoren.

Die Maschine nach Fig. 1 besteht aus einem dauermagnetischen Läufer 1, der auf einer Läuferwelle 2 angebracht ist. Der Läufer 1 ist von stationär angeordneten Spulen 3 und einem Gehäuse 4 umgeben. Auf der Lcuferwelle ist eine Scheibe 5 angebracht, auf der zwei zueinander um 90° verschobene, magnetisch kodierte Spuren 6 und 7 angebrachf sind. Parallel zu dieser Scheibe 5 ist eine Trägerplatte 8 in Form einer integrierten Schaltung angebracht, die zwei Hallgeneratoren 10, 11 enthält, die mit den Spuren 6 und 7 zusammenarbeiten. Die Trägerplatte 8 ist auf einer schematisch dargestellten Abstützung 9 befestigt, die mit dem Motorgehäuse 4 verbunden ist. Der Deutlichkeit halber sind die unterschiedlichen elektrischen Verbindungen nicht in der Zeichnung dargestellt. Die elektrischen Verbindungen zu der integrierten Schaltung 8 können z. B. auf der Abstützung 9 angebracht werden. Die Maschine nach Fig. 1 ist eine Vierphasenmaschine.

F i g. 2 zeigt schaubildlich ein Ausführungsbeispiel einer Scheibe 5 für eine Dreiphasenmaschine mit zwei schematisch dargestellten Hallgeneratoren 10 und 11. Die Scheibe 5 ist mit zwei Spuren 6 und 7 versehen, die um 120° zueinander verschoben sind. Die Spuren sind dabei derart magnetisiert, daß die Feldstärkekomponente senkrecht zu der Oberfläche des Ringes ein sinusförmiges Muster als Funktion der Stelle auf dem Ring ist, was in der Figur symbolisch mit Pfeilen angedeutet ist. Die integrierte Schaltung enthält die zwei Hallgeneratoren 10 und 11 und nicht näher dargestellte elektronische Mittel. Auch die unterschiedlichen elektrischen Leitungen sind nicht näher dargestellt. Bekanntlich besteht ein Hallgenerator aus

Halbleitermaterial, durch das zwischen den Anschlußpunkten 12 und 13 ein Strom geschickt wird. In einer Richtung senkrecht zu der Richtung dieses Stromes wird die Hallspannung entnommen. In der Zeichnung erfolgt dies bei den Hallgeneratoren IC und 11 zwischen den Anschlußpunkten 14 und 15 bzw. 16 und 17. Diese Hallspannungen sind der Feldstärh.ekomponente senkrecht zu der Stromrichtung und senkrecht zu den Hallgeneratoren proportional.

Es versteht sich, daß sich die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Die magnetisch kodierten Spuren können z. B. auf einem trommeiförmigen Körper und sogar auf einem nichtmagnetisierten Teil des Läufers angebracht werden. Auch ist die Anzahl Spuren, Phasen und magnetfei- is dempfindlicher Elemente und sind die eingenommenen Lagen nicht auf die der beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt In bezug auf den magnetischen Code, der auf den Spuren angebracht ist, sind zahlreiche Änderungen möglich, wie Änderung der Feldstärke und Fildrichtung am Umfang des kodierten Ringes, z. B. zum Erzeugen rechteckiger oder sägezahnförmiger Signale. Außerdem können alle dargestellten Ausführungsformen auch mit magnetempfindlichen Elementen ausgebildet sein, die gegebenenfalls auf einer einzigen Trägerplatte angebracht und nicht in eine integrierte Schaltung aufgenommen sind. Außer Hallgeneratoren lassen sich verschiedene andere magnetempfindliche Elemente, wie z. B. magnetempfindliche Widerstände, verwenden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   !. Kommutatorlose elektrische Maschine mit einem zumindest teilweise dauermagnetischen Läufer, mit einem Spulen aufweisenden Ständer und mit einem aus einer Anzahl magnetfeldempfindlicher Elemente bestehenden Drehstellungsdetektor, in dessen Abhängigkeit die Spulen über eine Verstärkerschaltung an eine Gleichstromquelle schaltbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem mit dem Läufer mechanisch verbundenen Körper (Scheibe 5) eine der Anzahl der magnetempfindlichen Elemente (Hallgeneratoren 10, 11) entsprechende Anzahl magnetisch kodierte Spuren (6, 7) angebracht sind, wobei jedem Element eine gegenüber dieser gleichmäßig beabstandete Spur (6, 7) zugeordnet ist, und daß alle magneternpfindlichen Elemente neben- oder übereinander auf einer einzigen Trägerplatte (8) angeordnet sind.
2. 2. Kommutatorlose elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper eine Scheibe (5) ist, die parallel zu einer der axialen Begrenzungsflächen des Läufers auf der Läuferwelle (2) angebracht ist, und daß die magnetisch kodierten Spuren (6, 7) konzentrische Ringe sind.
3. 3. Kommutatorlose elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte (8) aus einem Halbleiterkristall besteht, in dem die magnetempfindlichen Elemente (Hallgeneratoren 10,11) und die Verstärkerschaltung mit Hilfe der integrierten Schaltungstechnik eingebracht sind.