DE3108392C2 - Kollektorloser Gleichstrommotor - Google Patents

Abstract

Hier gilt es die Aufgabe zu lösen, für den Moment des Anlaufes ein sehr schmales Reluktanzmoment zu schaffen. Daher werden zwei Lösungswege vorgeschlagen, nämlich zur Überbrückung der Momentenlücke permanente Magnete über den Nutöffnungen oder dort einen Hilfspol (6, 7) vorzusehen.

Description

Die Erfindung betrifft einen kollektorlosen Gleichstrommotor aus einem Stator mit zwei ausgeprägten Polen, einem permanentmagnetischen Innen- oder Außenrotor, wobei die Rotormagnetpole eine etwa trapezförmige, rechteckförmige oder sinusförmige Induktionsverteilung mit Pollücken zwischen den Polen aufweisen, sowie im Bereich der Nutöffnungen durch Permanentmagnete eine Unsymmetrie des magnetischen Feldes zur Erzielung einer Reluktanzänderung vorgesehen ist und eine von einem Drehstellungsdetektor gesteuerte, im Betrieb ein Wechselfeld erzeugende Statorwicklung vorhanden ist.

Ein derartiger Gleichstrommotor ist aus der FR 24 55 385 bekannt. Dieser bekannte Motor besitzt einen Stator, an dessen Polschuhen zwei einander diametral gegenüberliegende, in einer de- Drehrichtung des Rotors entgegengesetzten Richtung etwas versetzte Permanentmagnete befestigt sind. Diese Permanentmagnete dienen dazu, den stillstehenden Rotor stets in einer Stellung zu halten, aus der jederzeit ein erneuter Anlauf problemlos möglich ist. Dabei ist jedoch die Befestigung der Magnete an den Statorpolen schwierig und aufwendig, da sie eingeklebt oder auf ähnliche Weise befestigt werden müssen. Weiterhin bringt diese Anordnung der Permanentmagnete den Nachteil mit sich, daß zwischen ihnen hohe in axialer Richtung wirkende Kräfte auftreten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem kollektorlosen Gleichstrommotor der eingangs beschriebenen Art die Montage der Dauermagnete zu erleichtern und deren in axialer Richtung wirkenden Kräfte zu dämpfen.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Permanentmagnete über den Nutöffnungen des Statorblechpaketes angeordnet sind, die zu den Polen, die zwischen sich den Luftspalt bilden, eine gegenläufige PoIarität aufweisen und einer der beiden Permanentmagneie rotorseitig und der andere Permanentmagnet slatorseitig in die Nuten eingeschoben ist Hierzu sind vorteilhafterweise im Stator Taschen zur Aufnahme der Permanentmagnete angeordnet, so daß die Magnete auf einfache Weise durch Einschieben am Stator befestigt werden können. Der statorseitige Permanentmagnet wird von der Motorflanschseite her und der rotorseitige Permanentmagnet von der Seite des Rotortopfes her in die Nutöffnungen eingeschoben. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Anhand der Zeichnung wird im folgenden die Erfindung beispielhaft näher erläutert Dabei zeigt

F i g. 1 Schenktisch einen erfindungsgemäßen zweipoligen Außenläufermotor mit in den beiden Nutöffnungen angeordneten Permanentmagneten,

F i g. 2 eine Abwicklung des Motors nach F i g. 1, und zwar den Luftspaltverlauf über den beiden Polbögen,

Fig.3 schematisch ein Kunststoff-Spritzleil mit einem angesetzten bzw. angespritzten erfindungsgemäßen Permanentmagneten,

F i g. 4 eine Aufsicht nach F i g. 3 und

F i g. 5A bis E Darstellungen, um die Wirkungsweise der erfindungsgenäßen Anordnungen noch näher zu erläutern.

F i g. 1 und 2 zeigen eine Möglichkeit, um zu erreichen, daß auch in denjenigen Winkelbereichen, in denen die Pollücken über die Nutöffnungen hinweglaufen, ein Reluktanzmoment diese Momentlücke überwindet. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß je ein Permanentmagnet 1,2 vorzugsweise symmetrisch über den beiden Nutöffnungen 3, 4 vorgesehen ist. Die beiden Magnetstreifen 1, 2 haben zu den Polen, die den Luftspalt bilden, gegenläufige (ungleiche) Polarität.
Zur Dämpfung der axialen Abstoßungskräfte ist ein Permanentmagnet rotorseitig und ein anderer stalorseitig angeordnet.

Das Problem der Anbringung der Permanentmagneten 1,2 zwecks Überbrückung der Momentenlücke wird dadurch gelöst, daß Taschen für die Permanentmagnete 1, 2 im Stator vorgesehen (angespritzt) werden bzw. es werden die Permanentmagnete 1, 2 mii einem Kunststoffspritzteil 5 versehen und in die Nutöffnung 3, 4 eingebracht und dort befestigt. Fertigungstechnisch hat dies den Vorteil, daß der Permanentmagnet 1, 2 im Spritzgußteil in einem separaten Arbeitsgang hergestellt werden kann. Dieses Teil braucht später nur in die Nutöffnung 3,4 eingeschoben zu werden.

In F i g. 5A ist die Magnetisierung des Rotors 11 dargestellt. Die Induktion B ist annähernd rechteckförmig. Dadurch, daß nur nadelimpulsförmige Stromlücken (z. B. durch Verwendung eines HaIl-ICs in der Kommutierungsschaltung) vorhanden sind, kann der Magnetisierungsverlauf von rechteckförmig bis sinusförmig gestaltet werden.

In Fig.5B ist der Stromverlauf erkennbar. Da die

Stromkennlinie unabhängig von der Rotormagnelisierung ist, treten nur nadelimpulsförmige Strocklücken auf. Damit vereinfacht sich der Aufwand des Motors erheblich.

In Fig.5C ist das elektromagnetische Antriebsmoment zu sehen; hier gibt es schmale Bereiche, wobei Md- O nur punktförmig auftritt.

In F i g. 5D ist ein Hilfsmoment zur Erreichung einer pseudostabilen Lage im unerregten Zustand gezeigt, wie diese beispielsweise durch die Anordnung nach der Erfindung erreicht wird. Diese sogenannte Hilfsmoment verhindert, daß sich der Rotor 11 nicht in eine stabile Lage einstellen kann, in der beim Einschalten keine Tangentialkraftkomponente entsteht Der Winkelbereich dieser kritischen Stellung, in der der Rcyor 11 beim Anlauf nicht stehen bleiben darf, beträgt ca. 5° el von Mitte Nutöffnung. ίο

In Verbindung mit digitalschaltendem Hall-IC istder Stromverlaiii praktisch konstant Damit ist das Reluktanzmoment (bei gleichgeformten Luftspaltverlauf) sowohl bei annähernd rechteckförmiger bis zur sinusförmigen Rotormagnetisierung ausreichend.

In F i g. 5E ist dan an der Welle abgegebene Drehmoment gezeigt. Es setzt sich aus M_e;und Mh zusammen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

20

40

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Claims (3)

Patentansprüche:

1. Kollektorloser Gleichstrommotor aus einem Stator mit zwei ausgeprägten Polen, einem permanentmagnetischen Innen- oder Außenrotor, wobei die Rotormagnetpole eine etwa trapezförmige, rechteckförmige oder sinusförmige Induktionsverteilung mit Pollücken zwischen den Polen aufweisen, sowie im Bereich der Nutöffnungen durch Permanentmagnete eine Unsymmetrie des magnetischen Feldes zur Erzielung einer Reluktaiizänderung vorgesehen ist und eine von einem Drehstellungsdetektor gesteuerte, im Betrieb ein Wechselfeld erzeugende Statorwicklung vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagnete (1, 2) über den Nutöffnungen (3, 4) des Statorblechpakets angeordnet sind, die zu den Polen, die zwischen sich den Luftspalt bilden, eine gegenläufige Polarität aufrveisen und einer der beiden Permanentmagnete (1 bzw. 2) rotorseitig und der andere Permanentmagnet (2 bzw. 1) statorseitig in die Nuten eingeschoben ist.

2. Kollektorloser Gleichstrommotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Taschen zur Aufnahme der Permanentmagnete (1, 2) im Stator (12) angeordnet sind.

3. Kollektorloser Gleichstrommotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (1,2) mit einem Teil (5), z. B. aus Kunststoff, zu einer Einheit vereinigt ist, die in der Nutöffnung (3,4) ein- oder anbringbar ist.