DE1214770B

DE1214770B - Gleichstrommotor mit polarisiertem Laeufer und mit ueber Transistoren gespeisten Staenderspulen

Info

Publication number: DE1214770B
Application number: DEL43158A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Helmut Moczala
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1962-10-10
Filing date: 1962-10-10
Publication date: 1966-04-21
Also published as: BE638291A; NL299002A

Description

Gleichstrommotor mit polarisiertem Läufer und mit über Transistoren gespeisten Ständerspulen Die Erfindung betrifft Gleichstrommotoren, bei welchen der herkömmliche mechanische Kommutator fortgelassen ist. Es ist ein Gleichstrommotor mit polarisiertem Läufer bekanntgeworden, bei welchem die Ständerspulen je mit einem die Kommutierung steuernden Speisetransistor verbunden sind. Die Basisanschlüsse aller dieser Speisetransistoren werden dabei von einem einzigen Oszillator beaufschlagt, dessen Frequenz groß gegen die Kommutierungsfrequenz ist. Bei dieser bekannten Anordnung ist der Ausgang des Oszillators über mehrere als Demodulatorschaltung wirkende Widerstände (induktiv oder kapazitiv) mit den Basisanschlüssen der Speisetransistoren verbunden. Durch ein mit der Welle des Motors umlaufendes, weichmagnetisches Steuersegment wird der -Betrag dieser Widerstände verändert, wodurch die Speisetransistoren auf- und zugesteuert werden, so daß jeweils ein Transistor stromdurchlässig ist.
Durch die Erfindung wird ein Weg angegeben, einen Gleichstrommotor mit geringerem Aufwand zu betreiben. Der Gleichstrommotor mit polarisiertem Läufer und mit Ständerspulen, die über die Kommutierung steuernde Transistoren gespeist werden, deren Basisanschlüsse durch einen für sämtliche Ständerspulen gemeinsamen Oszillator, dessen Frequenz .groß gegen die Kommutierungsfrequenz ist, in Abhängigkeit von der Läuferstellung mit einer Steuerspannung beaufschlagt werden, indem der Basisstrom jedes Speisetransistors über eine in dessen Basiskreis liegende Induktionsspule durch induktive Wirkung mit Hilfe eines mit dem Läufer rotierenden Weicheisensegmentes beeinflußt wird, hat erfindungsgemäß das Kennzeichen, daß der aus einem Steuertransistor in Rückkopplungsschaltung bestehende Oszillator eine mit einer Rückkopplungsspule .des Steuertransistors über einen gemeinsamen Eisenkern magnetisch ständig gekoppelte Ausgangsspule aufweist und daß das Weicheisensegment als rotierendes magnetisches Koppelglied zwischen den räumlich in Umfangsrichtung gegeneinander versetzten Induktionsspulen einerseits und der Oszillatorausgangsspule andererseits ausgebildet ist und die von der als gemeinsame Primärwicklung für alle Induktionsspulen dienenden Ausgangsspule abnehmbare Steuerleistung des Transistoroszillators in Abhängigkeit von der Läuferstellung nacheinander transformatorisch in die als Sekundärwicklungen dienenden Induktionsspulen hineingekoppelt. Es ist an sich in Verbindung mit aus einer Gleichspannungsquelle über Transistoren gespeisten Motoren mit polarisiertem Läufer bekannt, die Kopplung zwischen einer Oszillatorspule und einer Induktionsspule im Basiskreis des Speisetransistors durch ein Weicheisensegment zu bewirken.
Der besondere Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt jedoch darin, daß der sowieso vorhandene Eisenkreis des Oszillators, welcher die Ausgangs- und die Rückkopplungsspule trägt, gleichzeitig zur übertragung der Hochfrequenzimpulse für die Steuerung der Speisetransistoren in Abhängigkeit von der Läuferstellung verwendet wird. Gegenüber der bekannten Anordnung erfüllen somit die Sekundärwicklungen im Eisenkreis des Oszillators gemäß der Erfindung gleichzeitig die Funktion der Induktionsspulen, welche durch das umlaufende Weicheisensegment in Abhängigkeit von der Läuferstellung transformatorisch mit der Primärwicklung gekoppelt werden. Die vier Induktionsspulen entsprechen demnach den induktiven bzw. kapazitiven Widerständen in der bekannten Anordnung. Das Einsparen eines gesonderten Eisenkreises mit gesonderten Sekundärwicklungen für den Oszillator bedeutet für den Motor .eine wesentliche Herabsetzung des Gesamtpreises und damit einen technischen Fortschritt.
Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel wird ein Motor mit vier Ständerspulen und einem Dauermagnetläufer verwendet.
F i g. 1 zeigt eine perspektivische schematische Anordnung der wesentlichen Teile des Motors; F i g. 2 ist das Schaltschema; während F i g. 3 das Schaltbild für einen Motor mit Drehzahlregelung darstellt.
Die Ständerspulen sind mit 1, 2, 3 und 4 bezeichnet. Sie werden aus einer Stromquelle 5 über Transistoren 11 bzw. 12, 13, 14 über den Hauptschalter 6 gespeist. Die Basis eines jeden Transistors liegt an der Stromquelle 7, und zwar über die Dioden 21 bzw. 22, 23, 24 und die Induktionsspulen 31 bzw. 32, 33, 34. Als gemeinsamer Steuerkreis dient ein Transistor 15, an welchen zwei Spulen 35 und 36 in Rückkopplungsschaltung angeschlossen sind. Es ist aus den F i g. 2 und 3 zu ersehen, daß die .Rückkopplungsschaltung 15, 35, 36 erregt ist sowie der Schalter 6 geschlossen wird. Wie nun diese dauernd erregte Schaltung auf die einzelnen Spulen wirkt, ist aus F i g. 1 zu ersehen. Auf der Welle 16, welche ,den Dauermagnetläufer 17 trägt, sitzt eine Weichmagnetscheibe 18, welche einen segmentförmigen weichmagnetischen Ansatz 19 aufweist; dieser Ansatz bewegt sich in dem Luftraum zwischen den Magnetkernen der Spulen 31 bis 34 und der magnetischen Scheibe 38.
Die Spulen 35 und 36 sind auf einem Kern 37 angeordnet, welcher an seinem Ende eine Scheibe 38 trägt; 37 und 38 sind aus weichmagnetischem Werkstoff gefertigt. Die Teile 35 bis 38 sind auf dem Ständer fest angeordnet. Konzentrisch zur Scheibe 38 sind die vier Spulenkerne der Induktionsspulen 31 bis 34 ebenfalls fest auf dem Ständer angeordnet. Die. Induktionsspulenkerne und die Scheibe 38 lassen zwischen sich einen Luftspalt frei. Bei -der in der Zeichnung dargestellten Lage ist der Läuferfluß OL senkrecht und, damit sich der Läufer im Sinne des Pfeiles 25 dreht, muß die Wicklung 2 erregt werden, so daß ein Ständerfiuß OS, wie durch den Pfeil angedeutet, fließt. Dementsprechend steht der Magnetsteg 18, 19 vor der Spule 32, so daß, wie durch den Pfeil angedeutet, ein Steuermagnetfluß fließt. Aus F i g. 3 ist zu entnehmen, daß .durch Erregung der Spule 32 die Basis des Transistors 12 negatives Potential erhält und der Transistor nunmehr über seinen Emitter und Kollektor die Ständerspule 2 aus der Stromquelle 5 speist. Der Motor beginnt also zu laufen und hat stets durch den umlaufenden Magnetteil 18, 19 in der jeweils für die Arbeit erforderlichen Spule Stromzuführung.
Dadurch, daß eine gerade Anzahl von Ständer; spulen vorhanden ist, kann man sie in zwei gleich große Gruppen teilen und diese Gruppen an einen Drehzahlgeber, welcher im vorliegenden Fall als astabile Kippstufe 20 ausgebildet ist, anschließen.
Die aus den Spulen 1 und 3 gebildete Gruppe ist durch ihre Steuerspulen ,an die Klemme 26 der astabilen Kippstufe angeschlossen, die andere Gruppe liegt an der Klemme 27. Die Speisung des Drehzahlgebers erfolgt über den Schalter 28, welcher selbstverständlich mit dem Schalter 6 mechanisch gekuppelt sein kann.
Der Drehzahlgeber sendet an die Klemmen 26 und 27 abwechselnd Impulse gleichen Potentials; er wird so eingestellt, daß die Impulsfrequenz der jeweils gewünschten Drehzahl entspricht:

Claims

Patentansprüche: 1. Gleichstrommotor mit polarisiertem Läufer und mit Ständerspulen, die über die Kommutierung steuernde Transistoren gespeist werden, deren Basisanschlüsse durch einen für sämtliche Ständerspulen gemeinsamen Oszillator, dessen Frequenz groß gegen die Kommutierungsfrequenz ist, in Abhängigkeit von der Läuferstellung mit einer Steuerspannung beaufschlagt werden, indem der Basisstrom jedes Speisetransistors über eine in dessen Basiskreis liegende Induktionsspule durch induktive Wirkung mit Hilfe eines mit dem Läufer rotierenden Weicheisensegmentes beeinflußtwird,dadurchgeken.nzeichnet,daß der aus einem Steuertransistor (15) in Rückkopplungsschaltung bestehende Oszillator eine mit einer Rückkopplungsspule (36) des Steuertransistors über einen gemeinsamen Eisenkern (37) magnetisch ständig gekoppelte Ausgangsspule (35) aufweist und daß das Weicheisensegment (19) als rotierendes magnetisches Koppelglied zwischen' den räumlich in Umfangsrichtung gegeneinander versetzten Induktionsspulen (31 bis 34) einerseits und der Oszillatorausgangsspule (35) andererseits ausgebildet ist und die von der als gemeinsame Primärwicklung für alle Induktionsspulen dienenden Ausgangsspule (35) abnehmbare Steuerleistung des Transistoroszillators in Abhängigkeit von der Läuferstellung nacheinander transformatorisch in die als-Sekundärwicklungen dienenden Induktionsspulen (31 bis 34) hineinkoppelt.
2. Drehzahlregelschaltung für einen Motor nach Anspruch 1, .dadurch gekennzeichnet, daß die Ständerwicklung aus .einer geraden Zahl von Ständerspulen (1 bis 4) besteht, welche in zwei Gruppen, bestehend aus abwechselnd aufeinanderfolgenden Ständerspulen, so zusammengefaßt sind, daß die Induktionsspulen einer jeden Gruppe (31 und 33 bzw. 32 und 34) untereinander verbunden sind und daß die beiden Verbindungspunkte an die Klemmen (26, 27) eines Impulsgebers (20) angeschlossen sind, welche abwechselnd Impulse gleichen Potentials mit einer der Solldrehzahl entsprechenden Impulsfrequenz weiterleiten. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschriften Nr. 1049 788, 1060 327, 1105 045; USA.-Patentschriften Nr. 2 867 762, 2 980 839, 2 995 -690; französische Zusatzpatentschrift Nr. 74145 (Zusatz zu 1149195); J. D o s s e, »Der Transistor«, 2. Auflage, R. Oldenbourg, München 1957, S. 161.