DE1266392B - Buerstenloser hochfrequenzgesteuerter Elektromotor - Google Patents

Description

• Bürstenloser hochfrequenzgesteuerter Elektromotor Die Erfindung betrifft einen bürstenlosen höchfrequenzgesteuerten Elektromotor mit einem Hochfrequenzoszillator, dessen Ausgangskoppelelement konzentrisch zu dem Rotor des Motors angeordnet ist und mit einem konzentrisch zu dem Ausgangsköppelelement gelegenen Rotorkoppelelement dauernd elektrisch gekoppelt ist, sowie mit einem weiteren, mit dem ersten Rotorkoppelelement in elektrischer Verbindung stehenden, radial ausgerichteten Rotorkoppelelement und mit mindestens zwei dem weiteren Rotorkoppelelement zugeordneten statorseitigen Abnehmerelementen, an die Verstärkerstufen zur Steuerung des Erregerstromes der Motorwicklungen angekoppelt sind.
• Die über den Umfang des Stators verteilten Abnehmerelemente steuern jeweils in Abhängigkeit von der Drehstellung des Rotors den Erregerstrom, so daß in Abhängigkeit von der jeweiligen Drehstellung ein Drehmoment der entsprechenden Größe und Richtung erzeugt wird. Die elektromagnetische Kopplung zwischen dem weiteren Rotorkoppelelement und den Abnehmerelementen bringt eine Kopplungsstreuung finit sich: Dadurch werden jeweils in mehreren Abnehmerelementen elektrische Signale induziert, die einen Erregerstrom bedingen, der auf den umlaufenden Rotor ein Gegendrehmoment ausübt. Diese Kopplungsstreuung macht sich insbesondere bei Motoren mit geringem Antriebsdrehmoment bemerkbar. Die Kopplungsstreuung ist um so größer, je größer die Anzahl der verwendeten Abnehmerelemente ist.
• Aufgabe der Erfindung ist die Ausschaltung der Kopplungsstreuung bei einem bürstenlosen hochfrequenzgesteuerten Elektromotor.
• Diese Aufgabe wird nach der Erfindung bei dem Motor der eingangs geschilderten Art dadurch gelöst, daß die statorseitigen Abnehmerelemente jeweils paarweise in Reihe geschaltet sind und daß jede Paarschaltung von Abnehmerelementen symmetrisch zu einer von dein Hochirequenzoszillator konstant erregten Phasendiskriininatorspule an die Eingänge zweier Verstärkerstufen angekoppelt ist.
• Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die Phasendiskriminatorspule jeweils unmittelbar an den gemeinsamen Verbindungspunkt jeder Paarschaltung der Abnehmerelemente angekoppelt sein. In anderer Ausbildung der Erfindung kann man zur Anpassung die Abnehmerelemente an einen Transformator anschließen, wobei die Phasendiskriminatorspule an den Mittelpunkt der Sekundärspule des Transformators angekoppelt ist.
• Die Koppelelemente können als Spulen, als magne= tische Koppelelemente, als elektrische Beläge oder dergleichen .Elemente ausgebildet sein.
• Die Erfindung wird nunmehr an Hand zweier Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert. Es stellt dar F i g. 1 eine erste Ausführungsform der Erfindung mit zwei einander = diametral gegenüberstehenden Abnehmerelementen und Fi g. 2 eine weitere Ausführungsform .der Erfindung mit vier gleichmäßig über den Umfang verteilten Abnehmerelementen.
• Gemäß F i g. 1 ist ein Hochfrequenzoszillator Ö mit einer uribeweglichen Ausgangsspule L1 verbunden, wobei die Spule L1 konzentrisch um die Rotorwelle K des Motors sowie - jedoch ohne Beruhrang - um eine sich drehende Rotorspule L2 angeordnet ist, welche auf die Rotorwelle K aufgewickelt ist. Eine weitere Rotorspüle L3, die in einer Richtung senkrecht zur Achse der Spule L2 gewickelt ist, ist an einer bestimmten Stelle auf der Welle K befestigt und elektrisch mit der Spule L2 verbunden, statorseitige Abnehmerspulen La und Lb für ein Hochfrequenzsignal sind fest und symmetrisch auf die Spule L3 ausgerichtet, so daß eine elektromagnetische Induktionskopplung mit der Rotorspule L, in Abhängigkeit vom Drehwinkel der Rotorwelle K vorhanden ist. Die Rotorspulen L2 und L2 drehen sich zusammen mit der Rotorwelle K und bilden einen Uberträgungskreis für ein Hochfrequenzsignal. Die unbewegliche Ausgangsspule L1 und die sich drehende Sekundärspule L2 befinden sich dauernd im Zustand elektromagnetischer Induktionskopplung und bilden somit einen Transformator, dessen Sekundärseite rotiert. Die Abnehmerspulen La und Lb sind in Reihe geschaltet. An den Verbindungspunkt der beiden Spulen ist eine Phasendiskriminatorspule Lio angekoppelt, der von selten des Oszillators O ein Hochfrequenzsignal konstanter Phase zugeführt wird. Die Abnehmerschaltung besitzt eine Mittelanschlußklemme b und zwei Anschlußklemmen a und c, die jeweils über eine Diode Du bzw. Db mit e_ iner Abnehmerspule La bzw. Lb verbunden sind. über die Koppelpunkte a und c sind die Dioden Da und Db jeweils an Verstärker-Transistoren T" bzw. Tb angeschlossen. Die Ausgänge dieser Transistoren sind jeweils mit einem Wicklungsende einer Ankerspule L4 bzw. L5 verbunden. Die Ankerspulen L4 und L5 sind mit ihren jeweils anderen Wicklungsenden zusammengeschaltet und an eine Gleichstromquelle E angeschlossen, die andererseits mit dem Koppelpunkt b verbunden ist. Die Ankerspulen L4 und L5 sitzen auf dem Stator S des Motors, zwischen dessen Schenkeln sich ein Permanentmagnetrotor R dreht. Der Rotor R sitzt auf der Welle K, die in F i g. 1 abgebrochen und in unterschiedlichem Maßstab dargestellt ist. Die Transistoren T" und Tb dienen jeweils zur Verstärkung der gleichgerichteten Ausgangssignale der Abnehmerspulen L" und Lb.
• Wenn ein Diskriminatorkreis des beschriebenen Aufbaus verwendet wird, so ändern sich die Phasen der in den Abnehmerspulen L" und Lb induzierten Hochfrequenzsignale Va und Vb für jede halbe Umdrehung des Rotors R um 180°, aber die Phase des in der Phasendiskriminatorspule Lio induzierten Hochfrequenzsignals V, ist dauernd gleich. Wenn die Größen der entsprechenden Signale der obigen drei Spulen zueinander in. ein Verhältnis V, = Vd = Vb gebracht werden, so wird das Signal V, durch gegenseitige Beeinflussung abwechselnd durch das Signal V" bzw. das Signal Yb ausgelöscht, so daß die Abnehmerspulen La und Lb abwechselnd jeweils nach einer Drehung des Rotors R um 180° mit der Spule L3 gekoppelt sind. Damit ist das obenerwähnte Problem gelöst und die Wirksamkeit gesteigert.
• Eine derartige Maßnahme der Verwendung einer Diskriminatorschaltung kann auch im Fall einer elektrostatischen Kopplung angewendet werden, wobei derselbe Effekt wie eben beschrieben erreicht wird.
• Während im vorigen der Fall beschrieben worden ist, daß der Rotor R zweimal während jeder Umdrehung einem Drehmoment unterworfen wird und damit eine fortlaufende Drehung ausführt, ist es auch möglich, dem Rotor R viermal während jeder Umdrehung ein Drehmoment aufzuprägen. Eine Ausführungsform der Erfindung mit dieser Art von Drehmomentsteuerung ist in F i g. 2 gezeigt. Bei dieser Anordnung sind Abnehmerspulen L, und Ld um eine Drehspule L3 angeordnet, und zwar um 90° relativ zu den Abnehmerspulen La und Lb versetzt. Der Stromkreis weist ferner Hochfrequenztransformatoren T,. o, T,. i und T,. 2, Erregerspulen Lii und Lit, die um den (in der Figur nicht dargestellten) Stator gewickelt sind, und zwar um 90° relativ zu den Erregerspulen L4 und L5 versetzt, sowie eine Diode D, auf; welche ein in einer Diskriminatorspule Lio erzeugtes Hochfrequenzsignal gleichrichtet, um so eine Vorspannung bezüglich der Transistoren T", Tb, T, und Td zu erhalten. Durch eine derartige Anordnung -des Stromkreises wird während einer Rotordrehung ein Erregerstrom nacheinander durch die Erregerspulen L4, L11, L5 und L12 fließen, und zwar in der angegebenen Reihenfolge, wodurch viermal während jeder Umdrehung des Rotors R diesem ein Drehmoment aufgeprägt wird.

Claims (3)

1. Patentansprüche: 9.. Bürstenloser hochfrequenzgesteuerter 'F'lektromotor mit mindestens einem Hochfrequenzoszillator, dessen Ausgangskoppelelement konzentrisch zu dem Rotor des Motors angeordnet ist und mit einem konzentrisch zu dem Ausgangskoppelelement gelegenen Rotorkoppelelement dauernd elektrisch gekoppelt ist, sowie mit einem weiteren, mit dem ersten Rotorkoppelelement in . elektrischer Verbindung stehenden, radial ausgerichteten Rotorkoppelelement und mit mindestens zwei dem weiteren Rotorkoppelelement zugeordneten statorseitigen Abnehmerelementen, an die Verstärkerstufen zur Steuerung des Erregerstromes der Motorwicklungen angekoppelt sind, d adurch gekennzeichnet, daß die statorseitigen Abnehmerelemente(Ld, Lb) jeweils. paarweise in Reihe geschaltet sind und daß jede Paarschaltung von Abnehmerelementen symmetrisch zu einer von dem Hochfrequenzoszillator (O) konstant erregten Phasendiskriminatorspule (L1(,) an die Eingänge zweier Verstärkerstufen angekoppelt ist.
2. 2. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je eine Phasendiskriminatorspule (Lip) an dem gemeinsamen Verbindungspunkt jeder Paarschaltung der Abnehmerelemente (La, Lb) angekoppelt ist.
3. 3. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je zwei in Reihe geschaltete Abnehmerelemente (La, Lb bzw. L" Ld) jeweils an einen sekundärseitig mit den Eingängen der zwei Verstärkerstufen in Verbindung stehenden Koppeltransformator (T,.1 bzw. T,.2) angekoppelt sind und die Phasendiskriminatorspule (Lin) jeweils an einen Mittelabgriff der Sekundärspule jedes Transformators angekoppelt ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 636 934; deutsche Auslegeschrift Nr.1032 846; französische Ersatzpatentschrift Nr. 74145; USA.-Patentschrift Nr. 2 980 839. In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 1214 770.