DE2424290A1

DE2424290A1 - Kollektorloser gleichstrommotor

Info

Publication number: DE2424290A1
Application number: DE2424290A
Authority: DE
Inventors: Fritz Schmieder
Original assignee: Papst Motoren GmbH and Co KG
Current assignee: Ebm Papst St Georgen GmbH and Co KG
Priority date: 1974-05-18
Filing date: 1974-05-18
Publication date: 1975-11-27
Also published as: USRE31278E; FR2271696A1; JPS618667B2; FR2271696B1; DE2424290C2; JPS50158811A; US4125792A; GB1508183A

Description

t I

Papst-Motoren KG''''" " . 23.4.1974

7742 St.Georgen/Schwarzwald

Kollektorloser Gleichstrom-Motor (Zusatz zu P 21 43 752.5)

Die Erfindung betrifft einen kollektorlösen Gleichstrommotor mit einer eisenlosen Statorwicklung und einem rotierenden, .vorzugsweise mit permanent-magnetischen und äquidistanten Polen versehenen mehrpoligen Rotor, welcher im Betrieb mit einem von der Drehstellung des Rotors über eine Sensor-Anordnung gesteuerten und von der eisenlosen Statorwicklung erzeugten Drehfeld in Wechselwirkung tritt, insbesondere nach Patentanmeldung P 21 43 752.5 (DOS 2 143 752)

Ein derartiger Motor ist bekannt aus der DOS 2 143 752 der Anmelderin. Der dort dargestellte Motor dient vorzugsweise als langsamlaufender Motor zum Direktantrieb von Plattenspielern mit 33 1/3 oder 45 U/min und ist deshalb als 8-poliger Motor ausgeführt. Seine eisenlose Statorwicklung ist eine Zweischicht-Wicklung, bei der in jeder der beiden Schichten-8 in Reihe geschaltete 2-drähtige Wicklungen verwendet werden, so daß also pro Pol des Rotors 4 magnetisch aktive Spulenabschnitte verwendet werden.

Dieser bekannte Motor hat ganz ausgezeichnete Laufei geniühaften, und die beschriebene Anordnung mit 16 Einzelspulen h>c den besonderen Vorteil, die Anwendung der Erfindung nach der DAS 2 251 292 zu ermöglichen, wodurch die Verwendung eines Tacho-Generators erspart wird.

Für manche Anwendungsfdlle ist man bestrebt, diesen bekannten Motor ohne Qualitäts-Einbußen noch weiter zu vereinfachen.

Erfindungsgemäß wird dies bei einem eingangs genannten Motor dadurch erreicht, daß die vorzugsweise viersträngi g ausgebildete Statorwicklung maximal 2 magnetisch aktive

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Spulenabschnitte pro Pol des mehrpoligen Rotors aufweist. Verwendet man ebenso wie' bei dem bekannten Motor nach der DOS 2 143 752 Einzelspul en, so bedeutet dies, daß die Spulenzahl bei einem solchen Motor halbiert werden kann, wobei man natürlich größere Spulen benötigt, deren Spulenbreite etwa doppelt so groß ist wie bei den bisher verwendeten Spulen. Solche größeren Spulen lassen sich wesentlich einfacher herstellen und montieren, so daß man einen preiswerteren Motor erhält. Auch erhält man zwischen den magnetisch aktiven Spulenabschnitten größere freie Abschnitte, die zur Anordnung von Schaltelementen, z.B. von Sensoren nach Art von Hallgeneratoren, ausgenutzt werden können. - Da der Motor nach der genannten DOS zur Trennung der einzelnen, trapezförmig gewickelten Spu-len voneinander schmale Stege verwendet, so daß sich dort ein nicht unbeträchtlicher Sehnungsfaktor ergibt, während die erfindungsgemäßen breiteren magnetisch aktiven Spulenabschnitte keinen solchen Steg aufweisen, wird der Sehnungsfaktor verbessert, so daß sich bei gleicher Motorgröße gegenüber einer Version mit der doppelten Spulenzahl nur eine geringe Leistungseinbuße ergibt. Es ist nämlich so, daß man mit einer größeren Zahl kleinerer Spulen bei vorgegebener Motorgröße einen besseren Kupferfül1 faktor erreichen kann, aber der bei einer erfindungsgemäßen Anordnung resultierende, etwas kleinere Kupferfül1 faktor wird weitgehend kompensiert durch den besseren Sehnungsfaktor.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird der Motor mit Vorteil so ausgebildet, daß bei Ausbildung des Motors als Flach-Motor die Spulen als Rundspulen ausgebildet sind. Runde Spulen sind wesentlich leichter zu fertigen als trapezförmige Spulen und ergeben gegenüber trapezförmigen Spulen nur eine geringe Verminderung der Leistung.

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Besonders für Motoren mit einer durch mindestens die Zahl 4, vorzugsweise die Zahl 8 ganzzahlig teilbaren Polzahl ergibt sich eine ganz außerordentlich einfach Ausbildung dadurch, daß für eine als Einschicht-Wick1ung ausführbare eisenlose Statorwicklung statt η um 36o° elektrisch oder ein Vielfaches davon gegeneinander versetzten gl ei chs irwni gen Spulen jeweils nur eine, ungefähr die η-fache Ampere-Wi'ndungszahl der betreffenden Einzelspulen ausweisende Spule vorgesehen ist, und daß die beibehaltenen Spulen so gewählt s.ind, daß sie sich nicht überlappen. Eine solche Version eignet sich besonders für 8-, 16- oder 24-polige -Motoren, wo sich durch die Erfindung eine äußerst einfache Wicklungsanordnung ergibt, die am Stator sehr viel Raum für die Anordnung elektrischer Bauteile, z.B. von Hal I generatoren oder sonstigen Sensoren, Widerständen, Transistoren oder sonstigen Bauteilen ergibt. Dies bringt insoweit eine weitere Vereinfachung, als z.B'. die Signale von den Sensoren für die Rotordrehstel 1 ufig gleich am Stator teilweise verarbeitet werden können, so daß sich gegenüber dem bekannten Motor eine verringerte Anzahl von Zuleitungen ergibt, was die Montage weiter vereinfacht.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen sowie aus den. Unteransprüchen.
E s ζ e i g e η :

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen kollektorlosen Gleichstrommotors, wobei der Stator gemäß der Linie 1-1 der Figur 2 ge-•schnitten ist,

Fig. 2 einen Schnitt, gesehen längs der Linie 2-2 der Figur 1, Fig. 3 ein Schaltbild, das schematisch die Schaltung und den Wicklungssinn der oberen Lage der Statorwicklung von Fi gur 1 zei gt,

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Figur 4 ,ein zweites Ausführun_t;sbeispiel einer S tat ο-wicklung für den Motor nach Figur 1, -

Figur 5 einen Schnitt, gesehen längs der Linie 5-5 der Figu# 4,

Figur 6 ein Detail ier Befestigung der Statorplatte nach Figur 5 im Schnitt, gesehen längs der Linie 6-6 der Figur 4, Figur 7 ein Schaltbild, das schema tisch die Schaltung und den Wicklungssinn der 4 Spulen er Stator-Anordnung n.°ch Fi_ttur 4 zeigt,

Figuren 8 bis 10 drei schematische Darstellungen zum Erläutern eier Prinzipien der vorliegenden Erfindung, Figur 11 sine sehen·, ti.sche Darstellung einer erfindungsgemäßen Wicklung für einen 12-poligen Motor, Fi^ur 12 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Wicklung für einen 20-poligen Motor, Figuren 13 und 14 eine schemfttische Darstellung von 2 Varianten einer erfindun.-:s./:emäßen Wicklung für einen 16-poligen Motor,

Figuren 15 und 16 eine schematische Darstellung von 2 Varianten einer erfindun^u gemäßen Wicklung für einen 24-poli.jen Motor, und

Fijur 17 eine schematische Darstellung einer Regel-Anordnung für einen erfindungsgemäiien kollelctorlo. en Gleichstrom-Motor«,

Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines in seiner Gesamtheit mit 16 bezeichneten, erfindungsgemäßen kollektorloeen Gleichstrom-Motors. Dieser hat ein stationäres hohles Formstück 17 mit einem Lagertragrohr 18 und seitlichen Tragarmen 19> welch letztere an ihren Enden Bohrungen 20 zur Befestigung an einem Gerät, z. B. am Chassis eines Plattenspielers, aufweisen,,

S i η t ·■■ r- Im Lagertragrohr 18 ist eine Me-isingbuch.se 21 eingegossen, und in dieser ist eine Welle 25 gelagert, deren unteres Ende mit einer Abrundung 24 versehen ist, die auf einer als Axial-

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lager dienenden Kunststoffplatte 28 aufliegt, welche ihrerseits in einer Ausnehmung'29 eines Deckelteils 30 auf einer Gruruniplacte 31 aufliegt „

Das Deckelteil 30 dient als unterer Abschluß einer Ausnehmung 32 des Formstücks 17 und ist mittels Schrauben 33 an letzterem befestigt. Innerhalb der Ausnehmung 32 ist auf der Welle 23

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ein Zahnrad 34 aus Kunststoff'befestigt, da3 durch eine seitliche Öffnung 35 der Ausnehmung 32 hindurch mit einem nicht dargestellten anderen Zahnrad kämmen kann, z_o B. bei einem Plattenspieler mit der Mechanik für den Plattenwechsler oder dem Tonarm,, Eine Scheibe 36, die als axial. s Hilfslager dient, ist zwischen der Oberseite des ^ahnrads 34 und der Unterseite des La,,ertragrohres 18 angeordnete Auf das obere Ende der We Ie 23 ist eine Sta^lbuchae 40 aufgepreßt, die an ihrem Umfang nutenartige Vertiefungen 41 aufweist, in denen ein etwa glockenförmiges Aluminium-Gußteil 42 verankert ist, in welches eine Platte 43 aus Weicheisen eingegossen i.,t₀ Letztere erfüllt zwei Funktionen: -Joder als Metal lspri tz^r-t^n^y.

Io . dient sie als magnetischer Rückschluß, und 2o dazu, das Durchgreifen .eines vom Motor stammenden Streufeldes nach der Oberseite der Platte 43- so gering wie möglich* zu halten, um z_o B₀ bei einem·Plattenspieler mit einem magnetischen Tonabnehmer-System Brumm;:törungen zu vermeidenο

Auf der Platte 43 ist ein Magnetring 44 aus einem in axialer Richtung vorzugsgerichteten keramischen Magnetwerkstoff aufgeklebt. Dieser Magnetring ist'axial abwechselnd entgegengesetzt polarisiert, also z_o B. Nord-Süd, Süd-lTord, llord-Süd USw₀- In Figur 1 ist dies achematiseh. durch die Buchstaben N-S ange euteto Der dargestellte Magnetring weist insgesamt acht, solcher ν rschieden gerichteter Magnete auf, die gleichmäßig auf ihm verteilt sind; der Ring 44 selbst ist massiv und einstückig, doch können naturgemäß auch. Einzelmugnete

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verwendet verden_c

Der Magnetring 44 ist mittels einer magnetisierbarer bis zur Aushärtung plastischen Klebstoffschicht auf der Platte 43 befestigte Der naah unten ragende Rand 46 des Gußteils 42 v/eist zum Auswuchten dien&m:e Bohrungen 47 auf. Ferner ist ganz unten an ihm eine Schulter 48 vorgesehen, gegen die eine aus Weicheisen bestehende magnetische RücksOhlußplatte 49 anliegt, die durch die Kraft d-:s Magnetrings 44 nach oben gezogen wird_o Beim dargestellten, etwa im Maßstab 1:1 gezeichneten Motor 16 beträgt diese Kraft ir-r.erhin ca» 3,5 kp. Zum Halten der Rückschlußplatte 49 bei der Monta e sind deshalb im Rand 46 mehrere seitliche Monta? ^öffnungen 53 vorgesehen, um die Platte 49 sanft auf die Schulter 48 aufsetzen zu können'und um sie gegebenenfalls zur Reparatur abnehmen zu zöwien_o Die Platte 49 dreht sich im Betrieb zusammen mit dem in seiner Gesamtheit mit 54 bezeichneten Rotor, da sie an ier Schulter 48 abgestützt ist und mit dieser in Reibverbindung steht= Die Kraft des Magnetrings 44 wirkt also nicht auf das Axiallager 24, 28„ Letzteres hat vielmehr nur das Gewicht ds Rotors 54 der Platte 49 und ,gegebenenfalls von Zuaatzteilen nach Art eines Plattentellers zu tragen, die auf dem Rotor 54 aufliegen<

Der in seiner Geaamtheit mit 55 bezeichnete Stator hat eine innere Buchse 56, die auf die Außenseite des La.;ertragrohres 18 aufgepreßt ist. Er kann auch auf das Lagertragrohr 18 aufgeklebt sein, oder es kann eine Befestigung gemäß Figur 6 gewählt v/erden.

Figur 2 zeigt in der Draufsicht von oben den Stator ^l;5 vor der Montage«, l,r besteht, wie dargestellt, im wesentlichen aus zwei übereinanderliegenden Preßspanplatten 57 und 58, die jeweils mit vier um 90° mechanisch gegeneinander versetzten Ausnehmungen 61 zur Aufnahme en sprechender Rundspulen 62 (o ere Schicht) bzw_o 63 (un ere Schicht) v· rsehen sind_o Die

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oberen und unteren Spulen sind gegeneinander jeweils um 9ο elektrisch versetzt, so daß also die magnetisch aktiven Spulenabschnitte 64 der' ο eren Schicht und 65 der unteren Schicht abwechselnd und mit gleichen Winkelabständen aufeinander folgen, wie dies Fi,.;ur 9 in der Abwicklung besonders gut zeigt»

' °d

Beide Statorplatten 57, 58 an der mittleren Buchse 56 festgeklebt ₉ also im Betrieb mit dem Lagertragrohr 18 fest verbundene Die Spulen 62, 63 sind ihrerseits mit den Platten 57, 58 fest verklebt und bilden zusammen mit ihnen eine einheitliche und stabile Struktur_o

Die Spulen einer Schicht sind jeweils mit gleichem Wicklungssinn in Reihe geschaltet, wie das Fi ur 3 am Beispiel der Spulen 62 zeigt, wobei der eine-Draht 62^! der zv/eidrähtigen Wicklung jeweils durch ehend und der ana· re Draht 62^{l gestrichelt gezeichnet i.^:t_o Zur Yerb ndung dienen gedruckte Leiterbahnen 67, die auf den Platten 57, 58 in übJicher V/eise aufgebracht sind. Zum Beispiel benötigen die Spulen 62 nur drei Anschlü.- se, da gemäß Figur 17 bei allen Strängen S 1 bis S 4 jeweils· ein Anschluß an einen positiven Anschluß 68 einer (nicht dargestellten) Gleichstromquelle geführt ist.

Ferner ist, wie Figur 2 klar zeigt, ein-Hall-Generator 68 auf der Platte 58 befestigt und um 90 elektrisch'ihm gegenüber versetzt befindet sich ein zweiter Hall-Generator 69 auf der unteren Platte 57ο Diese Hall-Generatoren dienen in üblicher Weise zur Steuerung der Kommutierung des Stromes zwischen den einzelnen Strängen, wobei ersichtlich die vier in Reihe geschalteten oberen Rundspulen 62 zwei Stränge und die vier in Reihe geschalteten Rundspulen 63 der unteren Schicht zwei weitere Stränge bilden. Fii;ur 17 zeigt die Schaltung der Hall-Generatoren 68 und 69, die konventionell ausgeführt ist_o

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Zur Erläuterung der Spulen-Anordnung nach den Figuren 1 und 2 dient die Darstellung nach den 'Figuren 8 und 9ο Figur 8 zeigt in der Abwicklung den Aufbau des Moiors nach d er DOS 2 143 752 mit dem Ringmagnet 44 und dem Stator 55, der hier pro Pol zwei Einzelspulen, nämlich Einzelspulen 74 in eier oi.-eren Schicht und Einzelspulen 75 in der unteren Schicht aufweist_o Die Breite dieser Einzelspulen beträgt nicht ganz eine Polteilung, also etwa 180° elektrisch Auch hier sind die Spulen der oberen Schicht in Reihe geschaltet, ebenso die Spulen der unteren Schicht, jedoch mit abwechselndem Wicklungssinn, so daß sich in den magnetisch aktiven Spienabschnitten die durch Kreuze und Punkte symbolisch dargestellten Stromrichtungen ergeben, wobei in üblicher Weise ein Kreuz einen St,rom bedeutet, der in die Zeichenebene hineinfließt, ein Punkt dagegen einen, Strom, der aus der Zeichenebene herausfließt_o In der oberen Schicht von Figur 8 kommen z₀ B₀, links beginnend, zuerst zwei benachbarte Spulenabschnitte 76, 77, wo jeweils der Strom in die Zeichenebene hineinfließt_o Darauf folgen zwei benachbarte Spulenabschnitte 78_; 79, bei denen der Strom aus der Zeichenebene herausfließt, und bei den nächstfolgenden benachbarten Spulenabschniiten 80, 81 ist es wieder umgekehrt»

Gemäß der Erfindung werden nun Z₀ B₀ die Spulenabschnitte 76, 77 zusammengefaßt zu einem einzigen, entsprechend größeren Spulenabschnitt 84 (Figur 9) mit gleicher Stromrichtung_a ebenso die Spulenaüschnitte 78, 79 zu einem einzigen, entsprechend größeren Spulenabschnitt 85 gleicher Stromrichtung„ Dasselbe geschieht mit den entsprechenden Spulenabschnitten der unte*-=* ren Schicht der Figur 8, so daß man auch hierfür bei der Anordnung nach Figur 9 statt zuvor zwei Spulenabschnitte jetzt nur noch einen Spulenabschnitt erhält, Z₀ B₀ aus den Spulenabschni-cten 86, 87, 88, 89 der Figur 8 nur noch die Spulenabschnitte 92 und 93 nach Figur 9, wobei die Spulenabschnitte nach Figur 9 natürlich in beliebiger Wei^e geschaltet werden können, z_o B₀ wie dargestellt zu Rundspulen mit einem JTurch-

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messer von ca. 36o° elektrisch.

Da ersichtlich die Anordnung nach Figur 9 derjenigen nach Figur 8 elektrisch praktisch gleichwertig ist, läßt sich bei ihr auch ohne weiteres die Schaltung nach der DAS 2 251 292 verwenden.

Bei bestimmten Polzahlen läßt sich eine Spulenanordnung gemäß Figur 2 bzw. Figur 9 noch wesentlich weiter vereinfachen. Die Figuren 4 und 5 zeigen dies am Beispiel einer Statoranordnung 55' für den 8-poligen Motor nach Figur 1. Diese Anordnung 55¹ weist eine relativ dicke isolierende Platte 95 auf, die in besonders vorteilhafter Weise gemäß Figur 6 mittels Kerbnägeln 96 auf Höckern 97 befestigt wird, welch letztere um das Lagertragrohr 18 herum angeordnet sind. Diese Platte 95 hat vier Ausnehmungen 98 zur Aufnahme von vier Rundspulen 99, -Too, lol und Io2, welche in diesen Ausnehmungen mittels Vergußmasse Io3 befestigt sind, wozu seitliche mondsichel-förmige Ausnehmungen Io4 dienen, in denen sich die Vergußmasse verklammern kann. Wie Figur 7 zeigt, sind alle vier Spulen 2-drähtig gewickelt, und es sind jeweils die diametral gegenüberliegenden Spulen gleichsinnig in Reihe .geschaltet, also 99 mit lol und loo mit Io2, so daß man wiederum vier Stränge erhält.

Figur 4 und 5 zeigen ferner, daß auf die Plätte 95 eine Leiterplatte Io7 mittels Nieten Io8 aufgenietet ist. Sie trägt die zwei um 9o° elektrisch gegeneinander versetzten Hal I generatoren 68 und 69 sowie Widerstände Io9 und sonstige elektrische Teile Ho. Diese Leiterplatte stellt also bereits einen kleinen Schaltkreis dar, zu dem nur sieben Anschlußleitungen geführt werden müssen, was eine wesentliche Vereinfachung bedeutet. Durch den großen Abstand zwischen den Spulen loo und lol, der gemäß Figur 45o elektrisch bzw. 112,5 mechanisch beträgt, wird die Montage dieser leiterplatte Io7 ermöglicht.

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Zur Erläuterung der Spulenanordnung gemäß den Figuren 4, 5 und 7 dient Figur lo. hie "man aus Figur 9 erkennt, haben die dort mit 64a und 64b bezeichneten Spulen jeweils dieselbe Lage relativ zu PoTen des Rotormagnets 44. Man kann also z.B. die Spule 64b weglassen und dafür der Spule 64a doppelt so viele Windungen geben, so daß man z.B. in Figur Io die Spule lol erhält. Ebenso kann man die beiden Spulen 65a und 65b der unteren Schicht der Figur 9 zur Spule loo nach Figur Io zusammenfassen und dasselbe gilt analog für die Spulen 99 und Io2 der Figur lo. Bei geschickter Zusammenfassung erhält man dann eine Spulenanordnung, die in einer einzigen Schicht untergebracht werden kann, was natürlich für die Herstellung ;ehr vorteilhaft ist und auch die Montage der Leiterplatte Io7 ermöglient.

Besonders für eine Statoranordnung gemäß den Figjren 4, 5 und eignet sich sehr gut eine Regelanordnung gemäß Figur 17, bei der am Rotor R eine Zahnung llo angebracht ist, die mittels zweier um 18o mechanisch gegeneinander versetzter, τη Reihe geschalteter, am Stator angeordneter Sensoren 111, 112 abgefühlt wird, wodurch man eine Drehzahl-proportionale Frequenz erhält, z.B. 4oo Impulse pro Umdrehung. Diese Frequenz f wird in einem Verstärker 113 verstärkt, in einem Digital-Analog-Wandler 114 in eine Istwert-Spannung u umgeformt, in einem Tiefpaßfilter geglättet, und mit einem über eine Leitung 116 zugeführten Sollwert in einem Vergleicher 117 verglichen. Das Ausgangssignal des Vergleichers 117 wird in einem Verstärker 118 verstärkt und steuert über einen mit den vier Strängen Sl bis S4 des Stators in Reihe geschalteten npn-Transistör* 119 den Motorstrom. Die Ausgänge der Hai 1 generatoren 68 und 69 steuern in üblicher Weise vier npn-Transistoren 122$ 123, 124, 125, von denen jeder den Strom in dem ihm zugeordneten Strang steuert. - Ein solcher Regler ist ohne weiteres in der Lage, mit der Spulenanordnung gemäß den Figuren 4, 5 und.7 die Drehzahl eines langsam laufenden kollektorlosen Gleichstrommotors z.B. genau auf

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33 1/3 U/min, zu regeln.

Die Erfindung ist naturgemäß nicht auf 8-polige Motoren beschränkt, obwohl diese Polzahl ein gewisses Optimum darstellt, da die Spulen noch nicht zu klein werden und die Magnetisierung des Rotormagneten 44 keine Schwierigkeiten bereitet.

In den Figuren 11 bis 16, welche Stator-Anordnungen für andere Polzahlen darstellen, sind jeweils die miteinander in Reihe geschalteten Spulen gleich gekennzeichnet. Zum Beispiel hat ein erfindungsgemäßer Stator für.einen 12-poligen Motor sechs Spulen 13o, 131, 132, 133, 134, 135, die jeweils 2-drähtig gewickelt sind, wobei die schraffierten Spulen 131, 133 und 135 miteinander gleichsinnig in Reihe geschaltet sind und die beiden ersten Stränge des Motors bilden und die nicht schraffierten Spulen 13o, 132 und 134 ebenfalls in Reihe geschaltet sind und die beiden anderen Stränge bilden, so daß, wenn man am Stator auch hier zwei um 9o° elektrisch gegeneinander versetzte Hai 1 generatoren in der richtigen Winkellage anbringt - auch hier die Regelschaltung nach • F i g -. 17 verwenden kann. (Dies gilt in genau derselben Weise auch für die Statoranordnungen nach den Figuren 13 bis 16). In den Figuren 11 bis 16 sind 'die Abstände zwischen den einzelnen Spulen jeweils i-n mechanischen Graden angegeben.

Figur 12 zeigt einen Stator für einen2o-poligen Motor. Dieser Stator hat Io Spulen.

Figur 13 zeigt einen Stator für einen 16-poligen Motor mit insgesamt acht Spulen 137 bis 144, der sich dadurch vereinfachen läßt, daß man einen Teil der - symmetrisch liegenden - Spulen wegläßt, so z.B.' die Spulen 137, 141, 14o, 144. Man erhält dann die Anordnung nach Fig. 14, die außerordentlich einfach ist. Würde man so bei Fig. 4 verfahren, ergäben sich nur 2 nebeneinander liegende Spulen; für Sonderzwecke wäre diese Anordnung durchaus brauchbar.

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Figur 15 zeigt einen Stator für einen 24-poligen Motor, und Fig.16 eine weiter vereinfachte Version mit ebenfalls nur 4 Spulen. Die Pol zah1en,di e durch acht ganzza.hlig teilbar sind, ergeben also nach der Erfindung besonders einfache Stator-Anordnungen.

Naturgemäß kann man z.B. bei der Anordnung nach Fig. 15 auch jeweils nur die Hälfte der Spulen weglassen und die Windungszahlen der anderen Spulen etwa verdoppeln. Auch können natürlich bei Fig. 14 und 16 die restlichen Spulen anders gewählt werden, z.B. bei Fig.14 statt 138-142 die Spulen 14o-144.

Wenn die einzelnen Motorwicklungen in an sich bekannter Weise so angesteuert werden, daß die einzelnen Wicklungen in beiden Richtungen vom Strom durchflossen werden (z.B. Ansteuerung über eine Brückenschaltung), sind in allen Fällen statt zweidrähtiger Spulen jeweils nur eindrähtige Spulen erforderlich. Die Erfindung ist dabei in gleicher Weise anwendbar.

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Claims

Papst-Motoren KG ·,. .' ■' 23.4.74 St.Georgen/Schwarzwald Patent - Ansprüche

1.)} KoI Vektorloser Gleichstrommotor mit einer eisenlosen Statorwicklung und einem rotierenden, vorzugsweise mit permanent-magnetischen und äquidistanten Polen ν versehenen mehrpoligen Rotor, welcher im Betrieb mit einem von der Drehstellung des Rotors über eine Sensor-Anordnung ,gesteuerten und von der eisenlosen Statorwicklung erzeugten Drehfeld in Wechselwirkung tritt, insbesondere nach Patentanmeldung P 21-43 752.5 (DOS 2 143 752), dadurch gekennzeichnet, daß die vorzugsweise viersträn-"gig ausgebildete Statorwicklung maximal zwei magnetisch aktive Spulenabschnitte pro Pol des mehrpoligen Rotors a u f w e i s t.

2.) Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei

einer Anordnung mit einer Zahl von zwei magnetisch aktiven jpu1enabschnitten pro Pol die aufeinanderfolgenden Spulenabschnitte jeweils um gleiche Winkel gegeneinander versetzt sind (Figur 2).

3.) Motor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils der m-te und der (m+2) te magnetisch aktive Spulenabschnitt zu einer Spule zusammengefaßt sind (Figur 2). _t

4.) ^otor nach Ans.rjch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei an sich' bekannter Ausbildung als Zwei schi cht-Wi ckl unq jeweils eine der Polpaarzahl entsprechende Zahl von Spulen (62) symmetrisch verteilt in der einen Schicht und eine ebenso große Zahl von Spulen (63) symmetrisch verteilt, aber gegenüber den Spulen der ersten Schicht um einen Versetzungswinkel (al pha) versetzt, in der anderen Schicht angeordnet sind.

5.) Motor nach Anspruch^ dadurch gekennzeichnet, daß der Versefc'zungswinkel (alpha) 9o° elektrisch beträgt.

6.)'Motor nach Anspruch 5y dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen einer Ebene jeweils in Reihe geschaltet sind (Fig.3).

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7.) Motor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen einer Ebene jeweils 2-drähtig (62¹, 62'') gewickelt und in Reihe geschaltet sind (Figur 3).

8.) Motor nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen einer Ebene jeweils gleichsinnig in Re'ihe geschaltet sind, so daß sie im stromdurchf 1 ossenen Zustand jeweils gleichgerichtete Magnetfelder erzeugen (Figur 3).

9.) Motor nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausbildung des Motors als Flachmotor die Spulen als Rundspulen (62, 63) ausgebildet sind.

lo.) Motor nach Anspruch 3 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Motor mit einer durch vier ganzzahlig teilbaren Polzahl für eine als Einschicht-Wicklung ausführbare eisenlose Statorwicklung statt, η um'36o° elektrisch oder ein Vielfaches davon gegeneinander versetzten gleichsinnigen Spulen jeweils nur eine, ungefähr die η-fache Ampere-Windungszahl der betreffenden Einzelspulen aufweisende Spule (99, loo, lol, Io2; 138, 139, 142, 143) vorgesehen, ist, und daß sich die beibehaltenen Spulen nicht überlappen.

11.) Motor nach Anspruch lo, dadurch gekennzeichnet, daß η so gewählt ist, daß sich eine bezüglich der Motordrehachse symmetrische Spulenanordnung ergibt.

12.) Motor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem 8-, 12- oder 2o-poligen Motor η = 2 ist.

13.) Motor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem 8-poligen Motor vier 2-drähtige Spulen vorgesehen sind, von denen jeweils zwei Spulenpaare (99₅ lol; loo, Io2) gleichsinnig in Reihe geschaltet sind, wobei sich die beiden Spulen eines Spulenpaares jeweils diametral gegenüberliegen (Figur 4).

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14.) Motor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die diametral 'gegenüberliegenden Spulen der Spulenpaare verl aufe-nden, gedachten Linien miteinander einen Winkel v.45o°.bzw. ?7o° elektrisch einschließen, und daß , m grödel r-n Ί~ nke 1 berei ch v. 450° di e Sens or-Anordnung (6 8, 69, · Io7) f^;;r die Erfassung der Drehstellung des Rotors (44) angeordnet ibt.

15.) Motor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem 16-p:"!igen Motor η kleiner als oder gleich vier ist (Fi gur 14).

16.) Mo'..or nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem 16-poligen Motor vier Spulen (138, 139, 142, 143) vorgesehen sind, von denen jeweils zwei Spulenpaare in Reihe geschaltet sind, wobei sich die beiden Spulen eines Spul enpa^;ires jeweils diametral gegenüberliegen.

17.) Motor nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die diametral gegenüberliegenden Spulen der Spulenpaare verlaufenden, gedachten Linien miteinander einen kl eineren■Wirikel von 45o elektrisch einschließen.

18.) Motor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem 24-poligen Motor η = 5 ist (Fi gar 16).

19.) Motor nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem 24-poligen Motor vier Spulen vorgesehen sind,, von denen jeweils zwei Spulenpaare in Reihe geschaltet sind, wobei sich die beiden Spulen eines Spulenpaares jeweils diametral gegenüberliegen.

2o.) Motor nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die diametral gegenüberliegenden Spulen der Spulenpaare verlaufenden, gedachten Linien miteinander einen Winkel von etwa 97,5 mechanisch einschließen.

21.) Motor nach mindestens einem der Ansprüche Io bis 2o, daT durch gekennzeichnet, daß bei einem Flachmotor die Spulen als Rundspulen ausgebildet sind.

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22.) Motor nach mindestens einem der Ansprüche Io bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß zur Drehzahlregelung ein Regler vorgesehen ist, dem als Drehzahl-Istwert eine von einem vom Motor angetriebenen Geberglied (Ho, 111, 112) abgenommene, im Verhältnis zur Motordrehzahl hohe lrr;nulszahl pro Rotorumdrehung zuführbar ist (Figur 17).

609848/0249