DE3111387C2

DE3111387C2 - Kollektorloser Gleichstrommotor

Info

Publication number: DE3111387C2
Application number: DE3111387A
Authority: DE
Inventors: Benno Ing.(Grad.) Doemen; Rolf Dr.-Ing. 7742 St Georgen Müller
Original assignee: Papst Motoren GmbH and Co KG
Current assignee: Ebm Papst St Georgen GmbH and Co KG
Priority date: 1981-03-23
Filing date: 1981-03-23
Publication date: 1987-02-12
Also published as: DE3111387A1; US4482849A

Abstract

Bei Verwendung eines Hall-IC (30) zur Steuerung alternierender Statorstromimpulse eines kollektorlosen Gleichstrommotors kann sich ein störender Effekt ergeben: Solche Hall-ICs haben meist eine geringfügige Schaltasymmetrie, d.h. sie reagieren auf einen Nordpol etwas anders als auf einen Südpol, und dies hat besonders bei größeren Motoren unterschiedlich große Stromimpulse in der Statorwicklung zur Folge, obwohl gleich große Impulse angestrebt werden. Die Folge ist ein schwankendes Antriebsmoment. Um dies zu vermeiden, erfolgt ein Abgleich in der Weise, daß in der Nähe des betreffenden Hall-ICs (30) dauerhaft ein kleines Dauermagnetstück (59) befestigt wird, das so bemessen und polarisiert ist, daß es die erwähnte Schaltasymmetrie etwa ausgleicht. Hierzu ist der Hall-IC (30) in einem Formstück (58) angeordnet, das eine Ausnehmung zur Aufnahme dieses Dauermagnetstücks (59) hat. In dieser Ausnehmung wird das Dauermagnetstück (59) dann mittels Klebstoff (71) fixiert.

Description

Die Erfindung betrifft einen kollektorlosen Gleichstrommotor nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein kollektorloser Gleichstrommotor mit den Merkmalen des Oberbegriffs ist bekannt aus der DE-OS 23 19 579. Der dort gezeigte Motor wird beim Hochlauf gesteuert von einem Reedkontakt, der neben dem Rotormagneten angeordnet ist und von diesem gesteuert wird. - An sich würde ein solcher Reedkontakt bei jedem Vorbeilaufen eines Nordpols schließen, und ebenso bei jedem Vorbeilaufen eines Südpols, da er nur auf den Betrag des Magnetfeldes anspricht, das auf ihn wirkt, nicht aber auf dessen Richtung. Man würde deshalb pro vorbeilaufendes Magnetpolpaar zwei Impulse vom Reedkontakt erhalten, d. h. dieser würde keine Information darüber geben, ob ein Nordpol oder ein Südpol gerade an ihm vorbeiläuft. Um dies zu vermeiden, wird auf der vom Rotor abgewandten Seite des Reedkontakts ein stationärer Dauermagnet angeordnet, der die Wirkung eines der Rotorpole am Reedkontakt aufhebt. Wenn dieser Rotorpol z. B. der Südpol ist, so wird der stationäre Dauermagnet ein Nordpol sein, und die beiden Magnetfelder am Reedkontakt werden sich in diesem Fall aufheben, so daß dieser nicht schließt, wenn an ihm ein Südpol vorbeiläuft, sondern nur, wenn an ihm ein Nordpol vorbeiläuft. Es handelt sich hier also um eine spezielle Lösung für einen Reedkontakt.
Aus der DE-AS 10 87 268 ist es ferner bekannt, die sogenannte ohmsche Nullkomponente bei einem analogen Multiplikator, der mit einem Hallgenerator arbeitet, durch Anlegen eines konstanten äußeren Magnetfeldes zu kompensieren.
Aus der DE-OS 29 11 922 ist ein zweipulsiger kollektorloser Gleichstrommotor bekannt, bei dem zur Steuerung der Kommutierung ein Hall-IC mit Schaltverhalten, dort als Hallgenerator mit digitalem Ausgang bezeichnet, verwendet wird. Bei derartigen Motoren stört eine Eigenschaft dieser Sensorbauart, nämlich deren Schaltasymmetrie, d. h. die Eigenschaft, auf positive und negative Magnetfelder etwas unterschiedlich zu reagieren. Diese Eigenschaft stört umso mehr, je größer der betreffende Motor ist, d. h. je kleiner der ohmsche Wicklungswiderstand gegenüber der Induktivität der Wicklungen wird. Bei einem zweipulsigen Motor kann dies z. B. dazu führen, daß der eine Stromimpuls etwa doppelt so groß wird wie der andere, wodurch sich ein störendes schwankendes Drehmoment niederer Frequenz ergibt, das zu entsprechenden Geräuschen und Schwingungen führt. Bei Motoren, die nach der Lehre dieser DE-OS gebaut wurden, kann dieses Phänomen beobachtet werden, das man als "Hinken" des Motors bezeichnen kann.
Dieses "Hinken" ist eine Folge davon, daß ein solcher Hall- IC mit digitalem Ausgang eingebaute nichtlineare Verstärkungsglieder vom Typ Schmitt-Trigger enthält, wie sie z. B. beschrieben sind in Manera, Solid State Electronic Circuits, New York 1973, Seiten 693 bis 694. Solche Schmitt-Trigger haben eine Schalthysterese, d. h. man erhält eine Schaltkurve nach Art einer Hystereseschleife. Solche Schaltkurven führen zu dem beschriebenen, etwas unsymmetrischen Verhalten gegenüber positiven und negativen Magnetfeldern und verursachen das störende schwankende Drehmoment niederer Frequenz.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, bei einem kollektorlosen Gleichstrommotor störende Drehmomente niederer Frequenz klein zu halten oder zu vermeiden.
Nach der Erfindung wird diese Aufgabe bei einem eingangs genannten kollektorlosen Gleichstrommotor gelöst durch die im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen.
Dadurch, daß ein permanentmagnetisches Element geeigneter Größe und Induktion in der Ausnehmung des Halters angebracht wird, wird die Schalthysterese des Hall-IC so verschoben, daß die Hystereseschleife, bezogen auf die vom Rotormagneten auf den Hall-IC wirkende Induktion B, etwa um den Wert B=0 herum liegt. Dadurch werden z. B. bei einem zweipulsigen Motor beide Statorimpulse im wesentlichen gleich lang und dadurch gleich groß, so daß beide Statorstromimpulse im wesentlichen dasselbe elektromagnetische Drehmoment erzeugen und der Motor ruhig und ohne störendes schwankendes Drehmoment niedriger Frequenz läuft. Durch den Halter ergibt sich eine einfache Anbringung des permanentmagnetischen Elements am Hall-IC. - Halter für Hallgeneratoren sind an sich bekannt, z. B. aus der DE-OS 29 11 922, der DE-OS 29 18 329, oder der DE-PS 26 12 464. Diese bekannten Halter sind mit Flußkonzentratoren aus Weicheisen versehen, um den auf den Hallgenerator wirkenden Nutzfluß zu verstärken, doch bewirken diese Flußkonzentratoren keine Änderung des Schaltverhaltens oder der Schalthysterese, bezogen auf die vom Rotormagneten her wirkende Induktion.
In bevorzugter Weise wird der Halter gemäß den Merkmalen des Anspruchs 4 ausgebildet. Wenn z. B., wie in der DE-OS 29 11 922 angegeben, der Hall-IC ohne Halter direkt an einer bestimmten Stelle der Leiterplatte festgelötet wird, besteht die Gefahr, daß äußere, auf den Motor wirkende Schwingungen zu einer Vibration des Hall-IC und zum Abbrechen seiner Befestigungen führen. Dies wird durch die Maßnahme nach Anspruch 4 in einfacher Weise verhindert.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigt
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines zweipulsigen kollektorlosen Gleichstrommotors, gesehen längs der Linie I-I der Fig. 2,
Fig. 2 einen Schnitt, gesehen längs der Linie II-II der Fig. 1,
Fig. 3 ein Beispiel einer Schaltung zum Betrieb des Motors nach den Fig. 1 und 2,
Fig. 4A bis 4C Schaubilder zum Erläutern der Wirkungsweise des Motors nach den Fig. 1 bis 3 ohne einen erfindungsgemäßen Abgleichsvorgang,
Fig. 5 einen vergrößerte Darstellung, gesehen längs des Pfeiles V der Fig. 1, und
Fig. 6 eine Seitenansicht der Anordnung nach Fig. 5, teilweise im Schnitt dargestellt,
Fig. 7 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Abgleichvorgangs.
Bei dem in den Fig. 1 und 2 als Beispiel dargestellten zweipulsigen kollektorlosen Gleichstrommotor 8 ist mit 10 ein Innenstator bezeichnet, dessen Blechpaket 11 beim vorliegenden Ausführungsbeispiel einen Blechschnitt aufweist, wie ihn die DE-PS 23 46 380 ausführlich beschreibt. Diesem Blechschnitt ist eine trapezförmige Rotormagnetisierung angepaßt. Der dargestellte Motor ist ein Außenläufermotor; die Erfindung läßt sich jedoch in gleicher Weise auch bei Innenläufermotoren anwenden.
Das Blechpaket 11 wird zusammengehalten durch drei jeweils mit einer Verdickung 14 versehene Dorne 15, 16, 17. Es hat eine Mittelausnehmung, in welche ein Lagertragrohr 19 eingepreßt ist, das an seinem einen Ende einen Befestigungsflansch 20 hat. In die Nuten 8 und 9 des Blechpakets 11 sind zwei Statorwicklungen 24 und 25 eingewickelt, welche sich wie dargestellt nicht gegenseitig überlappen, dadurch eine geringe axiale Höhe des Motors ergeben und zwischen sich einen wicklungsfreien Raum 21 bilden.
An den unteren Enden der Dorne 15 bis 17 ist eine Schaltplatine 28 aus einem geeigneten Isolierwerkstoff befestigt. Sie ist mit einer gedruckten Schaltung versehen, mit der die Anschlüsse der Statorwicklungen 24 und 25 direkt verbunden werden. Ferner trägt diese Schaltplatine die gesamte elektrische Schaltung zur Steuerung der Ströme in den Wicklungen 24 und 25. Diese Ströme werden abhängig von der Rotorstellung kommutiert mit Hilfe eines auf der Platine 28 befestigten magnetfeldabhängigen Sensors, der als digital arbeitender Hall-IC 30 ausgearbeitet ist. Fig. 1 zeigt schematisch zwei elektronische Bauelemente 31 und 32, welche auf der Schaltplatine 28 festgelötet sind.
Die Statoranordnung ist mittels ihres Flansches 20 in der in Fig. 1 dargestellten Weise und mittels Schrauben 35 an einem Motorträger 36 befestigt, z. B. dem Tragstern eines üblichen Axiallüfters für die Belüftung elektronischer Geräte. Es soll an dieser Stelle ausdrücklich erwähnt werden, daß die Darstellungen in den Fig. 1 und 2 vergrößert sind. Üblicherweise haben solche Axiallüfter eine vorgeschriebene Höhe von z. B. nur 38 mm.
Am Lagertragrohr 19 ist in zwei Kugellagern 37, 38, welche durch eine Distanzhülse im Abstand voneinander gehalten sind, eine Rotorwelle 39 gelagert, welche an ihrem in Fig. 1 dargestellten oberen Ende eine aus Weicheisen tiefgezogene Rotorglocke 42 eines Außenrotors 40 trägt, die nach unten geöffnet ist und den Stator 10 übergreift. In der Rotorglocke 42 ist ein durchgehender ringförmiger Rotormagnet 43 angeordnet. Dieser ist in der in den Fig. 1 und 2 durch die Buchstaben N (= Nordpol) und S (= Südpol) angedeuteten Weise radial magnetisiert.
Die Pollücken 76, 77 des Rotormagneten 43 sind schmal.
Der Hall-IC 30 ist angeordnet im Zwischenraum zwischen den beiden Statorwicklungen 24 und 25, also nahe bei den in Fig. 2 linken Polspitzen 50 und 51, und im Bereich zwischen den beiden Statorpolen 52 und 53. Die Polspitzen 50 und 51 umschließen, wie dargestellt, die linke Nut 9 und bilden zwischen sich eine relativ schmale Nutöffnung zum Einbringen der Statorwicklungen 24 und 25. Wie Fig. 2 klar zeigt, ist der Stator 10 zu seinem Mittelpunkt symmetrisch ausgebildet.
Der Hall-IC 30 ist in ein Kunststoff-Formstück 54 eingepaßt, welches auf der Platine 28 befestigt ist. Es ist in den Fig. 5 und 6 näher dargestellt und hat etwa die Form eines Backensessels, also die bekannte Form eines Sitz-Polstermöbels mit seitlichen "Ohrenbacken".
Das Formstück 54 hat eine kreisrunde Basisplatte 55, von der Fortsätze 56 nach unten in entsprechende Ausnehmungen der Platine 28 oder eines anderen Tragstücks ragen und dadurch die Lage des Formstücks festlegen. Von der Basisplatte 55 ragt ein Aufbau 57 nach oben, der mit einer Ausnehmung 58 zur formschlüssigen Aufnahme des Hall-IC 30 und eines Dauermagnetstücks 59 versehen ist. Letzteres ist in einem Führungskanal 62 verschiebbar, der unten mit einem Anschlag 63 versehen ist. Ein Distanzstück 64 bestimmt den Abstand der Unterseite des Hall-IC 30 von der Basisplatte 55.
Die beiden Seitenwangen 65, 66, zwischen denen der Hall-IC 30 angeordnet ist, sind etwas federnd und halten dadurch den Hall-IC 30 sicher fest. Der Hall-IC 30 hat unten Drahtanschlüsse 67, von denen nur einer dargestellt ist, und diese sind bei 68 mit den Leiterbahnen der Platine 28 verlötet, wodurch gleichzeitig der Hall-IC 30 und das Formstück 54 an der Platine 28 festgehalten werden.
Das Dauermagnetstück 59 wird mit der richtigen Polarität - die in den Fig. 5 und 6 nur beispielhaft dargestellt ist - in den Kanal 62 z. B. so weit eingeschoben, bis der bereits beschriebene Abgleich erreicht ist, und wird dann mittels eines Tropfens Klebstoff 71 dauerhaft fixiert, so daß er sich nicht mehr im Kanal 62 verschieben kann.
Fig. 3 zeigt eine Kommutierschaltung, die durch den Hall-IC 30 gesteuert wird. Diese Schaltung ist Gegenstand der nachveröffentlichten DE-OS 30 44 056 und deshalb als solche nicht Gegenstand der vorliegenden Anmeldung.
Die in Fig. 3 dargestellte Schaltung enthält einen Kommutierbaustein 72, einen Stromregler 73 und einen Leistungsteil in Form einer Brückenschaltung 106. Der Stromregler 73 erfaßt den Spannungsabfall an einem vom Gesamtstrom des Motors 8 durchflossenen Widerstand 74 und steuert bei Überschreiten eines bestimmten Stromwertes die beiden Transistoren 123, 125 leitend, wodurch der Motor 8 stromlos wird. Die Funktion des Stromreglers 73 wird nicht weiter beschrieben, da sie für die vorliegende Erfindung ohne Belang ist. Sie ist in der erwähnten Anmeldung ausführlich beschrieben.
Wie in Fig. 3A dargestellt, sind der Hall-IC 30, der Kommutierbaustein 72 und der Stromregler 73 zur Stromversorgung an eine Minusleitung 75 und an eine von einem Spannungsregler 78 gespeiste Plusleitung 86 angeschlossen. Der Spannungsregler 78 ist an eine positive Versorgungsleitung 79 angeschlossen; parallel zu ihm liegt ein Kondensator.
Der erfindungsgemäße Abgleich der gesamten Schaltung, der bevorzugt einschließlich des Spannungsreglers 78 erfolgt, bietet insofern Vorteile, als die Spannungsreglerbausteine hinsichtlich ihrer Ausgangsspannungen Toleranzen haben, die je nach Exemplar verschieden groß sein können. Es hat sich gezeigt, daß diese verschieden großen Ausgangsspannungen die Schaltschwellen der betreffenden Hall-ICs beeinflussen, so daß ein erfindungsgemäßer Abgleich gleichzeitig auch Einflüsse von den Ausgangsspannungen der Spannungsregler 78 kompensiert.
Vom Ausgang 87 des Hall-IC 30 führt ein Widerstand 88 zur Plusleitung 86, ein Widerstand 99 zur Basis eines npn-Transistors 98, und ein Widerstand 93 zu einem Knotenpunkt 94, der seinerseits über einen Widerstand 95 mit der Basis eines npn-Transistors 96 und über einen Kondensator 97 mit der Minusleitung 75 verbunden ist. Ferner ist der Ausgang 87 mit dem Emitter eines pnp-Transistors 90 verbunden, dessen Basis über einen Widerstand 89 mit dem Emitter des Transistors 98 verbunden ist, der seinerseits mit dem Kollektor des Transistors 96 und - über einen Widerstand 100 - mit der Plusleitung 86 verbunden ist. Der Emitter des Transistors 96 ist mit der Minusleitung 75 verbunden.
Der Kollektor des Transistors 90 ist mit der Basis eines npn-Transistors 104 und der Kollektor des Transistors 98 ist mit der Basis eines npn-Transistors 105 verbunden. Die Transistoren 104 und 105 dienen zur Ansteuerung der Brückenschaltung 106, welche vier Leistungstransistoren 107, 108, 109 und 110 aufweist. 107 und 108 sind pnp-Transistoren, 109 und 110 sind npn-Transistoren. Die ersteren sind jeweils mit dem Emitter an die Plusleitung 79 angeschlossen, die letzteren an eine negative Stromschiene 113, die über den Strommeßwiderstand 74 mit der Minusleitung 75 verbunden ist. Die Kollektoren der Transistoren 107 und 109 sind miteinander und mit dem linken Anschluß der in Reihe geschalteten Statorwicklungen 24 und 25 verbunden, und ebenso sind die Kollektoren der Transistoren 108 und 110 miteinander und mit dem rechten Anschluß der Statorwicklungen 24, 25 verbunden. Die Freilaufdioden 147 bis 150 sind wie dargestellt jeweils zu den Emitter-Kollektor-Strecken der einzelnen Leistungstransistoren parallel geschaltet.
Die Basen der einzelnen Transistoren 107 bis 110 sind jeweils über einen Widerstand 114 bis 117 mit dem betreffenden Emitter verbunden. Von der Basis des Transistors 107 führt ein Widerstand 118 zum Kollektor des Transistors 105, dessen Emitter mit der Basis des Transistors 110 verbunden ist, so daß beim Einschalten des Transistors 105 die diagonal gegenüberliegenden Leistungstransistoren 107 und 110 der Brückenschaltung 106 leitend werden. Ebenso führt von der Basis des Transistors 108 ein Widerstand 119 zum Kollektor des Transistors 104, dessen Emitter mit der Basis des Transistors 109 verbunden ist, so daß beim Einschalten des Transistors 104 die diagonal gegenüberliegenden Leistungstransistoren 108 und 109 leitend werden und ein entsprechender Strom durch die in Reihe geschalteten Statorwicklungen 24 und 25 fließt.
Vom Ausgang des Stromreglers 73 führt ein Widerstand 122 zur Basis des npn-Transistors 123 und ein Widerstand 124 zur Basis des npn-Transistors 125. Die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 123 ist zwischen den Emitter des Transistors 104 und die negative Stromschiene 113 geschaltet, und ebenso ist die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 125 zwischen den Emitter des Transistors 105 und die negative Stromschiene 113 geschaltet. Wenn also die Transistoren 123 und 125 durch ein Signal vom Stromregler 73 leitend gesteuert werden, blockieren sie die beiden Leistungstransistoren 109 und 110, also die untere Hälfte der Vollbrücke 106, und machen dadurch die Wicklungen 24, 25 stromlos.
Wenn der Motor 8 noch nicht mittels des Dauermagnetstücks 59 (Fig. 5 und 6) abgeglichen ist, arbeitet er in Verbindung mit dem Kommutierbaustein 72 wie folgt:
Die Ausgangsimpulse u ₃₀ des Hall-IC 30 (vergl. Fig. 4A) werden direkt dem Emitter des Transistors 90 und der Basis des Transistors 98 zugeführt. Diese beiden Transistoren dienen im vorliegenden Fall als konjunktive Glieder und steuern ihrerseits die beiden Treibertransistoren 104 und 105 der Brückenschaltung 106 an.
Ferner werden die Ausgangsimpulse u ₃₀ des Hall-IC 30 einem Verzögerungsglied zugeführt, das aus dem Widerstand 93 und dem Kondensator 97 besteht; die Spannung u ₉₇ am Kondensator 97 steuert den Transistor 96. Diese Spannung hat einen verzögerten Anstieg und einen verzögerten Abfall, so daß die Impulsfolgen zwar gleichfrequent aber in Übergangsbereichen zeitlich gegeneinander versetzt sind.
Die Spannung u ₉₇ steuert die Spannung am Kollektor des Transistors 96, und diese wird der Basis des Transistors 90 und dem Emitter des Transistors 98 zugeführt, so daß also an diesen beiden Transistoren die logische Verknüpfung der Signale u ₃₀ und u ₉₇ stattfindet.
Am Kollektor des Transistors 98 erhält man hierdurch eine Folge von Steuerimpulsen 132 (Fig. 3A), und am Kollektor des Transistors 90 erhält man eine Folge von Steuerimpulsen 133 (Fig. 3A), und es liegt jeweils zwischen zeitlich benachbarten Impulsen 132, 133 eine Impulspause, so daß jeweils die leitenden beiden Leistungstransistoren, z. B. 107 und 110, sperren können, bevor die beiden anderen Leistungstransistoren 108 und 109 leitend werden, und umgekehrt.
Wenn also z. B. im Betrieb auf den Hall-IC 30 ein Nordpol des Rotormagneten 43 wirkt, wie das Fig. 2 zeigt, so werden die Leistungstransistoren 107 und 110 durch einen Impuls 132 leitend gesteuert, und es fließt ein Strom i ₁ in den Wicklungen 24, 25, so daß der obere Statorpol 52 ein Südpol und der untere Statorpol 53 ein Nordpol wird und der Rotor 40 anfängt, sich in der Richtung des Pfeiles 63 (Fig. 2), also im Uhrzeigersinn, zu drehen.
Wirkt umgekehrt auf den Hall-IC 30 ein Südpol des Rotormagneten 43, so wird die Spannung u ₃₀ etwa zu Null, die Leistungstransistoren 108 und 109 werden durch einen Impuls 133 leitend gesteuert, der Statorpol 52 wird ein Nordpol und der Statorpol 53 ein Südpol, da in den Wicklungen 24 und 25 ein Strom i ₂ fließt, der zum Strom i ₁ entgegengesetzt ist.
Wenn nun durch die vorhandene Schaltasymmetrie des Hall-IC 30 der positive Teil der Ausgangsspannung u ₃₀ länger wird als die anschließende Lücke, z. B. wie in Fig. 4A dargestellt mit einem Verhältnis von 185° zu 175°, so wird der Strom i ₁ wesentlich größer als der Strom i ₂, d. h. der Motor "hinkt" und der Effekt ist derselbe, wie wenn die Ströme i ₁ und i ₂ gleich groß wären und ständig ein Gleichstrom I (Fig. 4B) durch die Statorwicklungen 24, 25 fließen würde. Dies bewirkt ein schwankendes Drehmoment 130 der in Fig. 4C dargestellten Form, d. h. der Rotor 40 wird - bei dem dargestellten zweipoligen Motor 8 - bei jeder Umdrehung während etwa 180° zusätzlich angetrieben und während der anschließenden 180° zusätzlich gebremst, erzeugt also ein unerwünschtes Rüttelmoment bzw. läuft sehr unruhig. - Fig. 4B zeigt mit durchgehenden Linien den Strom, den man am Widerstand 74 mißt. Die gestrichelte Kurve 100 zeigt den Stromverlauf einschließlich des Stromes in den Freilaufdioden 147 bis 150.
Zur Vermeidung eines solchen unruhigen Laufes wird die fertige Schaltplatine 28 mit allen Bausteinen einschließlich des Spannungsreglers 78 in der Weise abgeglichen, daß z. B. der Hall-IC 30 mit einem magnetischen Wechselfeld geeigneter Frequenz erregt wird, das z. B. mittels einer Magnetspule erzeugt werden kann. Dabei werden die Ströme i ₁, i ₂ ermittelt, und ein Dauermagnetstück 59 wird so weit in den Kanal 62 des Formstücks 54 eingeschoben, bis die Ströme i ₁ und i ₂ etwa gleich groß sind. Dies kann z. B. durch eine automatische Vorrichtung geschehen. Im vorliegenden Fall, wo der Nordpol des Rotormagneten 43 eine längere Schaltdauer bewirkt, wird dies durch in Fig. 5 und 6 dargestellte Polung des Dauermagnetstücks 59 kompensiert. In der abgeglichenen Lage wird dann das Dauermagnetstück 59 durch einen Klebstofftropfen 71 fixiert, und die Platine 28 wird zum Einbau in den Motor freigegeben. Auf diese Weise erhält man mit äußerst einfachen Mitteln einen sehr ruhigen Motorlauf.
Naturgemäß sind Anordnung und Befestigung des Dauermagnetstücks 59 nicht auf die dargestellte Ausführungsform beschränkt, sondern es ergeben sich hier vielfältige Möglichkeiten. So geht man mit Vorteil in der Weise vor, daß man für den Abgleich Dauermagnetstücke mit abgestufter magnetischer Feldstärke vorsieht, z. B. einmal Dauermagnetstücke aus einem sogenannten Gummimagneten mit einer Resonanz von 2000 G, und zum anderen Dauermagnetstücke aus Keramikmaterial mit einer Remanenz von 3600 G. Diese Stücke haben z. B. jeweils Abmessungen von 2×3×5 mm.
Man bestimmt dann die Differenz der beiden von diesen Hall-IC 30 gesteuerten Stromimpulse i ₁ und i ₂ nach Betrag und Vorzeichen. Hierzu kann man z. B. mit einem Drehspulinstrument den Strom I gemäß Fig. 4B ermitteln. Das Vorzeichen gibt an, wie das Dauermagnetstück 59 gepolt sein muß, und der Betrag des Stromes zeigt an, ob man ein Dauermagnetstück 59 mit niedriger Remanenz oder eines mit hoher Remanenz in den Kanal 62 einschieben muß, oder ob überhaupt kein Abgleich erforderlich ist. Die Erfahrung zeigt, daß mit einem solchen Abgleich von zwei Stufen in positiver Richtung, zwei Stufen in negativer Richtung, sowie Wegfall des Abgleichs bei niedrigem Betrag des Stromes I, den Forderungen der Praxis genügt werden kann. Ein solcher Abgleich in wenigen Stufen ist sehr automatisierungsgerecht, ist aber auch leicht von angelernten Kräften durchzuführen.
Bei Motoren mit höherer Pulszahl, z. B. bei einem vierpulsigen kollektorlosen Gleichstrommotor mit zwei Hall-ICs, werden die einzelnen Hall-ICs nacheinander in der beschriebenen Weise abgeglichen.
Fig. 7 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungemäßen Abgleichvorgangs. Ganz oben ist schematisch die Platine 28 mit den Schaltelementen und dem Hall-IC 30 dargestellt. Diese wird an eine Prüfeinrichtung angeschlossen, und mit einem Elektromagneten 153 wird der Hall-IC 30 mit einem Wechselfeld erregt.
Die Ströme i ₁ und i ₂ (Fig. 4B), die hierbei in einer angeschlossenen Statorwicklung (ein- oder zweisträngig) fließen, werden erfaßt, und bei 154 wird ihre Differenz gebildet.
Bei 155 wird der Betrag dieser Differenz ermittelt. Dieser entspricht dem Strom I in Fig. 4B. Bei 156 wird das Vorzeichen dieser Differenz ermittelt, und daraus wird bei 157 die Polarität ermittelt, mit der das Dauermagnetstück 59 in den Kanal 62 geschoben werden muß, also entweder mit dem Nordpol oder mit dem Südpol zum Hall-IC 30.
Bei 158 wird der ermittelte Betrag mit einem ersten, niedrigen Schwellwert S 1 verglichen. Liegt er darunter, so erfolgt kein Abgleich (Pfeil 159).
Liegt der Betrag darüber, so wird er bei 160 mit einem höheren Schwellenwert verglichen, der mit S 2 bezeichnet ist. Liegt er unter S 2, so erfolgt der Abgleich bei 161 mit einem Dauermagnetstück 59 vom Typ 1, z. B. mit einer Remanenz von 2000 Gauss und mit der bei 157 bestimmten Polarität. Liegt der Betrag über S 2 (Station 162), so erfolgt der Abgleich bei 163 mit einem Dauermagnetstück vom Typ 2, z. B. 3900 Gauss, und mit der bei 157 bestimmten Polarität.
Naturgemäß ist das System beliebig ausbaufähig, z. B. auf eine weitere Stufe mit 5000 Gauss und einer Schwelle S 3. Ein solches Verfahren arbeitet außerordentlich rasch und ermöglicht daher hohe Leistungen bei einfachem Aufbau und niedrigem Aufwand.
Naturgemäß eignet sich die Erfindung für alle digital wirkenden galvanomagnetischen Sensoren mit Schaltasymmetrien in gleicher Weise.

Claims

1. Kollektorloser Gleichstrommotor (8),
mit einer geradzahligen Zahl von Statorstromimpulsen (i ₁, i ₂) pro Rotordrehung von 360° el., insbesondere zweipulsiger Motor,
mit einem Stator (10) und einem permanentmagnetischen Rotor (40),
mit einem magnetempfindlichen Schaltelement (30), das im Betrieb, gesteuert von einem Magnetfeld alternierender Polarität des sich drehenden Rotors (40), schaltet,
und das an seinem Ausgang ein digitales Signal (Fig. 4A) zur Steuerung der Kommutierung von Statorstromimpulsen (i ₁, i ₂) abgibt,
und mit einem diesem magnetfeldempfindlichen Schaltelement (30) zugeordneten und an diesem ein magnetisches Feld erzeugenden permanentmagnetischen Element (59) von konstanter Polarität, dadurch gekennzeichnet,
daß das magnetfeldempfindliche Schaltelement als Hall-IC (30) ausgebildet ist,
daß zur Aufnahme dieses Hall-IC (30) ein Halter (54) vorgesehen ist,
und daß an diesem Halter (54) zur Aufnahme des permanentmagnetischen Elementes (59) eine Ausnehmung (62) vorgesehen ist, in der dieses permanentmagnetische Element (59) fixiert ist, und bei sich drehendem Rotor (40) die Nulldurchgänge der Gesamtheit der auf den Hall-IC (30) wirkenden Flüsse so zu ändern, daß sich im Betrieb eine mindestens angenäherte Gleichwertigkeit der von diesem Hall-IC (30) bei Vorbeilaufen eines Rotor-Nordpols gesteuerten Statorstromimpulsen (i ₁) und der von diesem Hall-IC (30) beim anschließenden Vorbeilaufen eines Rotor-Südpols gesteuerten Statorstromimpulsen (i ₂) ergibt.

2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter als Formstück (54) ausgebildet ist, welches zur mindestens teilweisen Aufnahme des Hall-IC (30) und des permanentmagnetischen Elements (59) ausgebildet ist.

3. Motor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Formstück (54) als Spritzgußteil aus Kunststoff ausgebildet und mit mindestens einem Fortsatz (56) zum Eingriff in eine entsprechende Ausnehmung eines Trägerstücks, insbesondere einer Schaltplatine (28), versehen ist.

4. Motor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Formstück (54) eine Ausnehmung zur mindestens abschnittsweisen formschlüssigen Aufnahme des Hall-IC (30) aufweist.