CH621021A5 - - Google Patents

Description

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PATENTANSPRUCH Hauptpoles 3 und mit dessen Polarität gebildet ist, umfassen.

Gleichstrommotor mit Feldpolen, welche je aus einem Der Stromkreis für diesen Motor kann der Fig. 2 entnom-

durch eine Feldwicklung erregbaren Hauptpol und einem per- men werden, welcher Stromkreis einen Verstärker 21 umfasst, manentmagnetischen Hilfspol bestehen, sowie mit einem der einen Wechselstrom aus einer nicht näher gezeigten Quelle

Anker mit einer Ankerwicklung, dadurch gekennzeichnet, dass s durch eine Zündphasensteuerung eines Thyristors soweit der Anker über einen Gleichrichter (23; D1-D4) mit der Feld- gleichrichtet, dass eine Wellenspannung entsteht Weiter wicklung (22) verbunden ist, derart, dass der Feldstrom (Jf) Null umfasst der Stromkreis die Feldwicklung 22, welche der Feldist, wenn der Ankerstrom (Ja) kleiner ist als ein vorgegebener wicklung 4 in Fig. 1 entspricht. Hierbei ist die Feldwicklung 4 in Wert und der Feldstrom (Jf) zu- bzw. abnimmt, wenn der Anker- Serie geschaltet mit dem Anker des Gleichstrommotors M. ström (Ja) grösser ist als der vorgegebene Wert und über die- 10 Weiter umfasst die Schaltung einen Gleichrichter 23, weisen Wert zu- bzw. abnimmt. eher aus Dioden besteht zur Beibehaltung einer gegebenen

Richtung des Feldstromes Jf ohne Rücksicht auf die Polarität der Ausgangsspannung am Verstärker 21. Ferner ist im Strom-

kreis gemäss Fig. 2 die Feldwicklung 22 parallel einem Strom-

15 kreis geschaltet, der aus einer Serieschaltung einer Diode 24 und einem Widerstand 25 besteht. Zudem sind im Steuerkreis Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gleichstrommotor die Hilfspole P angedeutet, welche den Hilfspolen 5 in Fig. 1 mit Feldpolen, welche je aus einem durch eine Feldwicklung entsprechen.

erregbaren Hauptpol und einem permanentmagnetischen Fig. 3 zeigt nun die Beziehung zwischen dem Ankerstrom Ja

Hilfspol bestehen, sowie mit einem Anker mit einer Ankerwick- 20 und dem Feldstrom Jf an einem Motor mit dem vorbeschriebe-lung. nen Stromkreis. Danach ist bei einem Ankerstrom Ja kleiner als

Motoren dieser Art, beispielsweise Spindelmotoren, sollen ein bestimmter Wert J1 der Feldstrom Jf gleich Null. Wenn der ein konstantes Drehmoment über einen möglichst grossen Ankerstrom Ja hingegen über den genannten Wert Ji hinaus-

Drehzahlbereich hinweg aufweisen. geht, nimmt der Feldstrom Jf linear zu.

Hierfür sind fremderregte Gleichstrommotoren bekannt 25 Wie bereits erwähnt, ist der Ausgang am Verstärker 21 geworden, deren Ankerspannung für ein konstantes Drehmo- gemäss Fig. 2 wellenförmig und der Ankerstrom Ja hat die in ment solange gesteuert wird, bis eine Grunddrehzahl erreicht Fig. 4 veranschaulichte Wellenform. Andererseits wird der ist, wobei der Feldstrom und der Ankerstrom konstant gehal- Feldstrom Jf durch den Widerstand der Wicklungsimpedanz ten werden. Ist die Grunddrehzahl erreicht bzw. überschritten, gegen die Welligkeit zu einem Gleichstrom im wesentlichen wird die Ankerspannung konstant gehalten und der Feldstrom 30 mit der Frequenz des Ankerstromes Ja, wie dies in Fig. 4 vergesteuert. Dies verlangt aber die Verwendung eines Steuerkrei- deutlicht ist. Hierbei bildet der Strom JR durch den Shuntkreis ses für den Feldstrom. Wird hier ferner das Magnetfeld Null, 24,25 die Wellenkomponente des Ankerstromes Ja.

wird die Motordrehzahl lastabhängig. Nimmt nun der Ankerstrom Ja zu, wird auch der Feldstrom

Ferner sind Gleichstrom-Serie-Motoren bekannt, die kei- Jf grösser. Nimmt hingegen der Ankerstrom Ja ab und seine nen Steuerkreis für den Feldstrom erfordern, da hier der 35 Gleichstromkomponenten verringern sich gegen Null, wird Ankerstrom als Feldstrom benutzt wird. Hier ist dann aller- auch der Feldstrom Jf Null.

dings bei geringem Ankerstrom auch das Drehmoment gering. Ist nun der Ankerstrom Ja kleiner als der Wert J1, arbeitet

Aufgabe der Erfindung ist es nun, einen Gleichstrommotor der Gleichstrommotor als Permanentmagnet-Gleichstrom-der vorgenannten Art zu schaffen, welcher gegenüber den Motor. Ist hingegen der Ankerstrom Ja grösser als der Wert Ji,

bekannten Motoren über einen wesentlich grösseren Drehzahl- 40 arbeitet der Gleichstrommotor als Motor, dessen Feld bereich ein grosses und konstantes Drehmoment liefert. gesteuert wird durch den Permanentmagnet und den Feld-

Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass der ström.

Anker über einen Gleichrichter mit der Feldwicklung verbun- Aus Fig. 5 ergibt sich nun die Beziehung zwischen Anker-

den ist, derart, dass der Feldstrom Null ist, wenn der Anker- ström Ja und Drehmoment T bei verschiedenen Gleichstromstrom kleiner ist als ein vorgegebener Wert und der Feldstrom 45 Motor-Typen.

zu- bzw. abnimmt, wenn der Ankerstrom grösser ist als der vor- Die Kurve I zeigt dabei diese Beziehung an einem sogegegebene Wert und über diesen Wert zu- bzw. abnimmt. nannten Permanentrnagnet-Feldmotor, dessen Drehmoment

Beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegen- sich wie folgt ergibt:

standes werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: 50 T = Ki • Ja

Fig. 1 im Schnitt in schematischer Darstellung einen Gleichstrommotor gemäss der Erfindung; wobei Ki konstant ist.

Fig. 2 eine erste Ausführungsform eines Stromkreises des Die Kurve II zeigt die Beziehung an einem Gleichstrom-

Motors, Seriemotor, dessen Drehmoment sich wie folgt ergibt:

Fig. 3 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen 55 Ankerstrom und Feldstrom im Stromkreis gemäss Fig. 2, T = K2-Jf-Ja = K2«Ja2

Fig. 4 die Wellenformen der Ströme im Stromkreis gemäss Fig-2; wobei K2 konstant und Jf der Feldstrom ist.

Fig. 5 eine graphische Darstellung der Beziehungen zwi- Dagegen zeigt die Kurve III die Beziehung an einem sehen dem Ankerstrom und dem Drehmoment verschiedener 60 Gleichstrommotor mit dem erfindungsgemässen Stromkreis. Gleichstrommotoren und Hier ergibt sich das Drehmoment wie folgt:

Fig. 6 eine weitere Ausführungsform eines Stromkreises des Motors. T = Ki • Ja + Kz- Jf • Ja.

Gemäss Fig. 1 umfasst der Gleichstrommotor M einen Anker 1 mit der Ankerwicklung 2, welcher Anker von Feldpo- 65 Daraus ergibt sich für den erfindungsgemässen Motor im len 30 umgeben ist, welche je einen Hauptpol 3, welcher von Bereich höherer Drehzahlen mit einem kleinen Ankerstrom Ja einer Feldwicklung 4 umgeben ist und einem Hilfspol, welcher ein Drehmoment grösser als das bei einem Seriemotor und im aus einem Paar Permanentmagneten 5 auf beiden Seiten des Bereich niedriger Drehzahlen mit einem grossen Ankerstrom

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Ja ein Drehmoment grösser als das bei einem Feldmotor.

Bei einer Ausführungsvariante eines Stromkreises für den Gleichstrommotor gemäss Fig. 6 ist ein Shunt-Widerstand RS in Serie geschaltet mit dem Anker und die Spannung über diesem Widerstand RS wird an einen Gleichrichter mit den Dioden Di bis Ü4 angelegt. Der Gleichrichter ist mit einer Feldwicklung 22 über Dioden Ds und De verbunden. Fliesst hier der

Ankerstrom Ja in der angedeuteten Richtung, fliesst solange kein Feldstrom Jf, bis die Spannung über dem Widerstand RS die Summe der Widerstände der Dioden Di, Ds, Da und D4 übersteigt. Danach nimmt der Feldstrom Jf gemäss der nichtlinea-5 ren Charakteristik in Fig. 3 zu, wenn der Ankerstrom Ja weiter zunimmt.

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2 Blatt Zeichnungen