DE2632013C2

DE2632013C2 - Slow running brushless DC motor

Info

Publication number: DE2632013C2
Application number: DE19762632013
Authority: DE
Inventors: Fritz 7746 Hornberg Schmider
Original assignee: Papst Motoren & Co Kg 7742 St Georgen GmbH; Papst Motoren GmbH and Co KG
Current assignee: Papst Licensing GmbH and Co KG
Priority date: 1976-07-16
Filing date: 1976-07-16
Publication date: 1985-11-21
Also published as: DE2632013A1

Description

Die Erfindung betrifft einen langsam laufenden kollektorlosen Gleichstrommotor mit einem Scheibenrotor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein solcher Motor ist Gegenstand des zugehörigen Hauptpatcnis 25 60 231.The invention relates to a slow running brushless direct current motor with a disk rotor according to the preamble of claim 1. Such a motor is the subject of the associated main patent 25 60 231.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Motor nach dem Hauptpatent unter Beibehaltung seiner vorteilhaften Eigenschaften weiter zu verbessern, insbesondere zu vereinfachen.The present invention is based on the object of maintaining an engine according to the main patent to further improve its advantageous properties, in particular to simplify it.

Erreicht wird dies nach der Erfindung durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale. Dadurch wird der Bau eines Motors mit eingebautem Tachogenerator ermöglicht, welcher Motor so flach ist, daß er bequem im Gehäuse eines Plattenspielers untergebracht werden kann.This is achieved according to the invention by the features characterized in claim 1. This will the construction of a motor with a built-in tachometer generator enables which motor is so flat that it is comfortable can be housed in the housing of a record player.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Ausführungsbeispiele der Erfindung ergeben sich aus der im folgenden beschricbcnen Zeichnung. Dadurch wird die preisgünstige und fertigungsfreundliche Anwendung eines sogenannten Gummimagneten besonders bei radial großer Meßspule mit viel größerer Zähne- und damit größerer Impulszahl vorteilhaft möglich.Advantageous further developments are characterized in the subclaims. Embodiments of the invention result from the drawing described below. This makes it inexpensive and easy to manufacture Use of a so-called rubber magnet, especially with a radially large measuring coil with a much larger number of teeth and thus a larger number of pulses advantageously possible.

Nicht nur die damit verbundene große radiale Erstreckung der Meßspule und die dadurch bedingte bessere Entkopplung aufgrund größeren Abstands von weichmagnetischen Abschirmteilen oder auch der Welle, sondern die Ermöglichung der Verwendung eines Gummimagnetstreifens mit relativ großem Luftspalt überhaupt wird erreicht, weil der magnetische Fluß pro Zahn wegen des relativ großen Durchmessers auch mit relativ kleiner Induktion (wie sie der Gummimagnet nun einmal liefert) noch ausreichend vorhanden ist.Not only the associated large radial extension of the measuring coil and the resulting better Decoupling due to greater distance from soft magnetic shielding parts or the shaft, but the ability to use a rubber magnetic strip with a relatively large air gap at all is achieved because the magnetic flux per tooth due to the relatively large diameter also with relatively small induction (as provided by the rubber magnet) is still sufficiently available.

Der erfindungsgemäße Aufbau eines Elektromotors mit Scheibenrotor ergibt einen kompakten, insbesondere axial gedrängten, in der Serienherstellung wirtschaftlich vorteilhaften Antrieb, der universell cinsctzbar anThe structure according to the invention of an electric motor with a disk rotor results in a compact, in particular axially compressed drive, which is economically advantageous in series production and which can be used universally

vorgegebene Konstruktionen gut anpaßbar ist (z. B. für Phonogeräic). Dies gilt in Verbindung mit einer koaxial auf der Molorwelle angeordneten Drehzahlgebereinrichlung, vor allem in Verbindung mit einem elektromagnetischen Tachogenerator relativ hoher Signalfre-■quenz, der gegen äußere Feldeinst;euungen möglichst wenig empfindlich sein soll. Der in der Erfindung beschriebene Tachogenerator ist jedoch bei koaxialer Kopplung mit jeder ferromagnetischen Rotorwelle, vor allem klemer Drehzahl, vorteilhaftgiven constructions can be easily adapted (e.g. for Phonogeräic). This applies in conjunction with a coaxial tachometer device arranged on the molor shaft, especially in connection with an electromagnetic tachometer generator with a relatively high ■ signal frequency, which should be as little sensitive as possible to external field influences. The one described in the invention However, the tachometer generator is provided with a coaxial coupling with every ferromagnetic rotor shaft especially klemer speed, advantageous

So eignet sich der Motor nach der Erfindung insbesondere zum Direktantrieb von Signalspeicherscheiben (κ. Β. Plattenspielern, rotierende Plattenspeicher der Digitaltechnik), ob deren Aufnahme- und/oder Wiedergabegerät einen Sekundärantrieb für eine Hilfsmechanik benötigt oder nicht Die Motorelektronik kann komplett im Motorgehäuse integriert werden, ohne daß dessen Kompaktheit verloren gehtThe motor according to the invention is particularly suitable for the direct drive of signal storage disks (κ. Β. turntables, rotating disk storage of digital technology), whether their recording and / or playback device has a secondary drive for an auxiliary mechanism required or not The motor electronics can be completely integrated in the motor housing without it Compactness is lost

Es zeigt (meistens in doppelter Größe — 2:1)It shows (mostly in double size - 2: 1)

I·" i g. 1 einen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbcispiel eines Motors nach der Erfindung,1 shows a longitudinal section through a first exemplary embodiment a motor according to the invention,

F i g. 2 eine schematische Darstellung einer Regelanordnung für einen erfindungsgemäßen Motor,F i g. 2 shows a schematic representation of a control arrangement for an engine according to the invention,

Fig.3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Motors mit einem gegenüber F i g. 1 geänderten Tachogenerator,3 shows a second embodiment of an inventive Motor with a compared to F i g. 1 modified tachometer generator,

F i g. 4 eine Variante zu F i g. 3,F i g. 4 shows a variant of FIG. 3,

Fig.5, 6, 7 Einzelteile des Tachogenerators der Fig. 3,Fig. 5, 6, 7 individual parts of the tachometer generator of Fig. 3,

F i g. 8 ein drittes Ausführungsbeispiel, wobei in Vergleich zu F i g. 3 der Rotor variiert ist.F i g. 8 shows a third exemplary embodiment, wherein in comparison to F i g. 3 the rotor is varied.

F i g. 1 zeigt vergrößert einen 8poligen kollektorlosen Gleichstrommotor 10, der als sogenannter Scheibenläu fer ausgebildet ist und vorzugsweise zum Direktantrieb von Plattenspielern dient. Die Motorwelle 11 dient dabei direkt zur Zentrierung der Schallplatten auf dem (nicht dargestellten) Plattenteller.F i g. 1 shows an enlarged 8-pole brushless direct current motor 10, which is known as a disk runner fer is formed and is preferably used for direct drive of turntables. The motor shaft 11 is used here directly for centering the records on the turntable (not shown).

Der Motor 10 hat ein schalenförmiges Druckgußgehäusc 12 (z, B. Zink oder Aluminium) mit einem Lagerrohr 13, in dessen Innerem zwei Sinterlager 14 und 15 und dazwischen ein zur Speicherung von Öl dienender Filzring 16 angeordnet sind. Wie dargestellt, dienen die Sinterlager 14 und 15 zur genauen radialen Lagerung der Welle 11.The motor 10 has a shell-shaped die-cast housing 12 (e.g. zinc or aluminum) with a bearing tube 13, inside of which two sintered bearings 14 and 15 and a felt ring 16 serving to store oil is arranged therebetween. As shown, the Sintered bearings 14 and 15 for precise radial mounting of the shaft 11.

Unten gehl das Lagerrohr 13 über in eine Bodenplatte 17 des Gehäuses 12, und diese hat am Außenumfang zunächst eine balkonartige Erhöhung 18 und geht dann über in einen Gehäuserand 19, der sich bis über den Rotor 20 nach oben erstreckt. Außen am Gehäuserand 19 sind drei Befestigungsaugen (z. B. 23) vorgesehen.Below the bearing tube 13 gehl over into a base plate 17 of the housing 12, and this has on the outer circumference first a balcony-like increase 18 and then goes into a housing edge 19, which extends over the Rotor 20 extends upward. On the outside of the housing edge 19, three fastening eyes (z. B. 23) are provided.

Unten hat die Bodenplatte 17 einen rohrartigen Fortsatz 26, an dessen unterem Rand ein Trageglied 27 für das untere Axiallager 28 der Welle 11 befestigt ist, z. B. durch Verschraubung. Das Trageglied 27 ist als tiefgezogener Becher ausgebildet und dient zur Aufnahme eines nur strichpunktiert angedeuteten Teils 30, z. B. eines Zahnrads oder einer Kurvenscheibe, wie sie zum Antrieb von Hilfsgeräten eines Plattenspielers regelmäßig benötigt werden. An der Unterseite des Bodens 17 ist eine Scheibe 33 aus weichmagnetischem Materia! befestigt, /.. B. aus MU-Metall; diese Scheibe soll Streuflüsse vom Motorteil zu einem mit 34 bezeichneten Tachogenerator verhindern.At the bottom, the base plate 17 has a tubular extension 26, at the lower edge of which a support member 27 for the lower axial bearing 28 of the shaft 11 is attached, for. B. by screwing. The support member 27 is designed as a deep-drawn cup and is used for receiving a part 30 indicated only by dash-dotted lines, e.g. B. a gear or a cam, as used for Drive auxiliary devices of a turntable are regularly required. At the bottom of the floor 17 is a disk 33 made of soft magnetic material! attached, / .. B. made of MU metal; this disk is said to have stray fluxes Prevent from the motor part to a tachometer generator designated 34.

Der Tachogenerator 34 weist ein etwa trogförmiges Teil 35 aus weichmagnetischem Material auf, dessen Außenrand 36 und Innenrand 37 nach unten ragt. Dieses Teil ist an Vorsprüngen 38 des Gehäusebodens 17 befestigt, und zwar exakt zentrisch zur Motorlängsachse 39.The tachometer generator 34 has an approximately trough-shaped part 35 made of soft magnetic material, the The outer edge 36 and the inner edge 37 protrude downwards. This part is attached to projections 38 of the housing bottom 17, namely exactly centric to the longitudinal axis 39 of the motor.

Dies wird in vorteilhafter Weise mittels eines in das Sinterlager 15 eingeführten, nicht dargestellten Zentrierwerkzeugs erreicht Unterhalb des Teils 35 ist eine Meßspule 42 befestigt, oberhalb desselben eine Kompensationsspule 43. Die Spulen 42 und 43 sind gegensinnig in Reihe geschaltet so daß ein vom Motorteil ausgehender Streufluß beide Spulen durchsetzt und in beiden Spulen entgegengesetzte, aber dem Betrag nach gleiche Spannungen induziert die sich gegenseitig aufheben, so daß ein solcher Streufluß die Tachometerspannung nicht beeinflußt Die beiden Anschlüsse der in Reihe geschalteten Spulen 42 und 43 sind bei 44 aus dem Gehäuse 12 herausgeführtThis is done in an advantageous manner by means of a centering tool, not shown, which is introduced into the sintered bearing 15 A measuring coil 42 is attached below the part 35, and a compensation coil above it 43. The coils 42 and 43 are connected in series in opposite directions so that one emanating from the motor part Stray flux penetrates both coils and opposite in both coils, but the same amount Induced voltages which cancel each other out, so that such a leakage flux reduces the tachometer voltage not affected The two connections of the series-connected coils 42 and 43 are at 44 out of the housing 12 led out

Innerhalb des Innenrands 37 und mit radialem Abstand von diesem ist auf der Welle 11 eine Buchse 45 aus weichmagnetischem Material befestigt die als Teil des magnetischen Rückschlusses des Tachogenerators 34 dient Unterhalb der Buchse 45 liegt ein Lagerring 46, und unter diesem ist auf der Welle 11 ein Sprengring 47 befestigt, auf dem seinerseits eine weichmagnetische Scheibe 48 aufliegt, die an ihrem Umfang mit z. B. 200 Zähnen 49 versehen ist, welche eine genau gleiche Zahnteilung aufweisen. Die Innenbohrung dieser Scheibe 48 ist genau zentrisch zum Außenrand der Scheibe und sitzt satt auf der Welle 11 auf, so daß der Spalt zwischen dem Rand der Scheibe 48 und dem Außenrand 36 an allen Stellen praktisch gleich groß ist. Unterhalb der Scheibe 48 liegt ein Halte- und Mitnehmerglied 52, das auf der Welle 11 befestigt ist und einen Mitnehmer 53 für die Scheibe 48 aufweist Unter dem Glied 52 liegt das Zahnrad 30.Inside the inner edge 37 and at a radial distance therefrom, a sleeve 45 made of soft magnetic material is attached to the shaft 11, which serves as part of the magnetic yoke of the tachometer generator 34. Below the sleeve 45 is a bearing ring 46, and below this is on the shaft 11 Snap ring 47 attached, on which in turn a soft magnetic disc 48 rests, which on its periphery with z. B. 200 teeth 49 are provided, which have exactly the same tooth pitch. The inner bore of this disk 48 is exactly centered on the outer edge of the disk and sits snugly on the shaft 11, so that the gap between the edge of the disk 48 and the outer edge 36 is practically the same at all points. Below the disk 48 is a holding and driving element 52 which is fastened to the shaft 11 and has a driving element 53 for the disk 48. The gear wheel 30 is below the element 52.

Am Innenumfang des Außenrands 36 ist ein radialmagnetisierter Magnetring 54 befestigt, der auf seinem Innenumfang nebeneinander und im gleichen Abstand voneinander 200 gleichnamige Pole (z. B. 200 Südpole) aufweist, also homöopolar magnetisiert ist.On the inner circumference of the outer edge 36, a radially magnetized ring magnet 54 is attached, which on his Inner circumference next to each other and at the same distance from each other 200 poles of the same name (e.g. 200 south poles) has, so is homeopolar magnetized.

Sein magnetischer Kreis schließt sich also über den Außenrand 36, den Boden 35, den Innenrand 37, die Buchse 45 und die Zahnscheibe 48. Dreht sich die Zahnscheibe 48 im Betrieb mit der Welle 11, so schwankt der in diesem magnetischen Kreis fließende Magnetfluß mit einer sehr hohen Frequenz, und dieser Fluß ist mit der Meßspule 42 verkettet und induziert in ihr eine relativ hochfrequente Meßspannung, nicht dagegen in der Kompensationsspule 43. Man erhält also an den Leitern 44 eine Meßspannung, die — dank Abschirmscheibe 33 und Kompensationsspule 43 — weitgehend frei von vom Motorteil induzierten Streuspannungen ist.Its magnetic circuit thus closes over the outer edge 36, the bottom 35, the inner edge 37, the Bushing 45 and the toothed disk 48. If the toothed disk 48 rotates with the shaft 11 during operation, the fluctuates Magnetic flux flowing in this magnetic circuit has a very high frequency, and this flux is with the Measuring coil 42 concatenates and induces a relatively high-frequency measuring voltage in it, but not in the Compensation coil 43. A measuring voltage is thus obtained at the conductors 44, which - thanks to the shielding disk 33 and compensation coil 43 - is largely free of stray voltages induced by the motor part.

Der Rotor 20 hat eine im Betrieb rotierende, untere sogenannte Rückschlußscheibe 63 aus Weicheisen.The rotor 20 has a lower so-called back yoke disk 63 made of soft iron, which rotates during operation.

Durch eine Durchbrechung des Gehäuserands 19 wird eine Leiterplatte 75 durchgesteckt (vgl. F i g. 3), auf der zwei Hallgeneratoren 76 und 77, die diesen zugeordneten Widerständen 114 und 115 (Fig. 2) und die vier Leistungstransistoren 82 bis 85 zur Steuerung der Ströme in den vier Spulen 75 bis 60 angeordnet sind.A printed circuit board 75 is pushed through an opening in the housing edge 19 (see FIG. 3) of the two Hall generators 76 and 77, the resistors 114 and 115 (FIG. 2) assigned to them and the four Power transistors 82 to 85 for controlling the currents in the four coils 75 to 60 are arranged.

Fig.2 zeigt den Aufbau einer Regelanordnung, wie sie sich zur Verwendung mit einem erfindungsgemäßen Motor besonders gut eignet. Das Ausgangssignal des Tachogenerators 34 wird verstärkt. Die Frequenz /am Ausgang des Verstärkers 103 wird in eine Istwertspannung u umgeformt. Diese wird in einem Tiefpaß-Filter 105 geglättet und mit einem über eine Leitung 106 zugeführten Soll-Wert in einem Vergleicher 107 verglichen. Das Ausgangssignal von 107 wird in einem Verstärker 108 verstärkt und dem Eingang eines Transistors 109 zugeführt, welcher Transistor den Motorstrom so steuert, daß die Motordrehzahl sehr genau auf dem ge-FIG. 2 shows the structure of a control arrangement as it is particularly well suited for use with a motor according to the invention. The output signal of the tachometer generator 34 is amplified. The frequency / at the output of the amplifier 103 is converted into an actual value voltage u . This is smoothed in a low-pass filter 105 and compared in a comparator 107 with a setpoint value supplied via a line 106. The output signal from 107 is amplified in an amplifier 108 and fed to the input of a transistor 109, which transistor controls the motor current so that the motor speed is very precisely on the

wünschten Wert, ζ. Β. 33V₃ Umdrehungen pro Minute, gehalten wird.desired value, ζ. Β. 33V ₃ revolutions per minute.

In F i g. 2 sind die am Motor 10 angeordneten Teile mit einer strichpunktierten Linie 110 umgeben. Mam erkennt, daß der Motor — neben den beiden Anschlüssen des Tachogenerators 34 — nur drei zusätzliche Anschlußleitungen 111,112 und 113 benötigt, da die Widerstände 114 und 115 bereits auf der Leiterplatte 75 angeordnet sind. Dies vereinfacht die Montagearbeiten außerordentlich und ist deshalb sehr vorteilhaft. Der Punkt 113 ist über einen Widerstand 100 mit der Minusleitung verbunden.In Fig. 2, the parts arranged on the engine 10 are surrounded by a dash-dotted line 110. Mam recognizes that the motor - in addition to the two connections of the tachometer generator 34 - only three additional connection lines 111,112 and 113 are needed as the resistors 114 and 115 already arranged on the circuit board 75 are. This greatly simplifies the assembly work and is therefore very advantageous. Of the Point 113 is through a resistor 100 to the negative lead tied together.

F i g. 3 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die in F i g. 3,4 und 8 gleich wie in den vorhergehenden Figuren bezifferten Teile haben dieselbe Funktion wie bei den vorhergehenden Figuren und werden deshalb nicht nochmals beschrieben.F i g. 3 shows another embodiment of the invention. The in F i g. 3, 4 and 8 the same as in the previous ones Figures numbered parts have the same function as in the previous figures and will therefore not described again.

F i g. 3 zeigt innerhalb des rohrförmigen Ansatzes 26 einen anders aufgebauten, gegenüber der Einstreuung äußerer magnetischer Felder (ob diese nun vom Motor herstammen oder von benachbarter Elektronik herrühren) noch unempfindlicheren Tachogenerator. Dies wird in Verbindung mit der hohen Zähnezahl (z. B. 200 Zähne 49) zweier deckungsgleich übereinander liegender gezahnter Scheiben 48', 48" dadurch erreicht, daß der magnetische Rückschluß einer hier radial weit außen am Rande der Tachogeneratoranordnung liegenden konzentrischen Wicklung 130 eng um diese Wicklung herumgeführt wird, indem der Fluß von den Zähnen 49 der Zahnscheibe 48 ein Stück weit durch diese Zahnscheibe und von dort in ein mit ihr rotierendes ferromagnetisches Ringteil 131 kräftigen Querschnitts gelangt und von dort über einen Luftspalt 131a in ein die Wicklung 130 von zwei Seiten eng benachbart umschließendes, ferromagnetisches (vorzugsweise weichmagnetisches, ringartiges, hier mit einem Kragen 135 versehenes, als Stanzbiegeteil ausgebildetes Teil 132 (aus Stahlblech) übergeht, von wo aus es in einen heteropolar, z. B. mit 200 Nordpolen und 200 Südpolen magnetisierten »Gummimagneten« 54' und von dort wieder über einen Luftspalt ί33 in die Zahnscheibe 48 gelangt. Anstelle des trogförmigen Teiles 35 gemäß F i g. 1 ist hier ein mit einer großen zentralen Ausnehmung versehenes Ringteil 132 vorgesehen und mit Stauchnägeln 134 am Motorgehäuse 12 befestigt Es bildet zusammen mit der Wicklung 130 und dem »Gummimagneten« 54' den Stator des Tachogenerators, der axial extrem kurz ist und der besonders unempfindlicr gegen äußere magnetische Streufelder ist. Dies ist eine Konsequenz davon, daß im Betrieb die Nutzflußschwankungen bei Rotation der Zahnscheibe 48 groß sind im Vergleich zu den Streuflüssen, welche über die Welle 39 in der Wicklung 130 eine Störspannung induzieren können. Dies ist wiederum eine Folge der engen Umfassung der Wicklung 130 durch den magnetischen Kreis, sowie u. U. auch des großen Abstands dieser insgesamt etwa torusförmigen Anordnung von der ferromagnetischen Welle 11.F i g. 3 shows, within the tubular extension 26, a differently constructed tachometer generator that is even more insensitive to the scattering of external magnetic fields (whether these come from the motor or from neighboring electronics). This is achieved in connection with the high number of teeth (e.g. 200 teeth 49) of two congruently superimposed toothed disks 48 ', 48 ″ in that the magnetic return of a concentric winding 130 lying here radially far outward on the edge of the tachometer generator arrangement is tight around this winding is led around by the flux from the teeth 49 of the toothed disk 48 passing a little way through this toothed disk and from there into a ferromagnetic ring part 131 of strong cross-section rotating with it and from there via an air gap 131a into the winding 130 from two sides Closely surrounding, ferromagnetic (preferably soft magnetic, ring-like, here provided with a collar 135, formed as a stamped and bent part) (made of sheet steel) merges, from where it merges into a heteropolar rubber magnet magnetized, for example, with 200 north poles and 200 south poles «54 'and from there again through an air gap ί33 into the pulley 48. An place of the trough-shaped part 35 according to FIG. 1 here is a ring part 132 provided with a large central recess and fastened to the motor housing 12 with upset nails 134. Together with the winding 130 and the "rubber magnet" 54 ', it forms the stator of the tachometer generator, which is extremely short axially and which is particularly insensitive to external magnetic stray fields. This is a consequence of the fact that the useful flux fluctuations during operation of the toothed disk 48 are large compared to the leakage fluxes which can induce an interference voltage in the winding 130 via the shaft 39. This is in turn a consequence of the close encompassing of the winding 130 by the magnetic circuit and, under certain circumstances, also the large distance between this generally approximately toroidal arrangement from the ferromagnetic shaft 11.

In Kombination mit der ebenfalls hinsichtlich äußerer magnetischer Einstreuung vorteilhaften Spulenanordnung gemäß F i g. 3 des Hauptpatents ergeben sich also optimale Verhältnisse für den Fall, daß eine Verfälschung des Ausgangssignals des Tachogenerators durch äußere Streufeldeinflüsse ein Problem darstellt. Dieses Ergebnis wird erzielt bei einem axial äußerst gedrungenen Motor, dessen Gesamthöhe nur wenige Zentimeter betragt, wie das bei Direktantriebsmotoren für Plattenspieler erforderlich ist.
Die F i g. 5.6 und 7 zeigen Einzelteile des Tachogenerators der F i g. 3. F i g. 5 zeigt den Stator mit dem Stanzbiegeteil 132, in dessen Kragen 135 der etwa axial halb so hohe kunststoffgebundene Magnetstreifen 54' (»Gummimagnet«) eingeklebt und nach dem Einkleben koaxial auf einer Drehbank oder dergleichen ausgedreht ist, worauf dann im Ring 132 an dessen flachem Innenboden eine beidseitig mit Klebeschichten versehene Folie 137 aufgesetzt wird, um den Wicklungsring 130 zu befestigen und gegen das Statoreisen zu isolieren. Die Drahtenden des Rings 130 werden durch ein an das Teil 132 angenietetes Kunststoff-Trägerplättchen 138 hindurchgeführt und an das Ende zweier dort aufgedruckter Leiterbahnen angelötet, von deren anderen Enden ein Litzenpaar 139 zum (nicht dargestellten) Drehzahlregler des Motors abgeht.In combination with the coil arrangement according to FIG. 3 of the main patent, there are optimal conditions for the case that a falsification of the output signal of the tachometer generator by external stray field influences is a problem. This result is achieved with an axially extremely compact motor, the total height of which is only a few centimeters, as is necessary for direct drive motors for turntables.
The F i g. 5.6 and 7 show individual parts of the tachometer generator of FIG. 3. F i g. 5 shows the stator with the stamped and bent part 132, in the collar 135 of which the approximately axially half as high plastic-bonded magnetic strip 54 '("rubber magnet") is glued and after gluing it is turned out coaxially on a lathe or the like, whereupon in the ring 132 on its flat Inside the bottom a film 137 provided on both sides with adhesive layers is placed in order to attach the winding ring 130 and to isolate it from the stator iron. The wire ends of the ring 130 are passed through a plastic carrier plate 138 riveted to the part 132 and soldered to the end of two printed conductors, from the other ends of which a pair of strands 139 leads to the (not shown) speed controller of the motor.

Die F i g. 7 zeigt eine Teilansicht der F i g. 5 entsprechend deren Pfeil XIII.The F i g. 7 shows a partial view of FIG. 5 according to their arrow XIII.

Die Scheiben 48' und 48" werden in einer Vorrichtung koaxial Zahn auf Zahn und mit dem Rückschlußring 131 für größtmögliche Konzentrizität zusammengeklebt, so, wie das Fig. 5 zeigt. Der Rückschlußring 131 ist ein gesinterter, maßgenauer Körper, der keine weitere maschinelle Bearbeitung nötig hat. In die Öffnungen 141,142 der Scheiben 48', 48" greifen vorspringende Zapfen 143,144 eines Kunststoffteils 145, welches als Antriebsnockenscheibe für eine Hilfsmechanik vorgesehen ist die durch die Öffnung 27' des Motorgehäuses in Kraftverbindung mit externen Elementen des anzutreibenden Gerätes stehen kann, z. B. mit einer Vorrichtung zum Antrieb des Tonarms eines Plattenspielers. Die zentrale Öffnung 146 der Scheibe 48 ist für die Konzentrizität dieser Scheibe relativ zur Welle 11 eng toleriert während die Zapfen 143, 144 mit Spiel in den Öffnungen 141, 142 angeordnet sind und die Scheibe lediglich sicher mitnehmen. Wegen der axialen Dicke und der Feinteilung der beispielsweise 200 Zähne 49 werden aus stanztechnischen Gründen zwei dünnere, identische Teile 48', 48" verwendet. Eine erhöhte Konzentrizität, also ein Ausgleich kleiner Exzentrizitätsfehler, kann dadurch erfolgen, daß die zweite Scheibe mit der ersten um 180° verdreht verklebt wird. Hierdurch wird die Ausgangsspannung des Tachogenerators 34 noch gleichmäßiger, was bei niedrigen Drehzahlen sehr wichtig istThe disks 48 'and 48 "are coaxial tooth on tooth and with the return ring in a device 131 glued together for maximum concentricity, as shown in FIG. 5. The return ring 131 is a sintered, dimensionally accurate body that does not require any further machining. In the openings 141,142 of the disks 48 ', 48 "grip projecting pins 143,144 of a plastic part 145, which as a drive cam disk for an auxiliary mechanism is provided through the opening 27 'of the motor housing can be in force connection with external elements of the device to be driven, z. B. with a device for driving the tonearm of a turntable. The central opening 146 of the disc 48 is for the Concentricity of this disk relative to the shaft 11 is tight tolerated while the pins 143, 144 are arranged with play in the openings 141, 142 and the disk just take it with you safely. Because of the axial thickness and the fine division of the 200 teeth 49, for example two thinner, identical parts 48 ', 48 "are used for punching reasons. Increased concentricity, So a compensation of small eccentricity errors can be done in that the second disk with the first is glued rotated by 180 °. This increases the output voltage of the tachometer generator 34 even more evenly, which is very important at low speeds

Die Polteilung der Zahnscheibe 48 beträgt vorzugsweise etwa '/50 ihres Durchmessers, und die Dicke des Ringmagneten 54' ebenfalls etwa ¹Ao dieses Durchmessers.
Der Tachogenerator — Statorteil gemäß F i g. 6 wird mittels der Stauchnägel 134 auf Vorsprünge 38' des Gehäusebodens 17 von der unteren Seite her konzentrisch aufgenietetThe pole pitch of the toothed disk 48 is preferably about 1/50 of its diameter, and the thickness of the ring magnet 54 'is also about ¹ Ao of this diameter.
The tachometer generator - stator part according to FIG. 6 is riveted concentrically from the lower side onto projections 38 'of the housing base 17 by means of the upsetting nails 134

Nach Einführen des Rotors mit seiner Welle 11 durch die Lager 14, 15 wird auf die Welle 11 ein Distanzring 45' aufgeschoben, dessen Stirnfläche am Gleitlager 15 und an einer Klemmscheibe 153, welche als U-Ring in einen Einstich 152 der Welle 11 eingeklemmt wurde, gleiten kann. Bei satter Anlage der Stirnflächen des Ringes 45 an diesen seinen Nachbarteilen darf der Rückschlußteil 63 des Rotors noch nicht an der Scheibenwicklung streifea Diese Justierung erfolgt mittels einer Schraube 158, welche in eine Gewindebohrung einer tiefgezogenen Bodenplatte 159 eingeschraubt ist
Der aus Kunststoff ausgebildete Antriebsnocken 145 wird nach Aufsetzen des Rotors 20 so bis auf Anschlag auf die Welle 11 aufgeschoben (Spielsitz), daß die Zapfen 143, 144 in die Ausnehmungen 141, 142 der Zahnscheibe 48' und 48" greifen und diese satt an derAfter the rotor with its shaft 11 has been inserted through the bearings 14, 15, a spacer ring 45 'is pushed onto the shaft 11, the end face of which is on the sliding bearing 15 and on a clamping disk 153, which was clamped as a U-ring in a recess 152 in the shaft 11 , can slide. When the end faces of the ring 45 are in full contact with these neighboring parts, the return part 63 of the rotor must not yet touch the disc winding
The drive cam 145, which is made of plastic, is pushed onto the shaft 11 as far as it will go after the rotor 20 has been placed (play fit) that the pins 143, 144 engage in the recesses 141, 142 of the toothed disk 48 'and 48 "and fit them tightly to the

Klemmscheibe 153 anliegen. In dieser Position wird dann ein unterer Klemmring 155 aufgesetzt. Anschließend wird die Bodenplatte 159 am Rand 26 festgeschraubt, und über die zentrale Axiallagerung wird durch die einstellbare, mit der Welle 11 koaxiale Metallschraube 158 der Rotor in seiner axialen Lage in der dargestellten Weise einjustiert.Clamping washer 153 are in contact. A lower clamping ring 155 is then placed in this position. Afterward the base plate 159 is screwed to the edge 26, and the central axial bearing is by the adjustable metal screw coaxial with the shaft 11 158 the rotor adjusted in its axial position in the manner shown.

Dadurch, daß der Magnetstreifen 54' axial mindestens doppelt so breit ist wie die Gesamtheit der Scheiben 48, bleiben die Zähne 49 auch bei stärkerer axialer Verstellung des Rotors durch die Schraube 158 noch in seinem Bereich, d. h. der Tachogenerator 34 ist gegen eine axiale Verschiebung der Welle 11 unempfindlich.Because the magnetic strip 54 'is axially at least twice as wide as the entirety of the disks 48, the teeth 49 remain in its position even with greater axial adjustment of the rotor by the screw 158 Area, d. H. the tachometer generator 34 is insensitive to an axial displacement of the shaft 11.

Zwei Weicheisenstreifen 161, 162, welche auf Stoß, d. h. sich gegenseitig überlappend, um das Schalenteil 132 gelegt sind, und ein in der Draufsicht etwa hufeisenförmiges, flaches Stanzteil 160 aus Weicheisen, welches zwischen dem Schalenteil 132 und dem Motor liegt, schirmen den Tachogenerator 34 gegen magnetische Streufelder ab, erstaunlicherweise auch gegen solche, die von der auf der Gegenseite des Motors liegenden Geräteelektronik herrühren, z. B. von einem Netztransformator oder dergleichen. Wie durch Versuche ermittelt wurde, gilt dies für den Bereich der Netzfrequenz und bis 1000 Hz.Two strips of soft iron 161, 162, which are butted, i.e. H. overlapping each other to form the shell part 132 are laid, and a flat stamped part 160 made of soft iron, which is roughly horseshoe-shaped in plan view, which lies between the shell part 132 and the motor, shield the tachometer generator 34 against magnetic Stray fields from, astonishingly, also against those from the one on the opposite side of the engine Device electronics originate, e.g. B. from a mains transformer or the like. As determined by experiments this applies to the range of the mains frequency and up to 1000 Hz.

F i g. 8 zeigt eine Variante, welche den Rotorteil des Motors anders gestaltet. Dieser taucht nicht in den Rand 19 des Gehäuses 12 ein, sondern schließt in axialer Richtung gesehen bündig mit ihm ab. Die obere Deckscheibe ist als schalenartiges Teil 170 ausgebildet, welches eine außen angedrehte Ringschulter 172 hat. Am Bodenteil 18 des Gehäuses setzt eine Abschlußhaube 173 nach unten an, die wie dargestellt am Rand 26 festgeschraubt ist. Die Abschlußhaube 173 ist geschlossen. Sie weist eine Zentralscheibe 158 auf, die von unten axial justiert ist. Unter dieser Haube 173 kann die gesamte Motorclektronik im Bereich 180,180' angeordnet werden.F i g. 8 shows a variant which designs the rotor part of the motor differently. This does not dip into the edge 19 of the housing 12, but closes flush with it when viewed in the axial direction. The upper cover disk is designed as a shell-like part 170 which has an annular shoulder 172 turned on the outside. On the bottom part 18 of the housing attaches an end cap 173 to the bottom, which is screwed tightly to the edge 26 as shown is. The closure hood 173 is closed. It has a central disk 158 which adjusts axially from below is. The entire engine electronics can be arranged under this hood 173 in the area 180, 180 '.

F i g. 4 zeigt eine Variante der Ausführung gem. F i g. 3, bei welcher das Lagerrohr 13 nach unten um einen Ansatz 13' verlängert ist, so daß gegenüber F i g. 3 der Ring 45' entfallen kann.F i g. 4 shows a variant of the embodiment according to FIG. 3, in which the bearing tube 13 downwards an approach 13 'is extended so that compared to F i g. 3 the ring 45 'can be omitted.

Zwischen den Lagern 14 und 15' ist dann ein größerer axialer Abstand, d. h. die Welle ist besser geführt Die Scheibe 153 kann an der einen Stirnfläche des Lagers 15' direkt anlaufen.There is then a greater axial distance between the bearings 14 and 15 ', i. H. the wave is better led The Disk 153 can run directly against one end face of bearing 15 '.

F i g. 4 zeigt ferner eine noch fortschrittlichere Variante der Tachogeneratoranordnung als in Fig.3. Der Statorkörper 132' ist trogförmig (Ringtrog) ausgebildet. Er ist auf den Ansatz 38" aufgeklebt An seiner inneren ringförmigen ebenen Bodenfläche ist über ein beidseitig mit Klebstoff beschichtetes Kunststoffringelement die Ringwicklung 130 gegen das Statoreisen i32' aufgeklebt F i g. 4 also shows an even more advanced variant of the tachometer generator arrangement than in FIG. Of the Stator body 132 'is trough-shaped (ring trough). It is glued to the approach 38 "on its inner ring-shaped flat bottom surface is a plastic ring element coated on both sides with adhesive Ring winding 130 glued against the stator iron i32 '

Innerhalb des außen vorragenden Randes 135 ist der Gummimagnet 54', ebenso wie die Rotorzahnscheibe 48, gleich wie in F i g. 3 angeordnet. Der innere Rand des trogförmigen Statoreisens ragt bis auf einen axialen Luftspalt 13Ii) an die rotierende Scheibe 48 heran. Falls bei der axialen Justierung nun ein relativ großes Toleranzfeld überdeckt wird, ist entsprechend der Luftspalt 1316 unterschiedlich groß.Inside the outwardly projecting edge 135 is the rubber magnet 54 ', as is the toothed rotor disk 48, same as in FIG. 3 arranged. The inner edge of the trough-shaped stator iron protrudes except for an axial one Air gap 13Ii) to the rotating disk 48. If During the axial adjustment, a relatively large tolerance zone is now covered, the air gap is accordingly 1316 different sizes.

Deshalb ist ein ferromagnetischer Rückschlußring 13Γ von etwa gleichem Querschnitt wie in Fig.3 (130) koaxial auf die Zahnscheibe 48 so aufgesetzt, daß der im magnetischen Kreis zurückgeleitete Fluß aus dem trogförmigen Stahlblechteil 132' durch den radialen (!) Luftspalt 131cin diesen Rückschluß-Ring 13Γ und von dort in die Zahnscheibe 48 und in die Zähne 49 usw. (wie in den anderen Figuren) zurückgeleitet wird. Mit dem magnetisch parallel geschalteten, radial kräftigen sowie axial möglichst großen Ring 13Γ kann der Rückschlußwiderstand des magnetischen Kreises des Tachogenerators praktisch unabhängig von der Justierstellung des Tachogenerators sein, denn die radialen Toleranzen im Luftspalt 131c (wie auch im Luftspalt 133) sind auch in der Serie ohne besondere Schwierigkeiten genau genug einzuhalten. Der Luftspalt 131ckann deshalb außerdem viel kleiner sein als der axiale Luftspalt 131 b, so daß er wegen seines relativ großen Querschnitts (in Flußrichtung) einen viel kleineren und konstanten magnetischen Widerstand bietetTherefore, a ferromagnetic return ring 13Γ of approximately the same cross-section as in Fig. 3 (130) is placed coaxially on the toothed disc 48 so that the flux returned in the magnetic circuit from the trough-shaped sheet steel part 132 'through the radial (!) Air gap 131in this return path Ring 13Γ and from there into the toothed disk 48 and into the teeth 49 etc. (as in the other figures) is fed back. With the magnetically parallel, radially strong and axially as large as possible ring 13Γ, the return resistance of the magnetic circuit of the tachometer generator can be practically independent of the adjustment position of the tachometer generator, because the radial tolerances in air gap 131c (as well as in air gap 133) are also in series to be adhered to precisely enough without any particular difficulty. The air gap 131c can therefore also be much smaller than the axial air gap 131b , so that because of its relatively large cross section (in the direction of flow) it offers a much smaller and constant magnetic resistance

Außerdem wird die Tachogeneratorspule 130 trotz gleicher Zahnscheibe, Gummimagnet usw. viel enger noch umfaßt als in Fig.3, was eine noch weiter verringerte Einstreumöglichkeit bedeutetIn addition, the tachometer generator coil 130 becomes much narrower despite the same toothed disk, rubber magnet, etc. still included than in FIG. 3, which further diminished Litter possibility means

Die innere mäßige Krümmung des Stahlblechteils 132', wie sie Fig.4 im Schnitt zeigt, vergrößert den radialen Spalt 131c im Bereich dieser Krümmung, wenn der Rotor und mit ihm der Rückschlußring 131' (axial) durch die Justierung zum Beispiel weiter oben stehen würde. Gleichzeitig würde damit der axiale Luftspalt 13li verringert.The inner moderate curvature of the sheet steel part 132 ', as shown in FIG. 4 in section, increases the radial gap 131c in the area of this curvature when the rotor and with it the return ring 131 '(axially) would be higher up due to the adjustment, for example. At the same time, this would create the axial air gap 13li decreased.

Diese Einflüsse kompensieren sich gegenseitig wenigstens teilweise, so daß der magnetische Widerstand des magnetischen Kreises des Tachogenerators praktisch unabhängig von der Rotorstellung (im Bereich der möglichen Justierpositionen natürlich) sein kann.These influences compensate each other at least partially, so that the magnetic resistance of the magnetic circuit of the tachometer generator practically independent of the rotor position (in the range of possible Adjustment positions, of course).

Hierzu 6 Blatt ZeichnungenIn addition 6 sheets of drawings

Claims

26 32 0ί3 claims:

1. Slow-running brushless DC motor with a disc rotor, in its flat Air gap an ironless stator winding is arranged to drive signal recording and / or playback devices, especially for direct drive of a turntable, with one with the shaft of the Disk rotor coaxial tachometer generator, the one coaxial to the shaft and penetrated by it Has measuring coil, in which by chained with her speed-dependent magnetic flux changes a Voltage can be induced, the frequency of which is dependent on the speed of the disk rotor, wherein a compensation coil coaxial with the shaft and the measuring coil is provided, which is concatenated with the same leakage fluxes as that essentially Measuring coil, but not with the speed-dependent magnetic flux changes which influence the measuring coil and that the output signals of the two coils can be superimposed on one another, the tachometer generator a stationary ring magnet with a small pole pitch and one inside the ring magnet coaxially rotating toothed disc, the tooth pitch of which is equal to the pole pair pitch of the magnet and the magnetic circuit of the tacho generator runs through the toothed disc, the ring magnet and a return element closes in each radial section plane in such a way that it forms a coaxial measuring coil comprises, according to patent 25 60 231, characterized in that the measuring coil (42; 130) in the back yoke element designed as a shell-like part (35; 132), which with its outer edge the ring magnet (54; 54 ') surrounds, is arranged and that the useful flux of the tachometer generator (34) guided back through this part radially inwards around the measuring coil (42; 130) and into the toothed disk (48) and that the pole pitch is about 0.01 to 0.03 D, where D is the diameter of the ring magnet, its radial thickness is about 0.02D

2. Electric motor according to claim 1, characterized in that the useful flow is characterized in that the shell-like part extends radially into the area of the motor shaft (39), over the motor shaft (39) is routed back around the measuring coil (42), which is small in the radial direction.

3. Electric motor according to claim 1, characterized in that the return line of the useful flow in that the shell-like part extends radially only in the area of the outer edge of the toothed rotor disk (48) extends, tightly around the large in the radial direction, in particular in a groove of the shell-like Part (132) lying, measuring coil (130) takes place around.

4. Electric motor according to claim 2 or 3, characterized in that between the rotor toothed disk (48) and the flat bottom of the annular, shell-like part (1j2) a ferromagnetic ring part (131; 131 '), the radial thickness of the toothed disk (48), is arranged at a small radial distance from the teeth (49) of the rotor toothed disk (48) and the measuring coil (130) with the formation of a minimal air gap resistance (I3ia) .

5. Electric motor according to claim 3, characterized in that the shell-like part (132) is a is trough-shaped, ring-like stamped and bent part made of sheet steel, in whose hollow channel the measuring coil (130) lies.

6. Electric motor according to one of claims 1 to 5, characterized in that the ring magnet (54; 54 ') is designed as an internally toothed ring whose pole pair pitch is equal to the tooth pitch.

7. Electric motor according to one of claims 1 to 6, characterized in that the one with the rotor shaft (39) coaxial tachometer generator (34) within a tubular extension (26) of the motor housing is arranged

8. Electric motor according to claim 5, characterized in that that an axially wide air gap (13IcJ between the inner edge of the trough-shaped Stamped and bent part (132 ') and a ring part (131) lies in the magnetic circuit of the tachometer generator.

9. Electric motor according to one of the preceding claims, characterized in that the ring magnet (54, 54 ') as a plastic-bound magnetic strip is trained

10. Electric motor according to one of the preceding claims, characterized in that the toothed disc (48) consists of two identical parts (48 ', 48 ") which are rotated by 180 ° with respect to one another are connected.

11. Electric motor according to one of the preceding claims, characterized in that the ring magnet (54.54 ') is axially at least twice as wide as the toothed washer (48).