DE3211275C2 - Stator für einen Gleichstrommotor - Google Patents

Abstract

Es werden ein neuartiger Stator, Gleichstrommotor und ein neuartiges Verfahren der Drehzahlregelung des Motors beschrieben. Der Stator weist zwei Feldpole mit je einer um einen Schaft gewickelten Feldspule sowie mehrere fremderregbare Feldsteuerspulen auf, die einzeln um die Feldpolschenkel gewickelt sind, die eine Oberfläche der Feldpole darstellen. Die Feldpole besitzen auch einen Kern, der einen magnetischen Weg zwischen Schaft und Oberfläche herstellt. Der Kern ermöglicht es, im Induktionsfluß in den Feldpolen über die Oberfläche zu wandern, wenn eine oder mehrere Feldsteuerspulen magnetisch in Gegenrichtung zu dem durch die Feldspulen erzeugten Fluß erregt werden. Die Motordrehzahl kann dadurch geregelt werden, daß die Feldsteuerspulen erregt und ihre Polung gegenüber den Feldspulen gesteuert wird. Eine erfindungsgemäße Motorregelschaltung wird ebenfalls beschrieben und dient insbesondere für Anwendungen bei elektrischen Fahrzeugen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stator für einen Gleichstrommotor nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein Stator mit den Merkaalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 ist der US-PS ί "■ 01 488 zu entnehmen. Der dort beschriebene Stator für einen Gleichstrommotor, der zur Erzeugung eines Zündfunkens für einen Brenner dient, weist mit Nuten versehene Polschuhe auf, wobei jeder zwischen benachbarten Nuten gebildete Zahn jeweils eine Spule trägt. Ausdrücklich ist in dieser Veröffentlichung darauf hingewiesen, daß alle Spulen in Reihe geschaltet sind. Bei einer Rotation des Ankers innerhalb des bekannten Stators wird ein hochfrequenter Strom erzeugt, der zu einer Zündspule geführt wird, um dort den für eine Zündkerze benötigten Zündfunken zu erzeugen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stator der angegebenen Art zur Verfügung zu stellen, der unter besonderer Berücksichtigung einer einfachen Regelung ein hohes Drehmoment bei hohen Drehzahlen ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Stator mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Der erfindungsgemäße Stator basiert auf dem Grundgedanken, getrennt erregbare Steuerspulen vorzusehen, die jeweils von einem Zahn getragen werden, der zwischen benachbarten, am Polschuh angeordneten Nuten gebildet wird. Hierbei sind diese Steuerspulen wahlweise einzeln oder in Gruppen zu- bzw. gegenschaltbar. Durch die spezielle Anordnung der Steuerspulen wird !,ermöglicht, daß der Induktionsfluß in den Feldpolen über die Oberfläche versetzt wird, wenn eine oder mehrere Steuerspulen magnetisch im Gegensinn zu den durch die Feldspulen erzeugten Fluß erregt werden.

So werden beispielsweise beim Start alle Steuerspulen magnetisch in Richtung des Flusses erregt, d,er durch die Feldspulen erzeugt wird. Dies führt dazu, daß in diesem Startzustand die Feldspulen und die Steuerspulen zusammenwir¹ ?n, um so das Stärkstmögliche Feld zu erzeugen. Durch Abschalten einer oder mehrerer Steuerspulen kann von diesem Startzustand aus die Motordrehzahl in einer vorgegebenen Folge erhöht werden, da durch das Abschalten eine entsprechende Feldstärkenschwächung auftritt, was wiederum ein Herabsetzen der Gegen-EMK bewirkt Eine weitere Erhöhung der Drehzahl des Motors kann dadurch h.-rbeigeführt werden, daß die Steuerspulen in einer vorgegebenen Folge erregt werden, wobei diese Erregung magnetisch entgegengesetzt zu der von den Feldspulen erzeugten Flußrichtung verläuft. Dadurch verlagert sich der Induktionsfluß in dc-n Feldpolen über die Oberfläehe, so daß sich der von den Feldspulen erzeugte Fluß von den im Gegensinn erregten Steuerspulen entfernt Wenn beispielsweise die Steuerspulen im Gegensinn von oben nach unten erregt werden, so verlagert sich der Feldspulenfluß entsprechend ebenso von oben nach unten, was eine entsprechende Verringerung der Zahlen der aktiven Ankerwicklungen herbeiführt Hierdurch verkleinert sich die vom Anker erzeugte Gegen-EMK ebenfalls, was eine weitere Erhöhung der Motordrehzahl mit sich bringt, wobei ein Gleichgewicht zwischen Belastung, Gegen-EMK und wirkender EMK aufrechterhalten wird.

Ergänzend zu dera eingangs dargelegten Stand der Technik wird noch auf die DE-PS 6 83 252 verwiesen. Dieser Veröffentlichung ist eine Steuereinrichtung für das Fahrwerk eines elektrisch angetriebenen Baggers zu entnehmen, wobei dieser vier Fahrmotoren aufweist. Jedem dieser Motoren ist eine Steuerspule zugeordnet, die jedoch parallel zueinander geschaltet sind, so daß diese im Gegensatz zu dem Erfindungsgegenstand nicht einzeln und getrennt erregbar sind.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Stators sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Ausführungsform in Verbindung mit d^ Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht eines Juches mit zwei sich gegenüber stehenden Feldpolen;

F i g. 2 eine Seitenansicht ähnlich zu F i g. 1; und
Fig. 3 einen elektrischen Schaltplan einer zugehörigen Motorsteuerung.

Die F i g. 1 und 2 zeigen einen Ständer 10. In F i g. 1 ist ein Seitenriß eines Joches 12 mit zwei sich gegenüberliegenden Feldpole 14 und 16 dargestellt Das Joch 12 bildet einen Rahme» für den Gleichstrommotor und be-

5!> steht aus einem herkömmlichen offenen Zylinder. Die einzelnen Feldpole weisen einen Polkern 18 eine Oberfläche 20 und einen Polschuh 22 auf, der zwischen Polkern und Oberfläche angeordnet ist. Die Polkerne 18 sind am Joch 12 mit Bolzen 24 und 26 befestigt. Diese Bolzen können auch im Joch 12 versenkt angeordnet sein, damit sie nicht über die Außenfläche 28 des Joches hinausragen. Außerdem können die Polkerne 18 am Joch 12 mit anderen herkömmlichen Vorrichtungen wie Schwalbenschwanzverbindungen und dergl. befestigt sein. Wie in F i g. 2 gezeigt ist, sind die Feldpole 14 und 16 mit je einer herkömmlichen Feldspule 29 versehen, die um die Polkerne 18 gewickelt sind.

Die Oberfläche 20 der Feldpole 14 und 16 wird durch mehrere Zähne 30a—/ gebildet, die radial nach innen

ragen und eine Öffnung zur Aufnahme eines Ankers 32 bilden. Die Zähne 30a—/weisen Nuten 34a—Λ zur Aufnahme mehrerer Feldsteuerspulen 36a— g auf (F i g. 2). Die Feldsteuerspulen 36a— g sind getrennt erregbar

und einzeln um die Zähne 3Qb—h gewickelt Die äußeren Zähne 30a und 30/an jedem Ende der Feldpole sind nicht mit einer Feldsteuerspule bestückt, können es jedoch je nach Anwendung sein.

Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die beiden Nuten 34a und 34Λ in radialer Richtung kürzer als die Nuten 34b—g(F\g. 1). Bei dieser Anordnung liegen die Feldsteuerspulen 36b, d und / zwischen den Feldsteuerspulen 36a, c, e und g, von denen sie sich radial nach außen erstrecken. Damit bilden die Feldsteuerspulen 36a —gzwei Reihen, die sich über die Oberflächen 20 der Feidpole 14 und ίό in einem sehr kompakten Aufbau erstrecken. Wie erwähnt, hängt die Anzahl der Drehzahlschritte mindestens teilweise von der Anzahl der Feldsteuerspulen ab, die an den Oberflächen 20 der Feldpole vorgesehen sind. Entsprechend können auch ähnliche Verfahren zum Wickeln der Feldsteuerspulen eingesetzt werden, um eine kompakte Konstruktion zu ermöglichen.

Die Polschuhe 22 in den Feldpolen 14 und 16 sind ein wesentliches Merkmal der Erfindung. Die Polschuhe bilden einen Magnetpfad zwischen den Polkemen 18 und den Oberflächen 20 und weisen eine genügend große radiale Tiefe auf, damit der Magnet- oder Induktionsfluß in den Feldpolen 14 und 16 über die Flächen 20 wandern kann, wenn eine oder mehrere Feidsteuerspulen 36s— g magnetisch in Gegenrichtung zu dem durch die Feldspule 29 erzeugten Fluß erregt werden.

Wie erwähnt, betrifft die Erfindung fremderregte oder als Nebenschluß gewickelte Gleichstrommotoren. Es wurde bereits erwähnt, daß die Feldsteuerspulen 36a— # getrennt erregbar sind, so daß die Polarität bzw. die Stärke der Erregung einzeln gesteuert werden kann. Auch die Feldspulen 29 können in bekannter Weise getrennt erregt werden. Außerdem können die Feldspulen 29 zueinander und zum Ankerkreis parallelgeschaltet werden, wodurch sich ein als Nebenschluß gewickelter Motor ergibt. Andererseits können die Feldspulen 29 untereinander in Reihe und dann zum Ankerkreis parallelgeschaltet ^c?in.

Es sei auch bemerkt, daß zwei andere sich gegenüberliegende Feldpole von einem vierpoligen Gleichstrommotor vorgesehen sein können. Je nach Anwendungsart können auch weitere Pole zugeschaltet werden. Bei Vier- oder Sechspolmotoren sind natürlich die Feldpole enger als be? der zweipoligen Auslegung der F i g. 1 und 2. Dies beeinflußt natürlich die Zahl der Feldsteuerspulen an den Flächenteilen der Feldpole. Vorzugsweise sollen jedoch mindestens drei Feldsteuerspulen vorgesehen sein, um über eine.' zweckmäßigen Bereich von Drehzahlabstufungen zu verfügen.

Erfindungsgemäß ist auch ein neuartiges Verfahren zur Regelung der Drehzahl von Nebenschluß- oder fremderregten Motoren vorgesehen. Beim Start werden alle Feldsteuerspultn 36a— g magnetisch in Richtung des Flusses erregt, der durch die Feldspule 29 erzeugt wird. Der Startzustand stellt die niedrigste Betriebsdrehzahl des Motors dar, wenn die Feldspulen 29 und die Feldsteuerspulen 36a— £ zusammenwirken, um das Stärkstmögliche Feld zu erzeugen. Von diesem Startzustand aus kann die Motorendrehzahl durch Abschalten der Feldsteuerspulen 36a— g in einer vorgegebenen Folge erhöht werden. Wenn die einzelnen Feldsteuerspulen abgeschaltet werden, wird die Feldstärke abgeschwächt, wodurch-auch die Gegen-EMK kleiner wird und eine stufenweise Erhöhung der Motorendrehzahl bewirkt. Beispielsweise Vom die Feldsteuerspule 36a zuerst abgeschaltet werden und dann die Spulen 36Z», 36c usw. Andererseits kann zuerst die Feldsteuerspule 36|fund dann die Spule 36/ Spule 36e abgeschaltet werden. Ebenso kann die Feldsteuerspule 36c/ zuerst abgeschaltet werden, worauf die Spulen 36g; 36/ 36a, 36c usw. folgen. Für bestimmte Anwendungen können auch andere Reihenfolgen vorgesehen werden.

Die Motordrehzahl kann weiter dadurch erhöht werden, daß die Feldsteuerspulen in einer bestimmten Folge erregt werden, nämlich magnetisch im Gegensinn zu dem durch die Feldspulen erzeugten Fluß. Dadurch wandert der Induktionsfluß in den Feldpolen über die Oberfläche hinweg, so daß der durch die "Feldspulen erzeugte Fluß von den im Gegensinn erregten Feldsteuerspulen abwandert Wenn somit Feldsteuerspulen von oben nach unten in Gegenrichtung erregt werden, d. h. die Spule 36a— g, dann wandert der Induktionsfluß einer Feldspule von links nach rechts in abgekehrter Richtung der erregten Feldsteuerspulen. Dies bewirkt eine Verringerung der Zahl der unter Strom stehenden Anker-Wicklungswindungen, wodurch die vom Anker erzeugte Gegen-EMK kleiner wird. Wenn dies^ abnimmt, erhöht sich die Motorendrehzahl, um ein Gleichgewicht zwischen Last, Gegen-EMK und wirkender EMK aufrecht zu erhalten. Wenn somit die einzelnen Feldsteuerspulen im Gegensinne erregt werden, kann eine weitere schrittweise E.;iöhung der Motorendrehzahl erzielt werden. Obwohl vorzugsweise die Feldsteuerspulen 36a — g im Gegensinn von einem Ende der Feldpole zum anderen erregt werden, sind für entsprechende Anwendungen andere Reihenfolgen möglich. Die gewählte Folge soll jedoch so verlaufen, daß die magnetischen Flußlinien sich über einem engen Abschnitt der Polflächen konzentrieren, um im hohen Drehzahlbereich ein hohes Drehmoment zu erzeugen. Wenn beispielsweise die FeIdsteuerspulen 36a—c im Gegensinn erregt werden, und die Spulen 36/ und 36g abgeschaltet werden, so erzeugen die Nuten 34/— h der Feldpole ein starkes Kraftlinienfeld. Dieses starke, jedoch enge Kraftlinienfeld erzeugt ein hohes Drehmoment an den unter Strom stehenden Windungen der Ankerwicklung. Danach kann die Motorendrehzahl durch Umkehr der oben beschriebenen Maßnahmenfolge herabgesetzt werden.

Mit dem neuartigen erfindungsgemäßen Verfahren der Motoren- und Drehzahlregelung kann e-n großer Drehzahlbereich erzielt werden. Die Zah! der Drehzahlabstufungen hängt natürlich von der Zahl der bei jedem einzelnen Feldpol vorgesehenen Feldsteuerspulen ab. Beispielsweise ergibt das in den F i g. 1 und 2 gezeigte Ausführungsbeispiel eine Gesamtzahl von 15 Drehzahlabstufungen durch Steuerung der Feldsteuerspulen 36a— g nach dem voi stehend beschriebenen Verfahren. Es sei bemerkt, daß außer der Steuerung der Polaritä; der Feldsteuerspulen auch die an diesen Spulen anliegende Spannung verändert werden kann, um weitere kontinuierlichere Drehzahlschritte zu erhalten. Außerdem kann auch die an den Feldspulen 29 anliegende Spannung wie herkömmlich verändert werden.

F i g. 3 zeigt einen Stromlaufplan einer Motorregelung 38. Beim darg-stellten Ausführungsbeispiel ist die Motorregelung 38 für ein Elektrofahrzeug gedacht. Es sei jedoch bemerkt, daß die Motorregeleinfichtung entsprechend für andere Anwendungen eiricr Motörregelung abgeändert werden kann. Die elektrische Stromquelle für den Gleichstrommotor sowie auch für die Motorregelung 38 is* .<jin Batteriesatz 40. Diese;· bildet keinen Teil der Erfindung und kann aus jeder geeigneten Gleichspannungsquelle bestehen. Die Motorregelung 38 weist einen Ankersteuerkreis 42, einen Feldspu-

lenkreis 44 sowie einen Relaissteuerkreis 48 auf. Der Ankerkreis 42 ist an eine positive Ausgangsleitung 50 und eine negative Ausgangsleitung 52 des Batteriesatzes 40 geführt. Der Ankerkreis 42 besitzt einen Unterbrecher 54, die Motorrelaiskontakte 56, einen Paralleloder Meßwiderstand 58, einen herkömmlichen Ankerkreis A, einen Startwiderstand 60 sowie Zeitverzögerungskontakte 62 TDR. Die Kontakte 56 sind Arbeitskontakte und werden durch das Hauptmotorrelais Mi? im Relaissteuerkreis 48 gesteuert. Der Parallelwiderstand 58 dient zum Messen des Stroms im Ankersteuerkreis 42 und ist an ein Strommeßrelais AR im Relaissteuerkreis 48 über Leitungen 64 und 66 angeschlossen. Der Startwiderstand 60 ist wie üblich mit dem Ankerkreis A in Reihe geschaltet, um beim Starten des Motors hohe Stromstöße zu vermeiden. Die Kontakte 62 sind zum Startwiderstand 60 parallelgeschaltet, um einen Kurzschlußweg an diesem Widerstand kurz nach dem Start des Motors zu schaffen. Die Kontakte 62 werden durch ein Zeitverzögerungsrelais TDR im Relaissteuerkreis 48 gesteuert

Der Feldspulensteuerkreis 44 ist für die Fremderregung der Feldspule 29 an eine Gleichspannungsquelle 68 geführt Der Feldspulensteuerkreis 44 kann jedoch auch parallel zu den Ausgangsleitungen 50 und 52 der Batterie 40 geschaltet sein und für bestimmte Anwendungen einen als Nebenschluß gewickelten Motor zu erhalten. Der Feldspulensteuerkreis 44 weist einen Unterbrechungsschalter 70, eine Sicherung 71, Reiaiskontakte KR 72, Feldwicklungen 29 sowie einen Magnetfeldregler 74 auf. Die Kontakte 72 werden durch ein Schloßrelais KR im Relaissteuerkreis 48 gesteuert Bezüglich der Beschallung der Feldspulen 29 sei bemerkt, daß die dargestellte Einzelspule ein Gattungsschaltelement ist und daß Feldspulen in Reihe oder parallel zueinander geschaltet werden können. Der Unterbrecherschalter 70 ist mit der positiven Ausgangsleitung 50 verbunden, so daß der Feldspulensteuerkreis 44 für Wartungs- oder Reparaturarbeiten von der Stromquelle 68 abgeschaltet werden kann. Der Magnetfeldregler 74 dient zur Veränderung der an den Feldspulen 29 anliegenden Spannung, wodurch die Stärke des Magnetfeldes geregelt wird. Der Unterbrecher 70, die Sicherung 71 und der Magnetfeldregler sind herkömmliche Bauteile und allgemein bekant Alle Schaltkreise im Motorregler 38 weisen einen Unterbrechungsschalter 70 und eine Sicherung 71 auf, mit Ausnahme des Ankersteuerkreises 42, bei dem ein Unterbrecher 54 für die hohen Stromstärken in diesem Schaltkreis vorgesehen ist

Der Relaissteuerkreis 48 ist auch an die Ausgangsleitungen 50 und 52 i*es Batteriesatzes angeschlossen. Der Relaissteuerkreis 48 dient zur Steuerung oder Erregung mehrerer Relais einschließlich der bereits beschriebenen Relais MR, TDR, AR und KR. Der Relaissteuerkreis 48 weist einen mit »STARTSCHLÜSSEL« bezeichneten Schalter 76 auf, der das Gegenstück zu einem schlüsselbedienten Zündschalter eines Fahrzeugs mit Verbrennungsmotor ist Wenn der Fahrer den Schalter »STARTSCHLÜSSEL« umlegt wird das vom Schlüssel betätigte Relais KR erregt wodurch alle Relaiskontakte KR der Motorregelschaltung 38 schließen. Wenn daher das Relais KR erregt wird, schließen die KR-Relaiskontakte 72 im Feldspulenkreis 44. wodurch dieser mit der Gleichspannungsquelle 68 verbunden wird. Der Relaissteuerkreis 48 auch mit einer Lampe 78 bestückt die parallel zum Relais KR geschaltet ist Die Lampe 78 dient als Sichtanzeige für den Fahrer, daß das Relais KR beaufschlagt und das Fahrzeug betriebsbereit ist

Das Hauptmotorrelais MR im Relaissteuerkreis 48 wird durch einen Drosselschalter ISO gesteuert, der mit einem nicht gezeigten Beschleunigungspedr.I verbunden ist. Bei einer bevorzugten Ausfühnungsform der Erfindung schließt der Drosselschalter 80, wenn der Fahrer beginnt, das Beschleunigungspedal niederzudrücken. Wenn das Hauptmotorrelais MR erregt wird, schließen die M/?-ReIaiskontakte 56 im Ankersteuerkreis 42, wodurch dieser mit der Batterie 40 verbunden wird. Der Relaissteuerkreis 48 enthält auch einen weiteren Satz von MR-Relaiskontakten 82 für die Steuerung des Zeitverzögerungsrelais TDR. Somit v/ird gleichzeitig mit dem Anschluß des Ankersteuerkreises 42 an die Batterie das Zeitverzögerungsrelais TDR beaufschlagt. Diese

1.5 bleibt dann für ein gegebene Zeit nach seiner Ansteuerung offen und schließt dann, um den Startwiderstand 60 kurzzuschließen. Es sei bemerkt, daß ein weiterer Satz von KÄ-Relaiskontakten 84 in Reihe mit dem Relais MR geschaltet ist. Dadurch wird sichergestellt, dsß der Feldspulenkreis 44 stets vor dem Ankersteuerkreis 42 angesteuert wird, damit ein sonst mögliches Durchgehen des Motors verhindert wird.

Der Feldspulensteuerkreis 46 ist zwecks Fremderregung der Feldsteuerspulen 36a —g an eine Leitspannungsquelle 86 geführt. Der Feldspulensteuerkreis 46 weist die Feldsteuerspulen 36a — g, KÄ-Relaiskotakte 84 und vier Sätze von Polsteuerkontakten 88—94 auf. Die Kontaki^> 92 und 94 sind Ruhekontakte und stellen den Zustand dar, wenn die Feldsteuerspiulen 36a— g magnetisch in Richtung des durch die Feldspulen 29 erzeugten Flusses erregt werden. Kontakte 88 und 90 sind Arbeitskontakte und dienen zur Umkehr der Polarität der Feldsteuerspulen 36a— g, so daß sie magnetisch entgegen der Flußrichtung erregt werden, die durch die Feldspule 29 erzeugt wird. Somit werden die Kontakte 92 und 94 für die positive Polarität geschlossen und die Kontakte 88, 90 geöffnet Ebenso werden für die negative Polarität die Kontakte 92 und 94 geöffne:t, und die Kontakte 88 und 90 geschlossen. Die Kontakte 88—92 werden durch ein Polsteuerrelais TC im Relaiskreis 48 gesteuert, der durch einen drosselgesteuerten Schalter 96 beaufschlagt wird. Der Schaltzustand des Schalters 96 hängt von der Stellung des Beschleunigungspedals ab. Der Schalter % ist offen, wenn das Beschleunigungspedal nicht niedergedrückt wird. An einem Punkt auf dem Weg des Niederdrückens des Beschleunigungspedals schließt der Schalter 96, wodurch ctas Relais PC erregt wird und die Polung der Feldsteuerspulen 35a — g umgekehrt wird.

Der vereinfachten Darstellung wegen sind nur die Feldsteuerspulen 36a und 36g in F i g. 3 gezeigt, es sei bemerkt daß diese Feldsteuerspule als Oberbegriff dargestellt sind. So kann die Feldsteuerspule 36a diese Spule in beiden Feldpolen 14 und 16 darstellen. Andererseits kann es anwendungsbedingt zweckmäßig sein, die Motorregelschaltung 38 mit einem eigenen Feldsteuerkreis 46 für jeden Feldpol auszustatten, sei daß die Feldsteuerspulen bei den Feldpolen getrennt geregelt werden können.

Die einzelnen Feldsteuerspule 316a— g im Kreis 46 weisen zwei Kontaktgruppen auf, wie die Kontakte 98 und 100 der Feldsteuerspule 36a und die Kontakte 102 und 104 der Spule 3%g. Die Kontakte 98 und 102 sind Ruhekontakte, so daß die Spulen 36ta und 36^· (wie auch die anderen nicht gezeigten Feldsteuerspulen) magnetisch in Richtung des von den Feldspulen 29 erzeugten Flusses erregt werden, wenn das Beschleunigungspedal nicht niedergedrückt wird. Die Kontakte 98 und 102

können dann öffnen, um die Feldsteuerspulen in der vorstehend beschriebenen vorgegebenen Folge abzuschalten. Die Kontakte 98 und 102 werden durch drosselgestcuerte Relais betätigt. Ein solches Relais CA ist als Bauteil des Relaissteuerkreises 48 gezeigt. Das Relais CA steuert die Kontakte 98 der Feldsteuerspule 36a und wird durch einen drosselgesteüerten Schalter 106 erregt £us Gründen der Übersichtlichkeit sind die restlichen 'Relais zum Steuern der Ruhekontakte wie des

!,Kontaktes 102 der anderen Feldsteuerspulen nicht in F i g. 3 gezeigt.

Der Feldsteuerspulenkreis 46 weist auch Kontakte 100 der Spule 36a und Kontakte 104 der Spule 36# auf. Hier handelt es sich um Arbeitskontakte, die ebenfalls durch drosselgesteuerte Relais wie das Relais CA betatigt werden. Die Kontakte 100 und 104 (sowie die anderen nicht gezeigten Arbeitskontakte) werden eingesetzt wenn die Feldsteuerspulen 36a— g magnetisch in Gegenrichtung des von den Feldspulen 29 erzeugten Flusses erregt werden sollen. Somit schließen die Kontakte 100 um die Feldsteuerspule 36a im Gegensinne zu erregen und die Kontakte 104, und die Feldsteuerspule 36# in Gegenrichtung zu beaufschlagen. Dabei wird natürlich angenommen, daß die Spulen 36a und 36^ bereits durch öffnen der Kontakte 98 und 102 abgeschaltet sind.

Somit verläuft eine Arbeitsfolge der Motorregelschaltung 38 wie folgt: Zuerst legt der Fahrer den Startschlüssel 76 um, wobei das Relais KR erregt wird. Damit wird der Feldspulenkreis 44 an die Spannungsquelle 68 und C¹^r Feldsteuerspulenkreis 46 an die Spannungsquelle 86 gelegt. In diesem Zustand werden alle Feldsteuerspulen 36a— g magnetisch in Richtung des durch die Feldspulen 29 erzeugten Flusses erregt. Wenn dann der Fahrer das Beschleunigungspedal leicht niederdrückt, schließt der Schalter 80, wodurch das Relais MR erregt und der Ankersteuerkreis 42 an die Batterie 40 angeschlossen wird. Diese Lage stellt den beschriebenen Startzustand dar. Wird das Beschleunigungspedal etwas weiter niedergedrückt dann schließt der Schalter 106. Das öffnet die Kontakte 98 und schaltet die Feldsteuerspule 36a ab. Bei abgeschalteter Spule 36a steigt die Motordrehzahl vom Startpunkt aus an. Wird das

■ Beschleunigungspedal noch weiter niedergedrückt so werden die anderen Feldsteuerspulen in einer vorgegebenen Folge über Schalter, Relais, Kontakte gleich dem Schalter 106, dem Relais CA und den Kontakten 98 abgeschaltet Wenn dann das Beschleunigungspedal noch etwas weiter niedergedrückt wird, schließt der Schalter 96, und das Relais PC wird beaufschlagt Dadurch öffnen die Kontakte 92 und 94, und die Kontakte 88 und 90 schließen. Jetzt können die Feldsteuerspulen 36a— g im Gegensinne erregt werden. Wenn dann das Beschleunigungspedal etwas weiter heruntergedrückt wird, schließen die Kontakte 100, wodurch die Spule 36a magnetisch in Gegenrichtung zu den durch die Feldspulen 29 erzeugten Fluß erregt wird. Wenn das Beschleunigungspedal weiter niedergedrückt wird, so werden auch die restlichen Feldsteuerspulen im Gegensinne erregt Wenn dann das Beschleunigungspedal voll niedergedrückt ist sind alle Arbeitskontakte wie die Kontakte 100 und 104 geschlossen. Jetzt läuft der Motor mit Höchstdrehzahl. '

Das Elektrofahrzeug kann durch Freigeben des Beschleunigungspedals angehalten werden. Damit werden alle Feidsteuerspulen wieder magnetisch in Flußrichtung beaufschlagt Das Relais MR bleibt jedoch erregt bis der Strom im Ankersteuerkreis 42 auf einen bestimmten Punkt abfällt. Dieses Merkmal wird durch das Strommeßrelais AR und den bereits beschriebenen Parallelwiderstand 58 geboten. Der Zweck besteht darin, den Motor während des Bremsens als Generator laufen zu lassen, wodurch die Batterie neu aufgeladen und das Fahrzeug dynamisch oder über den Motor abgebremst wird. Wenn das Fahrzeug bremst, wird die vom Ankerkreis A erzeugte Gegen-EMK größer als die Wirk-EMK. Dadurch wird die Ladung an die Batterie 40 zu-

lö irückgeführt. Wenn jedoch die Drehzahl abnimmt, nimmt auch die erzeugte EMK ab, worauf der Ankersteuerkreis 42 von der Batterie 40 abgeschaltet werden muß, ehe das Fahrzeug anhält. Denn sonst hört der Motor auf, als Generator zu arbeiten und kehrt zu seiner Funktion als Motor zurück, wodurch das Fahrzeug angetrieben wird, wenn es anhalten soll. Damit wird der Parallelwiderstand 58 zum Messen des Stromes im Ankerkreis 42 und zum Erregen des Relais AR auf einem vorgegebenen niedrigen Stromwert verwendet. Wenn das Relais AR erregt wird, schaltet das Relais MR ab, wobei der Ankersteuerkreis 42 von der Batterie 40 abgekoppelt wird.

Die Motorregelung 38 enthält auch einen Motorkühlkreis 108, der auch parallel zu den Ausgangsleitungen 50 und 52 der Batterie 40 geschaltet ist. Der Motorkühlkreis 108 weist einen Satz von KR-Relaiskontakten 110 und ein Gebläse oder einen Lüfter 112 auf. Da der Motor mit verschiedenen Drehzahlen arbeitet, ist es zweckmäßig, ein eigenes Luftgebläse zur Kühlung vorzusehen. Es sei bemerkt, daß der Motorkühlkreis 108 von herkömmlicher Bauart ist und für verschiedene Anwendungen nicht gebraucht werden mag.

Es sei bemerkt, daß auch andere Schalteinrichtungen für die Motorregelung 108 verwendet werden können, außer den oben beschriebenen Relais, um verschiedene Schaltfunktionen durchzuführen. Die Relais können durch herkömmliche elektronische Bausteine wie Schalttransistoren, gesteuerte Halbleitergleichrichter usw. ersetzt werden. Außerdem kann der erfindungsgemäße Elektromotor einen Mikrocomputer oder einen programmierbaren Regler als Grundlage für die Motorsteuerung bei entsprechenden Anwendungen verwenden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Stator für einen Gleichstrommotor mit einem Joch und mit Feldpolen, jeweils bestehend aus einem am Joch befestigten, eine Feldspule tragenden Polkern und einem zur Ständerbohrung hin Nuten aufweisenden Polschuh, wobei jeder zwischen benachbarten Nuten gebildete Zahn jeweils eine Spule trägt, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen getrennt erregbare Steuerspulen (36a— g) sind, die wahlweise einzeln oder in Gruppen zu- bzw. gegenschaltbar sind.

2. Stator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Feldpole (14,16) mindestens je drei Steuerspulen (36a—3Sg) aufweisen.

3. Stator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mittleren Nuten (346—34^ der Feldpole in radialer Richtung länger sind als die Außennuten (34a, Mh).

4. Stator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß db Feldpole (14, 16) sieben Steuerspulen (36a—36£/ aufweisen.

5. Verwendung des Stators nach einem der vorangehenden Ansprüche für einen als Antrieb eines Elektrofahrzeuges dienenden Gleichstrommotor.