DE1538854C - Impulsgesteuerter, elektromagnetischer Schrittmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen impulsgesteuerten, elektromagnetischen Schrittmotor mit einem zwei Gruppen von Polen aufweisenden, aus ■?wei Statorplatten bestehenden Stator und einem an seinem Umfang mit Polen versehenen scheibenförmigen Rotor, dessen Achse in einem auf einer Grundplatte befestigten, aus ferromagnßitischem Material bestehenden Kern drehbar gelagerTl'st, mit einer um diesen Kern gewickelten Ringwicklung und einem achsparallel in Radialrichtung außerhalb der Ringwicklung zwischen einer der Statorplatten und der Grundplatte angeordneten Permanentmagneten.

Ein Schrittmotor dieser Art ist aus der USA.-Patentschrift 3 042 818 bekannt. Bei einem solchen Motor ändert sich der magnetische Widerstand zwischen dem Kern (an den Kernzähnen) und den Rotorpolen nicht nur in weitem Maße bei unterschiedlichen Rotorwinkelstellungen, sondern ist auch bei seinem Minimum sehr hoch. Der magnetische Widerstand erreicht dabei zwischen den Kernzähnen und den Rotorpolen beim Beginn des Rotorschrittes ein Maximum. Demzufolge ist das magnetische Potential der Rotorpole" zu Beginn der Feldspulenerregung ein Minimum, so daß das Anlaufdrehmoment für eine bestimmte Anzahl von Amperewindungen sehr klein ist. Ferner ist auch das Schreitdrehmoment für eine gegebene Anzahl von Amperewindungen auf Grund des hohen magnetischen Widerstandes zwischen den Kernzähnen, und den Rotorpolen über den größten Teil der anfänglichen, elektromagnetisch induzierten Schrittphase des Rotors gering. Auf Grund des hohen magnetischen Widerstandes zwischen den Kernzähnen und den Rotorpolen ist auch das Drehmoment in der Endphase eines Rotorschrittes, d. h. nach einer SpuJenentregung, sehr klein. Somit entwickelt ein derartiger, bekannter Motor ein relativ geringes Anlaufdrehmoment und ein ebenfalls relativ geringes Schreitmoment.

Die Aufgabe der Erfindung ist daher, den impulsgesteuerten, elektromagnetischen Schrittmotor der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß eiern erheblich höheres Anlauf- und Schrcitmoment besitzt,

Diese Aufgabe wird erfmdungsgemäß dadurch gelöst, daß der scheibenförmige Rotor vollkommen aus ferromagnetischem Material besteht und daß die sich gegenüberliegenden, zwischen sich einen Luftspalt belassenden, vom Magnetfluß durchsetzten, homogenen Flächen des Kerns und des Rotors in ihrer Größe derart bemessen sind, daß der Wert dieser Flächen dividiert durch ihren Abstand wesentlich größer ist als der Wert der aktiven Flächen einer Statorpolgruppe und der dieser gegenüberstehenden Rotorpole dividiert durch die Länge des zwischen ihnen befindlichen Luftspaltes. . ,

Hohes Anlauf- und Schreitmoment erfordern ein hohes magnetisches Potential der arbeitenden Rotorpole bei einer Feldspulenerregung. Ein hohes magnetisches Potential dieser Rotorpole wird auf Grund des sehr geringen magnetischen Widerstandes des Spaltes zwischen den gegenüberstehenden Kern- und Rotörflächen in beliebiger Rotorstellung erzielt, wo-< bei dieses magnetische Potential der Rolorpole etwa so hoch ist wie das der Kernfläche, die der Rotorfläche gegenübersteht. Das von dem Motor erzeugte Drehmoment ist eine Funktion der Fläche der miteinander 'zusammenwirkenden Stator- und Rotorpole multipliziert mit dem Quadrat der Flußdichte. Um ein hohes Drehmoment zu erzielen, ist es notwendig, einen hohen Wert für die Flußdichte zu erzielen und die Fläche der miteinander zusammenwirkenden Stator- und Rotorpole so groß wie möglich zu machen. Die große Fläche der gegenüberstehenden Kern- und Rotorflächen und die geringe Länge des Spaltes dazwischen gewährleisten an den arbeitenden Rotorpolen einen optimalen Wert für eine gegebene

ίο Anzahl von Amperewindungen. Dieser hohe Wert besteht an den Rotorflächen während der gesamten Periode der Erregung der Feldspule und damit auch bei dem ersten Beginn eines Schrittes. Dies ist der Grund dafür, daß mit dem erfindungsgemäßen Motor ein hohes magnetisches Potential der Rotorflächen und damit ein hohes Drehmoment für eine gegebene Anzahl von Amperewindungen erzielt wird, wobei mit einer derartigen Anordnung auch eine gewünschte Größe des Drehmomentes mit einer minimalen Anzahl von Amperewindungen erreicht wird.

Der geringe magnetische Widerstand zwischen Kern und Rotor ergibt auch ein schlüssiges magne-, tisches Zusammenwirken zwischen den RotorpoIenV und den Statorpolen permanenter Polarität bei einer, Entregung der Feldspule, wobei ebenfalls ein großes Rotordrehmoment in der Endphase eines jeden Schrittes sichergestellt ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Schrittmotors nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Ansicht des Motors von oben, teils im Schnitt,

Fig. 3 und 4 Schnitte durch den Motor, im wesentlichen nach den Linien 3-3 bzw. 4-4 der

• Fig· 2,

F i g. 5 und 6 Teilansichten von oben auf den Rotor nach F i g. 2 in verschiedenen Arbeitsstellungen,

Fig. 7 einen Teilschnitt durch einen Motor einer abgewandelten Ausführung nach der Erfindung, . Fig. 8 und 9 Teilansichten von oben von Motoren nach weiteren abgewandelten Ausführungen.

Gemäß den Fi g. 1 bis 4 weist der Schrittmotor 10 einen Stator 12 und einen Rotor 14 auf. Der Stator 12 besteht aus zwei ferromagnetische!! Feldplatten 16 und 18, einem ferromagnetischen Kern 20 und Wegen für den magnetischen Fluß zwischen den! Kern 20 und den Feldplatten 16 bzw. 18.

Die Feldplatten 16 und 18 besitzen Gruppen von Feldpolen 22 und 24, die auf einem Kreis um eine Achse χ, welche gleichzeitig Rotationsachse für den Rotor 14 ist, angeordnet sind. Die Wege für den magnetischen Fluß zwischen dem Kern 20 und den Statorplatten 16 und 18 schließen sich bei diesem Beispiel über einen ferromagnetischen Statorkopf 26 und einen Permanentmagneten 28. Der Kern 20, der auf der Achse X zentriert ist, ist in dem Statortopf 26, auf dessen Boden 30 montiert, vorzugsweise eingesteckt, wie bei 32 in Fig. I und 3 ersichtlich. Die Statorplatten 16 und 18 sind auf dem Rand des Statortopfes 26 gehalten. In dem Beispiel ist der Permanentmagnet28 zwisch.cn der Statorplatte 18 und ..dem Statortopf 26 gelagert. Der Statortopf 26 ist an den gegenüberliegenden Seiten ausgeschnitten, wie bei 34 und 36 (Fig. 1, 2 und 4) gezeigt, so daß

er einen Statorbügel bildet, der oben sich nach auswärts erstreckende Endflansche 38 und 40 aufweist. Der Endflansch 40 ist dem Bügelboden 30 näher als der andere Endflansch 38 (Fig. 1 und 3). Die Statorplatten 16 und 18 sind an den Endfianschen des Statorbügels durch geeignete Halterungen;42, 43 befestigt. Hierbei ist der Permanentmagnetes zwischen der Statorplatte 18 und dem unteren Endflansch 40 gelagert, so daß beide Statorplatten 16 und 18 auf

zeigersinn zu dem ihnen nächstliegenden Statorpol hinzugezogen, also von der Stellung nach F i g. 2 in die Zwischenstellung nach Fig. 6. Dieser erste Teilschritt von der Stellung gemäß F i g. 2 zu der Stel-5 lung gemäß F i g. 6 erfolgt mit großer Sicherheit infolge von noch zu erläuternden Ausgestaltungen, die dem gesamten Rotor 14 mit all seinen Polen 46 die gleiche /V-Polarität aufdrücken, sobald der elektromagnetische Kreis geschlossen ist, so daß die Rotor

gleicher Achshöhe liegen (F i g. 3). Der Stator 12 um- io pole, die mit den Statorpolen 24 zusammenwirken, faßt außerdem eine Feldspule 44, die im Statorbügel dann von diesen abgestoßen werden, da diese dau-26 so angebracht ist, daß sie den zentralen Kern 20 ernd iV-Polarität aufweisen. Der Rotor wird daher umgibt. in der Zwischenstellung nach Fig. 6 verbleiben,

Der Rotor 14 ist in dem Beispiel von einer ferro- während die Feldspule 44 erregt bleibt. Sobald jemagnetischen Flachscheibe gebildet, die auf ihrem 15 doch die Feldspule 44 entregt wird und demzufolge äußeren Umfang Pole 46 aufweist, die mit den der elektromagnetische Kreis unterbrochen ;wird, Statorpolgruppen 22 und 24 so zusammenarbeiten, übernimmt der Permanentkreis allein die Steuerung, daß auf eine später beschriebene Weise alle Pole so Durch die nunmehr induzierte S-Polarität in den ausgerichtet werden, daß der Rotor bei jeder Er- den Statorpolen 24 nächstliegenden Rotorpolen 46 regung und Entregung durch die Feldspule 44 um 20 von ^-Polarität werden die Rotorpole in eine Stel· einen Schritt weiterbewegt wird. Der Rotor 14, wel- lung gezogen, in der sie mit den Statorpolen 24 abcher. um die Achse χ drehbar gelagert ist, befindet schneiden, so daß der Rotor einen weiteren Teilsich ausreichend nahe am zentralen Kern 20, so daß schritt im Uhrzeigersinn von der Stellung nach Fig.6 sich nur ein sehr geringer zusätzlicher Luftspalt für zu der Stellung nach F i g. 2 ausführt. Der gleichden Fluß in den magnetischen Kreisen über den 25 sinnige, in diesem Beispiel im Uhrzeigersinn erfol-Rotor 14 und die Feldplatten_; 16 und 18 ergibt. . gende, schrittweise Umlauf des Rotors 14 wird er-Demnach verläuft der Weg des magnetischen Flusses reicht durch'eine geeignete, unbalanzierte Anordnung in einem magnetischen Kreis von dem Permanent- der Statorpole 22 und 24. Aus dem Vorausgehenden magneten 28 über den Statorbügel 26, den zentralen ist ersichtlich, daß ein Arbeitsschritt des Rotors 14 Kern 20, den Rotor 14 und die Statorplatte 18 zu- 30 aus zwei Teilschritten besteht, nämlich einer ersten rück zum Magneten 28. Dieser Kreis ist infolge des Phase als Folge der Erregung der Spule und einer andauernden Flusses, ausgehend " von dem Per- zweiten Phase als Folge der Entregung der Spule, manentmagneten 28 stets geschlossen. Der Weg des Wie bereits beschrieben, ist die Feldspule 44 um

Flusses des anderen magnetischen Kreises führt über den inneren Kern 20 herum angeordnet. Der Kern 20 die andere Statorplatte 16, den Rotor 14, den zen- 35 ist für die beiden magnetischen Kreise gemeinsamer tralen Kern 20 und den Statorbügel 26 zurück zur Flußweg. Bei einer derartigen Anordnung der Spule Statorplatte 16. Dieser Kreis ist ein elektromagnet!- 44 um den Kern 20 herum erhält das Kernende 50 ' scher Kreis, der bei Erregung der Spule geschlossen, eine hohe magnetische Spannung und nimmt bei Ersonst aber unterbrochen ist. regung der Spule eine bestimmte Polarität an. Im

, Die Rotorpole haben in dem Beispiel gleichen 40 vorliegenden Beispiel ist dies /V-Poiarität. Winkelabstand und gleiche. Umfangsbreite. Die. Demnach wird also wegen des Anbringens der

Gruppen von Statorpolen 22 und 24 sind zueinander Spule 44 direkt auf dem zentralen Kern 20 der von prinzipiell in der in F i g. 2 gezeigten Weise angeord- der Erregung· der Spule erzeugte Fluß durch den net. Das Hauptmerkmal hierfür ist dabei, daß die Kern auch bei ziemlich geringer Amperewindungs-Feldpole einer jeden Gruppe 22 oder 24 jeweils ge- 45 zahl der Spule den vom Permanentmagneten 28 ernau mit dem nächsten ihnen gegenüberliegenden zeugten Fluß begrenzen, um zu erreichen, daß insbe-Rotorpol 46 abschneiden, während die Pole der sondere das Kernende 50 die bestimmte, von der anderen Gruppe jeweils zwischen den Achsen der Spule induzierte Polarität beibehält. Darüber hinaus nächsten Rotorpole 46 liegen, und zwar an einer wird durch diese Anordnung die magnetische Span-Stelle, die so ausgewählt ist,, daß der Rotor 14 bei 50 nung des Kernendes 50 als Folge der erregten FeIdder nächsten Erregung und Entregung der Spule um spule ziemlich hoch.

einen Schritt weiterrückt. Er bewegt sich im Uhr- Als wesentliches. Merkmal der vorliegenden Erfin-

zeigersinn von der Grundstellung nach Fig. 2 in die dung sind der zentrale Kern 20 und der Rotor 14 so Stellung nach Fig. 6 und zurück in die Stellung aufeinander abgestimmt, daß der magnetische Widernach F i g. 2. Angenommen, die Polarität der Stator- 55 stand zwischen ihnen niedrig genug ist, um den gepole 24 in dem Permanentkreis ist N, wie in Fig. 2 samten Rotor mit allen seinen Polen 46 zu zwingen, angegeben, so ist die induzierte Polarität der ihnen die bestimmte spulenimluzierte Polarität des Kernzunächst befindlichen Rotorpole 46 S, wenn der er- endes 50 anzunehmen und bei erregter Spule im wewähnte. elektromagnetische Kreis unterbrochen ist, sentlichen die gleiche hohe magnetische Spannung so daß. diese Rotorpole in eine Stellung hinein- 60 aufzuweisen, wie das Kernende selbst. Vorzugsweise gezogen werden, in der sie, mit den Statorpolen 24 wird zur'Erzielung der besten Ergebnisse der.ma-(Fig. 2) abschneiden. Wird nun Gleichstrom in die gnetische Widerstand zwischen dem zentralen Kern Spule. 44 geschickt und ist diese Spule so angeordnet, und dem Rotor niedriger gehalten als der magnetische daß sie bei Erregung in den Statorpolen 22 des Widerstand zwischen dem Rotor 14 und einer der elektromagnetischen Kreises S-Polarität erzeugt, so 65 beiden Gruppen von Statorpolen 22 oder 24.- Das nehmen die Rotorpole 46, die mit den Statorpolen wird in diesem Beispiel durch eine solche Dimensio-22 in diesem elektromagnetischen Kreis zusammen- nierung des zentralen Kerns 20 und insbesondere seiwirken, ^/-Polarität an und werden somit im Uhr- nes Endes 50 erreicht, daß seine QiiersehniUslläche

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groß ist und so eine möglichst hohe magnetische Sät- Massenproduktion ausgeführt werden. Zur Erzielung tigung unter allen Arbeitsbedingungen ergibt und daß einer einfachen und rationellen Montage der Motorein möglichst geringer Luftspalt g, der einen gleich- einzelteile bei hoher Genauigkeit der Polausrichtung, falls großen Anteil der Oberfläche des Rotors'14 vom ist eine einfache Montageplatte 62 für die Statorplat-Kernende 50 trennt, gewählt wird. Bei diesem Beispiel 5 ten 16 und 18 vorgesehen. Die Statorplatten 16 und 18 ist der Rotor 14 auf einem Absatz 52 eines Treib- werden zunächst auf die Montageplatte 62 gesteckt ritzeis 54 auf einer' Welle 56 befes^t.. Die Welle ist und befestigt, und zwar auf Absätzen 64 von Bolzen in einem Lager 58 im zentralen Kern.20 (Fig. 3 66 (Fig. 1 und 2), die als Halterung für weitere Teile und 4) drehbar gelagert, derart, daß ein Teil geringe- (nicht dargestellt) dienen können. Im einzelnen werren Durchmessers des Ritzelabsatzes 52 sich beim Io den die Statorplatten auf der Platte 62 bei genauer Lauf an den inneren Kern anlegt, um den geringst- gegenseitiger Ausrichtung und auch bei genauer Ausmöglichen Luftspalt g zwischen dem Kernende 50 richtung zur Rotorachse χ montiert, und zwar mit und dem Rotor 14 aufrechtzuerhalten. , Hilfe einer in der Platte 62 vorgesehenen Öffnung 68, Es ist bereits dargelegt worden, daß wegen der An-. welche nach dem Zusammenführen dieser Platte mit bringung der Feldspule 44 direkt auf dem zentralen 15 dem zentralen Kern 20 den Teil 70 des Kerns am Kern 20 und der Ausführung für geringen magheti- Umfang ohne Spiel umschließt. Diese Öffnung wird sehen* Widerstand zwischen Kern und Rotor im we- mit Bezug auf das Wellenlager 58 in dem zentralen sentlichen der gesamte Rotor bei Erregung der Spule Kern und damit in bezug auf die Rotorachse χ madie bestimmte spuleninduzierte Polarität hat und daß schinell hergestellt. Nachdem auf diese Weise die das Kernende 50 eine hohe magnetische Spannung 20 Montageplatte 62 mit den Statorplatten 16 und 18 zu aufweist, was eine zusätzliche kräftige magnetische einer Einheit 72 verbunden worden ist, wird diese Anziehung und ein magnetisches Abstoßen der Rotor- Einheit mit den restlichen Motoreinzelteilen verpole von den Statorpolen 22 und 24 zur Folge hat, einigt, ohne daß auf die genaue Ausrichtung der wenn die Feldspule erregt ist. Somit ist das Rotor- Statorpole 22 und 24 untereinander und zur Rotordrehmoment für die erste Phase "eines jeden Arbeits- 25 achse und demzufolge auch zu den Rotorpolen Rückschrittes de's Rotors, d.h. von der Rotorstellung nach sieht genommen werden braucht. Sobald die Einheit Fig. 2 zu der nach Fig. 6 ziemlich hoch und daher 72 zusammengesetzt und auch der zentrale Kern 20. geeignet, die anzutreibende Last zu bewegen und die eingesetzt ist, wjrd die hohe Genauigkeit der Polzusätzlichen mechanischen Widerstände aus Reibung ausrichtung nicht mehr durch die Verbindung der und Schwungmoment bei diesem Teilschritt zu über- 30 Statorplatte 16 und der anderen Statorplatte 18 und winden. Auch das Rotordrehmoment für die zweite des Permanentmagneten 28 mit den zugehörigen Phase eines jeden Arbeitsschrittes ist ausreichend Bügel endflanschen 38 und 40 bei 42 und 43 bewirkt, hoch, um das Gegenmoment dieses Teilschrittes zu Diese dient der Aufrechterhaltung des Kontaktes zwiüberwinden. ' , sehen diesen Teilen und auch zur Montage der Ein-Die Rotorpole nehmen nach Entregung der Feld- 35 heit72 auf dem Statorbügel 26. Die Montageplatte 62 spule, also beim Zusammenwirken mit den Stator- kann ebenfalls ein einfaches Stanzteil sein, bei dem polen 24 von permanenter Polarität im Permanent- der Stanzvorgang der Platte selbst und das Stanzen kreis nicht nur eine diesen Feldpolen entgegenge- der Öffnung.68 sowie der Löcher für die Trägersetzte Polarität an, sondern haben auch eine hohe absätze 64 in einem Arbeitsgang erfolgt. Die Monmagnetische Spannung, selbst bei ziemlich geringer 40 tageplatte 62 besteht aus einem geeigneten unmagneti-Stärke des Dauermagneten 28, weshalb die Anziehung sehen Material, um einen magnetischen Kurzschluß dieser Rotorpole von diesen Statorpolen ziemlich der Statorplatten 16 und 18 über diese Montageplatte stark ist. Darüber hinaus ist das Rotordrehmoment zu vermeiden.

während des ersten Teiles des Arbeitsschrittes wegen Um genau definierte erste und zweite Phasen bei der Anordnung der Rotorpolflächen 60 am äußeren 45 jedem einzelnen Rotorschritt zu erzielen, d. h., daß Umfang des Flachrotors (F i g. 2) erhöht. Zudem der Rotor 14 bei aufeinanderfolgenden Teilschritten kann bei Überlast der Rotor wegen des hohen Dreh- immer wieder in die gleichen genauen veränderlichen momentes sogar nachträglich in Phase kommen und Lagen nach den Fig. 6 und 2 gelangt, weist wenigwird die Last trotzdem einwandfrei um den vorge- stens einer der Statorpole einer jeden Polgruppe 22 sehenen Schritt weiterbewegen, selbst wenn er dann 50 und 24 in Umfangsrichtung die gleiche Polbreite auf nicht mehr genau mit den Feldpolen abschneidet. wie ein Rotorpol. Vorzugsweise ist keiner der FeId-Der Motor ist von äußerst einfacher Konstruk- pole in Umfangsrichtung von geringerer Polbreite als tion und ist für eine sehr wirtschaftliche Massen- ein Rotorpol, und die Feldpole der in Umfangsrichproduktion bei niedrigen Kosten geeignet. Er ist tung von geringerer Polbreite als ein Rotorpol und außerdem in seiner Arbeitsweise sehr zuverlässig und 55 die Feldpole der beiden Gruppen weisen solche Abgenau. So werden die meisten Einzelteile des Motors stände auf, daß die Enden der Statorpole einer der aus flachem Material gestanzt und erfordern keine an- Gruppen, die in einer bestimmten Richtung der Rotor-. schließende Nacharbeit. Das trifft auf die Feldplatten drehung vorausliegen, im Beispiel im Uhrzeigersinn 16 und 18 und auch auf den Rotor 14 zu. Der Stator- (Fi g. 2 und 6) mit den zugehörigen Enden der vorstreifen 26 ist vorzugsweise gleichfalls ein gestanztes 60 ausliegenden Enden ihrer nächstliegenden Rotorpole Teil, das seine endgültige Form beim gleichen Preß- * abschneiden, wenn die zugehörigen vorausliegenden Vorgang erhält. Der zentrale Kern 20 ist vorzugsweise Enden der Statorpole der an deren Gruppe mit den ein billiger Massenartikel, der in einem Schrauben- zugehörigen vorausliegenden Enden ihrer nächstautomaten gefertigt wird. Auch die Spule 44 und der liegenden Statorpole nicht abschneiden. Diese unterbeispielsweise halbmondförmige Permanentmagnet 28 65 schiedliche Stator- und RotorpolausrichUing ist in können gleichfalls auf sehr einfache und billige Weise den Fig. 2 und 6 gezeigt. So schneiden in Fig. 2 hergestellt werdcii. Das Zusammensetzen dieser Teile die im Uhrzeigersinn vprausliegenden Enden 74 der kann einfach und wirtschaftlich nach Art einer Statorpole 24 mit den zugehörigen vorausliegcnden

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linden 76 der nächstliegenden Rotorpole ab, während Aufbau und Zusammenbau und somit auch in den die zugehörigen vorausliegenden Enden 78 der an-. Kosten ein Vorteil durch die identische Anordnung deren Statorpöle 22 nicht mit den zugehörigen vor- der Statorpole 22 und 24 und auch in der gleichen ausliegenden Enden 80 ihrer nächstliegenden Rotor- Ausbildung der Statorplalten 16 und 18.
pole abschneiden. Fig. 6 zeigt die genau entgegen- 5 Fig. 8 zeigt einen Schrittmotor mit einer abgcgesetzte Lage. ' - - änderten Statorpolanordnung. Da vorzugsweise die Die Statorpole 22 und 24 in Fig.2 UiJd¹O sind auch beiden Gruppen von Statorpolen 90 und 92 identisch dazu bestimmt, ein Rotordrehmomenf von unter- ausgeführt sind, genügt es, eine Gruppe und deren schädlicher, gewünschter Höhe über die Teilphasen Anordnung zu beschreiben. So hat der erste Pol 90 a eines Rotorschrittes zu erzeugen. Wie aus Fig. 2 io in Umfangsrichlurig die gleiche Polbreitc wie ein hervorgeht, sind der im Uhrzeigersinn vorn liegende Rotorpol, während die folgenden Pole 90 b und 9Oe Statorppl 22a und der letzte Statorpol 22 e von von zunehmend größerer Polbreile sind. Dies hat zur gleicher Polbreite, während von den dazwischen- Folge, daß bei der ersten Phase eines Roiorschiiites liegenden Statorpolen die Pole 22 b und 22 c fort- das Roiordrchinoment, das von diesen Polen in Verschreitend größere Polbreitc in Umfangsrichiung 15 bindung mit jeweils dem nächstliegenden Rotor 94 ■haben und die Pole 22c und 22d von gleicher Pol- erzeugt wird, über die ganze Slartphase des Rotorbreite sind. Die gleiche Polbreitenbeziehung besteht Schrittes im wesentlichen gleich ist. Das gleiche gilt zwischen den Statorpolen der anderen Gruppe 24. natürlich für die Zusammenarbeit der anderen Stator-Bei dieser Anordnung sind in der Rolorstellung zwi- pole 92 mit ihren jeweils nächstliegenden Rotorpolen sehen zwei aufeinanderfolgenden Schritten (F i g. 2) 20 94 in der zweiten Phase des Rotorschrittes,
die Statorpole 22c und 22d teilweise, im Beispiel Fig. 9 zeigt einen Schrittmotor mit auf. wieder gleich, überlappt mit den ihnen zunächst liegenden andere Weise ausgeführter Statorpolanordnung zur Rotorpolen, während der Statorpol 22 b seinem zu- Erzielung unterschiedlicher Drehmomente bei Beginn nächst liegenden Rotorpol gerade gegenüber zu liegen der ersten und am Ende der zweiten Phase des Rotorkommt. Die übrigen Statorpole 22 a und 22 e sind von 25 Schrittes. Hierzu haben von den Statorpolen 96 die den ihnen zunächst liegenden Rotorpolen weiter ent- beiden im Uhrzeigersinn vorausliegendcn Pole 96 α fernt. Somit werden bei Erregung der Feldspule und und 96 b die gleiche Polbreite wie ein Rotorpol, wähfolglich Industion von S- und N-Polarität in den rend die übrigen drei Pole 96 c bis 96 e in Umfangs-Statorpolen 22 und in den Rotorpolen 46 die Stator- richtung gleiche, jedoch größere Polbreite als die pole 22c und 22a" zuerst die ihnen nächstliegenden 30 Rotorpole haben. Demzufolge hat der Rotor in der Rotorpole mit gleicher, erheblicher Kraft anziehen ersten Schrittphase ein sehr hohes Anzugsmoment, und ein kräftiges Rotordrehmoment erzeugen. Mit auf welches ein ebenfalls hohes, jedoch nicht ganz so der kräftigen Rotorstartanziehung der beiden Rotor- hohes Einzugsmoment in der letzten Phase folgt. Da pole in eine Stellung, bei der diese den zugehörigen die anderen Statorpole 98 die gleiche Anordnung auf-Statorpolen 22c und 22a" näher kommen, rücken 35 weisen, ergeben sich die gleichen Bedingungen, allerdie anderen Rotorpole gleichfalls im Uhrzeigersinn dings bei etwas niedrigem Drehmoment für den weiter, so daß bei diesem Näherkommen der Stator- zweiten Teilschritt.

pole 22c und 22d an die zugehörigen Rotorpole und Die verschiedenen beschriebenen Feldpolanorddamit geringerer Drehmomenterzeugung zwischen nungcn können miteinander auch auf andere Weise ihnen (F i g. 5) der nächstfolgende Rotorpol näher an 40 kombiniert werden, um verschiedene Bedingungen den Statorpol 22 b heranrückt und so diese beiden für das Rotordrehmoment während einer oder beider Pole ihr optimales Drehmoment erzeugen. Schließlich Phasen eines Rotorschrittes zu erzielen,
stehen sich auch diese beiden Pole genau gegenüber Während in dem beschriebenen Motor 10 (Fig. 3) und erzeugen kein nennenswertes Drehmoment mehr. die magnetischen Anzugskräfte zwischen dem Rotor Nun sind zwei andere Rotorpole in eine Stellung ge- 45 14 und dem nahe an diesem liegenden Kernende 50 langt, in der sie den Endstatorpolen 22a und 22e den Lauf des Rotors etwas beeinträchtigen, da das nahe kommen und erzeugen mit diesen ein hohes Kernende bei diesem Beispiel wegen der Lagerung Rotordrehmoment über den letzten. Teil der ersten des Rotors im zentralen Kern 20 für den Rotor als Phase des Rotorschrittes und einen kräftigen Zug auf Widerlager wirkt, zeigt Fig. 7 einen abgeänderten den Rotor, bis dieser in der Endstellung dieser ersten 5° Motor 10 a, dessen Rotor 14 a keine solche BePhase ist (F i g. 6). Die spezielle Anordnung der eintrachtigung im Lauf zeigt und der doch mit seiner Statorpole 22 ergibt also ein hohes Rotorstartmoment, Welle 56 a im zentralen Kern 20 a drehbar gelagert in.der Zwischenphase ein stetiges geringeres Moment ist. Hier ist der Rotor 14a mit einer axialen, ring- und schließlich ein hohes Rotoreinzugsmoment. Na- förmigen Verlängerung 100 versehen, die über einen tätlich unterstützen in der beschriebenen ersten Phase 55 wesentlichen Teil der Länge des zentralen Kerns an , des Rotors die anderen Stalorpole 24 und die mit dessen Ende ihn bei sehr geringem Spiel umgibt, so diesen zusammenarbeitenden Rotorpole die anderen daß der magnetische Widerstand zwischen zentralem Pole durch Abstoßen. Da die Statorpole 24 Vorzugs- Kern und Rotor sehr gering ist, auf jeden Fall gewcisc in gleicher Weise angeordnet sind, wie für die ringer als zwischen den Rotorpolen und einem der Statorpole 22 beschrieben, arbeiten die Statorpole 24 60 Slatorpolgruppen. Dadurch wird auch hier beim in der zweiten Phase des Rotorschrittes mit den ihnen Schließen des elektromagnetischen Kreises die gleiche zunächst liegenden Rotorpolen auf die gleiche Weise bestimmte Polarität über den ganzen Rotor erzielt, wie beschrieben zusammen und werden von den an- Die ringförmige Verlängerung 100 wird bei diesem deren Statorpolen 22 und den ihnen zunächst liegen- Beispiel durch ein topfförmigcs, ferromagnetischcs den Rotorpolen unterstützt, d. h., sie erzeugen ein 65 Teil 102 gebildet, auf dem der Rotor 14a bei 104 hohes Anfnngsdrchmomcnt, dann ein stetiges, etwas befestigt ist und an dem weiter ein Ritzel 106 auf niedrigeres Drehmoment und schließlich ein hohes der Welle 56a angebracht ist. Die Welle 56a ist in End- oder Rotorcinzugsmomcnt. So ergibt sich in einem Lager 108 im zentralen Kern 20a drehbar ge-

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lagert und erstreckt sich bis zum Boden 110 des Drehlagers, welcher als Widerlager dient. Da die Welle 56« am Widerlager 100 anliegt, bleibt der Boden 112 des topfförmigen Teiles 102 in einem gewissen Abstand von dem betreffenden Kernende 114, der ausreicht, um eine magnetische Anziehung zwischen den beiden zu vermeiden. $~-

Claims (2)

Patentansprüche: IO

1. Impulsgesteuerter, elektromagnetischerSchrittmotor mit einem zwei Gruppen von Polen aufweisenden, aus zwei Statorplatten bestehenden Stator und einem an seinem Umfang mit Polen versehenen scheibenförmigen Rotor, dessen Achse in einem auf einer Grundplatte befestigten, aus ferromagnetischem Material bestehendem Kern drehbar gelagert ist, mit einer um diesen Kern gewickelten Ringwicklung und einem achsparallel in Radialrichtung außerhalb der Ringwicklung zwischen einer der Statorplatten und der Grundplatte angeordneten Permanentmagneten, dadurch gekennzeichnet, daß der scheiben-

förmige Rotor (14) vollkommen aus ferromagnetiscl\em Material besteht und daß die sich gegenüberliegenden, zwischen sich einen Luftspalt belassenden, vom Magnetfluß durchsetzten, homogenen Flächen (50) des Kerns (20, 20 a) und des Rotors (14, 14«) in ihrer Größe derart bemessen sind, daß der Wert dieser Flächen dividiert durch ihren Abstand (g) wesentlich größer ist als der Wert der aktiven Flächen einer Statorpolgruppe und der dieser gegenüberstehenden Rotorpole dividiert durch die Länge des zwischen ihnen befindlichen Luftspaltes.

2. Schrittmotor nacli Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (14«) ein sich in axialer Richtung erstreckendes Hohlzylinderstück um die Achse (x) herum aufweist, welches einerseits ein verlängertes Kernende (114) des Kerns (20 a) in einem sehr geringen Abstand umgibt, und daß andererseits der Rotor (14«) aber in Achsrichtung einen genügend großen, eine magnetische Entkopplung bewirkenden Abstand von der Stirnfläche des Kernendes (114) besitzt (Fig. 7).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen