DE1763156A1 - Teilschritt-Schrittschaltmotor - Google Patents

Description

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20 121 Berlin, den 11· April 1968

TBE GERBER SCIENTII¹Io INSTRUMENT COMPANY, South Windsor, Connecticut (USA)

Teilschritt-Schrittschaltmotor

Die Erfindung "bezieht sieh auf Elektromotoren und "betrifft insbesondere allgemein als Schrittschaltmotor en bezeichnete Impulsmotoren, bei welchen der Rotor dea Motors als Folge einer Anzahl gesonderter Veränderungen im Erregungskreis der Motorwicklungen über eine entsprechende Anzahl gesonderter Bewegungen oder Schritte verstellt wird·

Bei Schrittschaltmotoren der die Erfindung betreffenden Bauart besteht der Motor im allgemeinen aus einem Rotor, der sich an eine mechanische last anachliessen lässt, und aus einem Stator mit einer Anzahl Pole und Wicklungen· Eine passende elektrische logische oder Steuerschaltung bildet einen Teil des Motors und bewirkt das Erregen der Wicklungen in der Weise, dass ein inneres Magnetfeld entsteht, das ein Drehmoment erzeugt, welches den Rotor zwingt, eine nach dem resultierenden Magnetfeld ausgerichtete mechanische Stellung einzunehmen« Die logische Steuerschaltung verändert die

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Erregung der Wicklungen in schrittweiser Folge, so dass sich das Magnetfeld entsprechend schrittweise bewegt· Der Eotor folgt dem Magnetfeld bei seiner Bewegung und verstellt sich in einer entsprechenden .schrittweisen Bewegung, In Abhängigkeit von der Anzahl der als gesonderte Eingänge verfügbaren leiter oder Wicklungen kann der Motor zum Ausführen eines allgemein als 360° elektrische Drehbewegung bezeichneten vollständigen Erregerzyklus drei» vier, fünf oder mehr Veränderungen in. dem Erregungskreis der Wicklungen benötigen· Die durch 360° der elektrischen Drehbewegung erzeugte tatsächliche mechanische Drehbewegung ist ihrerseits von der Geometrie und dem Aufbau des Motors abhängig, Jedoch tritt , im Verlaufe jeder elektrischen Drehbewegung von 360° stets eine bestimmte Anzahl gesonderter Schritte sowie ein bestimmter Betrag mechanischer Winkelverstellung auf« Bei einem einfachen Motor kann sich aus 360° elektrischer Drehbewegung eine volle Umdrehung des Rotors ergeben, wobei zur Ausführung dieser Drehbewegung 4 Schritte erforderlich sind» Bei anderen Motoren können zum Erzielen von 360° mechanischer Drehbewegung 200 Schritte oder mehr erforderlich sein, wobei diese mechanische Umdrehung einer grossen Anzahl vollständiger elektrischer Erregungszyklen gleichwertig ist β

Die Genauigkeit, mit welcher der Motor den Rotor fortschalten kann, ist natürlich von der Anzahl der Schritte oder der Veränderungen in der elektrischen Erregung abhängig,^vdie

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erforderlich ist, um eine volle Umdrehung des Rotors auszuführen, und man hat sich bemüht, die Genauigkeit durch Erhöhen der Anzahl der pro Umdrehung des Rotors erforderlichen Schritte zu "vermehren* Im wesentlichen waren diese Bemühungen darauf gerichtet, die Anzahl der in dem Motor vorhandenen Pole und Wicklungen zu erhöhen, jedoch lässt sich dies nur bis zu einem gewissen Ausmass durchführen, ohne die praktisch ausführbare Grosse des Motors und sonstige Grenzen zu überschreiten«

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist demzufolge in der Schaffung eines Schrittschaltmotors zu sehen, der in der Lage ist, seinen Rotor und einen mit ihm verbundenen Teil dadurch genau fortzuschalten, dass er in seinem Erregung skr eis eine sehr hohe Anzahl Schritte oder Veränderungen erfordert, um eine vollständige Umdrehung des Rotors zu erzeugen·

Ein mehr ins einzelne gehendes Ziel der Erfindung ist die Schaffung einea Schrittschaltmotors, bei welchem die Wicklungen des Motors in der Weise mit Strom gespeist, d.he erregt, werden, dass eine Anzahl Veränderungen der Erregung erforder** lieh sind, um zu bewirken, dass der Rotor sich über die Strecke bewegt, die üblicherweise einen vollen Schritt darstellt»

Diese und weitere Ziele sowie Vorteile der Erfindung werden

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dadurch erreicht, dass jede Wicklung oder jeder Pol des Stators auf eine Anzahl unterschiedlicher Erregungspegel mit Hilfe einer Steuereinheit erregt wird, die den durch jede Wicklung fliessenden Strom steuert und zusätzlich zu einem Nullpegel und zu einem negativen oder positiven Maximalpegel mindestens einen Strompegel liefert»

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig· 1 einen schematischen Querschnitt durch einen einfachen Schrittschaltmotor nach der Erfindung,

Fig· 2 ein Schaltbild einer elektrischen Schaltung zum Erregen der Wicklungen des Schrittschaltmotors nach Fig · 1,

Fig· 3 ein Diagramm der Zustände der verschiedenen Schalter der Schaltung nach Fig» 2 für verschiedene Stellungen des Motorirotors,

Fig· 4 ein weiteres Diagramm, welches die Erregungszustände der Motorwicklungen für verschiedene Rotorstellungen veranschaulicht,

Fig· 5 ein Diagramm, in welchem die Richtungen der durch

die wicklungen erzeugten Magnetfelder und die durch diese Magnetfelder erzeugten resultierenden Rotorstellungen veranschaulicht sind* 209808/05U

Figo 6 ein Teilachalt "bild eines Teiles einer anderen Schaltung zum Erregen der Wicklungen eines Fortschaltmotors gemäss der Erfindung,

Pig« 7 ein weiteres Teilschaltbild einer noch anderen Schaltung zum Erregen der Wicklungen eines Fortschaltmotors nach der Erfindung»

Fig» 1 zeig* eine schematische Darstellung eines Schrittschaltmotor s einer bei der praktischen. Anwendung der Erfindung verwendbaren Bauart* Dieser. Schrittschaltmotor besteht · aus einem stator 10 mit vier in Umfangsrichtung in gleichen Abständen voneinander getrennt angeordneten! Polen a» b, c und d, die Wicklungen A, B, C bzw«» D tragen ο Ein Rotor 12 ist so angebracht, dass er um eine zu dem Stator 10 zentrale Achse 14 umlaufen, kann, und besitzt zwei mit den Polen des Stators zusammenwirkende Pole 16 und 18* Der Rotor ist ein oder enthält einen Dauermagnet, der an dem. Pol 16 eine magee«· tische Hordpolarität und an dem. Pol 18 eine magnetische Südpolarität erzeugte

Nach dem bisherigen Stande der Technik werden beim üblichen Betrieb des Motors 10 die Wicklungen A, B» 0 und D dureh einen Gleichstrom erregt, der in. der Weise durch die Wicklungen fliesat, dass an der inneren Spitze des zugeordneten Pols eine magnetische Südpolarität entsteht, d.h«, dass die Wicklung A bei ihrer Erregung eine magnetomotoriaehe Kraft

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(MMK) in einer solchen Richtung erzeugt, dass an der Spitze des Poles a eine magnetische Südpolarität entsteht und sie somit bewirkt, dass diese Spitze den Nordpol 16 des Rotors 12 anzieht· Entsprechend erzeugt die wicklung B bei ihrer Erregung an der inneren Spitze dea Poles b eine magnetische Südpolarität, die ebenfalls den Nordpol 16 des Rotors 12 anzieht· Demzufolge wird eine schrittweise Drehbewegung des Rotors 12 erzielt, indem die Wicklungen gesondert und in schrittweiser Folge erregt werden· Indem man sie in der Reihenfolge A-B-O und dann D erregt, wird das Umlaufen des Rotors in Uhrzeigersinn bewirkt» Indem man sie in der Reihenfolge A-D-G und dann B erregt, wird das Umlaufen des Rotors in Cfegenuhrzeigersinn bewirkt. Bei jeder Veränderung in der Erregung verstellt sich der Rotor um 90 mechanische Grad, was in diesem Falle gleich 90° elektrischer Drehbewegung, einem vollen Erregungezyklus, ist, in welchem alle vier Wicklungen der Reihe nach erregt und in ihre Ausgangserregungszustände zurückgebracht v/erden, was als 360° elektrische Drehbewegung bezeichnet wird. Jedooh ist klar, dass der Motor 10 nur der Erläuterung halber dargestellt ist und dass die meisten, jetzt verwendeten Schrittschaltmotoren dieser Bauart mehr Statorpole und demzufolge eine grössere Anzahl Rotorpole als hier veranschaulicht besitzen»

Ein weiterer üblicher Weg des Erregens der Wicklungen eines Motors gemäss Fig· 1 besteht darin, dass die Wicklungen in^v der Weise erregt werden, dass sie nach Bedarf an der Spitze

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des zugeordneten Statorpols entweder eine Nord- oder eine Südpolarität erzeugen· Dies kann erfolgen, indem entweder an jedem Stäofcpol zwei Wicklungen vorgesehen werden oder eine passende Umschaltung verwendet wird, um ein Umkehren der Richtung, in welcher der Strom durch eine Wicklung fliesst, zu ermöglichen«. Bei zwei Wicklungen an jedem Statprpol wird eine wicklung erregt, um an der ihr zugeordneten Polspitze eine Magnetpolarität zu erzeugen, während die andere Wicklung erregt wird, um an derselben Polspitze die entgegengesetzte Magnetpolarität zu erzeugen» Das Erregungssohema ist seinerseits so, dass, sobald eine Wicklung erregt wird, um zu bewirken, dass ihr Pol den Nordpol 16 des Rotors anzieht, die zu ihr komplementäre Wicklung ebenfalls erregt wird, um zu bewirken, dass ihr zugeordneter Pol den Südpol . 18 des Rotors anzieht· So wird bei dem in Fig* 1 dargestellten Anlassmotor 10, wenn seine Wicklung A erregt wird, um an der ihr zugeordneten Polspitze eine Südpolarität zu erzeugen, die Wicklung C gleichzeitig erregt, um an der ihr zugeordneten Polspitze eine magnetische Nordpolarität zu erzeugen» Wenn man A_n, B , C_, D_Ä zur Darstellung der Erregung der Wicklungen A» B, G, D zum Erzeugen von magnetischen. Nordpolaritäten an ihren ihnen zugeordneten Polspitzen und A„i B_e, C- und D_n zur Darstellung der Erregung der gleichen

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Wicklungen zum Erzeugen magnetischer Südpolaritäten an ihren Polspitzen nimmt, so ist die Erregungsfolge der Wicklungen zum Erzielen einer Rechtsdrehung des Rotors A_ und G_, dann

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B_ und D_, dann G_a und A_ und dann D_ und Β__β Eine Linksdrehung des Eotors wird erzielt durch Erregen in der Reihenfolge A„ und CLf dann I) und Β«, dann G_a und A„ und dann B_a und D_n.

Bei jedem der vorstehend beschriebenen üblichen Erregungsabläufe verstellt sich der Rotor 12 bei jeder Veränderung in der Erregung der Motorwicklungen um 90 mechanische Grad ο Diese Bewegung wird allgemein als ein voller Schritt bezeichnet· Bei dem schrittsehaltmotörsystem nach der Erfindung werden die Wicklungen so erregt_f dass sich der Rotor bei jeder Veränderung in der Wicklungserregung nur um einen Bruchteil einer vollen Schrittbewegung verstellt» Dies wird erreicht, sowohl durch Erregen einander benachbarter Statorwicklungen während einiger Phasen des ErregungsSchemas, um ein resultierendes Magnetfeld zwischen den beiden zugeordneten angrenzenden Statorpolen zu erzeugen, als auch durch Verändern der Erregung der Wicklungen zwischen einer Anzahl unterschiedlicher Pegel» zu welchen zumindest ein Höchstpegel von einer Polarität und ein niedrigerer oder Zwischenpegel der gleichen Polarität gehören·

Pig* 2 zeigt eine als Beispiel dienende Schaltung, die sich zum Erregen der Wicklungen des Motors 10 nach der Erfindung verwenden lässt· In dieser Pigur ist die Wicklung A an einem Ende geerdet, während ihr anderes Ende über zwei gesonderte,

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durch die Leitungen 22a und 24a dargestellte Kreise an eine mit 20 bezeichnete Stromquelle mit positiver Spannung angeschlossen ist· Die leitung 22 umfasst einen Widerstand 26a und einen Schalter SA₁* während die leitung 24a einen Widerstand 28a und einen Schalter SA₂ umfasst« Die Schalter SA₁ und SA₂ sind elektrische Schalter, vorzugsweise Transistoren, die sich in Auswirkung von. ihnen über an eine Steuereinheit 34 angeschlossene Steuerleitungen 30a und 32a zugeführte Signalen öffnen und sehliessen, wobei die Steuereinheit 34 m eine passende logische Schaltung odo dgl· ist» um die an die Schaltersteuerleitungen 30a und 32a sowie an entsprechende, den anderen Wicklungen zugeordnete Steuerleitungen angelegte Signale in der richtigen Reihenfolge zu erzeugen» Alle anderen Wicklungen B, 0 und D sind geerdet und über Kreise, die dem Kreis für die Wicklung A entsprechen, an die Stromquelle 20 angeschlossen, wobei die diesen Wicklungen zugeordneten Bestandteile des betreffenden Kreises ausser einer passenden Änderung des Index die gleichen Bezugszeiohen

haben wie die für die Wicklung A» Die jeder Wicklung züge- ^ ordneten Widerstände 26 und 28 sind so ausgebildet, dass beispielsweise bei β·ίWicklung A₉ sofern der Sohalter SA-geschlossen und der Schalter SAo geöffnet ist, der zu der Wicklung A fliessende Strom auf den zugeordneten Pol a einen Zwischenwert magnetomotorischer Kraft ausübt, der seinerseits einen Magnetflu^sszwischenwert erzeugt, der bei nach ihm ausgerichtetem Rotor eindeutig unter dem Sättigungapegel des Pols liegt· Wenn die Schalter SA₁ und SA₂ geschlossen sind»

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fliesst durch die wicklung A ein höherer oder Höchstatramwert, der dem zugeordneten Pol einen höheren oder Höchstwert magnetomotorischer Kraft erteilt» Im einzelnen sind die Widerstände 26 und 28 für jeden Wicklungskreis so gewählt, dass, sofern nur der erste Schalter, beispielsweise der Schalter Sa.,, geschlossen ist, das sich ergebende, auf den Rotor ausgeübte magnetische Drehmoment etwa die Hälfte des Urehmoments beträgt, das bei der gleichen Stellung des Rotors erzeugt wird, wenn beide Schalter, d»h» die Schalter SA₁ und SAp» geschlossen sind· In der nachstehenden Beschreibung ist die durch das Schliessen nur des ersten der beiden Schalter einer Wicklung bewirkte Erregung dieser Wicklung als Halberregung und die durch das Schliessen ihrer beiden Schalter erzielte Erregung als Yollerregung bezeichnet»

]?ig» 3 zeigt, wie die verschiedenen Schalter der Schaltung, nach ?ig# 2 betätigt werden, um die Wicklungen A« B, G, D zu erregen, während fig» 4 die sich darau* ergebende Erregung der Wicklungen veranschaulicht» In Pig· 3 zeigt das Yorhsäensein einea horizontalen dicken Striofas bei einer gegebenen Rotorstellung an, dass der entsprechende Schalter geschlossen ist» während das fehlen eines solchen Strichs anzeigt» dass der betreffende Schalter geöffnet ist» In Fig. 4 gehören nur die schwarzen horizontalen Striche zu dem System nach JFig» 2» Daa Yorhandensein eines in senkrechter Richtung schmalen schwarzen horizontalen Strichs in einer gegebenen Rotoratel-

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lung zeigt an, dass die entsprechende Wicklung halb erregt ist, während das Vorhandensein eines in senkrechter Richtung breiten, schwarzen, horizontalen Strichs anzeigt, dass die entsprechende Wicklung voll erregt ist* Das Pehlen geglichen schwarzen horizontalen Strichs zeigt an, dass die zugeordnete Wicklung stromlos ist·

Aus pig· 3 und 4 ergibt sich, dass bei einer ersten Rotorstellung die Schalter SA.j und SAp geschlossen sind, um die Wicklung A voll zu erregen· Inder zweiten Rotorstellung bleiben die Schalter SA₁ und SAo geschlossen, während ein Schalter SB- zusätzlich geschlossen ist· Demzufolge ist, wie in Pig· 4.gezeigt, die Wicklung A in der zweiten Rot or stellung voll erregt und die Wicklung B halb erregt· In der dritten Rotorstellung sind die Schalter SA₁, SA₂, SB- und SB« alle geschlossen, um beide Wicklungen A und B voll zu erregen· In der vierten Rotorstellung sind die Schalter SA₁, SB- und SB« geschlossen, um die Wicklung B voll zu erregen und eine Wicklung A halb zu erregen· In der fünften Stellung sind die Schalter SB₁ und SB₂ geschlossen, um die Wicklung B voll zu erregen· Die weitere Betätigung der Schalter und die in den anderen Rot or st ellung en bewirkte Erregung der Wicklungen sind aus Fig· 3 und 4 entsprechend zu entnehmen»

Die durch Äas Erregungsschema nach Pig· 4 bewirkte Verstellung des Rotors ist am besten anhand von Pig· 5 zu verstehen·

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In dieser entsprechen die voll ausgezogenen Pfeile etwa einem Einheitsvektor, wobei sie je das durch eine Halberregung der zugeordneten Wicklung auf den Rotor einwirkende magnetische Drehmoment darstellen· folglich stellen zwei solcher hintereinander angeordneter Vektoren die volle Erregung einer Wicklung dar· Nach oben zeigende, voll ausgezogene Pfeile stellen die Erregung der Wicklung A> nach unten zeigende, voll ausgezogene Pfeile die Erregung der Wicklung C, nach, rechts zeigende, voll ausgezogene Pfeile die Erregung der Wicklung B und nach links zeigende, voll ausgezogene Pfeile die Erregung der Wicklung D dar« Der gestrichelte Pfeil veranschaulicht die Stellung des Rotors· In der ersten Stellung des Rdtore ist die Wicklung A voll erregt, damit der Rotor- sich nach dem Pol a ausrichtet· In der zweiten Stellung ist die Wicklung A voll erregt und die Wicklung B halb erregt, damit der Rotor sich in die in Pig· 5 als Stellung 2 dargestellte Stellung bewegt, in welcher er aus seiner ersten Stellung um etwa 22,5° nach rechts verstellt ist» In der Stellung 3 sind die Wicklung A und die Wicklung 23 beide voll erregt, damit der Rotor eine Stellung etwa auf der Hälfte zwischen den Polen a und b oder 45° aus der ersten Stellung einnimmt· In der Stellung 4 ist die Wicklung A halb erregt und die Wicklung B voll erregt, damit sich der Rotor um weitere 22,5° nach rechts bewegt· Aus den folgenden, in Pig» 5 dargestellten verschiedenen Stellungen ist zu ersehen, dass sich der Rotor bei jeder Veränderung

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seiner Stellung aus seiner vorgehenden Stellung um etwa 22,5° in Uhrzeigersinn weiter /bewegt, so dass sechzehn Schritte oder Stellungs-veränderungen erforderlich sind, um zu "bewirken, dass der Motor eine volle mechanische "Umdrehung und einen vollen, elektrischen Zyklus durchläuft β

Die Reihenfolge, in welcher die Schalter gemäss Mg« 3 betätigt werden, und die sich gemäss Figo 4 daraus ergebende Erregung der Wicklungen erzeugen, wie aus Pig« 5 ersichtlich, eine Rechtsdrehbewegung des Rotors» Durch Umkehrung der in fig» 3 dargestellten Schalterbeüäiigungsreihenfolge lässt sich eine Linksdrehbewegung des Rotors herbeiführen» Die₄Steuereinheit 34 zum Betätigen der verschiedenen Schalter SA₁ bis SDp kann die verschiedensten Formen haben und gehört an sich nicht zu der Erfindung© Im allgemeinen ist diese Steuereinheit eine Vorrichtung, die in Auswirkung von ihr in form von Eingangaimpulsen und eines RichtungsaignaJLs zugeführten Befehlen arbeitet, indem sie für jeden empfangenen Impuls die Veränderung des Erregungszustandes der Wicklungen aus einem Zustand in den nächsten herbeiführt, während die Veränderungsrichtung durch das Riehtungssteuersignal bewirkt wird»

pig» 6 zeigt einen !eil eines Schrittschaltmotorsystems nach der Erfindung, bei welchem für jeden Pol des Motors anateile von einer Wicklung zwei Wicklungen verwendet werden. Die

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Wicklungen A₁ und A₂ nach Pig» 6 sind beide auf dem Pol a eines Motors angeordnet, der im übrigen mit dem in Pig· 1 mit 10 bezeichneten Motor übereinstimmt, wobei ausserdem für die Pole b, c, d entsprechende (nicht dargestellte) Wicklungspaare vorgesehen sind» Ein Widerstand 26a und ein Schalter SA₁ sind zu der Wicklung A₁ in Reihe zwischen Erde und der positiven Spannungsquelle 20 angeschlossen, während ein Widerstand 28a und ein Schalter SA₂ zu der Wicklung A₂ in Reihe zwischen Erde und der Spannungequelle 20 angeschlossen sind» Die Arbeitsweise der Schalter SA₁ und SA₂ sowie der anderen, den anderen Wicklungen der anderen Pole zugeordneten, entsprechenden Schalter ist die gleiche, wie in Pig· 3 gezeigt, mit dem einzigen Unterschied, dass anstelle von einer Wicklung zwei Wicklungen verwendet werden, um auf den zugeordneten Pol eine magnetomotorische Kraft ausauüben, d»h·, dass zum Erzeugen einer Halberregung des Pols a der Schalter SA₁ (durch sich selbst) geschlossen wird, um nur die Wiellung A₁ zu erregen» Zum Erzeugen einer Vollerregung werden beide Schalter SA₁ und SA₂ geschlossen, um beide wicklungen A^ und A₂ zu erregen·

Pig· 7 ist ein Teilsohaltbild, welches eine andere Möglichkeit für das Erregen des Motors 10 nach Pig· 1 veranschaulicht, um eine Teilschritt-Schrittschaltung dee Rotors nach der Erfindung zu bewirken· Bei diesem System verwendet man eine Umkehrung des Stromes in den Wicklungen, um die gleichzeitige Erregung zueinander komplementärer Statorwioklunga-

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paare zu ermöglichen· In Figo 7 ist nur die der Wicklung A zugeordnete elektrische Schaltung dargestellt, jedoch sind ausserdem für die Wicklungen B, G und D entsprechende Schaltungen vorgesehen·

Die Schaltung nach Fig» 7 entspricht der Schaltung nach Pig· 2, mit der Ausnahme, dass sie eine Schaltvorrichtung zum Umkehren des Stromflusses durch j ede Wicklung enthält, so dass, wenn eine Wicklung erregt ist_s um an der ihr zugeordneten Polapitze eine magnetische Nordpolarität zu erzeugen, die zu ihr komplementäre Wicklung erregt werden kann, um an der ihr zugeordneten Polspitze eine magnetische Südpolarität zu erzeugen· Im einzelnen umfasst die der Wicklung A zugeordnete Schaltung zwei an die positive Spannungs- - quelle- 20 angeschlossene Speiseleitungen 22a und 24a, ν·η welchen die Leitung 22a einen zu dem Schalter SA* in Reihe liegenden Widerstand 26a und die Leitung 24a einen zu dem Schalter SA₂ in Reihe liegenden Widerstand 28a enthält* Die Minusansehlüsse der Widerstände sind ihrerseits an einen gemeinsamen Anschluss 36a angeschlossene» Eine allgemein mit 38a bezeichnete Schaltvorrichtung -'ist zwischen dem gemeinsamen Anschluss 36a und der Wicklung A angeschlossen und betätigbar, um die beiden Anschlüsse der WicklungA entweder vorwärts oder rückwärts mit dem Anschluss 36a bzw· Erde zu verbinden und durch die'Wicklung entweder vorwärts oder rückwärts einen Stromfluss herbeizuführen» Die Schaltvorrichtung 38a kann die verschiedensten Formen haben· Sie besteht gemäss

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der Darstellung in Pig» 7 aus vier Schaltern 40a, 42a, 44a und 46a, die je aus einem Transistor bestehen können und je zwischen einem geöffneten und einem geschlossenen Zustand in Auswirkung von Signalen verstellt werden, die an zugeordneten Steuerleitungen 48a, 50a, 52a und 54a auftreten, die mit einer Steuereinheit 56 verbunden sind_} die bei ihrem Betrieb die richtigen zur Betätigung der Schalter in der gewünschten Reihenfolge erforderlichen Signale erzeugte Die Schalter 40a und 44a sind mit dem gemeinsamen Anschluss 36a verbunden, während die Schalter 42a und 46a geerdet sind» Ein Vorwärtsstromfluss durch die Wicklung A wird durch Öffnen der Schalter 40a und 46a und Schliessen der Schalter 42a und 44a erhalten, ein Rückwärtsstromfluss durch die Wicklung A durch Öffnen der Schalter 44a und 42a und Schliessen der Schalter 40a und 46a.

Die Arbeitsweise des Systems nach Pig» 7 ist die gleiche wie die des Systems nach Pig» 2 mit der Ausnahme, dass, sobald die Wicklung A erregt wird, auch die Wicklung C bis auf den gleichen Pegel, jedoch in entgegengesetzter Richtung erregt wird· Entsprechend wird beim Erregen der Wicklung B auch die Wicklung D bis auf den gleichen Pegel, jedoch in entgegengesetzter Richtung, erregt, die Wicklung A beim Erregen der Wicklung C bis auf den gleichen Pegel, jedoch in entgegengesetzter Richtung und die Wicklung B beim Erregen der Wicklung D bis auf den gleichen. Pegel, jedoch in entgegengesetzter Richtung« Diese Erregung der Wicklungen ist am besten

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BAD ORIGINAL

anhand von Figo 4 und bei Betrachtung sowohl der vollen schwarzen horizontalen Balken als auch der schraffierten horizontalen Balken verständlich. Sie vollen schwarzen horizontalen Balken stellen die Erregung der Wicklungen zum Erzeugen magnetischer Südpolaritäten an den entsprechenden Polspitzen und die schraffierten horizontalen Balken die Erregung der Wicklungen zum Erzeugen magnetischer llordpolaritäten an den entsprechenden Polspitzen dar» Somit ist aiis Pigo 4 ersichtlich, dass in der ersten Rot or st ellung die v/ickiung A und die v/icklung C voll erregt sind, und zwar die Wicklung A in Südrichtung und die Wicklung C in liordrichtung* In der aweiten Rotorstellung sind die Wicklungen A und G in entgegengesetzten Richtungen voll erregt, während die "Wicklungen B und D in entgegengesetzten Richtungen halb erregt sind« In der dritten Rotorstellung sind alle Wicklungen voll erregt, jedoch sind die Wicklungen A und B so erregt, dass sie Polapttzen mit Südpolarität erzeugen, während die Wicklungen C und D so erregt sind, dass sie Polspitzen, mit lordpolarität erzeugen» Der Erregungszustand in den übrigen Rotoratellungen ergibt 3ich aus !ig» 4·

Im einzelnen ist noch darauf hinzuweisen, dass sioh eine noch weitere» zu der Erfindung gehörende Teilung der Rotor-"bewegung erzielen lässt _% indem eine gross ere Anzahl Erregungspegel vorgesehen wird, zwischen welchen die Wicklungen geschaltet werden» Ausserdem ist klar, dass die Erfindung nicht

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SAD

auf die Verwendung für ein Antriebssystem mit einem einzl- '"^;< gen, nur einen Stator und einen Rotor umfassenden Schrittschaltmotor begrenzt ist und sie ebensogut für Motoren mit mehreren Statoren und/oder Rotoren verwendet werden kann»
Auch lässt sie sich auf Antriebssysteme mit einem zusammengesetzten Motor anwenden, der aus mehreren einzelnen Fortsohaltmotoren besteht, deren Rotoren auf einer gemeinsamen Welle befestigt oder untereinander zu einer Gleichlaufdrehbewegung mechanisch sonstwie verbunden sind, wobei in
den nachstehenden Ansprüchen die Bezeichnung "Motor¹¹ einen solchen zusammengesetzten Motor einschliesst·

Pat ent an sp rüoh e:

209808/05 U BADORiOlNAL

Claims (1)

1. Pat ent a ns pr üo h e t

   Schrittschaltmotor mit einem Rotor, einem Pole aufweisenden Stator, mehreren auf den Statorpolen angeordneten Wicklungen und Mitteln, um die Wicklungen in der Weise zu erregen, dass ihr Erregungsschema in schrittweiser I¹OIge verändert wird, um eine schrittweise Veränderung in der Magnetisierung der Statorpole und eine damit einhergehende schrittweise Verstellung des Rotors zu bewirken, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Erregen der Wicklungen (A, B, Gi I)) Mittel umfassen, um die Erregung so zu verändern und zu steuern, dass die auf jeden der Statorpole (a, b, c, d) ausgeübte magnetomotorische Kraft zwischen einer Anzahl gesonderter Pegel verändert wird, die zumindest einen Höchstpegel einer Polarität und einen niedrigeren Pegel der gleichen Polarität umfasst·

   209808/0514 bad o_Rle/NAt

   Schrittachaltmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Verändern der Erregung so ausgebildet sind, dass die auf Jeden der Statorpole (a, b, c, d) ausgeübte magnetomotorische Kraft zwischen einer Anzahl gesonderter Pegel veränderbar ist, die zumindest einen Höchstpegel einer Polarität, einen niedrigeren Pegel der gleichen Polarität und im wesentlichen einen Nullpegel umfasst»

   3» Schrittachaltmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Verändern der Erregung so ausgebildet sind, dass die auf jeden der Statorpole (a, b, c, d) ausgeübte magnetomotorische Kraft zwischen einer Anzahl gesonderter Pegel veränderbar ist, die zumindest einen Höchstpegel einer Polarität, einen niedrigeren Pegel der gleichen Polarität, einen Nullpegel, einen Höchstpegel der entgegengesetzten Polarität und einen niedrigeren Pegel der entgegengesetzten Polarität umfasst«

   4» Schrittschaltmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf jedem der Statorpole (a, b, c,d) eine Y/icklung (a, B, 0 bzw· D) angeordnet ist und die Mittel zum Verändern der Erregung zumindest zwei gesonderte Kreise (22a, 24a; 22b, 24b; 22c, 24c j 22d, 24d; Fig· 2) enthalten, die an mindestens eine Wicklung angeschlossen sind,

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   BAD OBlGiNAL

   wobei die beiden Kreise zumindest zu der einen Wicklung in Reihe und zueinander parallel geschaltet sind» während mindestens einer der beiden Kreise einen erheblichen, elektrischen Widerstand (26a bzw» 28a usw») aufweist und jeder der beiden Kreise einen Schalter (SA₁ bzw» SAp usw·) enthält* um den Stromfluss durch den zugeordneten Kreis aus- oder einzuschalten»

   5. Schrittschaltmotor nach. Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Verändern der Erregung ferner Mittel enthalten, um im Verlaufe einiger Phasen der Sohrittschaltfolge die Schalter '(SA₁ ,"SA₂;. SB-,, SB₂ usw·) beider Kreise zu schliessen, im Verlaufe anderer Phasen der Folge nur einen der Sehalter zu schliessen und im. Verlaufe noch anderer Phasen der Folge beide Schalter zu öffnen·

   6· Schrittschaltmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf jedem der Statorpole (a_f b, c, d) mindestens zwei Wicklungen (A₁» A₂-; B₁,' B₂ usw·} Pig· 6) angeordnet sind, und die Mittel zum Verändern der Erregung zwei gesonderte, Kreise umfassen, die je mit einer der Wicklungen in. Reihe liegen, wobei mindestens einer der beiden Kreise einen erheblichen elektrischen Widerstand (26a bzw» 28a usw) aufweist und jeder der Kreise einen Schalter (SA₁ bzw· SA₂ new·) enthält, um den Kreis für den. Stromfluss durch ihn zu öffnen und zu achliessen·

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   7· Schrittachaltmotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Verändern der Erregung Mittel enthalten, um im Verlaufe einiger Phasen der schrittweisen Folge die Schalter (SA^, Sa₂; SB-, SB₂ usw·) beider Kreise zu schliessen, im Verlaufe anderer Phasen der Folge nur einen der schalter zu schliesaen und im Verlaufe noch anderer Phasen der Folge beide Schalter zu öffnen»

   8e Schrittschaltmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf jedem der Statorpole (a, b, c, d) mindestens eine Wicklung (A, B, G bzw· D) angeordnet ist und die Mittel zum Verändern der Erregung mindestens zwei gesonderte, zueinander,parallele und an einen gemeinsamen Anschluss (36a, 36b, 36c bzw· 36d) angeschlossenen Kreise (22a, 24a usw·j Fig· 7) enthalten, von welchen mindestens einer einen erheblichen elektrischen Widerstand (26a bzw· 28a usw.) aufweist, und jeder der Kreise einen Schalter (SA₁, SA₂ usw·), um den zugeordneten Kreis für den Stromdurchfluss durch ihn zu öffnen und zu schliessen, aowie zwischen dem: gemeinsamen Anschluss (36a) und der zugeordneten Wicklung (A» B, C bzw· D) angeschlossene Schaltmittel (38a, 38b, 38o bzw· 38d) enthält, die betätigbar aind, um den von dea gemeinsamen Anschluss (36a) aus fliessenden Strom entweder vorwärts oder rückwärts durch die Wicklung (A, B, Q bzw» D) strömen zu lassen·

   209808/0514 ^#/*

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   9c. Schrittschaltmotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dasa die Mittel zum Verändern der Erregung ferner Mittel enthalten, um im Verlaufe einiger Phasen der ■"schrittweisen IoIge die Schalter .(SA₁, SA₂ usw.) beider Kreise zu schliessen» im Verlaufe anderer Phasen der Folge nur einen der Schalter zu schliessen und im Verlaufe noch anderer Phasen der Folge beide Schalter zu öffnen»

   10· Schrittschaltmotor nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Verändern der Erregung ferner Mittel enthalten, um die Schalter (38a, 38b, 38c bzw· 3^8d) zwischen dem gemeinsamen Anschluss (36a, 36b, 36o 'bzwο 36d) und der Wicklung (Af B, 0 bzw· D) so zu betätigen, dass der Strom im Verlaufe einiger Phasen der schrittweisen Folge vorwärts durch die Wicklung und im Verlaufe anderer Phasen der Folge rückwärts durch die Wicklung fliesst*

   Bad 209808 /OB U

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