DE1788135C3 - Einphasenschrittmotor. Ausscheidung aus: 1613479 - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Emphasenschrittmotor für elektrische Ansteuerung durch Wechselspannungen oder taktmäßig schaltbare Gleichspannungen mit beliebigen Schaltfolgefrequenzen und mit einem polarisierten Rotor gleichmäßiger Polteilung und in Umfangsrichtung abwechselnder Polarität sowie einem Stator mit einer gleichen Anzahl von den einzelnen Rotoipolen gegenüberliegenden, durch Spulenwicklungen erregbaren Statorpolen, die sich aus je einem Haupt- und einem Hilspol zusammensetzen.

Es sind bereits derartige Einphasenschrittmotoren bekannt (französische Patentschrift 1 220 467), deren Stator aus einer Ringspule und einem diese umgebenden Blechmantel mit von den Stirnflächen auf die innere Z\ linderfläche umgebogenen, kammartig ineinandergreifenden Polen wechselnder Polarität besteht und die einen dauermagnetischen Rotor mit einer der Zahl der Statorpole entsprechenden Anzahl von Rotorpolen enthalten. Dort wird durch Ausbildung der Statorpolzähne in entsprechend geformte Haupt- und Hilfspole ein erhöhtes Anlaufdrehmoment und ein erhöhtes Haltemoment erreicht. Nachteilig ist jedoch, daß diese Einphasenschrittmotoren eine relativ hohe Verlustleistung aufweisen.

Des weiteren sind Einphasenschrittmotore bekannt (deutsche Auslegeschrift 1 104 042), deren Rotor aus einem auf der Rotorwelle sitzenden, axial magnetisierten Dauermagnetkern und zwei Polscheiben besteht, von denen jede in zylinderförmige, mit Abstand zum Kern angeordnete Teile übergeht und in /wei Polflügeln endet, die in der Abwicklung etwa die Form eines stumpfwinklig-gleichschenkligen Dreiecks aufweisen, wobei jeweils eine der der Polscheibe benachbarten Spitzen abgekappt ist. Die Größe der Polflügel und deren Anordnung ist so gewählt, daß vor oder nach jedem Schritt einem Statorpol der sich von der stumpfwinkligen Spitze bis zu der abgekappten Spitze erstreckende Teil eines Polflügels und ein sehr kleiner Teil der spitzwinkligen Spitze des benachbarten, entgegengesetzt polarisierten Polflügels gegenüberstehen. Die Verwendung solcher Polflügel hat zur Folge, daß in diesen eine Überlagerung des vom Dauermagneten erzeugten magnetischen Flusses und des vom Stator herrührenden, entgegengesetzten magnetischen Flusses stattfindet, was zusammen mit der Form der Polflügel zu einem relativ geringen Anlaufdrehmoment und Haltemoment und zu einem starken Überschwingen und Einpendeln des Rotors in seine jeweilige neue Lage führt. Die Verlustleistung dieser Motoren ist entsprechend hoch.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Einphasenschrittmotor mit einem hohen Anlaufdrehmoment und einem ausreichenden Hakemoment zu schaffen, der eine möglichst geringe Verlustleistung besitzt.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Einphasunschrittmotor der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dünne, weichmagnetische Blechstreifen auf den Rotorpolen angebracht sind, deren Dicke ^o bemessen ist. daß sie bereits durch einen Teil des Statorkraftflusses sättigbar sind.

Die dünnen Blechstreifen besitzen am zweckmäßigsten die Länge des Rotors und ihre Breite ist gleich oder kleiner als die Breite der Hauptpole des Stalon..

Im Ruhezustand, d. h. bei erregungsfreiem Stator, wird den einzelnen Polblechen das magnetische Feld der Rotorpole aufgedrückt. Unter der Voraussetzung, daß der Luftspalt zwischen einem Rotor mit Blechstreifen und dem Stator und einem Rotor ohne Blechstreifen und dem Stator gleich ist. ist auch der magnetische Fluß, der vom Rotor ausgeht und sich über den Stator schließt, in beiden Fällen gleich. Dies bedtutet, daß das Haltemoment durch Aufbringen der Blechstreifen auf den Rotor nicht verändert wird. Bei Erregung des Stators wird mit zunehmender Erregung das den Blechstreifen vom Rotor aufgedruckte magnetische Feld verdrängt, d. h. geschwächt, so daß bei einer bestimmten Erregung das \om Rotor herrührende magnetische Feld in den Blechstreifen verschwunden ist. Das originäre Magnetfeld des Rotors wird jedoch praktisch nicht verändert, dies insbesondere, wenn es sich um einen Rotor aus einem ferritischen Material, beispielsweise Bariumferrit, handelt. Bei weiter steigender Erregung werden nunmehi die Blechstreifen vom Statorfeld gesattigt, was zur Folge hat, daß sich der Motor in diesem Zustand verhält wie ein Einphasenschrittmotor mit einem Rotor ohne Blechstreifen und einem um die Dicke der Blechstreifen vergrößerten Luftspalt. Wenn die Dicke der Blechstreifen so bemessen wird, daß sie bereits durch einen kleinen Teil des Statorkraftflusses sättigbar sind, verringert sich in der Anlaufphase das Haltemoment und der Motor benötigt zum Anlaufen eine geringere Erregung, d.h., es tritt eine geringere Verlustleistung auf.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel zeigt, näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Schrittmotor und

F ig. 2 eine Abwicklung des inneren Zylindermantels und des Rotors des Schrittmotors gemäß Fig. 1.

In einer Grundplatte 1 und der Stirnseite eines daran befestigten Gehäuses 2 ist die Achse 3 des Magnetrotors 4 gelagert. Der Rotor besteht aus einem

1 783

nicht magnetisierbaren Kern 5 und einem darauf sitzenden hohlzylindrischen Dauermagneten 6 aus einem Material hoher Koerzitivfeldstärke, wie beispielsweise Barium- oder Strontiumferrit. Die Magnetpole 7 sind auf die äußere Zylindermantelfläche des Dauermagneten 6 aufmagnetisiert. In dem Gehäuse! befindet sich des weiteren der koaxial zur Rotorachse 1 angeordnete Stator mit der Ringspule 8 und diese schalenförmig umschließenden Statorblechen 9 und 10, die von den Stirnflächen auf die innere Zylinderfläche des Stators umgebogene, kammartig ineinandergreifende, die Statorpole darstellende

Zähne wechselnder Polarität tragen.

Jeder dieser Zähne besitzt eine L-förmige PoI-flärhe. deren langer Schenkel ungefähr parallel zur Rotorachse 3 verläuft und einen Hauptpol Ii darstellt und deren kurzer in Umfangsrichtung verlaufender Schenkel als Hilfspol 12 dient. Je ein Hauptpol 11 der einen Zahnreihe eines Statorbleches 9 bzw. 10 wirkt mit einem in axialer Richtung versetzten Hilfspol 12 des anderen Statorbleches 10 bzw. 9 zusammen, der an der Vorderkante des Hauptpols Ii endeL Jeder Hilfspol 12 ist von dem in Rotorumlaufrichtung - diese ist durch den Pfeil gekennzeichnet - vorangehenden Hauptpol 11 gleicher Polarität durch eine Lücke 13 im Stator magnetisch getrennt. Ein zunehmender magnetischer Übergang von einem Hilfspol 12 auf den mit ihm verbundenen Hauptpol 11 wird durch die schräge Begrenzung erreicht, deren Verlauf sich im H.lfcpol 12 fortsetzt. Zur Erzielung eines gewünschten Drehmomentyerlaufs kann dieser übergang auch eine andere kurvenform besitzen. Die einander gegenüberliegenden Kanten von Haupt- und Hilfspol sind zueinander parallel. Die Statorpole stehen mit einem kleinen radialen Luftspalt den Rotorpolen 7 gegenüber und da die Polarität der beiden Statorbeche9 und 10 verschieden ist, wirken immer ein Hauptpo 11 und ein entgegensetzt polarisierter Hilfspol 12 kleinerer Fläche des Stators mit einem Rotorpol 7 zusammen. Jeder Rotorpol 7 ist mit einem dünnen, weichmagnetischen Blechstreifen versehen, dessen Lange gleich der des Rotors ist und dessen Bre.te nahezu der Breite der Hauptpole entspricht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Einphasenschrittmotor für elektrische Ansteuerung durch Wechselspannungen oder taktmäßig schaltbare Gleichspannungen mit beliebigen Schaltfolgefrequenzen und mit einem polarisierten Rotor gleichmäßiger Polteilung und in Umfangsrichtung abwechselnder Polarität sowie einem Stator mit einer gleichen Anzahl von den einzelnen Rotorpolen gegenüberliegenden, durch Spulenwicklungen erregbaren Statorpolen, die sich aus je einem Haupt- und einem Hilfspol zusammensetzen, dadurch gekennzeichnet, daß dünne, weichmagnetische Blechsfreifen auf den Rotorpolen (7) angebracht sind, deren Dicke derart bemessen ist, daß sie bereits durch einen Teil des Statorkraftflusses sättigbar sind.

2. Einphasenschritimotor nach Anspruch 1, dadui Ji gekennzeichnet, daß die diimitii Bkuhstreifen die Länge des Rotors (4) besitzen und ihre Breite gleich oder kleiner als die Breite der Hauptpole (U) des Stators ist.

25