DE3213263C2 - Einphasenschrittmotor - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Einphasenschrittmotor, dessen Stator eine Wicklung (1), einen Kern (2) und ein Blech (3) mit einer die Statorpole bildenden Öffnung umfaßt. Der Rotor (12) besteht aus einem Permanentmagneten (13) und einer Achse (14) und ist in Lagern (15, 16) im Blech (3) gelagert. Die Statorpole, die eine magnetische Asymmetrie aufweisen, sind mittels Stegen verbunden. Der Rotor (12) und seine Lagerungen (15, 16) sind in einer Kapsel (4) angeordnet, die in Form eines Gehäuses (8) und eines Deckels (9) ausgeführt und in der Öffnung des Blechs (3) eingesetzt ist. Die Kapsel (4) hat einen zylindrischen Außenansatz (10), der zum Rotor (12) gleichachsig angeordnet ist. Das Gehäuse (8) der Kapsel (4) weist einen Stützflansch (11) auf, der den Rotor (12) in bezug auf die Statorpole ausrichtet. Die Erfindung kann im Diskret-Elektroantrieb Anwendung finden.

Description

— daß der Rotor (12) in einer als Gehäuse (8) mit Deckel (9) ausgeführten und in der Öffnung des Blechs (3) eingesetzten Kapsel (4) untergebracht ist, wobei die Kapsel (4) einen mit dem Rotor (12) koaxial angeordneten zylindrischen Außenansatz (10) und das Kapselgehäuse (8) einen Stützflansch (11) aufweisen, durch den der Rotor (12) gegenüber den Statorpolen ausgerichtet wird, und

— daß der Durchmesser (11) des Gehäuses (8) der Kapsel (4) größer ist als der Durchmesser der öffnung des Blechs (9) um eine Toleranzgröße, die den Sitz der Kapsel (4) in der öffnung des Blechs (3) mit Übermaß gewährleistet und zu einer Dehnung der Stege (5,6) führt.

2. Einphasenschrittmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützflansch (11) des Gehäuses (8) der Kapsel (4) zweistufig ausgeführt ist.

3. Einphasenschrittmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (9) der Kapsel (4) dreistufig (9', 9", 9'") ausgeführt ist, wobei eine von diesen Stufen sich im Gehäuse (8) der Kapsel (4) befindet.

Die Erfindung betrifft einen Einphasenschrittmotor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Einen derartigen Einphasenschrittmotor beschreibt die DE-OS 25 09 883, die der US-PS 33 70 189 entspricht.

Der Einphasenschrittmotor besteht dabei aus drei Haupteinheiten: aus einer Spule mit einem Kern, einem Stator-Magneteisen mit einer öffnung und mit magnetisch asymmetrischen Polen und aus einem Rotor mit diametral magnetisiertem Permanentmagneten und mit einer Buchse aus unmagnetischem Werkstoff mit zwei Lagern. Der Rotor ist in der Öffnung des Stator-Magneteisens untergebracht. Die Buchse aus unmagnetischem Werkstoff mit zwei Lagern schützt den Rotor vor Staub.

Dieser Einphasenschrittmotor weist einen komplizierten Aufbau des Magneteisens auf, eine genaue Axialeinstellung des Rotors in bezug auf den Stator und eine genaue Zentrierung der Rotorwelle in bezug auf den Außenbelastungs-Mechanismus sind erschwert. Der Zusammenbau des Motors ist kompliziert.

Die DE-OS 14 88 747 betrifft einen Schrittmotor, der einen ähnlichen Aufbau zeigt. Dabei soll durch die besondere Gestaltung der Luftspalte an jeder Statorpolfläehe dem Rotor bei stromloser Feldspule eine bevorzugte Ruhestellung verliehen werden, wobei die Rotorpole bei erregter Feldspule aus einer mit der Richtung des Statormagnetflusses durch den Luftspalt direkt zusammenfallenden Stellung verlagert werden.

Die DE-OS 24 38 563 betrifft einen Schrittschaltmotor für einen Zeitgeber. Dabei ist für das Lager der Rotorachse eine Stützeinrichtung vorgesehen, die koaxial zur Rotorachse angeordnet ist. Die Stützeinrichtung dient als eine die Statoren einstellende Führung und kann eine die Statoren berührende Seitenwand aufweisen.

In der GB-PS 14 59 981 ist ein gattungsgemäßer Einphasenschrittmotor beschrieben, der einfacher aufge-

baut ist. Dieser Motor enthält einen Stator mit einer Wicklung und einem Magneteisenkern. Ein Blech weist durch Stege verbundene magnetische asymmetrische Statorpole und zwischen diesen eine Öffnung auf. Der Rotor besteht aus einem radial magnetisierten Permanentir.agneten. Der Wirkungsgrad dieses Motors ist jedoch gering, weil durch die Stege zwischen den Statorpolen sich mehr als 20% des Magnetflusses des Rotormagneten schließt, was das elektromagnetische Moment vermindert. Darüber hinaus sind im Motor keine Elemente zur genauen Axialeinstellung des Rotors in bezug auf die Statorpole und zur Zentrierung der Rotorwelle in bezug auf die angetriebenen Bauteile vorhanden, wodurch sich die Zuverlässigkeit des Motors verringert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Einphasenschrittmotor der eingangs geschildei tan Art dahingehend zu verbessern, daß der Wirkungsgrad und die Zuverlässigkeit des Motors erhöht werden, wobei gleichzeitig der Zusammenbau vereinfacht und Reparatüren erleichtert werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.

Die Unteransprüche enthalten zweckmäßige weitere Ausbildungen.

Die Ausführung des Einphasenschrittmotors mit einem einheitlichen Rotorteil ermöglicht es, seinen Zusammenbau zu vereinfachen, den Wirkungsgrad und die Zuverlässigkeit zu erhöhen sowie seine Reparaturfähigkeit zu verbessern.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Gesamtansicht eines Einphasenschrittmotors;

Fig.2 einen Axialschnitt H-II in Fig. 1, wobei der zylindrische Ansatz der Kapsel auf dem Deckel ausgeführt ist;

Fig.3 einen Einphasenschrittmotor, bei dem der zylindrische Ansatz am Kapselgehäuse ausgeführt ist und der Deckel drei Stufen aufweist;

F i g. 4 einen Einphasenschrittmotor mit zweistufigem Stützflansch;

F i g. 5 einen Einphasenschrittmotor, bei dem der Stützflansch des Kapselgehäuses an seiner Verbindungsstelle mit dem Deckel ausgeführt ist.

Bei dem Einphasenschrittmotor ist der Stator aus einem eine Wicklung 1 tragenden Magneteisenkern 2 und einem Magneteisenblech 3 zusammengebaut, in dem eine öffnung und magnetisch asymmetrische Statorpole

vorgesehen sind. In der öffnung ist zwischen eingekerbten Stegen 5, welche die Statorpole darstellen, eine Kapsel 4 untergebracht. Das Blech 3 ist durch Schrauben 7 mit dem Kern 2 verbunden.
Die Kapsel 4 besteht aus einem Gehäuse 8 (Fig.2) und einem Deckel 9. An der Kapsel 4 gibt es einen zylindrischen Außenansatz 10, während das Gehäuse 8 einen Stützflansch 11 aufweist, mit dem der Rotor 12 bezüglich des Blechs 3 ausgerichtet wird. Der Rotor 12

weist einen an der Achse 14 befestigten Permanentmagneten 13 auf und ist in Lagern 15 und 16 im Gehäuse 8 bzw. im Deckel 9 gelagert

Der Durchmesser des Gehäuses 8 kann Lm eine Toleranzgröße größer als der der Öffnung sein, um einen Sitz der Kapsel in der Öffnung mit Üb-'-rmaß zu gewährleisten. Dabei dehnen sich die Stege 5,6 (F i g. 1) aus, so daß ihr Querschnitt abnimmt, der magnetische Widerstand des Rotors zunimmt, wodurch der sich durch die genannten Stege schließende Rotor-Magnetfluß verringert wird, was zu Erhöhung des Wirkungsgrades des Einphasenschrittmotors führt.

Der Flansch 11 gewährleistet eine hohe Genauigkeit der axialen Einstellung des Rotors 12 bezüglich dem Blech 3, während der Ansatz 10 der Kapsel 4 eine genaue Zentrierung der Welle 14 des Rotors 12 bezüglich des angetriebenen Mechanismus ermöglicht, wodurch sich die Zuverlässigkeit des Einphasenschrittmotors erhöht.

Die dreistufige (9', 9", 9'") Ausführung des Deckels 9 gemäß Fig.3 oder des zweistufigen Flansches 11 mit Ansätzen 11' gemäß Fig.4 und 11" verbessert die Reparaturfähigkeit des Einphasenschrittmotors, da die Demontage des Rotorteils ermöglicht wird.

F i g. 5 zeigt die in der öffnung des Blechs 3 untergebrachte Kapsel 4 mit dem Rotor 12. Der Flansch 11 des Gehäuses 8 ist an der Verbindungsstelle des Gehäuses 8 mit dem Deckel 9 ausgeführt.

Der Motor arbeitet wie folgt:

Wenn die Wicklung 1 stromlos ist, stellt sich der Rotor 12 unter Einwirkung des Magnetflusses des Permanentmagneten 13 (F i g. 2) in eine solche Lage ein, bei der der magnetische Widerstand des für den Permanentmagneten 13 äußeren Magnetkreises minimal ist, d. h. die Magnetisierungsachse des Rotors 12 unter einem Winkel zu der magnetischen Achse des Blechs 3 steht. Gespeist wird der Motor mit Impulsen wechselnder Polarität. Wenn durch die Wicklung ein Stromimpuls fließt, durch den die Statorpole gleichnahmig wie die Pole des Magneten 13 gepolt werden, wo wirkt auf den Rotor 12 ein Moment in einer Richtung, die den kürzesten Weg bis zur Lage sichert, bei der die Magnetachsen des Rotors und des Stators zusammenfallen. Hört der Stromimpuls auf, so nimmt der Rotor 12 unter der Wirkung des Magnetflusses des Magneten 13 eine Lage ein, die diametral entgegengesetzt zur Ausgangslage ist. Wird die Wicklung von einem nächstfolgenden Stromimpuls umgekehrter Polarität durchflossen, so wiederholt sich der Vorgang und der Rotor 12 führt eine volle Umdrehung aus, womit sich ein ganzer Arbeitszyklus vollzieht.

Da die Kapsel 4 mit dem Ansatz 10 (F i g. 2) und dem Flansch 11 in der Öffnung des Blechs 3 mit Übermaß angeordnet ist, wird der Wirkungsgrad des Einphasenschrittmotors wesentlich erhöht, es vermindert sich die Zahl seiner Montageeinheiten, der Rotorteil kann unabhängig von dem Stator zusammengebaut und geprüft werden, wobei sich die Ausrichtung des Rotors 12 bezüglich der Pole des Stators vereinfacht. Es wird verhindert, daß äußerer Staub in die Zone der rotierenden oo Elemente des Rotors 12 gelangen kann, was den Zusammenbau des Einphasenschrittmotors vereinfacht und seine Zuverlässigkeit und Reparaturfähigkeit erhöht.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen b5

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Einphasenschrittmotor, dessen Stator einen Kern mit einer Wicklung und ein Blech mit durch Stege verbundenen magnetisch asymmetrischen Statorpolen an einer Öffnung im Blech aufweist und dessen Rotor einen diametral magnetisierten Permanentmagneten und Lager enthält, dadurch gekennzeichnet,