DE3238262A1

DE3238262A1 - Mehrphasenschrittmotor

Info

Publication number: DE3238262A1
Application number: DE19823238262
Authority: DE
Inventors: Christian Dipl.-Ing. 6233 Kelkheim Lindig
Original assignee: Mannesmann VDO AG
Current assignee: Mannesmann VDO AG
Priority date: 1982-10-15
Filing date: 1982-10-15
Publication date: 1984-04-19

Description

Mehrphasenschrittmotor
Die Erfindung bezieht sich auf einen Mehrphasenschrittmotor, insbesondere Zweiphasenschrittmotor, mit einem drehbar gelagerten Rotor, der ein oder mehrere Rotormagnete aufweist, die mit wechselweiser Polarität entlang ihrer Umfangsrichtung magnetisiert sind, mit den bzw. die Rotormagnete umschließenden, koaxial nebeneinander angeordneten, mit einer Antriebsschaltung verbundenen Spulen, die von Statoren umschlossen sind, wobei zwischen zwei Statoren eine Scheibe aus einem nichtmagnetischen Material angeordnet ist.
Derartige Mehrphaäenschrittmotoren sind bekannt. Bei diesen Motorenbesteht.aber das Problem, daß es aufgrund unterschiedlicher Lastverhältnisse, die der Rotor bei seiner Drehbewegung zu überwinden hat, dazu kommen kann, daß entweder Schritte zu wenig vom Rotor ausgeführt werden oder es durch Überschwingen des Rotors zu zusätzlichen Schaltschritten kommt.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung einen Mehrphasenschrittmotor nach dem Oberbegriff zu schaffen, der mit einfachen Mitteln ein exaktes Einhalten der Schaltschritte gewährleistet.
Diese Aufga-be wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der Scheibe ein Nachweiselement zur Erfassung des Drehzustandes des Rotors angeordnet ist, das mit einer Korrektursteuereinheit zur Korrekturansteuerung- der Antriebsschaltung verbindbar ist. Dieses Nachweiselement ermöglicht es genau die jeweiligen ßewegungsverhältnisse des Rotors zu erfassen und ein entsprechendes Signal der Korrektursteuereinheit zuzuleiten, welche wiederum, wenn es erforderlich ist, ein entsprechendes Korrektursignal der Antriebsschaltung zuleitet. Damit können entweder die Antriebsimpulse beeinflußt werden oder aber der jeweiligen Drehbewegung angepaßte Dämpfungsimpulse nach jedem Schritt auf den Rotor einwirkend gesteuert werden.
Die Anordnung des Nachweiselements in der Scheibe ermöglicht den Schrittmotor trotz des Nachweiselements mit geringem Bauvolumen auszubilden und führt gleichzeitig zu einer gegen äußere mechanische Einflüsse geschützten Anordnung, die sich auch leicht montieren läßt.
Auf einfache Weise können die Verbindungsleitungen des Nachweis elements zur Korrektursteuereinheit radial aus der Scheibe heraugeführt sein,so daß sie an einer-günstigen Stelle vom Motor weggeführt werden können.
Das gleiche gilt auch, wenn die zur Antriebsschaltung führenden Ansteuerleitungen von den Spulen axial in die Scheibe und in der Scheibe radial nach außen geführt sind.
Ein besonders vorteilhaft zu handhabenderVerbindungsanschluß wird erreicht, wenn an der radial äußeren Peripherie der Scheibe ein Steckanschluß der Verbindungsleitungen und/oder der Ansteuerleitungen angeordnet ist. Damit entstehen keine Schwierigkeiten beim Anschließen des Motors. Vorzugsweise sind dabei die Verbindungsleitungen und/oder Ansteuerleitungen mit radial von der Peripherie der Scheibe hervorstehenden Anschlußstiften verbunden.
Eine einfache Ausbildung sowie Montage derartiger Anschlußstifte ist dadurch gegeben, daß die Verbindungsleitungen und/oder Ansteuerleitungen in radial nach außen mündende Bohrungen der Scheibe geführt und in die Bohrungen die Leitungen kontaktierende Anschlußstifte eingesetzt sind. Somit bilden die unter Presspassung eingesetzten Anschlußstifte gleichzeitig die Halte- und Befestigungselemente für die Enden der Leitungen.
Eine leichte Montage der Leitungen in der Scheibe wird ermöglicht, in dem die Verbindungsleitungen und/oder Ansteuerleitungen durch in der Scheibe ausgebildete Kanäle geführt sind.
Ebenfalls zu einer ainfachen Montage führt es, wenn an den aneinanderliegendeb Flächen von Stator und Scheibe ineinandergreifende Positionierungselemente angeordnet sind" wobei die Positionierungselemente durch axial von der Scheibe hervorstehende in entsprechende Ausnehmungen des Stators hineinragende Bolzen gebildet sind. Damit wird durch einfaches Zusammenstecken die richtige Einbaulage der einzelnen Teile zueinander erreicht und eine Justage überflüssig.
Eine kostengünstig herstellbare Ausbildung besteht darin, daß die Scheibe ein Kunststoffteil, vorzugsweise ein Spritzgußteil ist, In dieserKunststoffteile können darüber hinaus auch noch die Korrektursteuereinheit und/oder die Antriebsschaltung angeordnet sein, so daß dafür kein gesondertes Gehäuse erforderlich ist.
Wenn durch das Nachweiselement das Magnetfeld des Rotormagnets vorzugsweise auf induktivem Weg erfaßbar ist, erfüllt der Rotormagnet gleichzeitig zwei Funktionen, so daß der Schrittmotor mit wenigen Bauteilen und somit kostengünstig ausgestaltbar ist. Eine Möglichkeit des Nachweislements zum Erfassen einer von dem Rotormagnet ausgehenden magnetischen Induktion besteht darin, daß das Nachweiselement ein Hall-Element ist. Zur Verstqrkung der Beeinflussung des Hall-Elements durch das Magnetfeld des Rotormagnets kann auf der dem Rotor abgewandten Seite des Hall-Elements ein Leitstück aus -Ferromagnetischem Material in der Scheibe angeordnet sein.
Eine andere ebenfalls vorteilhafte Möglichkeit der Ausbildung des Nachweiselements besteht darin, daß das Nachweiselement ein optoelektrischer Sensor ist, der vom Licht einer Lichtquelle beaufschlagbar ist, die von einer Blende abhängig vom Drehzustand des Rotors abdeckbar ist. Dabei kann in einfacher Weise der Rotor die Blende bilden, was dadurch platzsparend erreicht werden kann; daß der Rotor rohrförmig und im Bereich des Sensors mit einer gleichmäßigen am Umfang vert-eil ten Anzahl Radialbohrungen ausgebildet ist, wobei die Lichtquelle innerhalb des Rotors im Bereich der Radialbohrungen angeordnet ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen Figur 1 einen erfindungsgemäßen Zweiphasenschrittmotor im Schnitt Figur 2 die Scheibe des Zweiphasenschrittmotors nach Figur 1 in der Ansicht Der dargestellte Zweiphasenschrittmotor besitzt einen drehbar gelagerten Rotor 1 mit Rotormagneten 2, die entlang seiner Umfangsrichtung mit wechselweiser Polarität magnetisiert sind. Der Rotor 1 ist von zwei axial nebeneinander angeordneten Spulen 3 umschlossen, die um Spulenkörper 8 gewickelt sind. Den Spulen 3 jeweils zugeordnete Statoren 4 umschließen die Spulen 3. Zwischen den beiden aus Spulen 3 und Statoren 4 gebildeten Ringpacketen ist eine Scheibe 5 aus Kunststoff angeordnet, der die eine mittige Bohrung 12 besitzt, durch die Rotor 1 hindurchgeführt ist.
Zur lagerichtigen Zuordnung von Statoren 4 und Scheibe 5 zueinander besitzt die Scheibe 5 an ihr angeformte axial hervorstehende Bolzen 6, die in entsprechende Ausnehmungen 7 der Statoren 4 hineinragen.
Die Ansteuerleitungen 10 der beiden Spulen 3 sind durch Ausnehmungen 9 in den SpulenkOrpern 8 und den Statoren 4 axial in die Scheibe 5 und in Kanälen 11 der Scheibe 5 radial nach außen geführt.
In einer zur Wand der Bohrung 12 der Scheibe 5 offenen Ausnehmung ist ein Hall-Element 13 angeordnet, das durch die Magnetfelder der Rotormagnete 2 beeinflußbar ist.
Die Verbindungsleitungen 14 des Hall-Elements 13 sind auf die gleiche Weise wie die Ansteuerleitungen 10 durch Kanäle 15 in der Scheibe 5 radial nach außen geführt. An der radialen Peripherie der Scheibe 5 im Bereich des radialen Austritts der Ansteuerleitungen 10 und Uerbindungsleitungen 14 gehen diese in Anschlußstifte 16 über, durch die ein Steckanschluß 17 gebildet wird.
Durch einen entsprechenden nicht dargestellten Steckkontakt können die Leitungen 10 und 14 mit einer ebenfalls nicht dargestellten Antriebsschaltung bzw, einer Korrektursteuereinheit verbunden werden.

Claims

Patentansprüche 0 Mehrphasenschrittmotor, insbesondere Zweiphasenschrittmotor,mit einem drehbar gelagerten Rotor, der ein oder mehrere Rotormagnete aufweist, die mit wechselweiser Polarität entlang ihrer Umfangsrichtung magnetisiert sind, mit den bzw die Rotormagnete umschließenden, koaxial nebeneinander angeordneten mit einer Antriebsschaltung verbundenen Spulen, die von Statoren umschlossen sind, wobei zwischen zwei Statoren eine Scheibe aus einem nicht magnetischen Material angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Scheibe (5) ein Nachweiselement zur Erfassung des Drehzustandes des Rotors J (1) angeordnet ist, das mit einer Korrektursteuereinheit zur Korrekturansteuerung der Antriebsschaltung verbindbar ist.
2. Mehrphasenschrittmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitungen (14) des Nachweiselements zur Korrektursteuereinheit radial aus der Scheibe (5) herausgeführt sind.
3. Mehrphasenschrittmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Antriebsschaltung führenden Ansteuerleitungen (10) von den Spulen (3) axial in die Scheibe (5) und in der Scheibe (5) radial nach außen geführt sind.
4. Mehrphasenschrittmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der radial äußeren Peripherie der Scheibe (5) ein Steckanschluß (17) der Verbindungsleitung (14) und/oder der Ansteuerleitungen (10) angeordnet ist.
5. Mehrphasenschrittmotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitungen (14) und/ oder Ansteuerleitungen (10) mit radial von der Peripherie der Scheibe (5) hervorstehenden Anschlußstiften (16) verbunden sind.
6. Mehrphasenschrittmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitungen (14) und/ oder Ansteuerleitungen (10) in radial nach außen mündende Bohrungen der Scheibe (5) geführt und in die Bohrungen die Leitungen (10, 14) kontaktierende Anschlußstifte (16) eingesetzt sind.
7. Mehrphasenschrittmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Uerbindungsleitungen (14) und/oder Ansteuerleitungen (10) durch in der Scheibe (5) ausgebildete Kanäle (11, 15) geführt sind.
B. Mehrphasenschrittmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an den anein- anderliegenden Flächen von Stator (4) und Scheibe (5) ineinandergreifende Positionierungselemente angeordnet sind.
9. Mehrphasenschrittmotor nach Asnpruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionierungselemente durch axial von der Scheibe (5) hervorstehende, in entsprechende Ausnehmungen (7) des Stators (4) hineinragende Bolzen (6) gebildet sind.
10. Mehrphasenschrittmotor nach einem der vorhergehenden ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (5) ein Kunststoffteil ist.
11. Mehrphasenschrittmotor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (5) ein Spritzgußteil ist.
12. Mehrphasenschrittmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektursteuereinheit und/oder die Antriebsschaltung in der Scheibe (5) angeordnet ist.
13. Mehrphasenschrittmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vom Nachweiselement das Magnetfeld des Rotormagnets (2) erfaßbar ist.
P 14. Mehrphasenschrittmotor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Nachweiselement ein Hall-Element (13) ist.
15. Mehrphasenschrittmotor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem Rotor (1) abgewandten Seite des Hall-Elements (13) ein Leitstück aus ferromagnetischem Material in der Scheibe(S) angeordnet ist.
16. Mehrphasenschrittmotor nach einem der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, daß das Nachweiselement ein optoelektronischer Sensor ist, der vom Licht einer Lichtquelle beaufschalgbar ist, die von einer Blende abhängig vom Drehzustand des Rotors abdeckbar ist.
17. Mehrphasenschrittmotor nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor die Blende bildet.

1ß. Mehrphasenschrittmotor nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor rohrförmig und im Bereich des Sensors mit einer gleichmäßig am Umfang verteilten Anzahl Radialbohrungen ausgebildet ist, wobei die Lichtquelle innerhalb des Rohres im Bereich der Radialbohrungen angeordnet ist.