Elektromagnetischer Schrittantrieb Schrittantriebe werden zum Beispiel für den An trieb von Nebenuhrwerken und Wählern für Fern meldeanlagen verwendet. Bei einer bekannten Aus führung eines solchen Schrittantriebes ist ein zylindri- scher Läufer aus einem hochkoerzitiven Magnetwerk stoff vorgesehen, der derart magnetisiert ist, dass er an beiden Seiten aufgeprägte Pole abwechselnder Po larität aufweist, die je durch eine nichtmagnetisierte Zone voneinander getrennt sind.
Jedem Polpaar ist ein feststehendes Polschuhpaar zugeordnet, das an die betreffende Seite des zylindrischen Läufers herange führt ist. Auf beiden Seiten des Läufers ist koaxial zur Läuferachse eine Erregerspule zur Magnetisierung der Polschuhe vorgesehen. Zwecks Erreichung einer ein deutigen Drehrichtung weisen die dem Läufer aufge prägten Pole Ausbuchtungen auf, welche sich den in der gewählten Drehrichtung folgenden Polen nähern. Prinzipiell entspricht diese Läuferausführung derjeni gen von Schrittantrieben, bei denen der Läufer aus einem oder mehreren Weicheisenkörpern besteht, die ebenfalls zur Erzielung einer bestimmten Drehrich tung an ihrem Umfang mit in dieser Drehrichtung wei senden Ansätzen versehen sind.
Die erstgenannten Schrittantriebe haben den Nachteil, dass, bevor die Pole dem Läufer aufmagnetisiert werden können, letz terer entmagnetisiert werden muss, damit nach der Erzeugung der Pole diese durch nichtmagnetisierte Zonen voneinander getrennt sind. Infolge dieser Ma gnetisierung werden die Stirnflächen solcher Läufer magnete nur teilweise für die Drehmomentbildung herangezogen.
Ein weiterer Nachteil dieses Schritt antriebes ist der verhältnismässig grosse magnetische Widerstand des magnetischen Kreises, weil die magne tischen Kraftlinien den wenig permeablen Dauer magnetläufer und den zwischen letzterem und den Polschuhen vorhandenen Luftspalt mehrere Male durchdringen müssen, so dass der Wirkungsgrad dieses Schrittantriebes verhältnismässig klein ausfällt.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen elektromagnetischen Schrittantrieb mit einer durch Stromimpulse wechselnder Richtung gespeisten Er regerspule und mindestens einem scheibenförmigen Dauermagneten aus einem Magnetwerkstoff mit einer Koerzitivkraft von etwa 15 0@ 00 0e, dessen reversible Permeabilität nahezu 1 ist, bei welchem Schrittantrieb die obgenannten Nachteile dadurch behoben sind,
dass die ebenen Stirnflächen des Dauermagneten aufge prägte Pole abwechselnder Polarität aufweisen, welche Pole die Stirnflächen des Dauermagneten ganz bean spruchen und durch Berührungslinien an einen koaxial zu der Drehachse des Schrittantriebes gedachten Kreis voneinander getrennt sind, wobei der Dauermagnet mit mindestens einem Zähne aufweisenden .Teil zu sammenwirkt, welche Zähne senkrecht zur Drehachse je einen trapezförmigen Querschnitt aufweisen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 einen Schrittantrieb im Schnitt und Fig. 2 eine Ansicht gemäss der Schnittlinie <B>A -A</B> der Fig. 1.
In Fig. 1 bedeutet 1 einen aus Weicheisen her gestellten Läufer, der mit radial verlaufenden, trapez- förmigen Zähnen 2 (s. Fig. 2) versehen ist. Der Läu fer 1 ist an einer länglichen, magnetisch leitenden Buchse 3 befestigt, die mit einer Achse 4 fest verbun den ist, welch letztere in Lager 5 und 6 aus magne tisch nichtleitendem Werkstoff drehbar gelagert ist.
Das Lager 5 ist in einem Lagerträger 7 angeordnet, der mit einem Gehäusedeckel 8 fest verbunden ist, während das Lager 6 in einer Lagerhülse 9 aus ma gnetisch leitendem Werkstoff untergebracht ist, die ihrerseits mit einer ebenfalls aus magnetisch leitendem Werkstoff hergestellten Scheibe 14 und einem Ge häusedeckel 10 fest verbunden ist. Die beiden Ge häusedeckel 8 und 10 sind aus magnetisch leitendem Werkstoff hergestellt und schirmen den Schrittantrieb magnetisch ab.
Innerhalb der Gehäusedeckel 8 und 10 befindet sich weiter eine zylindrische Erregerspule 12 sowie zwei an beiden Seiten des Läufers 1 ringförmige und mit aufgeprägten Polen versehene, fest angeord nete Dauermagnete 13 und 15. Letztere sind aus einem hochkoerzitiven Magnetwerkstoff mit einer Koerzitivkraft von etwa 15 000 Oersted und einer re versiblen Permeabilität von angenähert 1 hergestellt, z. B. aus dem unter dem Markenwort Ferroxdure (eingetragene Marke) bekannten Magnetmaterial.
Die auf den Dauermagneten 13 aufmagnetisierten Pole sind in der Fig. 2 dargestellt, in der die Nord- und Südpole mit N bzw. S bezeichnet sind. Die Grenzlinie zwischen je zwei benachbarten Polen ist durch eine gestrichelte Linie 16 angedeutet. Wie weiter aus der Fig. 2 ersichtlich ist, sind alle diese Grenzlinien 16 Berührungslinien eines koaxial zu der Läuferachse 4 gedachten Kreises 17. Der Dauermagnet 15 weist die selbe Polanordnung auf wie der Dauermagnet 13, ist aber gegenüber diesem um einen kleinen Winkel ver- setzt, so dass die Polgrenzlinien 16 der beiden Dauer magnete nicht parallel laufen.
Des weiteren geht aus der Fig. 2 hervor, dass jedem Zahn 2 des Läufers 1 zwei Pole auf der ihm zugekehrten Seite des Dauer magneten 13 zugeordnet sind. Zur Erzielung der be schriebenen Magnetisierung der Dauermagnete 13, 15 werden diese zuerst derart axial magnetisiert, dass die eine Stirnfläche derselben beispielsweise einen Nord pol und die andere einen Südpol erhält. Eine voraus gehende Entmagnetisierung, wie sie bei dem eingangs beschriebenen, bekannten Schrittantrieb erforderlich ist, erübrigt sich also hier.
Anschliessend werden durch sektorweise Ummagnetisierung die einzelnen, einan der mit wechselnder Polarität folgenden Pole erzeugt. Eine Schwächung der benachbarten Pole durch den bei der Magnetisierung auftretenden Streufluss tritt praktisch nicht auf, da erfahrungsgemäss nur äusserst schmale Streifen längs der Polgrenzlinien 16 ent magnetisiert werden.
Dies dürfte darauf zurückzufüh- ren sein, dass der Streufluss nur in unmittelbarer Nähe der Polgrenzlinien genügend intensiv ist, um das hoch- koerzitive Magnetmaterial ummagnetisieren zu kön nen.
Der von dem Dauermagneten 13 und der Erreger spule 12 herrührende Magnetfluss durchläuft bei der beschriebenen Ausführungsform folgenden Weg: La gerhülse 9, Buchse 3, Läuferzähne 2, Dauermagnet 13, Gehäusedeckel 8, 10 und zurück zur Lagerhülse 9. Die Wirkungsweise ist folgende: Im unerregten Zu stand steht der Läufer 1 in der in der Fig. 2 gezeich neten Stellung. Wird der Erregerspule 12 ein Fort schaltimpuls zugeführt, beispielsweise von solcher Po larität, dass die Läuferzähne 2 Südpole werden, so wird der Läufer 1 durch die Südpole S des Dauer magneten 13 abgestossen und durch die Nordpole N angezogen.
Infolge der gewählten Form der Läufer- zähne 2 und der Pole des Dauermagneten 13 über wiegt die im Gegenuhrzeigersinn gerichtete Kraft, so dass der Läufer 1 in diesem Drehsinn um einen Schritt weitergeschaltet wird und eine Lage einnimmt, die in der Fig. 2 durch den strichpunktierten Läuferzahn 21 angedeutet ist. Während der darauffolgenden Strom- losigkeit der Erregerspule 12 wird der Läufer 1 unter dem Einfluss des Dauermagneten 15 in die durch den strichpunktierten Läuferzahn 22 dargestellte Lage wei terbewegt. Wenn die Erregerspule 12 jetzt einen Fort schaltimpuls entgegengesetzter Polarität erhält, wie derholt sich der beschriebene Vorgang mit gleichblei bendem Drehsinn.
Innerhalb der Impulswiederholungs- zeit führt der Läufer 1 somit zwei Teilschritte aus, von denen der eine durch den Fortschaltimpuls und der andere durch den Dauermagneten 15 bewerkstel ligt wird. Letzterer bewirkt, dass die schrittweise Dreh bewegung des Läufers mit einem grösseren Dreh moment erfolgt, als dies ohne Dauermagneten 15 der Fall wäre. Überdies ist durch die beschriebene Aus führung des Läufers mit nach aussen schmal zulaufen den Zähnen das Trägheitsmoment des Läufers ver hältnismässig klein.
Dieser Umstand wirkt sich auf die Ansprechempfindlichkeit des Schrittantriebes günstig aus und ermöglicht ein verhältnismässig rasches Still setzen des Läufers nach Ablauf eines Schrittes.
Obwohl im Ausführungsbeispiel ein Schrittantrieb mit zwei Dauermagneten beschrieben worden ist, kann derselbe auch nur mit dem Dauermagneten 13 aus geführt werden. In diesem Fall erfolgt die Schrittbewe gung des Läufers 1 in einem Zuge, das heisst ohne den durch den Dauermagneten 15 bedingten Teil schritt.
Weiter ist die Erfindung nicht auf einen Schritt antrieb beschränkt, bei dem der Dauermagnet bzw. die Dauermagnete fest angeordnet sind. Es ist viel mehr möglich, anstelle des beschriebenen Läufers 1 einen Dauermagneten zu verwenden, welcher in der in der Fig. 2 für den Dauermagneten 13 dargestellten Weise magnetisiert ist. Vorteilhafterweise wird der Dauermagnet in diesem Fall zwischen zwei Ständer teilen angeordnet, die mit axial vorspringenden, senk recht zu der Drehachse je einen trapezförmigen Quer schnitt aufweisenden Zähnen versehen sind.
Durch diese Anordnung ergibt sich der Vorteil, dass beide Seiten des Dauermagneten ausgenutzt werden. Ständer und Läufer können bei dieser Ausführung innerhalb des hohlzylindrischen Raumes der Erregerspule an geordnet werden.