DD250613A1 - LINEAR PYSTIC MOTOR WITH PERMANENT MAGNETIC STATOR - Google Patents

LINEAR PYSTIC MOTOR WITH PERMANENT MAGNETIC STATOR Download PDF

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DD250613A1
DD250613A1 DD27099884A DD27099884A DD250613A1 DD 250613 A1 DD250613 A1 DD 250613A1 DD 27099884 A DD27099884 A DD 27099884A DD 27099884 A DD27099884 A DD 27099884A DD 250613 A1 DD250613 A1 DD 250613A1
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stepping motor
linear stepping
tooth
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DD27099884A
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Manfred Krauss
Manfred Rauch
Thomas Gottwald
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Karl Marx Stadt Tech Hochschul
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K41/00—Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
    • H02K41/02—Linear motors; Sectional motors
    • H02K41/03—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Linearschrittmotor mit permanentmagnetischem Stator, der zur Umwandlung diskreter elektrischer Signale in mechanische Bewegung dient. Er ist ueberall dort anwendbar, wo mechanische Positionieraufgaben zu erfuellen sind, die durch digital arbeitende elektronische Systeme gesteuert werden wie z. B. in der Druck-, Zeichen- und Handhabetechnik. Ziel und Aufgabe der Erfindung sind es, die Herstellungskosten von Linearschrittmotoren zu verringern, einen Motor zu entwickeln, der mit preiswerten Oxidferrit-Permanentmagneten ausgestattet ist und einen leicht herstellbaren Aufbau aufweist. Erfindungsgemaess besteht der Motor aus zwei parallel zueinander angeordneten, aus ferromagnetischem Material bestehenden Statorschienen, zwischen denen sich Permanentmagnete befinden, und einem Laeufer, der eine oder mehrere Laeuferwicklungen besitzt, welche die vom Stator-Permanentmagnet erzeugten Magnetfluesse gezielt ueber unterschiedlich verzahnte Laeuferpole umleiten koennen. Fig. 1The invention relates to a linear stepping motor with permanent magnetic stator, which serves to convert discrete electrical signals into mechanical movement. It is applicable wherever mechanical positioning tasks are required, controlled by digital electronic systems such as: B. in the printing, drawing and handling technology. The aim and object of the invention are to reduce the manufacturing costs of linear stepping motors, to develop a motor equipped with inexpensive oxide ferrite permanent magnets and having an easily manufactured structure. According to the invention, the motor consists of two parallel arranged, made of ferromagnetic material stator rails, between which permanent magnets are located, and a Laeufer, which has one or more Laeuferwicklungen which can divert the magnetic fluxes generated by the stator permanent magnet specifically over differently toothed Laeuferpole. Fig. 1

Description

Verzahnungen der Läuferpole sind dabei so ausgeführt, daß bei der ersten Spulen-Anordnung die Zähne der diagonal angeordneten Läuferpole Zahn zu Zahn den Statorschienen und die Zähne der beiden anderen Läuferpole Zahn zu Zahnlücke gegenüberstehen, die Verzahnungen der Läuferpole zu den entsprechenden Läuferpolen der anderen Spulen-Anordnungen sind jeweils um T/2n versetzt, wobei T der Abstand der Zahnmitte eines beliebigen Zahnes zur Mitte seines benachbarten Zahnes und η die Anzahl der Spulen-Anordnungen sind.Gearing of the rotor poles are designed so that face the teeth of the diagonally arranged rotor poles tooth to tooth the stator rails and the teeth of the other two rotor poles tooth to tooth gap in the first coil arrangement, the teeth of the rotor poles to the corresponding rotor poles of the other coil Arrangements are each offset by T / 2n, where T is the distance of the tooth center of any tooth to the center of its adjacent tooth and η is the number of coil arrangements.

Weiterhin kann der Läufer mit drei Läuferpolen ausgestattet sein, von denen eines der einen Statorschiene gegenübersteht und die anderen zwei der anderen Statorschiene gegenüberstehen und mit dem erstgenannten Läuferpol durch ferromagnetische Leitstücke verbunden sind. Der Querschnitt der Leistücke ist so bemessen, daß sie einen bestimmten Magnetfluß leiten können und darüber hinaus flußbegrenzend wirken. Die Leitstücke sind mit je einer Läuferwicklung umgeben, welche getrennt betrieben oder miteinander verschaltet sein können. Die Verschaltung der Läuferwicklungen kann dabei unmittelbar oder über im Läufer untergebrachte Halbleiterdioden stromrichtungsabhängig erfolgen. Alle drei Läuferpole tragen Verzahnungen, welche untereinander einen Versatz um T/3 aufweisen.Furthermore, the rotor may be provided with three rotor poles, one of which faces a stator rail and the other two facing the other stator rail and are connected to the former Läuferpol by ferromagnetic guide pieces. The cross section of the spine pieces is dimensioned so that they can conduct a certain magnetic flux and also act river limiting. The guide pieces are each surrounded by a rotor winding, which can be operated separately or interconnected. The interconnection of the rotor windings can be carried out depending on the direction of the current directly or via semiconductor diodes accommodated in the rotor. All three rotor poles have teeth, which have a mutual offset of T / 3.

Der von den Permanentmagneten erregte Magnetfluß wird über die Statorschienen dem Läufer des Linearschrittmotors zugeleitet, dessen Flußleitstücke über verzahnte Läuferpole die Statorschienen magnetisch verbinden und damit den Magnetkreis schließen. Durch Beschaltung der Läuferwicklungen werden Teile des permanenterregten Magnetflusses umgeleitet, so daß die verzahnten Läuferpole unterschiedlich stark durchflossen werden. Durch zyklische Stromumschaltungen, deren Rhythmus von der Ausführung des Läufers abhängt, realisiert sich die Bewegung des Läufers.The magnetic flux excited by the permanent magnets is fed via the stator rails to the rotor of the linear stepping motor whose flux conducting links magnetically connect the stator rails via toothed rotor poles and thus close the magnetic circuit. By wiring the rotor windings parts of the permanently excited magnetic flux are diverted, so that the toothed rotor poles are traversed different degrees. By cyclic current switching, whose rhythm depends on the execution of the runner, the movement of the runner realized.

Da der Stator genügend Platz bietet, ist es möglich, auch mit Hilfe von Permanentmagnet-Werkstoffen mit geringem spezifischen Energieprodukt große Magnetflüsse zu erzielen. Der Einsatz von Permanentmagneten gestattet die doppelte Ausnutzung der Läuferwicklungen durch bipolaren Betrieb und damit eine Verringerung der Anzahl der Wicklungen. Dadurch werden Masse und Volumen des Läufers verkleinert und seine dynamischen Eigenschaften verbessert.Since the stator offers sufficient space, it is possible to achieve even with the help of permanent magnet materials with low specific energy product large magnetic fluxes. The use of permanent magnets allows twice the utilization of the rotor windings by bipolar operation and thus a reduction in the number of windings. As a result, the mass and volume of the rotor are reduced and its dynamic properties improved.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung wird an drei Ausführungsbeispielen und anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigenThe invention is explained in more detail in three exemplary embodiments and with reference to drawings. Show

Fig. 1: eine mögliche Form des Läufers und seine Stellung zum Stator (ohne Führungsräder)1: a possible shape of the rotor and its position to the stator (without guide wheels)

Fig. 2: eine weitere mögliche Form des LäufersFig. 2: another possible form of the rotor

Fig. 3: eine weitere Ausführungsform des Läufers3 shows another embodiment of the rotor

Fig.4: eine Ausführungsform des Stators4 shows an embodiment of the stator

Fig. 5: eine Ausführungsform des Stators mit kreisförmigem Querschnitt (Ansicht in Längsrichtung)5 shows an embodiment of the stator with a circular cross section (longitudinal view)

Der Stator des Linearschrittmotors besteht aus zwei parallelen ferromagnetischen Statorschienen 1, zwischen denen sich ein oder mehrere gleichsinnige gepolte Permanentmagnete 4 befinden. Die Abmessungen der Permanentmagnete 4 werden durch den gewünschten Magnetfluß und durch die Kennwerte des verwendeten Magnetwerkstoffes bestimmt. Da das Platzangebot an dieser Stelle ausreichend ist, können preiswerte Oxidferrite mit geringem Ehergieprodukt eingesetzt werden.The stator of the linear stepping motor consists of two parallel ferromagnetic stator rails 1, between which one or more poleward permanent magnets 4 of the same direction are located. The dimensions of the permanent magnets 4 are determined by the desired magnetic flux and by the characteristics of the magnetic material used. Since the space available at this point is sufficient, inexpensive oxide ferrites can be used with low thermal energy.

Beide Statorschienen 1 tragen in Längsrichtung eine gleichmäßige Stator-Verzahnung 5.Both stator rails 1 bear a uniform stator toothing 5 in the longitudinal direction.

Für den Querschnitt des Stators sind viele Formen denkbar. Stellvertretend sind in Fig. 4 ein eckiger und in Fig. 5 ein kreisförmiger Querschnitt dargestellt.For the cross section of the stator many forms are conceivable. Representative are shown in Fig. 4 is a polygonal and in Fig. 5 a circular cross-section.

Die Statorschienen 1 wirken über ihre gesamte Länge wie die zwei Pole eines Permanentmagnets.The stator rails 1 act over their entire length as the two poles of a permanent magnet.

Der Läufer des Schrittmotors enthält mehrere Läuferpole 15aa, 15ab, 15ba, 15bboder 15 c, 15d, 15 e, die jeweils Verzahnungen besitzen, welche der Stator-Verzahnung 5 nahe gegenüberstehen und je nach Ausführung unterschiedlichen Versatz zueinander aufweisen. Diese Läuferpole sind durch ferromagnetische Leitstücke 11 miteinander verbunden. Die Leitstücke 11 sind mit Läuferwicklungen 13 umwickelt, welche bipolar betrieben werden und bei entsprechenden Ausführungen miteinander verschaltet sein können. Bei einigen Ausführungen genügt eine einzige Läuferwicklung 13, um die Funktion des Linearschrittmotors zu gewährleisten.The rotor of the stepping motor includes a plurality of rotor poles 15aa, 15ab, 15ba, 15bb or 15c, 15d, 15e, each of which has teeth which are close to the stator teeth 5 and, depending on the design, have a different offset from each other. These rotor poles are interconnected by ferromagnetic guide pieces 11. The guide pieces 11 are wrapped with rotor windings 13, which are operated bipolar and can be interconnected in corresponding embodiments. In some embodiments, a single rotor winding 13 is sufficient to ensure the function of the linear stepper motor.

Drei unterschiedliche Ausführungsbeispiele sollen die Vorteile und Gestaltungsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Linearschrittmotors andeuten.Three different embodiments are intended to indicate the advantages and design options of the linear stepping motor according to the invention.

Das erste Ausführungsbeispiel soll anhand Fig. 1 erläutert werden. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, besitzen die zwei Läuferpole 15aa und 15 ba die gleiche Zahnteilung. Die Zähne der Läuferpole 15 ab und 15 bb sind jedoch um +V3bzw. —V3 einer Periode versetzt.The first embodiment will be explained with reference to FIG. 1. As is apparent from Fig. 1, the two rotor poles 15aa and 15ba have the same pitch. The teeth of the rotor poles 15 and 15 bb, however, to + V3bzw. -V3 offset one period.

Die Pole 15aa und 15ba sind außerdem mit Einrichtungen zur Magnetflußbegrenzung 12 ausgestattet. Das können Querschnittsverengungen sein wie in Fig. 1, aber auch der Einsatz eines Werkstoffs mit niedriger Sättigungsinduktion ist an dieser Stelle möglich.Poles 15aa and 15ba are also equipped with magnetic flux limiting devices 12. This can be cross-sectional constrictions as in Fig. 1, but also the use of a material with low saturation induction is possible at this point.

Der Stator-Permanentmagnet 4 erzeugt einen Magnetfluß, der sich auf die vier Läuferpole 15aa, 15ab, 15ba, 15 bb aufteilt. Die Anordnung ist dabei so dimensioniert, daß sich der Magnetfluß gleichmäßig auf alle vier Läuferpole 15aa, 15ab, 15ba, 15bb aufteilen kann und sich die flußbegrenzten Läuferpole 15aa und 15ba nahe unterhalb der Sättigung befinden. An allen verzahnten Läuferpolen 15aa, 15ab, 15ba, 15 bb treten infolge des Magnetflusses Kräfte auf, die sich gegenseitig teilweise aufheben.The stator permanent magnet 4 generates a magnetic flux which is distributed to the four rotor poles 15aa, 15ab, 15ba, 15bb. The arrangement is dimensioned so that the magnetic flux can be evenly distributed to all four rotor poles 15aa, 15ab, 15ba, 15bb and the flux-limited rotor poles 15aa and 15ba are close to saturation. At all toothed rotor poles 15aa, 15ab, 15ba, 15bb occur due to the magnetic flux forces that cancel each other partially.

Wegen der doppelten Repräsentation der Verzahnung an den Läuferpolen 15aa und 15ba steht die Resultierende der Kräfte zugunsten dieser beiden Läuferpole. Der Läufer nimmt eine Läuferposition bezüglich des Stators ein, in der die Zähne der Läuferpole 15aa und 15ba den Zähnen der Statorschienen 1 Zahn zu Zahn gegenüberstehen. Diese Position wird vom Läufer ohne jegliche elektrische Erregung des Schrittmotors beibehalten.Because of the double representation of the teeth on the rotor poles 15aa and 15ba, the resultant of the forces is in favor of these two rotor poles. The rotor assumes a rotor position with respect to the stator in which the teeth of the rotor poles 15aa and 15ba face the teeth of the stator rails 1 tooth to tooth. This position is maintained by the rotor without any electrical excitation of the stepping motor.

Soll sich der Läufer fortbewegen, so wird die Läuferwicklung 13 mit einem elektrischen Strom beaufschlagt. Den oben beschriebenen Magnetflüssen, die der Stator-Permanentmagnet 4 erzeugt, werden nun elektrisch erregte Flüsse überlagert, die aus den Läuferpolen 15 aa und 15 ab auf einer Seite aus dem Läufer austreten, durch die Statorschienen 1 geleitet werden und auf der anderen Seite des Läufers wieder durch die Läuferpole 15ba und 15bb in diesen eintreten. Angenommen, die permanent erregten Flüsse treten aus einer Statorschiene 1 in die Läuferpole 15 ab und 15bbdes Läufers ein und über die Läuferpole 15aa und 15ba wieder aus dem Läufer aus, um in die andere Statorschiene 1 zu gelangen, und die elektrisch erregten Flüsse verlassenIf the rotor is to move, the rotor winding 13 is subjected to an electric current. The above-described magnetic fluxes, which generates the stator permanent magnet 4, are now superimposed electrically excited flows emerging from the rotor poles 15 aa and 15 on one side of the rotor, are passed through the stator rails 1 and on the other side of the rotor again through the rotor poles 15ba and 15bb enter this. Assuming that the permanently energized flows exit from a stator rail 1 into the rotor poles 15 and 15bb of the rotor and over the rotor poles 15aa and 15ba again out of the rotor to get into the other stator rail 1, and leave the electrically excited flows

über die Läuferpole 15aaund15ab den Läufer, um über die Läuferpole 15aa und 15bb wieder zurückzukehren, so kommt es in den Läuferpolen 15ba und 15ab zu einer Flußkompensierung. In den Läuferpolen 15aa und 15bb würde eine positive Überlagerung, also eine Flußverstärkung Zustandekommen. Die Flußbegrenzungseinrichtung 12 des Läuferpoles 15aa verhindert jedoch eine wesentliche Vergrößerung des Magnetflusses durch diesen Läuferpol. Der Fluß wird hauptsächlich über den Läuferpol 15ab mit abgeleitet. Dort kommt es nunmehr nicht nurzu einer Flußkompensation, sondern sogarzu einer Flußumkehr. Da die Richtung des Magnetflusses durch den verzahnten Läuferpol für die Kraftentstehung belanglos ist, ändert sich das Kraftverhalten des Läuferpoles 15ab nur unwesentlich. Die Kraftwirkung der Läuferpole 15aa und 15ba, die gleich verzahnt sind, nimmt insgesamt ab. Der Fluß und damit die Kraftwirkung des Läuferpoles 15 bb erhöht sich jedoch wesentlich, so daß diese Kraft nunmehr die Resultierende bestimmt und der Läufer eine-Stellung bezüglich des Stators einnimmt, in der die Zähne des Läuferpoles 15 bb denen der Statorschienen 1 Zahn zu Zahn gegenüberstehen. Das Abdrängen des elektrisch erregten Magnetlfusses aus dem Läuferpol 15aa in den Läuferpol 15ab kann dabei durch einen magnetischen Nebenschluß erleichtert werden, welcher die Statorschienen 1 verbindet. Dadurch werden die beschriebenen Wirkungen bereits bei einem geringeren Wicklungsstrom erzielt, so daß sich bei richtiger Bemessung der Wirkungsgrad des Linearschrittmotors erhöht. Ein solcher Nebenschluß muß allerdings bei der Dimensionierung der Stator-Permanentmagnete 4 mit berücksichtigt werden. Wird der Strom durch die Läuferwicklung 13 umgepolt, so kehrtauch der von ihr erzeugte Magnetfluß seine Richtung um. Die oben beschriebenen Erscheinungen treten in spiegelbildlicher Form auf. Da die Läuferpole 15aa und 15ba symmetrisch aufgebaut sind, bleibt ihre Gesamtwirkung in der beschriebenen Abschwächung bestehen. Im Läuferpol 15 ab tritt jedoch nun die Flußverstärkung ein, die im vorigen Fall für den Läuferpol 15bb kennzeichnend war. Der Läufer nimmt demzufolge im Ergebnis der Stromumpolung eine Stellung bezüglich des Stators ein, in der die Zähne des Läuferpoles 15ab denen der Statorschienen 1 Zahn zu Zahn gegenüberstehen.via the rotor poles 15aaund15ab the rotor to return via the rotor poles 15aa and 15bb again, it comes in the rotor poles 15ba and 15ab to a flux compensation. In the rotor poles 15aa and 15bb, a positive superimposition, that is to say a flux amplification, would take place. However, the flux-limiting device 12 of the rotor pole 15aa prevents a significant increase in the magnetic flux through this rotor pole. The flow is derived mainly via the rotor pole 15ab. There is now not only a river compensation, but even a river reversal. Since the direction of the magnetic flux through the toothed rotor pole for the generation of force is irrelevant, the force behavior of the rotor pole 15ab changes only insignificantly. The force effect of the rotor poles 15aa and 15ba, which are equally toothed, decreases overall. However, the flux and thus the force of the rotor pole 15 bb increases significantly, so that this force now determines the resultant and the rotor occupies a position with respect to the stator, in which the teeth of the rotor pole 15 bb which of the stator rails 1 face tooth to tooth , The displacement of the electrically excited Magnetlfusses from the rotor pole 15aa in the rotor pole 15ab can be facilitated by a magnetic shunt which connects the stator rails 1. As a result, the effects described are already achieved at a lower winding current, so that increases with proper design of the efficiency of the linear stepping motor. However, such a shunt must be taken into account in the dimensioning of the stator permanent magnets 4 with. When the current is reversed by the rotor winding 13, the magnetic flux which it generates also reverses its direction. The phenomena described above occur in a mirror image form. Since the rotor poles 15aa and 15ba are constructed symmetrically, their overall effect remains in the described attenuation. In the rotor pole 15 from but now enters the flux gain, which was characteristic of the rotor pole 15bb in the previous case. The rotor accordingly assumes, as a result of the current reversal, a position with respect to the stator in which the teeth of the rotor pole 15ab face those of the stator rails 1 tooth to tooth.

Die drei Positionen innerhalb einer Periode, die bekanntlich eine definierte Richtungsbewegung des Schrittmotorläufers gestatten, werden bei dem dieser Erfindung zugrunde liegenden Linearschrittmotor durch die Schaltzustände „Strom aus" — „Positiver Strom" „Negativer Strom" der Läuferwicklung 13 bestimmt. Als von zusätzlicher Bedeutung erweist sich dabei der Schaltzustand „Strom aus", in dem eine Haltekraft ohne elektrische Energiezufuhr erzeugt wird.The three positions within a period, which are known to allow a defined directional movement of the stepper motor rotor are determined in the underlying this invention linear stepper motor by the switching states "power off" - "positive current" "negative current" of the rotor winding 13. As proves of additional importance this is the switching state "power off", in which a holding force is generated without electrical power supply.

Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel besteht der Läufer des Linearschrittmotors, wie Fig. 2 zeigt, aus zwei Magnetsystemen, die jeweils eine Läuferwicklung 13 und vier Läuferpole 15aa, 15ab, 15ba, 15bb besitzen. Die Läuferpole 15aa und 15bb sind gleich verzahnt, die Läuferpole 15ab und 15ba ebenfalls, jedoch ist ihre Verzahnung um rh von der Verzahnung der Läuferpole 15aa bzw. 15 bb versetzt. Das zweite Magnetsystem ist genau wie das erste aufgebaut und mit diesem starr, aber magnetisch entkoppelt verbunden. Die Verbindung kann durch nichtmagnetische Gehäuseteile oder Verguß- oder Klebemassen hergestellt werden. Beide Magnetsysteme sind in Längsrichtung der Statorschienen 1 hintereinander angeordnet. Zwischen den Läuferpolen 15aa, 15ab, 15ba, 15bb des ersten und den entsprechenden des zweiten Magnetsystems besteht dabei ein Versatz aller Verzahnungen um 7U. Stehen beispielsweise die Zähne der Läuferpole 15aa und 15bb den Zähnen der Statorschienen 1 Zahn zu Zahn gegenüber, so sind die Zähne der Läuferpole 15ab und 15ba um 1Ii versetzt (d.h. sie stehen Zahn zu Lücke), während die Zähne der Läuferpole des zweiten Magnetsystems um +7U bzw. um -1Ii versetzt dazu stehen. Bei dieser Anordnung sind vier Läuferstellungen möglich, in denen jeweils zwei Läuferpole den Statorschienen 1 Zahn zu Zahn gegenüberstehen. Diese beiden Läuferpole können dann über ein Leitstück 1.1 den vom Permanentmagnet 4 erzeugten Magnetfluß von einer Statorschiene 1 zur anderen leiten und damit den Magnetkreis schließen. Diese vier Läuferstellungen können durch entsprechende Beschaltung der Läuferwicklungen 13 erzwungen werden. Die Läuferwicklungen 13 werden dabei bipolar genutzt. Beispielgebend soll im folgenden das Erzwingen einer solchen Läuferstellung beschrieben werden. Im stromlosen Zustand treten Anteile des Magnetflusses aus einer Statorschiene 1 nahezu gleichverteilt in die vier ihr nahestehenden Läuferpole beider Magnetsysteme ein, um nach Passieren des Läufers über die anderen vier Läuferpole beider Magnetsysteme denselben wieder zu verlassen und in die andere Statorschiene 1 zurückzukehren. Es soll nun eine Läuferwicklung 13 so mit einem dosierten Strom beaufschlagt werden, daß ein zusätzlicher Magnetfluß erregt wird, der über die Läuferpole 15aaünd15abdes betreffenden Magnetsystems den Läufer verläßt und über die Läuferpole 15baund 15bb nach Passieren der Statorschienen 1 wieder in das Magnetsystem des Läufers zurückkehrt. Teile des permanent und des elektrisch erregten Flusses überlagern sich in den einzelnen Läuferpolen 15aa, 15ab, 15ba, 15bb dieses Magnetsystems des Läufers. Im genannten Fall addieren sich die Teilflüsse in den Läuferpolen 15aa und 15bbim Sinne einer Verstärkung, während sich die Teilflüsse in den Läuferpolen 15 ab und 15ba kompensieren. Der Wicklungsstrom und damit der erregte Magnetfluß seien so dimensioniert, daß sich die Flüsse in den letztgenannten Läuferpolen genau aufheben. Diese Läuferpole üben somit keine Fortbewegungskraft aus. Die Läuferpole 15aa und 15bb hingegen führen nunmehr den doppelten Magnetfluß und bestimmen so die resultierende Kraft aller Läuferpole zu ihren Gunsten. Die Kräfte der vier Läuferpole des nicht bestromten Magnetsystems heben sich im wesentlichen auf und leisten keinen nennenswerten Beitrag. Der Läufer wird also eine Stellung bezüglich des Stators einnehmen, in der die Zähne der Läuferpole 15 aa und 15 bb des bestromten Magnetsystems der Stator-Verzahnung 5 der Statorschienen 1 Zahn zu Zahn gegenüberstehen.In a second embodiment, the rotor of the linear stepping motor, as shown in FIG. 2, consists of two magnet systems, each having a rotor winding 13 and four rotor poles 15aa, 15ab, 15ba, 15bb. The rotor poles 15aa and 15bb are the same toothed, the rotor poles 15ab and 15ba also, but their teeth are offset by r h of the teeth of the rotor poles 15aa and 15bb. The second magnet system is just like the first constructed and connected to this rigid, but magnetically decoupled. The connection can be made by non-magnetic housing parts or potting or adhesive compositions. Both magnet systems are arranged one behind the other in the longitudinal direction of the stator rails 1. Between the rotor poles 15aa, 15ab, 15ba, 15bb of the first and the corresponding of the second magnet system there is an offset of all teeth by 7 U. For example, the teeth of the rotor poles 15aa and 15bb the teeth of the stator rails 1 tooth to tooth opposite, so are the The teeth of the rotor poles 15ab and 15ba are offset by 1 Ii (ie they are tooth to gap), while the teeth of the rotor poles of the second magnet system are offset by + 7 U and -1 li respectively. In this arrangement, four rotor positions are possible, in each of which two rotor poles facing the stator rails 1 tooth to tooth. These two rotor poles can then conduct the magnetic flux generated by the permanent magnet 4 from one stator rail 1 to the other via a guide piece 1.1 and thus close the magnetic circuit. These four rotor positions can be forced by appropriate wiring of the rotor windings 13. The rotor windings 13 are used bipolar. By way of example, the enforcement of such a rotor position will be described below. In the de-energized state, portions of the magnetic flux from a stator rail 1 enter the four closely adjacent rotor poles of both magnetic systems in order to leave the rotor after passing through the other four rotor poles of both magnetic systems and return to the other stator rail 1. It is now a rotor winding 13 are acted upon with a metered current that an additional magnetic flux is energized, leaving the rotor via the rotor poles 15aaünd15abdes magnet system and returns via the rotor poles 15ba and 15bb after passing the stator rails 1 back into the magnet system of the rotor. Parts of the permanent and the electrically excited flux are superimposed in the individual rotor poles 15aa, 15ab, 15ba, 15bb of this magnet system of the rotor. In the case mentioned, the partial fluxes in the rotor poles 15aa and 15bb add up in terms of amplification, while the partial fluxes in the rotor poles 15 and 15ba compensate each other. The winding current and thus the excited magnetic flux are dimensioned so that cancel the rivers in the latter rotor poles exactly. These rotor poles thus exert no locomotion. The rotor poles 15aa and 15bb, however, now carry twice the magnetic flux and thus determine the resulting force of all rotor poles in their favor. The forces of the four rotor poles of the non-energized magnet system cancel out essentially and make no significant contribution. The rotor will thus occupy a position with respect to the stator in which the teeth of the rotor poles 15 aa and 15 bb of the energized magnet system of the stator toothing 5 of the stator rails 1 face tooth to tooth.

Durch Umpolen des Stromes wird eine Läuferstellung erzielt, in der die Pole 15abund 15 ba den Statorschienen 1 Zahn zu Zahn gegenüberstehen. Durch Beschälten der Wicklung 13 des zweiten Magnetsystems des Läufers können zwei weitere Stellungen angefahren werden, so daß vier sogenannte konstruktive Läuferstellungen innerhalb einer Teilung T realisierbar sind. Werden die Spulenbeschaltungen miteinander kombiniert, so ergeben sich entsprechende Zwischenstellungen, die als acht sogenannte elektrische Schritte pro Teilung T bezeichnet werden.By reversing the current, a rotor position is achieved, in which the poles 15a and 15b face the stator rails 1 tooth to tooth. By Beschälten the winding 13 of the second magnet system of the rotor two further positions can be approached, so that four so-called constructive rotor positions within a pitch T can be realized. If the coil circuits are combined with one another, corresponding intermediate positions result, which are referred to as eight so-called electrical steps per division T.

Es ist ebenso möglich, nicht zwei, sondern drei der in Fig. 2 gezeigten Läufer-Magnetsysteme zu einem Läufer zusammenzustellen. Bei entsprechend verändertem Versatz der Verzahnungen der Läuferpole dieser Läufer-Magnetsysteme zueinander sind dann durch Beschaltungen der drei Wicklungen 13 sechs konstruktive bzw. zwölf elektrische Schritte pro Teilung T realisierbar.It is also possible to assemble not two but three of the rotor magnet systems shown in FIG. 2 into a rotor. In accordance with changed offset of the teeth of the rotor poles of these rotor magnet systems to each other then 13 constructive or twelve electrical steps per division T can be realized by wiring the three windings.

Das dritte Ausführungsbeispiel wird anhand Fig. 3 erläutert. Bei diesem enthält der Läufer drei Läuferpole 15c, 15d, 15e. Ein Läuferpol 15c ist mit seiner Verzahnung der einen Statorschiene 1 gegenüber angeordnet, während die anderen beiden Läuferpole 15d und 15esich gegenüber der anderen Statorschiene 1 befinden.Alledrei Läuferpole 15c, 15d, 15esind verzahnt, wobei ihre Verzahnungen untereinander einen Versatz von jeweils Th aufweisen. Die Läuferpole 15c und 15dsind durch ein ferromagnetisches Leitstück 11 miteinander verbunden, ebenso die Läuferpole 15c und 15e. Der Querschnitt der Leitstücke 11 istThe third embodiment will be explained with reference to FIG. In this case, the rotor includes three rotor poles 15c, 15d, 15e. A rotor pole 15c is arranged with its toothing of one stator rail 1 opposite, while the other two rotor poles 15d and 15eich compared to the other stator 1. Are all three rotor poles 15c, 15d, 15everzahnt, their teeth with each other have an offset of each T h . The rotor poles 15c and 15ds are interconnected by a ferromagnetic leader 11, as are the rotor poles 15c and 15e. The cross section of the guide pieces 11 is

so bemessen, daß sie nur einen bestimmten Magnetfluß leiten können und darüber hinaus flußbegrenzend wirken. Beide Leitstücke 11 sind je mit einer Läuferwicklung 13 umwickelt. Diese zwei Wicklungen können getrennt betrieben, aber auch miteinander verschaltet werden. Im Falle ihrer Verschaltung entsteht ein Linearschrittmotor, der nur eine einzige elektrische Wicklung besitzt, wodurch sich der Ansteueraufwand verringert und Zuleitungen entfallen können. Hier soll bei der Erläuterung der Funktion davon ausgegangen werden, daß beide Wicklungen zu einer Läuferwicklung 13 zusammengeschaltet sind. Der Läufer sch ließt über seine Läuferpole 15c, 15d, 15e und über seine Leitstücke 11 den Magnetkreis des permanentmagnetischen Stators. Tritt der Magnetfluß aus einer Statorschiene 1 in den Läuferpol 15c über, so teilt er sich dort auf beide Leitstücke 11 auf und gelangt über die Läuferpole 15d und 15e in die andere Statorschiene 1. Infolge des symmetrischen Aufbaues teilt sich der Fluß gleichmäßig auf beide Läuferpole 15d, 15eauf. Da die Läuferpole 15dund15enur halb so viel Magnetflußführen wieder Läuferpol 15 c, stellt sich ein Kraftübergewicht zugunsten des Läuferpols 15c ein, so daß im stromlosen Zustand der Läufer eine Position einnimmt, in der die Zähne des Läuferpols 15c der Stator-Verzahnung 5 Zahn zu Zahn gegenüberstehen.so dimensioned that they can only conduct a certain magnetic flux and also act river limiting. Both guide pieces 11 are each wrapped with a rotor winding 13. These two windings can be operated separately, but also interconnected. In the case of their interconnection creates a linear stepper motor, which has only a single electrical winding, which reduces the driving effort and supply lines can be omitted. Here, it should be assumed in the explanation of the function that both windings are connected together to form a rotor winding 13. The rotor sch read via its rotor poles 15c, 15d, 15e and its guide pieces 11, the magnetic circuit of the permanent magnet stator. If the magnetic flux passes from a stator rail 1 into the rotor pole 15c, it divides there on both conductive pieces 11 and passes through the rotor poles 15d and 15e into the other stator rail 1. As a result of the symmetrical structure, the flux divides equally on both rotor poles 15d , 15auf. Since the rotor poles 15dund15erurhalb half as much magnetic flux lead back rotor pole 15 c, a force overweight in favor of the rotor pole 15c, so that in the de-energized state, the rotor occupies a position in which the teeth of the rotor pole 15c of the stator toothing 5 face tooth to tooth ,

Wird nun die Läuferwicklung 13 mit Strom beaufschlagt, so treibt sie über ihre beiden zusammengeschalteten Teilwicklungen, welche die beiden Leitstücke 11 umgeben, einen Magnetfluß an, der angenommen aus dem Läuferpol 15d in die Statorschiene 1 übertritt und über den Läuferpol 15e in den Läufer zurückkehrt. Er soll so stark sein, daß der permanenterregte Fluß im Läuferpol 15e bis zur vollen Richtungsumkehr überlagert wird. In diesem Fall würde im Läuferpol 15d durch gleichsinnige Überlagerung der Magnetfluß verdreifacht. Die Leitstücke 11 sollen jedoch so ausgelegt sein, daß der dreifache Fluß nicht möglich ist, sondern nur der doppelte. Ein Teil des Flusses wird somit in den Läuferpol 15c abgedrängt, wo es zu einer teilweisen Kompensierung des permanenterregten Magnetflusses kommt. Im Ergebnis führt nun der Läuferpol 15c nur noch halbsoviel Fluß wie vorher, der Fluß durch den Läuferpol 15d hat sich verdoppelt, und der Fluß durch den Läuferpol 15e hat seine Richtung geändert, seinen Betrag aber beibehalten. Somit ist jetzt der Läuferpol 15 d doppelt so stark wie die Läuferpole 15c und 15e, so daß der Läufer eine Position bezieht, in der die Zähne des Läuferpols 15d der Stator-Verzahnung 5 Zahn zu Zahn gegenüberstehen.Now, if the rotor winding 13 is energized, so it drives via its two interconnected partial windings, which surround the two guide pieces 11, a magnetic flux, which is believed to pass from the rotor pole 15 d in the stator rail 1 and returns via the rotor pole 15 e in the rotor. He should be so strong that the permanent-energized flux is superimposed in the rotor pole 15e until full reversal of direction. In this case, in the rotor pole 15d the magnetic flux would be tripled by the same direction superimposition. However, the guide pieces 11 should be designed so that the triple flow is not possible, but only twice. Part of the flow is thus forced into the rotor pole 15c, where partial compensation of the permanently excited magnetic flux occurs. As a result, now the rotor pole 15 c only half as much flow as before, the flux through the rotor pole 15 d has been doubled, and the flux through the rotor pole 15 e has changed its direction, but kept its magnitude. Thus, now the rotor pole 15 d is twice as strong as the rotor poles 15 c and 15 e, so that the rotor refers to a position in which the teeth of the rotor pole 15 d of the stator toothing 5 face tooth to tooth.

Das Ableiten eines Teiles des elektrisch erregten Magnetflusses aus dem Läuferpol 15d in den Läuferpol 15c kann dabei durch einen magnetischen Nebenschluß erleichtert werden, welcher die Statorschienen 1 verbindet. Die beschriebene Wirkung wird dadurch bereits bei einem geringeren Wicklungsstrom erzielt, so daß sich bei richtiger Bemessung der Wirkungsgrad des Linearschrittmotors erhöht. Ein solcher Nebenschluß muß allerdings auch bei dieser Ausführung bei der Dimensionierung der Stator-Permenantmagnete 4 mit berücksichtigt werden. Wird der Wicklungsstrom umgepolt, so stellen sich analoge Verhältnisse ein, nur daß infolge des symmetrischen Aufbaus die für Läuferpol 15d beschriebenen Erscheinungen für Läuferpol 15e gelten und umgekehrt. Am Läuferpol 15c tritt die gleiche Wirkung ein. Der Läufer bezieht eine Stellung, in der die Zähne des Läuferpols 15e nun der Stator-Verzahnung 5 Zahn zu Zahn gegenüberstehen.The derivation of a portion of the electrically excited magnetic flux from the rotor pole 15 d in the rotor pole 15 c can be facilitated by a magnetic shunt which connects the stator rails 1. The described effect is thus achieved even at a lower winding current, so that increases with proper design of the efficiency of the linear stepping motor. However, such a shunt must also be taken into account in this embodiment in the dimensioning of the stator-permenant magnets 4. If the winding current is reversed, analogous conditions arise, only that due to the symmetrical structure the phenomena described for rotor pole 15d apply to rotor pole 15e and vice versa. At the rotor pole 15c, the same effect occurs. The rotor occupies a position in which the teeth of the rotor pole 15e now face the stator toothing 5 tooth to tooth.

Werden die beiden Teile der Läuferwicklung 13 nicht zusammengeschaltet, sondern getrennt beschrieben, so kann auf die Manipulation des Magnetflusses vermittels der Querschnitte der Leitstücke 11 verzichtet werden, indem die Einzelwicklungen, die die Leitstücke 11 umgeben, mit unterschiedlichen Strömen beschaltet werden.If the two parts of the rotor winding 13 are not interconnected, but described separately, so can be dispensed with the manipulation of the magnetic flux by means of the cross sections of the guide pieces 11 by the individual windings that surround the guide pieces 11, are connected with different currents.

Das wird auch erreicht, wenn einzelne Wicklungsteile über im Läufer untergebrachte Halbleiterdioden stromrichtungsabhängig hinzu- oder abgeschaltet werden. Auf diese Weise werden die Wicklungen der Leitstücke 11 stromrichtungsabhängig mit unterschiedlichen Amperewindungen versehen, wobei der Vorzug erhalten bleibt, daß die Läuferwickiung 13 nach außen hin als eine einzige Wicklung zu betrachten ist, und die damit verbundenen, bereits genannten Vereinfachungen erzielt werden.This is also achieved if individual winding parts are added or switched off depending on the direction of the current via semiconductor diodes accommodated in the rotor. In this way, the windings of the guide pieces 11 are provided depending on the current direction with different Amperewindungen, the advantage is maintained that the rotor winding 13 is to be considered outwardly as a single winding, and the associated, already mentioned simplifications are achieved.

Claims (15)

1. Linearschrittmotor mit permanentmagnetischem Stator, der in Längsrichtung zahnstangenartige Formen aufweist und entlang dessen sich ein mit elektrischen Wicklungen versehener Läufer bewegt, gekennzeichnet dadurch, daß der Stator von zwei parallel zueinander angeordneten, aus ferromagnetischem Material bestehenden Statorschienen (1) gebildet wird, zwischen denen sich ein oder mehrere gleich orientierte Permanentmagnete (4) befinden, so daß die eine Statorschiene (1) über ihre gesamte Länge einen magnetischen Nord-und die andere einen Südpol bildet und der dazugehörige Läufer mehrere Läuferpole enthält, die jeweils Verzahnungen besitzen, welche der Stator-Verzahnung (5) nahe gegenüberstehen und untereinander unterschiedlichen Versatz aufweisen, und die über die Läuferpole und sie verbindende ferromagnetische Leitstücke (11) die beiden Statorschienen (1) magnetisch verbinden, wobei die ferromagnetischen Leitstücke (11) des Läufers von Läuferwicklungen (13) umgeben sind.1. Linear stepping motor with permanent magnetic stator, which has rack-like shapes in the longitudinal direction and along which a rotor provided with electrical windings moves, characterized in that the stator of two mutually parallel, made of ferromagnetic material stator rails (1) is formed, between which there are one or more equally oriented permanent magnets (4), so that the one stator rail (1) over its entire length forms a magnetic north and the other a south pole and the associated rotor includes a plurality of rotor poles, each having gears, which the stator Serration (5) close to each other and have different mutual offset, and connect the two rotor bars (1) and the ferromagnetic guide pieces (11) magnetically connecting the two stator rails (1), wherein the ferromagnetic guide pieces (11) of the rotor surrounded by rotor windings (13) sin d. 2. Linearschrittmotor nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Läufer ein ferromagnetisches Leitstück (11) enthält, welches in Längsrichtung angeordnet und von einer Läuferwicklung (13) umgeben ist und sich an seinen beiden Enden dergestalt aufzweigt, daß sich vier Läuferpole (15aa, 15ab, 15ba, 15bb) ergeben.2. Linear stepping motor according to claim 1, characterized in that the rotor comprises a ferromagnetic guide piece (11) which is arranged in the longitudinal direction and surrounded by a rotor winding (13) and branches at its two ends in such a way that four rotor poles (15aa, 15ab, 15ba, 15bb). 3. Linearschrittmotor nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, daß der Läufer mindestens zwei Spulen-Anordnungen nach Anspruch 2 enthält, wobei die Verzahnungen der verzahnten Läuferpole (15 aa, 15 ab, 15ba, 15 bb) jeweils so ausgeführt sind, daß, wenn die Zähne der diagonal angeordneten Läuferpole (15aa und 15bb) Zahn zu Zahn den Statorschienen (1) gegenüberstehen, die Zähne der anderen Läuferpole (15ab und 15ba) den Statorschienen (1) Zahn zu Zahnlücke gegenüberstehen, während die Verzahnungen der Läuferpole zu den entsprechenden Läuferpolen der anderen Spulen-Anordnungen jeweils einen Versatz um T/2n aufweisen, wobei T der Abstand derZahnmitte eines beliebigen Zahnes zur Mitte seines benachbarten Zahnes und η die Anzahl der Spulen-Anordnungen sind.3. Linear stepping motor according to claim 2, characterized in that the rotor includes at least two coil assemblies according to claim 2, wherein the teeth of the toothed rotor poles (15 aa, 15 ab, 15 ba, 15 bb) are each designed so that when the Teeth of the diagonally arranged rotor poles (15aa and 15bb) face the stator rails (1) tooth to tooth, the teeth of the other rotor poles (15ab and 15ba) facing the stator rails (1) tooth to tooth gap, while the teeth of the rotor poles to the corresponding rotor poles of other coil arrangements each have an offset of T / 2n, where T is the distance of the tooth center of any one tooth to the center of its adjacent tooth and η is the number of coil arrangements. 4. Linearschrittmotor nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, daß zwei Läuferpole (15aa und 15ba) eine Einrichtung zur Magnetflußbegrenzung (12)'aufweisen und die gleiche Zahnteilung besitzen, während die Zähne der anderen Läuferpole (15 ab und 15bb) um T/3 jeweils versetzt sind, wobei T der Abstand der Zahnmitte eines beliebigen ZahneszurMittesein.es benachbarten Zahnes ist.4. Linear stepping motor according to claim 2, characterized in that two rotor poles (15aa and 15ba) have a device for Magnetflußbegrenzung (12) 'and have the same tooth pitch, while the teeth of the other rotor poles (15 and 15bb) by T / 3 respectively where T is the distance of the tooth center of any tooth to that of an adjacent tooth. 5. Linearschrittmotor nach Anspruch 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Einrichtung zur Magnetflußbegrenzung (12) durch eine Querschnittsverringerung der flußleitenden Teile gebildet wird.5. Linear stepping motor according to claim 4, characterized in that the means for Magnetflußbegrenzung (12) is formed by a cross-sectional reduction of the flux-conducting parts. 6. Linearschrittmotor nach Anspruch 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Einrichtung zur Magnetflußbegrenzung (12) durch den Einsatzeines Werkstoffes mit niedriger Sättigungsinduktion gebildet wird.A linear pulse motor according to claim 4, characterized in that said magnetic flux limiting means (12) is formed by employing a low saturation induction material. 7. Linearschrittmotor nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Läufer drei Läuferpole (15c, 15d, 15e) besitzt, deren Verzahnungen untereinander um jeweils 1Iz versetzt sind, und von denen einer (15c) dereinen Statorschiene (1) gegenübersteht, wobei die Läuferpole 15c und 15d sowie die Läuferpole 15c und 15e durch je ein ferromagnetisches Leitstück (11) miteinander verbunden und die Leitstücke (11) mit Läuferwicklungeh (13) umwickelt sind und durch ihre Querschnittsgestaltung gleichzeitig eine Magnetflußbegrenzung darstellen.7. Linear stepping motor according to claim 1, characterized in that the rotor has three rotor poles (15 c, 15 d, 15 e) whose teeth are offset from each other by 1 lz , and one of which (15 c) of a Statorschiene (1) facing, wherein the Rotor poles 15c and 15d and the rotor poles 15c and 15e by a ferromagnetic guide piece (11) connected to each other and the guide pieces (11) with Läuferwicklungeh (13) are wound and represent by their cross-sectional configuration simultaneously a Magnetflußbegrenzung. 8. Linearschrittmotor nach Ansprüchen 1 bis 7, gekennzeichnet dadurch, daß die Statorschienen (1) gleichzeitig geeignete Flächen zur Führung des Läufers (6) besitzen.8. Linear stepping motor according to claims 1 to 7, characterized in that the stator rails (1) at the same time have suitable surfaces for guiding the rotor (6). 9. Linearschrittmotor nach Anspruch 4 oder 7, gekennzeichnet dadurch, daß die Stromzufuhr für die Läuferwicklung (13) über die Führungseinrichtung des Läufers oder geeignete Schleifkontakte erfolgt.9. Linear stepping motor according to claim 4 or 7, characterized in that the power supply for the rotor winding (13) via the guide means of the rotor or suitable sliding contacts. 10. Linearschrittmotor nach Anspruch 4 oder 7, gekennzeichnet dadurch, daß der Stator einen magnetischen Nebenschluß besitzt, der die Stabilisatoren (1) verbindet.10. Linear stepping motor according to claim 4 or 7, characterized in that the stator has a magnetic shunt which connects the stabilizers (1). 11. Linearschrittmotor nach Ansprüchen 1 bis 10, gekennzeichnet dadurch, daß die Statorschienen (1) so ausgebildet und angeordnet sind, daß ein kreisförmiger Statorquerschnitt entsteht.11. Linear stepping motor according to claims 1 to 10, characterized in that the stator rails (1) are formed and arranged so that a circular stator cross-section is formed. 12. Linearschrittmotor nach Ansprüchen 1 bis 11, gekennzeichnet dadurch, daß die Statorschienen (1) so ausgebildet und angeordnet sind, daß ein eckiger Statorquerschnitt entsteht.12. Linear stepping motor according to claims 1 to 11, characterized in that the stator rails (1) are formed and arranged so that a polygonal Statorquerschnitt arises. 13. Linearschrittmotor nach Anspruch 7, gekennzeichnet dadurch, daß die Läuferwicklungen (13) zu einer einzigen Wicklung zusammengeschaltet sind.13. Linear stepping motor according to claim 7, characterized in that the rotor windings (13) are interconnected to form a single winding. 14. Linearschrittmotor nach Anspruch 7, gekennzeichnet dadurch, daß die Läuferwicklungen (13) getrennt geschaltet sind.14. Linear stepping motor according to claim 7, characterized in that the rotor windings (13) are connected separately. 15. Linearschrittmotor nach Anspruch 7, gekennzeichnet dadurch, daß Teile der Läuferwicklungen (13) über im Läufer untergebrachte Halbleiterdioden stromrichtungsabhängig in den Strompfad einbezogen werden, wobei die Verschaltung aller Teile der Läuferwicklungen (13) einen einzigen, bipolar betreibbaren Zweipol darstellt.15. Linear stepping motor according to claim 7, characterized in that parts of the rotor windings (13) are accommodated in the rotor housed semiconductor diodes depending on the current direction in the current path, wherein the interconnection of all parts of the rotor windings (13) represents a single, bipolar operable dipole. Hierzu 3 Seiten ZeichnungenFor this 3 pages drawings Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention Die Erfindung betrifft einen Linearschrittmotor mit permanentmagnetischem Stator, der zur Umwandlung diskreter elektrischer Signale in mechanische Bewegungen dient. Er ist überall dort einsetzbar, wo mechanische Postionieraufgaben zu erfüllen sind, die insbesondere durch digital arbeitende elektronische Systeme gesteuert werden sollen. Solche Motoren sind für den Einsatz in der Druck-, Zeichen- oder Handhabetechnik geeignet und können zum Beispiel Drückköpfe, Schreibstifte, Bohrer, Greifer und andere Werkzeuge bewegen.The invention relates to a linear stepping motor with permanent magnetic stator, which serves to convert discrete electrical signals into mechanical movements. It can be used wherever mechanical postioning tasks are to be fulfilled, which are to be controlled in particular by digitally operating electronic systems. Such motors are suitable for use in printing, drawing or handling techniques and can, for example, move pushers, pens, drills, grippers and other tools. Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions In bekannten technischen Lösungen werden Linearschrittmotoren mit Permanentmagneten ausgestattet, um die Wicklungen bipolar nutzen zu können und somit Spulen einzusparen. Sollen große Kräfte bei geringem Magnetvolumen erzielt werden, so ist der Einsatz eines Dauermagnetmaterials mit großem Energieprodukt nötig. Solche Werkstoffe (Seltenerd-Magnete) sind jedoch außerordentlich teuer. Preiswerte Dauermagnetstoffe erfordern aufgrund ihres geringen Energieproduktes einen großen Volumeneinsatz. Sollen die Dauermagnete im Läufereines Linearschrittmotors untergebracht werden (DE-0931 28834), so ist im Hinblick auf ein günstiges Masse/Leistungs-Verhältnis nur der Einsatz teurer SeIteηerd-Werkstoffe geboten. Die Verwendung preiswerter oxidischer Ferrite ist möglich, wenn die Dauermagnete im Stator des Linearschrittmotors untergebracht werden. Bekannte technische Lösungen beinhalten dazu komplizierte Anordnungen (DE-092822830), deren technologisch aufwendige Herstellung alle sonstigen Vorzüge zunichte macht. Da dort die Zähne des Stators abwechselnd Nord- und Südpole bilden, ist nicht nur die Herstellung eines solchen Aufbaues aufwendig, sondern ist auch die Auflösung (Feinheit der Zähne) durch technologische und werkstoffbedingte Einschränkungen begrenzt. Daher sind solche Anordnungen allenfalls für elektrodynamische Linearmotoren (DE-092654075, DE-0946147) brauchbar.In known technical solutions, linear stepper motors are equipped with permanent magnets in order to be able to use the windings bipolar and thus save coils. If large forces with low magnetic volume are to be achieved, the use of a permanent magnet material with a large energy product is necessary. However, such materials (rare earth magnets) are extremely expensive. Inexpensive permanent magnet materials require a large volume use due to their low energy product. If the permanent magnets are to be accommodated in the rotor of a linear stepping motor (DE-0931 28834), only the use of expensive secondary-earth materials is required in view of a favorable mass / power ratio. The use of inexpensive oxide ferrites is possible if the permanent magnets are accommodated in the stator of the linear stepping motor. Known technical solutions for this purpose involve complicated arrangements (DE-092822830), whose technologically complex production negates all other advantages. Since there form the teeth of the stator alternately north and south poles, not only the preparation of such a structure is complex, but also the resolution (fineness of the teeth) is limited by technological and material-related restrictions. Therefore, such arrangements are at best for electrodynamic linear motors (DE-092654075, DE-0946147) useful. Ziel der ErfindungObject of the invention Ziel der Erfindung ist es, die dynamischen und energetischen Eigenschaften von Linearschrittmotoren zu verbessern und ihre Herstellungs- und Materialkosten zu senken.The aim of the invention is to improve the dynamic and energetic properties of linear stepping motors and to reduce their manufacturing and material costs. Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention Aufgabe der Erfindung ist es, einen Linearschrittmotor zu schaffen, der mit Dauermagneten ausgestattet ist und dessen Aufbau den Einsatz preisgünstiger Oxidferrite zuläßt, ohne daß deren großes Volumen nachteilige Wirkungen zeigt, und der sich zudem durch einen leicht herstellbaren Aufbau auszeichnet.The object of the invention is to provide a linear stepping motor, which is equipped with permanent magnets and whose structure allows the use of inexpensive oxide ferrites, without their large volume shows adverse effects, and is also characterized by an easily manufactured structure. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einem Motor gelöst, dessen Stator aus zwei parallel zueinander angeordneten Statorschienen, die aus ferromagnetischem Material bestehen, gebildet wird. Zwischen den Statorschienen, die eine Verzahnung tragen, sind ein oder mehrere gleich orientierte Permanentmagnete so angeordnet, so daß die eine Statorschiene über ihre gesamte Länge als magnetischer Nordpol und die andere als magnetischer Südpol wirkt. Weiterhin besitzen die Statorschienen geeignete Flächen, die eine gute Führung des Läufers gewährleisten. Je nach Anwendungsfall können die Statorschienen so ausgebildet und angeordnet sein, daß ein kreisförmiger oder ein eckiger Statorquerschnitt entsteht. Beide Statorschienen können, um das Abdrängen des elektrisch erregten Magnetflusses zu erleichtern, durch einen magnetischen Nebenschluß verbunden sein.According to the invention the object is achieved with a motor whose stator is formed of two mutually parallel stator rails, which consist of ferromagnetic material. Between the stator rails, which carry a toothing, one or more identically oriented permanent magnets are arranged so that the one stator rail over its entire length acts as a magnetic north pole and the other as a magnetic south pole. Furthermore, the stator rails have suitable surfaces which ensure good guidance of the rotor. Depending on the application, the stator rails can be designed and arranged so that a circular or a square stator cross section is formed. Both stator rails may be connected by a magnetic shunt in order to facilitate the suppression of the electrically excited magnetic flux. Der dazugehörige Läufer, der als Ein- oder Mehr-Spulen-Anordnung ausgebildet sein kann, besteht aus mehreren Läuferpolen, die jeweils eine Verzahnung mit unterschiedlichem Versatz aufweisen, und sie verbindenden ferromagnetischen Leitstücken, welche von Läuferwicklungen umgeben sind. Durch die die Läuferpole verbindenden ferromagnetischen Leitstücke sind beide Statorschienen magnetisch miteinander verbunden. Die Stromzufuhr für die Läuferwicklung kann über die Führungseinrichtung des Läufers oder durch geeignete Schleifkontakte realisiert werden. Besteht der Läufer aus einer Ein-Spulen-Anordnung, enthält dieser ein ferromagnetisches Leitstück, welches in Längsrichtung angeordnet und von einer Läuferwicklung umgeben ist und sich an seinen beiden Enden dergestalt aufzweigt, daß sich vier Läuferpole ergeben. Zwei Läuferpole, die die gleiche Zahnteilung besitzen, erhalten eine Einrichtung zur Magnetflußbegrenzung, während die Zähne der anderen Läuferpole um T/3 jeweils versetzt sind, wobei T der Abstand der Zahnmitte eines beliebigen Zahnes zur Mitte seines benachbarten Zahnes ist. Die Einrichtung zur Magnetflußbegrenzung wird durch eine Querschnittsverringerung der flußleitenden Teile oder durch den Einsatz eines Werkstoffes mit niedriger Sättigungsinduktion erzielt. Bei der Mehr-Spulen-Anordnung werden mindestens zwei Ein-Spulen-Anordnungen mechanisch so gekoppelt, daß sie sich untereinander magnetisch nicht beeinflussen können. DieThe associated rotor, which may be formed as a single or multi-coil arrangement, consists of several rotor poles, each having a toothing with different offset, and connecting ferromagnetic Leitstücken, which are surrounded by rotor windings. By connecting the rotor poles ferromagnetic guide pieces both stator rails are magnetically interconnected. The power supply for the rotor winding can be realized via the guide means of the rotor or by suitable sliding contacts. If the rotor consists of a single-coil arrangement, this contains a ferromagnetic guide piece, which is arranged in the longitudinal direction and surrounded by a rotor winding and branches at its two ends in such a way that four rotor poles result. Two rotor poles, which have the same tooth pitch, receive a magnetic flux limiting device, while the teeth of the other rotor poles are offset by T / 3, where T is the distance of the tooth center of any tooth to the center of its adjacent tooth. The device for Magnetflußbegrenzung is achieved by a cross-sectional reduction of the flow-conducting parts or by the use of a material with low saturation induction. In the multi-coil arrangement, at least two one-coil arrangements are mechanically coupled so that they can not magnetically influence one another. The
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