DE1122150B - Schrittschaltmotor - Google Patents

Schrittschaltmotor

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DE1122150B
DE1122150B DEF19879A DEF0019879A DE1122150B DE 1122150 B DE1122150 B DE 1122150B DE F19879 A DEF19879 A DE F19879A DE F0019879 A DEF0019879 A DE F0019879A DE 1122150 B DE1122150 B DE 1122150B
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DE
Germany
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rotor
poles
stepping motor
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brake
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DEF19879A
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Charles Paine Fisher
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K37/00Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors
    • H02K37/10Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of permanent magnet type
    • H02K37/20Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of permanent magnet type with rotating flux distributors, the armatures and magnets both being stationary

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Description

  • Schrittschaltmotor Die Erfindung betrifft einen Schrittschaltmotor.
  • Es sind bereits verschiedene Konstruktionen von Schrittschaltmotoren bekannt, bei denen die schrittweise Drehbewegung eines Rotors in einem Stator erfolgt, wobei der letztere eine permanentes Magnetfeld und ein sich in seiner Größe und Richtung veränderliches Feld aufweist, die in Zusammenwirkung miteinander auf den Rotor einwirken und diesen bei jeder Feldumkehrung schrittweise weiterdrehen. Eine solche bekannte Konstruktion weist zwei einander gegenüberliegende Weicheisenpole eines Hufeisenelektromagneten auf, dessen Polenden zungenartig ausgebildet und mit einer leicht gekrümmten oder ebenen Abschrägung versehen sind. Zwischen den beiden Polstücken ist eine aus Weicheisen bestehende und den Rotor bildende Scheibe drehbar gelagert, die an ihrem Umfang mit Zähnen versehen ist, deren Spitzen so dicht wie möglich an den Spitzen der Polstücke vorbeigehen. Ein permanenter Magnet beeinflußt mit seinem einen Polstück den Rotor und mit seinem anderen Polstück den Eisenkem des Hufeisenmagneten. Bei nicht erregter Spule ist der eine Statorpol auf einen Rotorzahn und der andere Statorpol in den Raum zwischen zwei Rotorzähnen gerichtet. Beim Durchgang eines Spulenstromes in der einen Richtung erfolgt eine Feldverstärkung bzw. Feldschwächung, durch die der Rotor um eine halbe Rotorzahnteilung weitergedreht wird. Bei der Umkehrung des Spulenstromes müßte sich der Rotor, da seine Zähne jetzt umgekehrt zu den festen Polstücken liegen, um einen weiteren halben Schritt in der gleichen Richtung drehen. Diese Drehung ist nicht immer sichergestellt, da durch die Anordnuino, der Pole im Hinblick auf die Rotorzähne labile Verhältnisse entstehen, so daß kein rasches und exaktes Anhalten bzw. Ingangsetzen des Rotors erfolgt.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein rasches und einwandfreies Schalten des Schrittschaltmotors zu erzielen. Die Lösung besteht nun bei einem Schrittschaltmotor mit einem aus Weicheisen bestehenden und eine Mehrzahl von gleichmäßig verteilten Vorsprüngen aufweisenden Rotor und einem mindestens zwei Antriebspole aufweisenden Stator, auf die ein permanentes Magnetfeld und ein in seiner Größe und Richtung veränderliches, von einer Spule erzeugtes Feld einwirken, die sich gegenseitig bei Änderung der Feldrichtung des veränderlichen Feldes verstärken bzw. schwächen und denRotor schrittweise bei jeder Feldumkehrung um jeweils eine halbe Rotorzahnteilung weiterdrehen, darin, daß mindestens ein Bremspol vorgesehen ist, der das permanente Magnetfeld auf einen Vorsprung des Rotors konzentriert, und daß bei nicht erregter Feldspule die mindestens zwei Antriebspole unter sich gleiche Polarität haben und der Bremspol die entgegengesetzte Polarität hat. Durch die Konzentration des Magnetflusses auf einen Vorsprung des Rotors wird ein exaktes Anhalten des Rotors erreicht, so daß bei der Umkehrung des Spulenstromes und der damit entsprechenden Feldänderung die Bewegung des Rotors augenblicklich aussetzt und beim Anstieg des Spulenstromes ebenso rasch wieder einsetzt. Hierdurch ergibt sich ein praktisch augenblickliches Ingangsetzen und Stillsetzen des Motors, so daß er in allen den Fällen angewendet werden kann, in denen ein exaktes Schalten erforderlich ist.
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt Fig. 1 eine Vorderansicht des Motors, Fig. 2 eine Seitenansicht des Motors, Fig. 3 einen senkrechten Schnitt gemäß Linie 3-3 der Fig. 2, Fig. 4 einen senkrechten Schnitt gemäß Linie 4-4 der Fig. 1, Fig. 5 einen senkrechten Schnitt durch eine Ausführungsform eines Dämpferorgans gemäß Linie 5-5 der Fig. 4, Fig. 6, 7, 8 und 9 schematische Darstellungen des Rotors in verschiedenen aufeinanderfolgenden Teilschritten, Fig. 10 graphische Darstellungen der durch den Rotor erzeugten Drehmomente.
  • Die in der Zeichnung dargestellte Ausführungsforin nach Fig. 1 bis 5 besteht aus einem Paar nichtmagnetischer Seitenwände 20, die an ihrem oberen 'reil Bohrungen 22 derart aufweisen, daß ringförmige Lagerstellen 24 entstehen (Fig. 4). Ferner ist noch ein Paar von Jochstücken 26 vorgesehen, deren ringförinige Teile 28 gegen die ringförmigen Lagerstellen 24 anliegen und den Bohrungen 22 entsprechende Bohrungen 30 aufweisen. In den jeweils fluchtenden Bohrungen 22, 30 sind Lagerbuchsen 32 angeordnet, die vorzugsweise kleine Kugellager 33 tragen und mit Flanschen 34 versehen sind, die durch Schrauben 36 an den Ringteilen 28 befestigt sind. Die Lagerbuchsen sind in den Bohrungen der Seitenwände 20 drehbar derart angeordnet, daß sie als verstellbare Träger für die Jochstücke 26 dienen. Diese Jochstücke 26 sind mit Ansätzen 38 versehen, in denen gegen die Seitenwände 20 anliegende Einsteffschrauben 40 vorgesehen sind. Dadurch ist eine entsprechende Schwenkung der Jochstücke relativ zu den Seitenwänden möglich. Auf den Zweck dieser Schwenkung wird später eingegangen. In den in den Lagerbuchsen 32 angeordneten Kugellagern 33 ist eine Rotorwelle 42 gelagert, die einen aus Weicheisen oder einer Legierung von hoher magnetischer Permeabilität bestehenden gezahnten Rotor 44 trägt. Die Seitenwände tragen die aus Weicheisen oder einer Legierung von hoher magnetischer Permeabflität hergestellten Antriebspolstücke 46, die vorzugsweise lamelliert sind und in den neben dem Rotor liegenden Antriebspolen 48 enden. Die Seitenwände weisen sich nach unten erstreckende Arme 50 auf, zwischen denen die Antnebspolstücke 46 angeordnet sind und die durch die Arme gehalten sind. Ferner tragen die Arme 50 noch einen aus Weicheisen oder einer magnetisierbaren Legierung hergestellten, aus Blechlamellen bestehenden Kern 52, auf welchem eine eine oder mehrere Wicklungen aufweisende Spule 54 befestigt ist. Die in der Zeichnung dargestellte Spule hat zwei Wicklungen.
  • Zwischen den Jochstücken 26 ist eine Vielzahl von aus Weicheisen oder einer magnetisierbaren Legierung hergestellten, aus Blechlamellen bestehenden Platten 56 gehalten, die als Bremspole bezeichnet werden können und so ausgebildet sind, daß über dem Rotor zwei im Abstand voneinander angeordnete Bremspolstücke 58 entstehen. Die Seitenflächen 59a und 59b dieser Bremspole konvergieren vorzugsweise in einem solchen Winkel, daß der Kraftfluß an den Rotorzähnen am nächsten liegenden Punkten der Bremspolstücke konzentriert wird. Diese Stellen können, wie in der Zeichnung dargestellt, leicht abgerundet sein und sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel so ausgebildet, daß sich Kraftflußwege von geringstem magnetischem Widerstand zum nächsten Zahn bzw. zu höchstens zwei benachbarten Zähnen ergeben. Im Ausführungsbeispiel schließen die Seitenflächen 59 a und 59 b etwa einen rechten Winkel ein, wobei die Halbierungslinie des Bremspolstückes etwa durch die Rotorachse verläuft. Diese Form ist magnetisch günstig, doch kann gegebenenfalls auch davon abgewichen werden. Die Schwenkbewegung der Jochstücke gestattet eine leichte Winkelverstellung der Bremspolstücke 58 relativ zu den Antriebspolstücken 48 der Antriebspole. Eine solche Verstellung ist nicht unbedingt notwendig, und es kann auch darauf verzichtet werden; doch ist sie insbesondere dann erwünscht, wenn die Drehrichtung des Motors geändert werden soll. Vorzugsweise gibt man den Bremspolstücken eine kleine Voreilung (beispielsweise 5') in der gewünschten Drehrichtung. Diese Voreilung macht zweckmäßig nur einen kleinen Bruchteil der möglichen Schrittstrecke aus, deren Größe von der Zahnteilung des Rotors bestimmt ist.
  • Zwischen den Jochstücken sind zwei Dauermagnete 60 untergebracht. Ihre Anordnung ist so, daß ihre gleichnamigen Pole, beispielsweise ihre Süd- pole, die Antriebspole 46 und ihre entgegengesetzten Pole, beispielsweise ihre Nordpole, ein aus Weicheisen oder einer magnetisierbaren Legierung bestehendes Zwischenstück 62 berühren, das mit der Oberseite der Platten 56 in magnetischerVerbindung steht. So ist ein magnetischer Kreis hergestellt, in dem die Bremspolstücke 58 der Bremspole in einem Sinne (beispielweise nach Nord) magnetisiert sind, während die Antriebspolenden 48 der Antriebspole durch den Magrietfluß der permanenten Magnete in entgegengesetztem Sinne magnetisiert sind. Die Polarität der Antriebspole kann jedoch durch den die Spule 54 durchfließenden Strom beeinflußt bzw. umgekehrt werden. Da die Magnete 60 durch ihren eigenen Magnetismus in ihrer Lage gehalten sind, können sie lose zwischen den Ansätzen 38 der Jochstücke angeordnet sein, wobei die Magnete auch noch das Zwischenstück 62 in seiner Lage halten. Gegebenenfalls können die Magnete mit einem nichtmagnetischen Abschirmblech 63 abgedeckt sein (lediglich in Fig. 3 dargestellt). Die Magnete 60 können eine beliebige Form aufweisen und auf beliebige Art befestigt sein, sofern nur der vorbeschriebene magnetische Kreis durch den Rotor hergestellt ist.
  • Die Zähnezahl des Rotors 44 kann beliebig sein, muß jedoch mindestens vier betragen. In der Zeich-nung sind zehn Zähne dargestellt. Der Abstand der Mittelpunkte der Bremspolstücke 58 entspricht nicht dem Abstand der Mittelpunkte der Pole des Rotors. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Winkelabstand zwischen den Mittellinien dieser Bremspolstücke 21/2mal so groß wie die Zahnteilung des Rotors. Wenn also ein Rotorzahn auf einen der Bremspolstücke 58 ausgerichtet ist, so sind zwei andere Zähne des Rotors gleich weit von der Mittellinie des anderen Bremspolstückes entfernt. Der Winkelabstand der Mitteinie der Bremspolstücke 58 von den Mittellinien der Antriebspolenden 48 entspricht ebenfalls nicht der Zahnteilung. In dem gezeigten Beispiel beträgt der Abstand der Mittellinien der Bremspolstücke 58 von den Mittellinien der danebenliegenden Antriebspolenden 48 etwa das 13/dache der Zahnteilung des Rotors plus einem geringfügigen Betrag in Drehrichtung und minus einem entsprechenden Betrag in entgegengesetzter Richtung, was eine Folge der erwähnten anfänglichen Verschiebung der Bremspolstücke 58 ist. (Dieser erwähnte Abstand kann um einen bestimmten Betrag verstellt werden, wenn die vorbeschriebene Einstelleinrichtung verwendet wird.) Die beiden Antriebspolenden 48 der Antriebspolstücke 46 weisen einen Abstand auf, der der Zahnteilung des Rotors entspricht, so daß sie mit zwei nebeneinanderliegenden Zähnen zusammenwirken können und so den Magnetflußweg vergrößern, wobei die beiden Antriebspolenden 48 in ihrer Wirkung als Einheit betrachtet werden können.
  • Die Wirkungsweise des Motors geht besonders deutlich aus den Fig. 6 bis 10 hervor. Die Kurve 1 der Fig. 10 ist eine Sinuskurve, die die allein durch den Magnetfluß des permanenten Magnets Ober die Bremspole auf den Rotor ausgeübte Kraft darstellt. Diese Kraft ändert sich je nach der ZahnstoDung relativ zu den beiden Bremspolstücken, Die -Kurw 2 stellt die durch den Strom in der Spule erzeugte Kraft für beide Polaritäten und verschiedene Drehwinkel dar. Die Kurve 3 zeigt das lediglich durch die Umkehrung des Stroms erzeugte nutzbare Drehmoment. Das resultierende Drehmoment, das sich aus der Kombination des durch die permanenten Magnete erzeugten Drehmoments und des durch die Strornumkehrung in der Spule erzeugten Drehmoments ergibt, ist in der Kurve 4 wiedergegeben. Dies zeigt, daß zwar das Drehmoment sich ändert, jedoch stets positiv ist. Damit dreht sich derRotor schrittweise, jedoch immer in der gleichen Drehrichtung. Wie die Kurven zeigen, ist der durch den Spulenstrom erzeugte Bewegungsanteil größer als der, der allein durch das perinanente Magnetfeld erzeugt wurde, und dieses Magnetfeld hat im wesentlichen die Aufgabe, den Rotor in die richtige Lage zu bringen, in der er den nächsten Impuls zur Drehung empfängt.
  • Fig. 6 bis 9 zeigen aufeinanderfolgende Stellungen des Rotors während eines Schrittes. Bei einem zehnzahnigen Rotor bilden dabei zehn Vollschritte und zwanzig Haltepunkte oder Teilschritte eine volle Umdrehung. In diesen Figuren bedeutet X die Rotorzahnteilung, CW = im Uhrzeigersinn und CCW entgegen dem Uhrzeigersinn.
  • Fig. 6 zeigt die Ausgangsstellung, in der der Rotor stillsteht, da noch kein Strom durch die Spule fließt. Der Rotor wird durch den von den permanenten Magneten erzeugten Magnetfluß in dieser Lage gehalten, der vom Brernspolstück D ausgeht, den Zahn 1 und die den Antriebspolenden 48 des Antriebspolstückes A am nächsten gelegenen Zähne 6 und 7 des Rotors durchfließt. Wird die Spule in einer solchen Richtung von Strom durchflossen, daß das Antriebspolstück A zu einem Nordpol wird, nachdem es zuvor unter dem Einfluß des von den permanenten Magneten erzeugten Magnetflusses ein Südpol war, so wird zunächst der vom Polstück A ausgehende Magnetfluß die Wirkung des von den permanenten Magneten erzeugten Magnetflusses neutralisieren und dann bei Zunahme des durch die Spule erzeugten Magnetflusses die Durchflußrichtung durch den Rotor umkehren. Dadurch vereinigt sich der in der Spule erzeugte Magnetfluß mit dem des linken permanenten Magnets und fließt durch die neben den Polstücken des Antriebspolstücks B liegenden Zähne 2 und 3 zurück. Dies bewirkt eine Drehung des Rotors im Sinne des Uhrzeigers in die in Fig. 7 gezeigte Stellung, in der die Magnetflußrichtung durch Pfeile angedeutet ist. Nun erfolgt eine Unterbrechung oder Unikehrung des in der Spule erzeugten Stromes, und während des Augenblicks des Stillstands bzw. der Umkehrung, währenddessen der durch die Spule bewirkte Magnetfluß aufhört oder so gering wird, daß er unter dem durch den permanenten Magnet erzeugten Magnetfluß liegt, wird der Rotor durch den von den permanenten Magneten erzeugten Magnetfluß weitergedreht. Der permanente Magnetfluß dreht den Rotor nur um einen Bruchteil eines Schrittes weiter und richtet den dem Brernspolstück C am nächsten gelegenen Zahn 8 auf dieses Bremspolstück C aus, so daß der Rotor nun in der in Fig. 8 gezeigten Stellung ist, in der der perinanente Magnetfluß zuerst durch das Bremspol-Stück C, dann über den Zahn 8 zu den den Polstücken des Antriebspols B am nächsten gelegenen Zähnen 2 und 3 fließt.
  • In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Zahnteilung 360. Die durch den in der Spule erzeugten Magnetfluß verursachte Bewegung aus der Stellung gemäß Fig. 6 in die Stellung gemäß Fig. 7 beträgt drei Achtel eines Vollschrittes oder 13'/2'. Die durch den permanenten Magnetfluß erzeugte Bewegung bei Rückgang des Magnetflusses durch die Spule, d. h. die Bewegung von der Stellung gemäß Fig. 7 in die Stellung gemäß Fig. 8, beträgt 4'/20, was zusammen mit der erstgenannten Zahl 18' oder einen halben Vollschritt ergibt.
  • Der in seiner Richtung umgekehrte Strom nimmt nun wieder so weit zu, bis er die Wirkung des permanenten Magnetflusses aufhebt und den Rotor um einen weiteren -1/8-Teil eines Vollschrittes oder 131/2 0 in die in Fig. 9 gezeigte Stellung weiterbewegt. Diese Bewegung wird durch den vom Antriebspolstück B ausgehenden, durch das rechte Bremspolstück D und die Zähne 5 und 6 zum Pol A fließenden Magnetfluß hervorgerufen. Da die Zähne 5 und 6 dem Pol A am nächsten liegen, dreht sich der Rotor im Sinne des Uhrzeigers, bis diese Zähne auf die Polstückenden des Antriebspols A ausgerichtet sind.
  • Bei der nächsten Stromunterbrechung bzw. dem nächsten Rückgang im Magnetfluß dreht sich der Rotor unter der Wirkung des permanenten Magnetflusses in eine Stellung weiter, die im allgemeinen der in Fig. 6 gezeigten entspricht, nur daß der Zahn 10 anstatt auf den Zahn 1 nun auf das Bremspolstück D ausgerichtet ist. Nun wurde ein Vollschritt zurückgelegt, wobei sich der Rotor um einen Zahnabstand gedreht hat.
  • Die beschriebene Vorrichtung arbeitet auch bei sehr hohen Drehgeschwindigkeiten, und der Rotor läuft und hält wie vorbeschrieben an. Bei hohen Drehgeschwindigkeiten kann sein Stillstand an den Haltepunkten während der Teildrehung so erfolgen, daß er dabei zu pendeln beginnt, was zum überspringen eines Teilschritts führen kann. Um ein solches Pendeln zu vermeiden, ist es in vielen Fällen wünschenswert, die Bewegung zu dämpfen, was auf verschiedene Arten geschehen kann. Als besonders zweckmäßig hat sich die Anbringung eines rotierenden, Dämpferflügel aufweisenden, mit Luft arbeitenden Dämpferorgans erwiesen, wie es in den Fig. 2, 4 und 5 dargestellt ist. Am Ende der Welle 42 ist ein Körper 100 aus Magnesium oder einem anderen leichten Material angebracht, auf dessen zylindrischer Oberfläche 102 eine leichte Hülse 104 drehbar befestigt ist. An der letzteren sind zwei sektorförmige Stücke 106 befestigt, die aus Leichtmetall, beispielsweise Aluminium oder Magnesium, bestehen können. Zwischen den Enden dieser Sektorstücke sind fächerförinige, geschlossene Lufträume 108 vorhanden. Eine vorzugsweise aus starrem Kunststoff oder aus Magnesium bestehende Platte 110 ist in einem Schlitz 112 befestigt und erstreckt sich quer durch den Körper 100, so daß ihre Enden sich über die fächerförmigen Lufträume erstreckende Flügel bilden. Auch wenn die Flügel gut eingepaßt sind, kann entlang der Flügelkanten etwas Luft durchstreichen. Eine mit ihrem einen Ende an der Hülse 104 und ihrem anderen Ende am Körper 100 befestigte schwache Schraubenfeder 114 hält die Hülse in ihrer Mittellage fest, in der die Flügel der Platte 110 mittig in den Lufträumen 108 liegen. Bei plötzlichem Anhalten der Welle 42 bewirkt das Trägheitsmoment der Hülse 104 und der Sektorstücke 106, daß sich die Hülse noch ein kleines Stück weiterdreht, und dieser Weiterdrehung wirkt die von den Flügeln in den Räumen 108 komprimierte Luft entgegen, die verhältnismäßig langsam an der Fahne entlangströmt und sich wieder ausgleicht. Dadurch erfolgt die erforderliche Bewegungsdämpfung, die ein Schlagen oder Rückstoßen verhindert. Die Hülse ist jedoch verhältnismäßig leicht, so daß nur ein kleines Trägheitsmoment auf den Rotor ausgeübt wird. Diese Art der Dämpfung ist gegen Temperaturschwankungen unempfindlich.
  • Eine leichte Winkelverstellung der den Brenispol tragenden Jochstücke gestattet ein leichtes Verstellen der Bremspolstücke 58 relativ zu den Antriebspolenden48, wodurch ein Optimum in bezug auf gutes und rasches Anhalten und Anlaufen des Motors eingestellt werden kann. Die Bremspolstücke können auch so verstellt werden, daß der Motor in umgekehrter Richtung (entgegen dem Uhrzeigersinn) umläuft. In diesem Fall werden die Bremspolstücke 58 um ein geringes nach links bewegt, wodurch die Drehrichtung des Motors umgekehrt wird.
  • Die Drehgeschwindigkeit des erfindungsgemäßen Motors wird durch das Verhältnis des Trägheitsmomentes des Rotors zu dem durch die permanenten und variablen Magnetflüssen erzeugten Drehmoment bestimmt. Im allgemeinen wird dieses Verhältnis dadurch hoch gewählt, daß man den Durchmesser des Rotors so klein als möglich hält, d. h. so klein, als dies im Einklang mit einem guten mechanischen und magnetischen Aufbau und der Unterbringung von guten und dauerhaften Kugellagern steht. Ein maximales Drehmoment wird am besten dann erreicht, wenn die durch die Dauermagnete und durch den maximalen Spulenstrom erzeugten Magnetflüsse gleich oder nahezu gleich groß sind. Die Stärke dieser Magnetflüsse ist zweckmäßig zu jedem Zeitpunkt so groß, daß die jeweils durchfluteten Rotorzähne mindestens annähernd gesättigt sind.
  • Gegebenenfalls kann ein stärkeres Motordrehmoment durch Verlängerung des Rotors und der Pole oder Anbringen einer Vielzahl von Rotoren auf derselben Welle erreicht werden. Dadurch nehmen der Magnetfluß und das Drehmoment proportional zum Trägheitsmornent des Rotors zu.
  • Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung, die etwa im Maßstab 2 - 1 dargestellt ist, beträgt der Rotordurchmesser 9,5 mm, die Rotorlänge 12,7 mm und sein Trägheitsmoment etwa 0,6 g cm2. Der Rotor besteht aus Weicheisen oder einer Legierung von hoher Permeabilität. Das durch die Stromimpulse in der Spule und das permanente Feld erzeugte Drehmoment ist etwa 100 g cm. Die verwendete Spule bzw. die verwendeten Spulen weisen etwa 250 Amperewindungen auf. Dieser Motor kann bis zu Frequenzen von 200 Vollschritten pro Sekunde arbeiten (400mal anlaufen, 400mal stillstehen).
  • Die oben angegebenen Dimensionen sind nur beispielsweise genannt und ergeben eine befriedigende Leistung. Doch ist die Erfindung keinesfalls auf die vorgenannten Dimensionen beschränkt, da die erfindungsgemäßen Motoren in jeder Größe, je nach dem Kraftbedarf oder den gewünschten Drehgeschwindigkeiten, gebaut werden können.
  • Die symmetrische Anordnung der Pole gestattet den Umlauf des Motors in beiden Drehrichtungen, wobei vorzugsweise eine Voreilung der Bremspole in der gewünschten Drehrichtung vorgenommen wird. Die schmale, kegeNörmige oder allgemein scharf auslaufende Form der Brernspolstücke bewirkt eine Konzentration des Magnetflusses auf einen Zahn bzw. eine begrenzende Zahl von Zähnen des Rotors, die den einzelnen Polen jeweils am nächsten liegen, was zum exakten Anhalten des Rotors führt, so daß bei Rückgang oder Umkehrung des Spulenstromes die Bewegung des Rotors augenblicklich aussetzt und bei Anstieg des Spulenstroms ebenso rasch wieder einsetzt. Dies bewirkt praktisch ein augenblickliches Ingangsetzen und Stillstehen, Eigenschaften, welche dem erfindungsgemäßen Motor eigen und für die beabsichtigten Verwendungszwecke unerläßlich sind. Die scharf auslaufenden oder schmalen Bremspolstücke sind vorzugsweise in einem beträchtlichen Ab- stand voneinander angeordnet. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt dieser Abstand das 21/Efache des Zahnabstands des Rotors und ein Mehrfaches der Breite der einzelnen Bremspolstücke.
  • Wo in der Beschreibung oder den Ansprüchen der Ausdruck »Weicheisen« gebraucht ist, soll dieser Ausdruck so verstanden werden, daß er auch andere geeignete Metalle oder Legierungen von hoher magnetischer Permeabilität umfaßt.
  • In dem obenerwähnten Ausführungsbeispiel wurde eine Betätigung durch Wechselstrom angenommen. Die Vorrichtung kann jedoch auch in Verbindung mit unterbrochenem Gleichstrom verwendet werden, und zwar kann dies beispielsweise durch Verwendung von zwei Spulen geschehen, wobei in einer ein ununterbrochener Strom fließt, während in der anderen ein stärkerer, unterbrochener Strom, beispielsweise doppelt so stark wie der ununterbrochene, fließt. Dadurch bewegt sich der Rotor ebenfalls schrittweise in beschriebenen Art.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Schrittschaltmotor mit einem aus Weicheisen bestehenden und eine Mehrzahl von gleichmäßig verteilten Vorsprüngen aufweisenden Rotor und einem mindestens zwei Antriebspole aufweisenden Stator, auf die ein permanentes Magnetfeld und ein in seiner Größe und Richtung veränderliches, von einer Spule erzeugtes Feld einwirken, die sich gegenseitig bei Änderung der Feldrichtung des veränderlichen Feldes verstärken bzw. schwächen und den Rotor schrittweise bei jeder Feldumkehrung um jeweils eine halbe Rotorzahnteilung weiterdrehen, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Bremspol vorgesehen ist, der das permanente Magnetfeld auf einen Vorsprung des Rotors konzentriert, und daß bei nicht erregter Feldspule die mindestens zwei Antriebspole unter sich gleiche Polarität haben und der Bremspol die entgegengesetzte Polarität hat.
  2. 2. Schrittschaltmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremspol gegenüber den Antriebspolen um weniger als eine halbe Vorsprungteilung des Rotors in Vorwärtsrichtung versetzt ist. 3. Schrittschaltmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Bremspolen vorgesehen ist. 4. Schrittschaltmotor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremspole schmale Stirnflächen haben, die nicht wesentlich breiter als die Stirnfläche der Rotorvorsprünge sind. 5. Schrittschaltmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelabstände der Pole größer als der Winkelabstand benachbarter Rotorvorsprünge sind. 6. Schrittschaltmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des durch das Magnetfeld erzeugten Drehmoments zum Rotorträgheitsmoment nicht kleiner als 100: 1 ist. 7. Schrittschaltmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator mindestens vier Vorsprünge hat und mindestens vier stationäre Pole, nämlich mindestens zwei Antriebspole und mindestens zwei Bremspole hat, die bei nicht erregter Feldspule jeweils unter sich gleiche, aber relativ zueinander entgegengesetzte Polarität haben. g. Schrittschaltmotor nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkelabstand zwischen den Bremspolstücken und den Antriebspolstücken veränderbar ist. 9. Schrittschaltmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Pole aus Weicheisen sind. 10. Schrittschaltmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebspole auf der einen Seite des Rotors und die Brernspole auf der anderen Seite des Rotors angeordnet sind. 11. Schrittschaltmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß L-förmige lamellierte Polglieder vorgesehen sind, die durch ein Gestell zusammengehalten sind und zwischen deren unteren Schenkeln ein lamellierter, die Spule tragender Kern angeordnet ist. 12. Schrittschaltmotor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Polglieder je eine Lagerstelle aufweisen, auf denen gleichnamige Pole permanenter Magnete ruhen. 13. Schrittschaltmotor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den anderen Polen der permanenten Magnete ein die Bremspole aufweisendes lamelliertes Weicheisenstück angeordnet ist. 14. Schrittschaltmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Dämpferorgan vorgesehen ist, das auf der Rotorwelle auf einem Träger befestigt ist, auf dem eine flügelartige Lufträume aufweisende Hülse drehbar angeordnet ist, und daß der Träger einen Flügel aufweist, der in diesen Lufträumen sich bewegen kann und den ein Federorgan in die Mittellage zu bewegen versucht. 15. Schrittschaltmotor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß in der Hülse zwei innere Ringsektorstücke angeordnet sind, zwischen denen Ringsektorräume frei bleiben. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 608 623, 720 476, 716 753, 591460, 250 672, 146 595, 206 099.
DEF19879A 1955-09-28 1956-03-24 Schrittschaltmotor Pending DE1122150B (de)

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