DE1261236B - Schrittmotor - Google Patents

Schrittmotor

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DE1261236B
DE1261236B DEM59640A DEM0059640A DE1261236B DE 1261236 B DE1261236 B DE 1261236B DE M59640 A DEM59640 A DE M59640A DE M0059640 A DEM0059640 A DE M0059640A DE 1261236 B DE1261236 B DE 1261236B
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Germany
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pole
motor according
magnet
pole wheel
magnetic
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DEM59640A
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Eugen Schweitzer
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MOVIT INDUSTRIEANSTALT
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MOVIT INDUSTRIEANSTALT
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Pending legal-status Critical Current

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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
    • H02K37/02Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of variable reluctance type
    • H02K37/04Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of variable reluctance type with rotors situated within the stators

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

Description

  • Schrittmotor Die Erfindung bezieht sich auf einen Schrittmotor mit einem auf einer Drehachse sitzenden gezahnten Polrad und einem Stator, der wenigstens zwei wechselweise erregbare Feldwicklungen aufweist, die von auf gegenüberliegenden Seiten und im wesentlichen parallel zu einer längs durch die Polradachse gelegten ersten Ebene angeordneten Magnetkernen getragen werden, welche an beiden Polenden mit ausschließlich radial um den Umfang des Polrades herum verteilt und nach Zugehörigkeit zu den Feldwicklungen gegeneinander um eine halbe Polradzahnteilung versetzt angeordneten Polschuhen in Verbindung stehen und das Polrad an dessen Stirnseiten übergreifende Magnetschenkel aufweisen.
  • Schrittmotoren haben ein weiteres Anwendungsfeld. Sie dienen beispielsweise als Antrieb für Zählwerke zum Zählen elektrischer Impulse, etwa in der Fernsprechtechnik, oder in Rechen- oder Büromaschinen beliebiger Art. Ein weiteres Anwendungsbeispiel ist der Antrieb von Informationsträgern, wie Lochstreifen oder Magnetbänder, die in eine Auswertungsmaschine schrittweise eingespeist werden. Schließlich sei noch die Verwendung in Steuersystemen erwähnt, bei der die Schrittmotoren einzelne Schaltvorgänge nacheinander auslösen. In all diesen und weiteren nicht erwähnten Anwendungsfällen arbeiten die Schrittmotoren eng mit anderen Geräten zusammen. Daraus resultiert eine Anzahl von Anforderungen, die bei den bekannten Schrittmotoren nicht oder nicht vollständig erfüllt sind: Der Schrittmotor muß an das anzutreibende Gerät mit einer Kraftübertragungseinrichtung anschließbar sein, die möglichst geringe Abmessungen und eine kleine Masse hat. Dies ist notwendig, um Schwingungen in der Übertragungseinrichtung zu vermeiden und ihr Trägheitsmoment gering zu halten. Der Schrittmotor muß selbst insgesamt so klein wie möglich sein, um in das anzutreibende Gerät mit minimalem Platzbedarf eingebaut werden zu können. Der Schrittmotor soll einfach im Aufbau sein, damit bei hoher Lebensdauer seine Störanfälligkeit gering und seine Herstellungskosten niedrig sind. Auf die geringe Störanfälligkeit kommt es besonders an, da der Ausfall des Schrittmotors den Stillstand eines meist sehr teuren Geräts und oft ganzer Anlagen mit entsprechenden wirtschaftlichen Verlusten nach sich zieht. Ferner soll ein Schrittmotor keinen störenden Einfluß auf das angetriebene Gerät ausüben. Diese Gefahr besteht besonders bei elektrischen Geräten, die durch die magnetischen Felder des Motors gestört werden können. Schließlich soll sich ein Schrittmotor an möglichst vielerlei Geräte ohne grundlegende Änderung anpassen lassen, damit mit einer kleinen Typenzahl eine große Zahl von Anwendungsfällen erfaßbar ist. Hierzu ist es notwendig, daß der Bereich der erzielbaren Schrittfrequenzen möglichst groß ist.
  • Bei einem bekannten Schrittmotor dieser Art mit dem eingangs angegebenen Aufbau liegen sich die Magnetkerne mit den Feldwicklungen auch bezüglich einer zweiten, quer zur ersten längs durch die Polradachse gelegten Ebene gegenüber. Die Magnetschenkel führen zu dem Polrad stirnseitig vorgelagerten Polen. Hierdurch ergibt sich ein flacher, in einer Ebene quer zur Polradachse jedoch sehr breiter Motor, der sich nur dann nahe bei einer anzutreibenden Welle anordnen läßt, wenn an der betreffenden Stelle beiderseits genügend Platz vorhanden ist. Bei diesem bekannten Motor wird durch die stirnseitig dem Polrad vorgelagerten Pole eine axiale Reibungsbremsung angestrebt.
  • Bei einem Motor mit permanentmagnetischem Rotor ist es auch bereits bekannt, die Feldwicklungen mit den Magnetkernen bezüglich einer durch die Rotorachse gelegten Ebene auf einer Seite parallel zueinander und nebeneinander anzuordnen. Die Magnetkerne umgreifen bei diesem Motor mit ihren einen Enden den Rotor ausschließlich radial und sind an ihren anderen Enden direkt miteinander verbunden. Der Abstand der beiden Feldwicklungen zueinander ist dabei verhältnismäßig groß, nämlich größer als die Breite eines Magnetkerns. Dadurch wird der bekannte Motor quer zur Polradachse sehr breit. Ein geringer Abstand zur Antriebswelle eines vom Motor zu bewegenden Geräts kann daher nur in einer Richtung eingehalten werden. Eine kompakte Bauform des Motors mit möglichst kurzen Abständen in drei Richtungen zu einer anzutreibenden Welle wird mit dem bekannten Motor nicht angestrebt. Ferner ist ein Schrittmotor bekannt, dessen Feldwicklungen um 90° zueinander versetzt und mit senkrecht zueinander verlaufenden Magnetkernen angeordnet sind. Auf der den Feldwicklungen gegenüberliegenden Seite des Polrads sind keine Polschuhe vorgesehen, und die Magnetkerne sind an der vom Polrad abgewandten Seite unmittelbar miteinander verbunden. Auch dieser Schrittmotor baut sehr groß und muß in wenigstens zwei Richtungen von der Polradachse aus große Abstände zu einer anzutreibenden Welle überbrücken. Das Fehlen von Polschuhen auf den den Feldwicklungen gegenüberliegenden Seiten des Polrads ist außerdem für die Funktionsweise nachteilig.
  • Bei einem weiteren bekannten Schrittmotor sind die Feldwicklungen in Axialrichtung des Polrads nebeneinander angeordnet, wobei das Polrad in zwei Abschnitte unterteilt sein muß. Diese Anordnung dient zur Erhöhung der bremsenden Reibung in den Lagern der Polradachse. Der Motor baut in Axialrichtung lang und belastet außerdem seine Polradlager ständig in einer Richtung. An diese Stelle gelangt kein Schmieröl, so daß die Lager einseitig verschleißen. Mit Rücksicht auf die kleinen einzuhaltenden Luftspalte wird der Motor nach einiger Betriebszeit dadurch unbrauchbar.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schrittmotor der eingangs beschriebenen Gattung so auszubilden, daß er flach und kompakt und insbesondere so gestaltet ist, däß sie von der Polradachse aus zum Antreiben anderer Geräte zu überbrückenden Abstände nach drei Seiten hin möglichst klein sind. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Magnetkerne mit den Feldwicklungen bezüglich einer zweiten, quer zur ersten längs durch die Polradachse gelegten Ebene auf der gleichen Seite und quer zur Polradachse parallel nebeneinanderliegend und quer zur Polradachse eng zusammengerückt angeordnet sind und daß die Magnetkerne mit den auf der anderen Seite der genannten Ebene befindlichen Polschuhen durch die Magnetschenkel verbunden sind.
  • Auf diese Weise entsteht ein sehr flacher, kompakter Schrittmotor, dessen Polradachse von drei Seiten her mit sehr kurzen Übertragungsmitteln zugänglich ist. Damit ist in allen praktisch vorkommenden Fällen eine Möglichkeit gegeben, mit einer kurzen Kraftübertragungseinrichtung geringen Trägheitsmoments auszukommen. Meist genügt ein Zahnradpaar; noch besser ist ein Kurzriemen, da dieser eine noch größere Schwingungsfreiheit gewährleistet. Der kompakte Motor läßt sich nicht nur auf sehr beengtem Raum unterbringen, sondern ist auch ohne Schwierigkeiten nach außen magnetisch abzuschirmen. Die rings um das Polrad verteilten Polschuhe üben einen abwechselnden radialen Zug auf die Polradachse aus, so daß eine ausreichende Lagerschmierung und hohe Lebensdauer gesichert sind.
  • Nach einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung zweigen die Magnetschenkel in an sich bekannter Weise in Richtung der Polradachse von den Magnetkernen ab, verlaufen anschließend senkrecht zur Polradachse, sind auf der den Magnetkernen gegenüberliegenden Seite der Polradachse aufeinander zu abgewinkelt und stehen mit dem abgewinkelten Teil mit den zugehörigen Polschuhen in Verbindung.
  • Durch die in Axialrichtung versetzten Magnetschenkel wird eine sehr flache Bauweise erzielt, obwohl hier die Magnetschenkel nicht zu Polen führen, die dem Polrad stirnseitig vorgelagert sind. Die Dicke des Motors ist kaum größer als der Durchmesser des Polrads mit den es umgebenden Polschuhen.
  • Ein weiteres, besonders zweckmäßiges Erfindungsmerkmal besteht darin, daß die Magnetkerne einen gemeinsamen U-förmigen Kernkörper bilden, dessen Schenkel die Feldwicklungen tragen. Dieses Merkmal trägt wesentlich zu einem einfachen Aufbau des Schrittmotors bei, da jegliche Verbindungsorgane zwischen den beiden Feldwicklungen und ihren Magnetkernen unnötig sind. Bei der Herstellung fällt die bisher getrennte Fertigung der Magnetkerne weg.
  • Eine entsprechende Vereinfachung des Aufbaus und der Herstellung läßt sich dadurch erzielen, daß die Magnetschenkel die Schenkel eines gemeinsamen U-förmigen Schenkelkörpers sind.
  • Die Verbindung zwischen dem Kernkörper und dem Schenkelkörper erfolgt zweclonäßigerweise so, daß der U-förmige Kernkörper gegenüber dem U-förurigen Schenkelkörper um 96° verdreht zwischen dessen Magnetschenkel in, den die Magnetschenkel verbindenden U-Steg eingesetzt ist. Der Kernkörper mit den Feldwicldungen liegt dann geschützt und bei optimaler Platzausnutzung zwischen den Magnetschenkeln.
  • Eine sehr bedeutsame Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß das Polrad in an sich bekannter Weise in einem eigenen Polradgehäuse angeordnet ist und daß die Polschuhe von den Magnetkernen und Magnetschenkeln getrennt hergestellt sind, einen Teil der Wandung des dadurch vom übrigen Stator unabhängigen Polradgehäuse bilden und mit den Magnetkernen und Magnetschenkeln verbindbar sind. Es ist zwar bereits bekannt (österreichisches Patent 201901), das Polrad in einem eigenen Polradgehäuse zu lagern. Bei dem bekannten Polradgehäuse sind die Polschuhe ein Teil der Magnetkerne und greifen in das Gehäuse ein. Dadurch ergeben sich große Abdicht- und Justierungsprobleme. Außerdem ist die Montage schwierig.
  • Durch die Anordnung des Polrads in einem eigenen, geschlossenen Gehäuse wird das Eindringen von Fremdkörpern in den sehr engen Luftspalt zwischen den Polradzähnen und den Polschuhen mit Sicherheit verhindert. Damit wird die Störanfälligkeit geringer und die Lebensdauer höher. Da ferner in dem Polradgehäuse die Polschuhe und das Polrad einander fest zugeordnet sind, fallen die bisherigen zeitraubenden Justierarbeiten weg. Ein bestimmtes Polradgehäuse mit Polrad läßt sich außerdem für eine größere Anzahl von Motortypen verwenden, was eine bedeutende wirtschaftliche Ersparnis in der Fertigung mit sich bringt. Schließlich besteht ein besonderer Vorteil dieser Maßnahme noch darin, daß eine Umkehrung der Motordrehrichtung auf einfache Weise durch um 180° verdrehten Einbau des Polradgehäuses in den Motor erzielt werden kann. Die Anpaßbarkeit des Motors an unterschiedliche praktische Bedürfnisse ist damit erheblich gesteigert.
  • In einem älteren Vorschlag ist die Anordnung zweier hintereinanderliegender Polräder in einem eigenen Polradgehäuse, dessen Wandung zum Teil durch vom übrigen Stator getrennt hergestellte Polschuhe gebildet ist, zwar bereits enthalten. Der Vorschlag beschränkt sich außer auf die Anordnung zweier Polräder jedoch auch auf die Verwendung von Polschuhen aus massivem Eisen und auf Magnetkerne aus geschichtetem Blech. Die Hauptvorteile der Verwendung eines eigenen Polradgehäuses ergeben sich jedoch auch ohne diese Merkmale.
  • Vorteilhafterweise bilden die U-Schenkel des Kernkörpers an ihren freien Enden gemeinsam Ansatzflächen, in die das Polradgehäuse derart einsetz- und durch Klemmung festhaltbar ist, daß die Schenkelenden fest an den zugehörigen Polschuhen anliegen.
  • Diese Maßnahme vereinfacht den Aufbau und insbesondere die Montage des Schrittmotors wesentlich. Das Polradgehäuse wird einfach zwischen die Schenkel des Kernkörpers hineingedrückt und dort ohne jegliche Befestigungselemente festgehalten. Die Klemmung sorgt auch für einen guten magnetischen übergang zwischen dem Magnetkern und den zugehörigen Polschuhen.
  • Eine weitere Montagevereinfachung und ein sicherer Zusammenhalt der Teile wird dadurch erzielt, daß in vorteilhafter Weise auf der den Ansatzflächen gegenüberliegenden Seite auf das Polradgehäuse eine mit den Magnetschenkeln in Verbindung stehende und gemeinsam deren abgewinkelte Teile bildende Magnetplatte aufgesetzt ist und daß die Magnetplatte mit einer der Gehäusekontur angepaßten Unterseite durch ein Spannband an die zugehörigen Polschuhe des Polradgehäuses angepreßt ist. Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Magnetschenkel an ihren freien Enden gabelförmig ausgebildet sind und die Enden des Polradgehäuses sowie Fortsätze der Magnetplatte von den offenen Seiten der Gabeln her in diese einschiebbar sind.
  • Sämtliche Hauptteile des Motors können dann bei der Montage in einer Richtung senkrecht zur Polradachse zusammengesetzt werden, wobei das alles umfassende Spannband einen festen Zusammenhalt schafft.
  • Eine vollständige magnetische Abschirmung nach außen wird bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ohne zusätzliche Teile dadurch erreicht, daß die Magnetschenkel wenigstens so breit sind wie der Magnetkörper und die Feldwicklungen und somit in Achsrichtung des Polrads eine stirnseitige magnetische Abschirmung bilden, daß das Spannband magnetisierbar ist und seitlich den Kernkörper, die Feldwicklungen und das Polradgehäuse vollständig abdeckt, am U-Steg des Schenkelkörpers befestigt ist und eine seitliche magnetische Abschirmung bildet und daß die Magnetplatte zusammen mit dem Spannband des Polradgehäuses nach oben vollständig abdeckt und eine magnetische Abschirmung nach oben bildet.
  • Die Anpressung der Magnetplatte und der Magnetkernenden an die zugehörigen Polschuhe des Polradgehäuses kann verbessert und aufrechterhalten werden, indem zwischen dem U-Steg des Kernkörpers und demjenigen des Schenkelkörpers eine Druckfeder eingesetzt ist.
  • Eine sehr wichtige Weiterbildung der Erfindung besteht noch darin, daß die Lager für die Polradachse in das Polradgehäuse eingegossen sind. Auf diese Weise läßt sich unter geringen Kosten die erforderliche hohe Genauigkeit der Lage der Polschuhe zum Polrad erzielen, und zwar auch dann, wenn lange Lager verwendet werden.
  • Weitere Einzelheiten und Vorteile gehen aus einem nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schrittmotors in Verbindung mit der Zeichnung hervor. Es zeigt F i g. 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Schrittmotors, F i g. 2 eine Stirnansicht des Motors nach F i g. 1 in Richtung des Pfeiles 1I in F i g. 1, F i g. 3 eine der F i g. 1 entsprechende Ansicht des Motors mit abgenommenem Spannband und ohne Anschlußleiste, F i g. 4 einen Querschnitt durch den Motor nach F i g. 1, entsprechend der Schnittlinie IV-IV, F i g. 5 einen Längsschnitt durch das Polradgehäuse mit dem Polrad des erfindungsgemäßen Schrittmotors und F i g. 6 einen Querschnitt durch das Polradgehäuse nach F i g. 5, entsprechend der Schnittlinie VI-VI. Der in der Zeichnung dargestellte Schrittmotor S besitzt ein Polrad 1 (F i g. 4 und 6) mit Polzähnen 2, deren Anzahl bei dem gezeichneten Ausführungsbeispiel zehn beträgt. Das Polrad 1 sitzt auf einer Drehachse 3. Es ist von Polschuhen 4 a, 4 b, 5 a und 5 b umgeben, die in Abständen um seinen Umfang herum verteilt angeordnet sind. Die Polschuhe sind bei dem gezeichneten Ausführungsbeispiel als Doppelschuhe ausgebildet, deren Abschnitte durch eine dem Polrad zugewandte Ausnehmung 4 c bzw. 5 c (F i g. 6) voneinander getrennt sind. Auf diese Weise wirkt jeder Polschuh auf zwei Zähne 2 des Polrads 1 ein. Wie insbesondere die F i g. 6 zeigt, befindet sich zwischen der Umfangslinie des Polrads 1 und den Polschuhabschnitten jeweils ein kleiner Spalt, der sich in Drehrichtung A des Polrads verjüngt. Die zusammengehörigen Polschuhe 4 a und 4 b sind gegenüber den ebenfalls zusammengehörigen Polschuhen 5 a und 5 b um eine halbe Polradzahnteilung in Umfangsrichtung des Polrads versetzt. Wie F i g. 5 zeigt, ist das Polrad bei dem gezeichneten besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel in einem allgemein mit G bezeichneten Gehäuse angeordnet, das Lager 11 für die Drehachse 3 des Polrads enthält und in welches die Polschuhe eingesetzt sind. Das Gehäuse G wird weiter unten noch näher beschrieben werden.
  • Dem Polrad 1 ist ein Stator mit zwei Feldwicklungen 6 a und 6 b (F i g. 4) zugeordnet. Die Feldwicklungen werden von Magnetkernen 7a und 7b getragen, die durch Schenkel eines U-förmigen Kernkörpers 7 gebildet sind. Die Magnetkerne 7 a bzw. 7 b liegen mit ihren freien Enden eng an den Polschuhen 4 a bzw. 5 a an. Mit den bezüglich der Polradachse 3 einander gegenüberliegenden Polschuhen 4 b und 5 b stehen die Magnetkerne 7 a und 7 b über Magnetschenkel 8a und 8 b (F i g. 3) sowie eine oben auf das Polradgehäuse aufgesetzte Magnetplatte 10 in Verbindung. Die Magnetschenkel 8 a und 8 b zweigen vom Kernkörper in Richtung der Polradachse 3 ab und verlaufen anschließend senkrecht zur Polradachse. Dies wird sehr einfach dadurch erreicht, daß die Magnetschenkel 8a und 8b die Schenkel eines U-förmigen Schenkelkörpers 8 bilden, dessen Steg eine Ausnehmung 9 enthält, in der der Kernkörper 7 in der aus F i g. 3 ersichtlichen Weise gegenüber dem Schenkelkörper 8 um 90° verdreht eng passend eingesetzt ist.
  • Wie die Zeichnung zeigt, liegen infolge der beschriebenen Anordnung die Feldwicklungen 6a und 6 b mit den zugehörigen Magnetkernen 7 a und 7 b quer zur Polradachse 3 eng nebeneinander und auf der gleichen Seite einer in der Zeichnung durch die Polradachse 3 gelegten Horizontalebene. Die Magnetschenkel 8 a und 8 b umgreifen dabei das Polradgehäuse G vermittels der Magnetplatte 10 von den Stirnseiten des Polrads her. Diese Anordnung ermöglicht es, den Schrittmotor S an drei Seiten (in der Zeichnung links, rechts und oben) sehr nahe an eine schrittweise anzutreibende Welle eines anderen Geräts heranzurücken. Diese nicht gezeichnete Welle kann dann von einem auf die Polraddrehachse 3 aufgesetzten Zahnrad 12 aus angetrieben werden, wobei in der Regel das Getriebe lediglich ein weiteres Zahnrad bzw. einen Kurzriemen zu umfassen braucht. Auf jeden Fall ist der Abstand von der Polraddrehachse 3 zur anzutreibenden Welle sehr gering.
  • Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bilden die Magnetkerne 7 a und 7 b an ihren oberen Enden gemeinsam Ansatzflächen 13 in Form eines unterbrochenen Zylindermantelsektors. In diese Ansatzflächen wird das zylindrische Polradgehäuse G eingesetzt. Die Weite der Ansätze 13 ist gegenüber dem einzusetzenden Teil des Polradgehäuses G etwas unterbemessen, so daß beim Eindrücken des Polradgehäuses die U-schenkelförmigen Magnetkerne 7 a und 7 b etwas auseinanderfedern und das Polradgehäuse durch Klemmung zwischen sich festhalten. Dadurch ergibt sich auch eine spaltfreie Anlage zwischen den Polschuhen 4a und 5a einerseits und den Magnet- ; kernen 7 a und 7 b andererseits.
  • Die Magnetschenkel 8 a und 8 b sind an ihren oberen Enden (vgl. F i g. 2) gabelförmig ausgebildet. Beim Eindrücken des Polradgehäuses G in die Ansätze 13 greifen dessen die Lager 11 enthaltenden Enden zwischen die Gabeln der Magnetschenkel 8 a und 8 b ein. Die Magnetplatte 10 besitzt Fortsätze 10a, die beim Aufsetzen der an ihrer Unterseite der Kontur des Gehäuses G angepaßten Magnetplatte auf das Polradgehäuse ebenfalls in die Gabeln der Magnetschenkel eingeschoben werden. Die Fortsätze 10a sind so bemessen, daß sich eine enge Berührung zwischen den Gabeln und den Fortsätzen ergibt, wodurch ein guter magnetischer Übergang zwischen den Magnetschenkeln und der Magnetplatte sichergestellt ist.
  • Das Ganze wird durch ein aus magnetisierbarem Material bestehendes Spannband 14 zusammengehalten, das eine im wesentlichen U-förmige Gestalt besitzt. Die freien Schenkel des Spannbandes sind mittels Schrauben 15 seitlich am Steg des Schenkelkörpers befestigt. Das Spannband 14 ist um den gesamten Schrittmotor S oben herumgelegt und liegt an der Oberseite an der Oberfläche der Magnetplatte 10 an. Diese ragt gegebenenfalls etwas nach oben über die Magnetschenkel 8 a und 8 b hinaus. Die Magnetplatte 10 wird dadurch fest an die Polschuhe 4 b und 5 b angedrückt, und das Polradgehäuse G wird daran gehindert nach oben aus den Ansätzen 13 herauszuspringen. Der sichere Zusammenhalt wird noch durch eine Druckfeder 16 verbessert, die unterhalb des Kernkörpers 7 in die Ausnehmung 9 eingesetzt ist und eine Flächenpressung zwischen den Teilen 13, G, 10 und 14 erzeugt.
  • Eine vollkommene magnetische Abschirmung nach außen wird dadurch sichergestellt, daß sich die Magnetschenkel 8 a und 8 b, wie aus F i g. 2 hervorgeht, quer über die gesamte Breite des Schrittmotors S erstrecken, daß, in der aus F i g. 1 ersichtlichen Weise, das Spannband 14 den Motor seitlich in Richtung der Polraddrehachse 3 vollständig abdeckt, daß nach oben hin die Magnetplatte 10 sich ebenfalls über die gesamte Breite des Motors erstreckt und daß ein unterer Abschluß durch die Stege des Kernkörpers 7 und des Schenkelkörpers 8 gebildet wird.
  • Die Zu- und Ableitungen zu den Feldwicklungen 6a und 6 b werden bei 17 an einer Anschlußleiste 18 angeschlossen, die mit den Schrauben 15 zugleich mit dem Spannband 14 seitlich am Schenkelkörper 8 befestigt ist.
  • Wie aus den F i g. 4 und 5 zu entnehmen ist, weist das Polradgehäuse G bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zwei Büchsen 19 auf; die aus nicht magnetisierbarem Werkstoff, z.-B. Messing, bestehen und an den aneinander zugewandten Enden nach außen ragende Flansche 19a besitzen. In diese Flanschbüchsen sind die Lager 11 für die Polradachse 3 vorteilhafterweise eingegossen. Die büchsenförmigen Lager 11 sind zu diesem Zweck in eine zylindrische Büchse 20, wiederum aus nicht magnetisierbarem Werkstoff, eingesetzt, die jeweils durch eine Schicht 21 aus eingegossenem, nicht magnetisierbarem Material mit der zugehörigen Büchse 19 verbunden ist. Durch das Eingießen der Lager 11 ergibt sich eine ausgezeichnete und einfache Justierung des Polrads 1 gegenüber den Polschuhen.
  • Die Polschuhe 4 a, 4 b und 5 a, 5 b sind zwischen die Flansche 19 a der Büchsen 19 eingesetzt. Der axiale Zusammenhalt wird durch längsgerichtete Zuganker 22 gewährleistet, die beispielsweise durch Niete gebildet werden. Die Polschuhe bestehen zweckmäßigervveise ebenso wie der Kernkörper und der Schenkelkörper aus Schichtblech, um die Wirbelstromverluste niedrig zu halten. Die Polschuhe können in axialer Richtung durch eine Stützscheibe 23 zur Erhöhung der Festigkeit unterteilt sein.
  • In Umfangsrichtung des Polradgehäuses G ist der Raum zwischen den Polschuhen vorteilhafterweise durch nicht magnetisierbares Material, insbesondere durch zylindermantelsektorförmige Kunststoffklötzchen 24 (F i g. 6), dicht abgeschlossen.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn zwei verschiedenen Feldwicklungen zugeordnete Polschuhe, z. B. die Polschuhe 4 b und 5 b in der aus den F i g. 4 und 6 ersichtlichen Weise zu einem Teil zusammengefaßt sind. Wird auf diesen gemeinsamen Polschuh die Magnetplatte 10 aufgelegt, dann ergibt sich ein sehr guter magnetischer Übergang von den Magnetschenkeln 8 a und 8 b aus zu den Polschuhen 4 b und 5 b.
  • Die Lager 11 sind zweckmäßigerweise als spezielle, besonders rauhe Sinterlager ausgeführt.
  • Die Wirkungsweise des beschriebenen Schrittmotors ist bekannt. Durch wechselweises Erregen der Feldwicklungen 6 a und 6 b wird das Polrad halbschrittweise um je eine Zahnteilung weitergedreht.
  • Zwischen den stirnseitigen Enden des Polrads 1 und den Lagerbüchsen 11 sind zwecknäßigerweise je zwei Scheiben 25, 26 angeordnet, die eine glatte Oberfläche besitzen und aus einem verhältnismäßig weichen Werkstoff, z. B. einem Kunststoff, bestehen. Die Scheibe 25 drückt sich nach einiger Betriebszeit fest an die Stirnseite der Lagerbüchse an, während sich die jeweilige Scheibe 26 an die Polradstirnfläche anlegt. Auf diese Weise entstehen axiale Gleitlager, ohne daß eine besonders saubere stirnseitige Bearbeitung des Polrads und der Lagerbüchsen, insbesondere eine Entgratung des ersteren, notwendig wäre.

Claims (21)

  1. Patentansprüche: 1. Schrittmotor mit einem auf einer Drehachse sitzenden gezahnten Polrad und einem Stator, der wenigstens zwei wechselweise erregbare Feldwicklungen aufweist, die von auf gegenüberliegenden Seiten und im wesentlichen parallel zu einer längs durch die Polradachse gelegten ersten Ebene angeordneten Magnetkernen getragen werden, welche an beiden Polenden mit ausschließlich radial um den Umfang des Polrads herum verteilt und nach Zugehörigkeit zu den Feldwicklungen gegeneinander um eine halbe Polradzahnteilung versetzt angeordneten Polschuhen in Verbindung stehen und das Polrad an dessen Stirnseiten übergreifende Magnetschenkel aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetkerne (7a, 7b) mit den Feldwicklungen (6a, 6 b) bezüglich einer zweiten, quer zur ersten längs durch die Polradachse gelegten Ebene parallel nebeneinanderliegend und quer zur Polradachse eng zusammengerückt angeordnet sind und daß die Magnetkerne mit den auf der anderen Seite der genannten Ebene befindlichen Polschuhen (4 b, 5 b) durch die Magnetschenkel (8 a, 8 b) verbunden sind.
  2. 2. Schrittmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetschenkel (8 a, 8 b) in an sich bekannter Weise in Richtung der Polradachse von den Magnetkernen (7 a, 7 b) abzweigen und anschließend senkrecht zur Polradachse verlaufen und daß die Magnetschenkel auf der den Magnetkernen gegenüberliegenden Seite der Polradachse aufeinander zu abgewinkelt sind und mit dem abgewinkelten Teil mit den zugehörigen Polschuhen in Verbindung stehen.
  3. 3. Schrittmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetkerne (7a, 7b) einen gemeinsamen U-förmigen Kernkörper bilden, dessen Schenkel die Feldwicklungen (6a, 6 b) tragen.
  4. 4. Schrittmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetschenkel (8 a, 8 b) die Schenkel eines gemeinsamen U-förmigen Schenkelkörpers (8) sind.
  5. 5. Schrittmotor nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der U-förmige Kernkörper gegenüber dem U-förmigen Schenkelkörper um 90° verdreht zwischen dessen Magnetschenkel in den die Magnetschenkel verbindenden U-Steg eingesetzt ist.
  6. 6. Schrittmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Polrad (1) in an sich bekannter Weise in einem eigenen Polradgehäuse angeordnet ist und daß die von den Magnetkernen und Magnetschenkeln getrennt hergestellten Polschuhe einen Teil der Wandung des dadurch vom übrigen Stator unabhängigen Polradgehäuses bilden und mit den Magnetkernen (7a, 7b) und Magnetschenkeln (8 a, 8 b) verbindbar sind.
  7. 7. Schrittmotor nach den Ansprüchen 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetkerne (7a, 7b) des U-förmigen Kernkörpers an ihren freien Enden gemeinsam Ansatzflächen (1.3) bilden, in die das Polradgehäuse derart einsetz- und durch Klemmung festhaltbar ist, daß die U-Schenkelenden fest an den zugehörigen Polschuhen anliegen. B.
  8. Schrittmotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf der den Ansatzflächen (13) gegenüberliegenden Seite auf das Polradgehäuse eine mit den Magnetschenkeln (8 a, 8 b) in Verbindung stehende und gemeinsam deren abgewinkelte Teile bildende Magnetplatte (10) aufgesetzt ist und daß die Magnetplatte (10) mit einer der Gehäusekontur angepaßten Unterseite durch ein Spannband (14) an die zugehörigen Polschuhe (4 b, 5b) des Polradgehäuses angepreßt ist.
  9. 9. Schrittmotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetschenkel (8 a, 8 b) an ihren freien Enden gabelförmig ausgebildet sind und daß die Enden des Polradgehäuses sowie Fortsätze der Magnetplatte (10) von den offenen Seiten der Gabeln her in diese einschiebbar sind.
  10. 10. Schrittmotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetschenkel (8 a, 8b) in Achsrichtung wenigstens so breit sind wie der gesamte Magnetkörper und die Feldwicklungen und somit in Achsrichtung des Polrads (1) eine stirnseitige magnetische Abschirmung bilden, daß das Spannband (14) magnetisierbar ist, seitlich den Kernkörper, die Feldwicklungen (6a, 6b) und das Polradgehäuse vollständig abdeckt, am U-Steg des Schenkelkörpers (8) befestigt ist und eine seitliche magnetische Abschirmung bildet und daß die Magnetplatte (10) zusammen mit dem Spannband (14) das Polradgehäuse nach oben vollständig abdeckt und eine magnetische Abschirmung nach oben bildet.
  11. 11. Schrittmotor nach einem der Ansprüche 3 bis 5 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem U-Steg des Kernkörpers und demjenigen des Schenkelkörpers eine Druckfeder (16) eingesetzt ist.
  12. 12. Schrittmotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Polradgehäuse aus Lager (11) für die Polraddrehachse (3) enthaltenden, nicht magnetisierbaren Büchsen (19) besteht, zwischen die axial die Polschuhe eingesetzt sind.
  13. 13. Schrittmotor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Büchsen (19) als Flanschbüchsen ausgebildet sind, die Polschuhe in an sich bekannter Weise aus Schichtblech bestehen und die Blechschichten untereinander und mit den Flanschen durch axiale Zuganker (22) verbunden sind.
  14. 14. Schrittmotor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Polschuhe in axialer Richtung durch wenigstens eine Stützscheibe (83) unterteilt sind.
  15. 15. Schrittmotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwei verschiedenen Feldwicklungen (6 a, 6 b) zugeordnete Polschuhe (4 b, 5 b) zu einem Teil zusammengefaßt sind.
  16. 16. Schrittmotor nach den Ansprüchen 8 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Polschuhe (4 b, 5 b) an denen die Magnetplatte (10) anliegt, zusammengefaßt sind.
  17. 17. Schrittmotor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager (11) in die Büchsen (19) eingegossen sind.
  18. 18. Schrittmotor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Zwischenraum zwischen den Polschuhen (4 a, 5 a, 4 b, 5 b) durch nicht magnetisierbares Material (24) geschlossen ist.
  19. 19. Schrittmotor nach den Ansprüchen 4 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß am U-Steg des Schenkelkörpers (8) eine Anschlußleiste (1.8) für die Zu-- und Ableitungen der Feldwicklungen befestigt ist.
  20. 20. Schrittmotor nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußleiste (1.8) und das Spannband (1L4) mittels gemeinsamer Befestigungsmittel (1_5) am U-Steg des Schenkelkörpers (8) befestigt sind.
  21. 21. Schrittmotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden stirnseitigen Polradenden und den diesen gegenüberliegenden Wänden des Polradgehäuses je zwei glatte Scheiben (25, 26) aus nicht magnetisierbarem, verhältnismäßig weichem Werkstoff angeordnet sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 206 099, 826 010, 748 301; deutsche Auslegeschriften Nr. 1057 179, 1134150; französische Patentschrift Nr. 1092 411.
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