DE1488006B2 - Schrittmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schrittmotor kleiner Leistung für n-Schritte pro Umdrehung mit zwei koaxialen, zueinander angeordneten Statoren, deren ringförmige Spulen zwischen zwei Platten ferromagnetischen Materials liegen, wobei in Form von Zähnen ausgebildete, auf einem Kreis angeordnete Pole mit ebenfalls auf einem Kreis angeordneten, ersteren gegenüberliegenden, sich abwechselnden Nord- und Südpolen von mindestens einem dauermagnetischen Rotor zusammenwirken und die Anzahl von Rotorpolen gleich der jedes der beiden um 90 elektrische Winkelgrade gegeneinander versetzt angeordneten Statoren ist, die zur Festlegung der Drehrichtung in entsprechender Reihenfolge nacheinander erregbar sind.

Ein derartiger Motor ist aus der FR-PS 12 96 190 bekannt. Bei ihm wird bei Impulsbetrieb ein Schritt durch die Winkelverdrehung übereinstimmend mit der Versetzung des Rotors von einem Hauptstatorzahn bis zum nächsten und auch die Drehrichtung durch die Erregung des Hilfsstators gegenüber der Erregung des Hauptstators bestimmt.

Wird bei diesem Motor versucht, ihn von Hand zu verdrehen, so kann kein Unterschied zwischen der Klebkraft des Rotors gegenüber den Haupt- und Hilfsstatorpolen infolge des in unerregtem Zustand gleichen magnetischen Widerstandes im Haupt- und Hilfsstatorkreis gefühlt werden. Es ist daher möglich, den Rotor in eine falsche Lage zu bringen, was für bestimmte Anwendungsfälle unerwünscht ist.

Diese Nachteile können behoben werden durch Anwendung einer mechanischen Sperre, die die Lage des Rotors genau fixiert, und wie sie bei rotierenden Schaltern, wie Uhren, selbstregistrierenden Anzeigern usw., benutzt wird. Dadurch wird aber das Nutzdrehmoment verringert, da der Schrittmotor das Moment dieser Sperre überwinden muß. Weiterhin besteht der Nachteil, daß die Sperre sich bei Gebrauch stark abnutzt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Schrittmotor des eingangs erwähnten Aufbaues zu schaffen, welcher

ίο ohne Zuhilfenahme einer mechanischen Sperre eindeutig in einer Richtung anläuft.

Die gestellte Aufgabe wird bei einem Schrittmotor der eingangs erwähnten Art nach der Erfindung dadurch gelöst, daß bei ausgeschaltetem Strom das auf die Rotorpole einwirkende Drehmoment des stets zuerst zu erregenden ersten Stators (Hilfsstator) kleiner ist als das auf die Rotorpole einwirkende Drehmoment des zweiten Stators (Hauptstator).

Der Vorteil eines solchen Motors ist der, daß eine mechanische Sperre zum Fixieren der Lagen des Rotors sich erübrigt und daß die Nachteile, d. h. das Überwinden des Momentes der Sperre durch den Stufenmotor und infolgedessen die Abnahme des nützlichen Drehmomentes und die Abnutzung der Sperre vermieden werden. Insbesondere bei Verwendungen, bei denen Handeinstellung notwendig ist, und somit die Anzahl von Schritten, über die z. B. ein Rad verschoben wird, genau fühlbar sein muß, ist eine solche Ausführungsform vorteilhaft.

Der Rotor wird zunächst durch den als Hilfsstator wirkenden ersten Stator in der richtigen Richtung verschoben und dann durch den als Hauptstator wirkenden zweiten Stator in die neue Haltelage gebracht. Wären die Pole der Haupt- und Hilfsstatoren gleichwertig, so gäbe es in dem nicht erregten Zustand zweimal so viele Haltelagen als Schritte pro Umdrehung, was beim Zurückfinden einer bestimmten Lage sehr beschwerlich wäre.

Vorzugsweise wird bei dem Schrittmotor nach der Erfindung die Länge der Pole des ersten Stators kleiner gewählt als die der Pole des zweiten Stators, wodurch eine gute Wahl des Haltemomentes und des nützlichen Antriebsmomentes möglich ist.

Ein derartiger Aufbau ist an sich für Hysteresemotoren aus der JA-AS 4661/58 bekannt; da jedoch bei solchen Motoren die Rotorpole vom Magnetfeld eingeprägt werden und ihre Stelle im Hysteresematerial ständig ändern, ist die Ausnutzung der magnetischen Kräfte zwischen den Statorpolen und den Rotorpolen als magnetische Sperre nicht möglich.

Indem gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung der Rotor in Form eines auf der Innen- und auf der Außenseite radial magnetisierten Ringes ausgebildet wird, um den die Pole des zweiten Stators (Haupt-Stators) angeordnet sind, während der erste Stator (Hilfsstator) in dem Ring untergebracht ist, wird eine sehr gedrängte Bauart des Motors erhalten, dessen Volumen etwa um die Hälfte herabgesetzt wird.

Die Erfindung wird an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines Motors nach der Erfindung,

F i g. 2 eine perspektivische Ansicht der Einzelteile.

Nach den F i g. i und 2 besteht der Hauptstator aus einer Hauptstatorplatte 1 und einer Statorzwischenplatte 2, zwischen denen sich eine ringförmige Hauptstatorspule 3 befindet Die Hauptstatorplatte 1 ist mit

in einem Kreis angeordneten Hauptstatorpolen 4 versehen, die mit den auf der Statorzwischenplatte 2 angeordneten, auch in einem Kreis angeordneten Hauptpolen 5 zusammenwirken. Außerdem sind auf dieser Statorzwischenplatte 2 eine zweite Reihe von Polen 6 (Hilfsstatorpolen) konzentrisch zu den Hauptstatorpolen 5 angeordnet, die gegenüber den Hauptstatorpolen über 90 elektrische Grad in der Drehrichtung des Motors verschoben sind. Auf diese Weise wird der Drehsinn des Motors vollständig bestimmt. Die Hilfsstatorpole 6 wirken mit den Hilfsstatorpolen 7 der Hilfsstatorplatte 8 zusammen. Zwischen der Statorzwischenplatte 2 und der Hilfsstatorplatte 8 ist eine ringförmige Hilfsstatorspule 9 angeordnet. Das Ganze wird durch eine Buchse 10, deren Enden umgebördelt sind, zentriert und gehaltert. Diese Buchse 10 enthält zwei Lager 11 und 12 zur Aufnahme einer Achse 13, auf der eine Scheibe 14 angebracht ist. Ein auf der Innen- und auf der Außenseite radial magnetisierter, ringförmiger Dauermagnet 15, der mit der Scheibe 14 ein Ganzes bildet, dreht sich zwischen den Hauptstatorpolen 4, 5 und den Hilfsstatorpolen 6, 7. Die Hilfsstatorpole 6, 7 sind kürzer als die Hauptstatorpole 4, 5, wodurch das Haltemoment des Motors in dem nicht erregten Zustand so gering ist, daß die Haltelagen des Rotors lediglich durch die Hauptstatorpole 4,5 bedingt werden.

Das Haltemoment des Hilfsstators kann man aber auch kleiner als das des Hauptstators machen, indem z. B. der Statorfluß kleiner gewählt wird bei gleichem Luftspalt. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß ein größerer Luftspalt vorgesehen wird zwischen dem Hilfsstator und dem Hilfsrotor.

Indem ein gerändeltes Rad 16 auf der Achse 13 angebracht wird, kann man den Motor von Hand über eine deutlich durch die Haltelagen markierte Anzahl von Schritten bewegen. Es ist gleichsam eine »magnetische Sperre« eingebaut.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schrittmotor kleiner Leistung für n-Schritte pro Umdrehung mit zwei koaxialen, zueinander angeordneten Statoren, deren ringförmige Spulen zwischen zwei Platten ferromagnetischen Materials liegen, wobei in Form von Zähnen ausgebildete, auf einem Kreis angeordnete Pole mit ebenfalls auf einem Kreis angeordneten, ersteren gegenüberliegenden, sich abwechselnden Nord- und Südpolen von mindestens einem dauermagnetischen Rotor zusammenwirken und die Anzahl von Rotorpolen gleich der jedes der beiden um 90 elektrische Winkelgrade gegeneinander versetzt angeordneten Statoren ist, die zur Festlegung der Drehrichtung in entsprechender Reihenfolge nacheinander erregbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß bei ausgeschaltetem Strom das auf die Rotorpole einwirkende Drehmoment des stets zuerst zu erregenden ersten Stators (Hilfsstator) kleiner ist als das auf die Rotorpole einwirkende Drehmoment des zweiten Stators (Hauptstator).

2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Pole des ersten Stators (Hilfsstator) kleiner als die der Pole des zweiten Stators (Hauptstator) ist.

3. Motor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor in Form eines radial magnetisierten Ringes ausgebildet ist, um den die Pole des zweiten Stators (Hauptstator) angeordnet sind, während der erste Stator (Hilfsstator) sich in dem Ring befindet.