DE1763078A1 - Harmonic drive for a digital stepper motor - Google Patents

Harmonic drive for a digital stepper motor

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DE1763078A1 DE19681763078 DE1763078A DE1763078A1 DE 1763078 A1 DE1763078 A1 DE 1763078A1 DE 19681763078 DE19681763078 DE 19681763078 DE 1763078 A DE1763078 A DE 1763078A DE 1763078 A1 DE1763078 A1 DE 1763078A1
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Description

Dr. O. DlTTMANN DA-961Dr. O. DITTMANN DA-961

K. L SCHIFF
Dr. A. v. FiINER
K. L SHIP
Dr. A. v. FiINER

Patentanwälte B β a c h r e i b u n_gPatent Attorneys B β a c h r e i b u n_g

ϊΐίϊΐϊ"*15 der "F^ffESiTaRϊΐίϊΐϊ "* 15 the" F ^ ffESiTaR

der Firmaof the company

MESUR-MATIC ELECTRONICS CORPORATION, Warner, New Hampshire 03278 ,USAMESUR-MATIC ELECTRONICS CORPORATION, Warner, New Hampshire 03278, USA

betreffendconcerning

Harmonischer Antrieb für einen digitalen SchrittmotorHarmonious drive for a digital stepper motor

Prioritäten No. 627,410, 31. März 1967, USA. No. 664,331, 30. August 1967, USA,Priorities No. 627,410, March 31, 1967, USA. No. 664,331, Aug. 30, 1967, USA,

Kurzbesehreibun^Brief description

Die Erfindung beinhaltet einen digitalen Schrittmotor mit einer u» eineWellerotierenden Taumelplatte zur Erzeugung einer formechiUssigen Berührung zwischen zwei Gruppen zugeordneter Zahnungen unter dem Einfluss eines elektromagnet!- f sehen Schrittschaltwerks. Die Taumelplatte ist mit der Welle, um die sie rotiert, durch ein Universalgelenk verbunden, welches sich axial frei bewegen kann, jedoch radial in seiner Lage zu der Welle gehalten wird.The invention includes a digital stepper motor a u »a wave rotating swashplate for generation a formal contact between two groups of assigned teeth under the influence of an electromagnet! - f see stepper. The swashplate is with the Shaft around which it rotates connected by a universal joint, which can move axially freely, but is held radially in its position relative to the shaft.

BADQRKälNM. 109835/0493BADQRKälNM. 109835/0493

Ausfuhr1iehe Begehreibung Execution see description

.Bekennte Einrichtungen z\mi hiV/.-uicniachi-m Antr.". ei» oder Üpannungs vellengetriebe erhielten ihre Bezßiolmung wegen einer Betriebs weise, bei der Bereiche einer formschiüssigen Anlage swisohen den Zahnungen zweier Zahnkränze übet- den Unifauf* in Form einer sinusförmigen oder im wesentlichen sinusförmigen Welle fortgepflanzt werden, die für eine wellenförmige Ausbiegung oder Deformationswelle in einer der Zahnungen charakteristisch ist.. Das Prinzip eines harmonischen Antriebs ergibt sich in Einzelheiten aus der USA-Patentschrift 2 906 143. Diese Patentschrift beinhaltet eine Bewegungsübertragungseinrichtung, bei welcher ein starrer kreisförmiger Zahnkranz, ein flexibler Zahnkranz von hiergegen unterschiedlichem Durchmesser, ,-jedoch in koaxialer Anordnung mit dem starren Zahnkranz und eine Auaführungsform einer Deformationsübertragungseinrichtung vorgesehen sindr durch welche der flexible Zahnkranz getrieben und gleichzeitig ausgebogen wird, um seine Zähne mit den Zähnen des starren Zahnkranzes an mehreren über den Umfang im Abstand befindlichen Stellen in Eingriff zu drücken, die durch dazwischenliegende Bereiche ohne Berührung getrennt sind, Auf diese Weise ergibt ein Drehantrieb des flexiblen Zahnkranzes durch die Deformetionsübertragungseinrichtung eine Portpflanzung einer Deformationswelle um den Umfang des flexiblen Zahnkranzes in Verbindung mit einer Relativdrehung zwischen beiden Zahnkränzen..Bekennte facilities z \ mi hiv /.- uicniachi-m Antr.. "Ei" or Üpannungs vellengetriebe received their Bezßiolmung because of an operation example in the areas of plant formschiüssigen swisohen the serrations of two sprockets übet- the Unifau f * in the form of a sinusoidal or substantially sinusoidal wave are propagated, which is characteristic of a wave-shaped deflection or deformation wave in one of the toothings. The principle of a harmonic drive results in detail from US Pat a rigid circular ring gear, a flexible ring gear from here to different diameters are -jedoch provided in coaxial arrangement with the rigid ring gear and a Auaführungsform deformation transmission means r through which the flexible ring gear is driven and simultaneously bent out of his teeth with the teeth rigid ring gear at several circumferentially spaced points in engagement, which are separated by areas in between without contact, in this way a rotary drive of the flexible ring gear by the deformation transmission device results in a port planting a deformation wave around the circumference of the flexible ring gear in connection with a relative rotation between the two sprockets.

Geiaäss der oben genannten USA-Patentschrift iat der Zahnkranz mit einer Innenzahnung versehen, das heisst Zähnen, weloiie über den inneren Umfang radial verlaufen. Die flexible ZahnungAccording to the US patent mentioned above, the gear rim is provided with internal teeth, i.e. teeth, weloiie extend radially over the inner circumference. The flexible teeth

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BAD ORIGINAL·BATH ORIGINAL

oder Deformationszahnung ist ebenfalle als Zahnkranz ausgeführt und innerhalb des- starren Zahnkranzes angeordnet. Dieser flexible Zahnkranz besteht aus dünnem elastischem Material, welches elastisch deformierbar und mit einer Aussenzahnung versehen ist, die von dem radialen Aussenumfang ausgeht. Die Teilkreisdurchmesser beider Zahnungen unterscheiden sich als Folge der Differenz der Anzahl der Zähne zwischen den Zahnungen, wobei der deformierbare Zahnkranz in Übereinstimmung mit der bestimmten Deformation des deformierbaren Zahnkranzes durch die Deformationsübertragungseinrichtung, wenn die Zahnkränze ineinander angeordnet sind weniger Zähne ale der starre Zahnkranz aufweist, und zwar entsprechend der Anzahl von Stellen eines formschiüssigen Eingriffes zwischen den Zahnungen oder einem Vielfachen hiervon. Durch diese Anordnung ist in jedem bestimmten Zeitpunkt ein grosser Prozentsatz der Zähne beider zusammenwirkender Zahnungen in Eingriff und zwar mehr als 50$ von jeder Zahnung.or deformation toothing is also designed as a toothed ring and arranged within the rigid ring gear. This flexible ring gear consists of thin elastic material, which is elastically deformable and provided with an external toothing which starts from the radial outer circumference. The pitch circle diameter both serrations differ as a result of the Difference in the number of teeth between the serrations, where the deformable ring gear in accordance with the determined deformation of the deformable ring gear by the Deformation transmission device when the gear rims interlock there are fewer teeth than the rigid gear rim has, according to the number of digits one positive engagement between the teeth or a Multiples of this. This arrangement means that at any given point in time a large percentage of the teeth of both are more cooperating Teeth in engagement over $ 50 each Perforation.

Wie sich aus der vorangehend erwähnten USA^-Patentschrift ergibt, ist der Deformationsübertrager an einer Welle angebracht, mit der die deformierbare Zahnung und der starre Zahnkranz koaxial sind, und weist eine solche Auslegung auf, dass Kräfte auf den Innenumfang des deformierbaren Zahnkranzes ausgeübt werden, wenn der Deformationsübertrager in eine Lage innerhalb des deformierbaren Zahnkranzes gebracht wurde/ um den deformierbaren Zahnkranz zu deformieren und den gewünschten formschlüssigen Eingriff zwischen den beiden Zahnungen an einer Mehrzahl von über den Umfang verteilten, im Abstand befindlichen StellenAs can be seen from the USA ^ patent mentioned above, the deformation transmitter is attached to a shaft, with the deformable teeth and the rigid ring gear coaxially and is designed in such a way that forces are exerted on the inner circumference of the deformable ring gear, if the deformation transducer is in a position within the deformable ring gear was brought / to deform the deformable ring gear and the desired form-fitting Engagement between the two sets of teeth on a plurality of Spaces distributed over the circumference

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au erzielen. Wenn der Deformationsübertrager somit einer Drehung unterworfen ist, wird der deformierbare Zahnkranz derart angetrieben, daBS sich die Zahnungen der beiden Zahn kränze lediglich an einem begrenzten Teil jeder Stelle des Formschlusses voll in Eingriff befinden und an jeder Seite jedes dieser begrenzten Abschnitte vollen Eingriffs variierende Eingriffegrade aufweisen, wobei eine vollständige gegenseitige Trennung in Bereichen vorliegt, die annähernd in der Mitte zwischen den Stellen vollen formechiüssigen Eingriffes liegen, falls eine genügende Disparität zwischen den- Teilkreisdurchmessern (und Zahnzahldifferenzen) der Zahnungen vorliegt. Demgemäse wird eine Deformationswelle um den Umfang des deformierbaren Zahnkranzes fortgepflanzt, wobei eine vollständige Umdrehung dieses Zahnkranzes einer Zahnbewegung entspricht, die gleich der Zähnedifferenz zwischen den Zahnkränzen ist, und die Zahnkränze einer Relativdrehung unterworfen sind, in der erwähnten USA-Patentschrift ist erläutert, dass der Deformations übertrager nicht das Antriebselement sein muss, eondern dass vielmehr jedes der drei Elemente (starrer Zahnkranz, deformierbarer Zahnkranz oder Deformationsübertrager) das antreibende Element und irgendeines der beiden anderen Elemente das angetriebene Element sein kann. Der Zahnkranz mit der grössten Anzahl von Zähnen pro Radiant bewegt sich in der gleichen Richtung wie der Deformationsüber+rager, wenn der letztere das treibende Element ist.au achieve. If the deformation transmitter is thus one Is subject to rotation, the deformable ring gear is driven in such a way that the teeth of the two teeth wreaths are only fully engaged at a limited portion of each point of the form fit and on each side each of these limited sections of full engagement have varying degrees of engagement, a complete mutual There is separation in areas that are approximately in the middle between the points of full form-fitting engagement, if there is sufficient disparity between the pitch circle diameters (and differences in the number of teeth) of the serrations. Accordingly, a deformation wave is propagated around the circumference of the deformable ring gear, one complete revolution of this ring gear corresponding to a tooth movement which is equal to the difference in teeth between the gear rims, and the gear rims are subjected to a relative rotation in which mentioned USA patent is explained that the deformation The transformer does not have to be the drive element, but that rather, each of the three elements (rigid gear rim, deformable gear rim or deformation transmitter) is the driving force Element and any of the other two elements can be the driven element. The ring gear with the largest Number of teeth per radian moves in the same direction as the deformation over + rager if the latter is the driving element.

Unter anderen Abwandlungen des Deformationsübertragers oderAmong other modifications of the deformation transmitter or

Wellengenerators nach der erwähnten USA-Patentschrift sind zweiWave generator according to the aforementioned US patent are two

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elektromagnetische Aueführungsformen vorgesehen, deren eine für eine mehrphasige und deren andere für eine einphasige Beaufschlagung ausgelegt sind. Die USA-Patentschrift 3 169 beinhaltet eine Anordnung, bei welcher gegenüber der eingangs erwähnten USA-Patentschrift 2 906 143 der mechanische Deformationsübertrager oder ein Wellenerzeugernocken, desβen Lagerung sowie eine zugehörige Welle weggelassen und stattdessen ein elektromagnetisches Antriebssystem mit einem Stator und > einem Rotor verwendet werden. Der Rotor nach der USA-Patent-βehrift 3 169 201 umfasst mehrere dünne ebene magnetisch per- M meable Platten von im wesentlichen nicht vorhandener Koerzitiv- -kraft, weiche radial zu der gemeinsamen Achse der Antriebswelle sowie der Mahnungen in diese Achse schneidenden Ebenen gegen ■ entsprechende lineare Stellen neben der Oberfläche der defor-*. mierbaren Zahnungen (auch als "Biegefeder" bezeichnet) entfernt von dem Zahnkranz (auch als "Kreisfeder" bezeichnet) verlaufen und vermöge ihrer Anordnung gegen die Fläche schwenkbar anzulagern sind, wenn eine Beaufschlagung durch eine magnetisierende Kraft erfolgt. Der Stator umfasst eine gerade Anzahl von in gleichmässigem Abstand angeordneten Solenoidpaaren (mit Magnet· ™ kernen), welche in einer kreisförmigen Anordnung koaxial zu der Anordnung der Rotorplatten vorgesehen und gegenüber Teilen der Platten, die aus der Biegefeder (flexspline) hervorragen, Im Abstand angeordnet sind. Eine progressive radiale Deformation der Biegefeder zur Erzeugung eines formschiUssigen Singriffe zwischen den beiden Federn (Zahnungen) an einer Hehrzahl von Punkten wird durch Einschaltung einer entsprechenden Hehrzahl Electromagnetic execution forms provided, one of which is designed for a multi-phase and the other for a single-phase application. The USA patent specification 3,169 contains an arrangement in which the mechanical deformation transmitter or a wave generator cam, its bearing and an associated shaft are omitted and an electromagnetic drive system with a stator and a rotor are used instead . The rotor according to US Patent 3,169,201 βehrift comprises a plurality of thin planar magnetic per- meable M plates of substantially non-existent coercive force, can soft radial to the common axis of the drive shaft and the warnings in this axis intersecting planes against ■ corresponding linear points next to the surface of the defor- *. matable teeth (also referred to as "spiral spring") run away from the ring gear (also referred to as "circular spring") and, by virtue of their arrangement, can be pivoted against the surface when a magnetizing force is applied. The stator comprises an even number of evenly spaced solenoid pairs (with Magnet · ™ cores), which are provided in a circular arrangement coaxially to the arrangement of the rotor plates and are spaced apart from parts of the plates that protrude from the flexspline are. A progressive radial deformation of the spiral spring to generate a form-fitting singular interlocking between the two springs (teeth) at a number of points is achieved by switching in a corresponding number

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von Magnetepulen in gewünschter Folge erzielt, wobei die magnetischen Platten in Aufeinanderfolge (durch Deformation des Ankere) gegen die Innenfläche der biegsamen Feder ausge · lenkt werden, was einen Deformationswelleneingriff der Federn . wie bei der USA-Patentechrift 2 906 H 3 bewirkt. In der USA-Patentschrift 3 169 201 ist dieser Generator für elektromagnetische Wellen als Betätigungseinrichtung für einen digitalen Schrittmotor beschrieben, wobei diametral gegenüberliegende Paare von Solenoidwiclclungen folgemässig durch eine ebenfalls W beschriebene Steuerschaltung eingeschaltet werden, um eine radiale Deformation der Biegefeder in eine elliptische Form mit einer progressiven, über den Umfang erfolgenden Deformetionswellenauslenkung in diskreten Stufen su erzeugen.achieved by magnetic coils in the desired sequence, the magnetic plates being deflected in succession (by deformation of the armature) against the inner surface of the flexible spring, which causes deformation wave engagement of the springs. as in U.S. Patent 2,906 H 3. In US Patent 3,169,201 this generator is described for electromagnetic waves as an actuating device for a digital stepping motor, wherein diametrically opposite pairs of Solenoidwiclclungen W control circuit described are turned subsequential by a likewise, to a radial deformation of the flexural spring into an elliptical shape with a generate progressive deformation wave deflection over the circumference in discrete steps su.

Die USA-Patentschrift 3 169 202 beschreibt, andere Arten elektromagnetischer Betätigungeelemente für Deformationswellenzahnungen oder harmonische Antriebe, welche ein ständig umlaufendes Feld aufweisen und eich voneinander in erster Linie bezüglich der Axrt des Ankers unterscheiden. Der Grundaufbau, durch welchen die Deformationewellenauslenkung fortgepflanzt wird, ist jedoch ganz ähnlich demjenigen nach den beiden vorangehend abgehandelten USA-Patentschriften, Die Anker gemäss der USA-Patentschrift 3 169 202 umfassen eine endlose Kette aus magnetisch permeablen starren Gliedern neben aneinander drehbar angelenkten Gliedern, wobei die Kette neben der Fläche der Biegefedern von dem Zahnkranz entfernt angeordnet ist; ferner einen lamellierten Kern, dessen Lamellen in aufeinanderfolgenden Platten längs der Achse der BetätigungenUS Pat. No. 3,169,202 describes other types of electromagnetic actuating elements for deformation shaft teeth or harmonic drives, which have a continuously rotating field and differ from one another primarily with regard to the axis of the armature. The basic structure, through which the Deformationewellenauslenkung is propagated is, however, quite similar to that of the two above-discussed United States patents, the armature according to the US Patent 3 1 69 202 comprise an endless chain of magnetically permeable rigid members next to each other rotatably articulated members, wherein the chain is arranged adjacent to the surface of the spiral springs away from the ring gear; also a laminated core, the laminations of which are in successive plates along the axis of the actuators

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einrichtung sowie koaxial hiermit, verlaufen, wobei der Umfang aufeinanderfolgender Lamellen durch gleichwinklig im Abstand angeordnete Schlitze neben der Stirnfläche der Biegefeder unterbrochen ist und die Schlitze mit Magnetpulver versehen sind; und endlich einen gewendelten, magnetisch permeablen flachen Streifen neben der Innenfläche der Biegefeder. In dem Falle jeder dieaer Ankertypen ist das ständig rotierende, durch die entsprechende Energiebeaufschlagung eines zugeordneten Stators erzeugte Feld wirksam, um den entsprechenden Anker zu deformieren, wobei die Biegefeder den Ablenkkräften unterworfen ist.device and coaxially with it, run, with the scope successive slats by equiangularly spaced arranged slots next to the end face of the spiral spring is interrupted and the slots are provided with magnetic powder; and finally a coiled, magnetically permeable flat strip next to the inner surface of the spiral spring. In the case of each of these types of anchors, it is continuously rotating, through the corresponding one The application of energy to an associated stator produces an effective field to deform the corresponding armature, wherein the spiral spring is subjected to the deflection forces.

Gemäss einem nicht zum Stande der Technik gehörigen Vorschlag wird das Grundkonzept des elektromagnetischen Taumelplattenmotors zusammen ait einer aufeinanderfolgenden Schaltung der Statorwicklung verwendet, um die gewünschte Schrittdrehung eines Taumelplatten» oder Taumelscheibenrotors zu erzielen. Gemäss diesem Vorschlag ist ein Paar zusammenwirkender kreisförmiger Zahnkränze gleichen Durchmessers vorgesehen, wobei die Zähne aus einander gegenüberstehenden Ebenen vorragen. Zumindest einer der Zahnkränze ist starr und an der Innenfläche einer Wandung grb'sseren Durchmessers eines konzentrischen, eine Doppelzylinderwandung aufweisenden Gehäuses befestigt, das einen die Wandungen an einem gemeinsamen Ende verbindenden Steg aufweist, um eine Ummantelung mit ringförmigem umschlossenen Raum zu schaffen. Diese Ummantelung bzw. dieses Gehäuse enthält einen lamellierten magnetischen Ringkern mit mehreren im Winkel-According to a proposal that does not belong to the state of the art becomes the basic concept of the electromagnetic swashplate motor together with a sequential circuit of the Stator winding used to achieve the desired step rotation of a swashplate or swashplate rotor. According to In this proposal, a pair of cooperating circular ring gears of the same diameter are provided, with the teeth protrude from opposing planes. At least one of the ring gears is rigid and on the inner surface of a wall of greater diameter of a concentric, one Double cylinder wall having housing attached that has a web connecting the walls at a common end, surrounded by a casing with an annular To create space. This casing or this housing contains a laminated magnetic toroidal core with several angular

abstand befindlichen, aufgewickelten Spulen entsprechend derdistance located, wound bobbins according to the

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gewünschten Anzahl der Motorphaaen. Eine Welle verläuft innerhalb der Innenwandung des Gehäuses länge dessen Achse und ist drehbar in Lagern angeordnet, die an jedem Ende des vor.' der Innenwandung umschlossenen Raumes gehalten sind. Ein Anker oder Rotor in Form einer magnetisch permeablen Kreisplatte ist an der Welle drehbar mit dieser gehalten und weist seinem Umfang benachbart neben einer ebenen Fläche der Platte den zweiten der vorangehend erwähnten Zahnkränze auf, wobei ein Zahnkranz (vorzugsweise derjenige an dem Anker) zumindest einen Zahn weniger als der andere Zahnkranz aufweist und Zähne der beiden Zahnungen eich normalerweise im Abstand voneinander befinden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Anker starr wie sein Zahnkranz. Ein Ende des Magnetkerns in dem Gehäuse steht dem Anker gegenüber. Wenn die Phasen (Feldwicklungen) des Motors in dem gewünschten Schaltzyklus eingeschaltet werden, erfolgt eine aufeinanderfolgende Anziehung des Ankers gegen jede erregte Wicklung. Die Zähne der beiden Zahnkränze werden demgemäss in formschlüssigen Eingriff gebracht, so dass sie miteinander lediglich in einem bestimmten Bereich jedes Zahnkranzes zu einem gegebenen Zeitpunkt in Eingriff stehen. Wenn die Schaltung der Spulen fortschreitet, führt der Anker eine Taumelbewegung um die Welle durch, wobei die Lage, bei welcher der Zahnkranz mit dem an dem Gehäuse befestigten ortsfesten. Zahnkranz kämmt, sich sinusförmig längs des Zahnkranzes gemäss der Taumelbewegung fortpflanzt. Dies stellt eine im wesentlichen sinusförmige Wellenbewegung dar, wobei der Anker eine Masse bildet, die mit extrem niedriger Drehzahl rotiert, welche von der Zahndifferenz,desired number of motor phases. A wave runs inside the inner wall of the housing length its axis and is rotatably arranged in bearings at each end of the front. the Inner wall enclosed space are kept. An armature or rotor in the form of a magnetically permeable circular plate is on the shaft is held rotatably with this and has its periphery adjacent to a flat surface of the plate, the second of the aforementioned sprockets, with one sprocket (preferably that on the armature) at least one tooth less than the other ring gear and teeth of the two serrations are usually spaced apart. In a preferred embodiment, the anchor is rigid as it is Ring gear. One end of the magnetic core in the housing faces the armature. When the phases (field windings) of the motor are switched on in the desired switching cycle, there is a successive attraction of the armature against each excited Winding. The teeth of the two ring gears are accordingly brought into positive engagement, so that they are with one another are only in engagement in a certain area of each ring gear at a given point in time. When the circuit As the coil advances, the armature wobbles around the shaft, the position at which the ring gear with the stationary one attached to the housing. The ring gear meshes sinusoidally along the ring gear according to the wobbling motion propagates. This represents a substantially sinusoidal wave motion, the armature forming a mass that is connected to rotates extremely low speed, which is due to the tooth difference,

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der Anzahl der Motorphasen und der Sehaltfolge für die Phasen abhängt/ Es tritt eine Relativdrehung zwischen den beiden Zahnkränzen auf . Wenn der Anker die geringere Zahnzahl aufweist, dreht er sich um diese Anzahl von weniger Zähnen während jeder Umdrehung des Taumelvorgangs (das heisst jeder Umdrehung des in Eingriff befindlichen Teiles der Zahnkränze) sowie in einer Rückwärtsrichtung zu der Drehrichtung des Taumelvorgangs.the number of motor phases and the stop sequence for the phases depends / There is a relative rotation between the two sprockets. If the anchor has the lower number of teeth, it rotates by this number of fewer teeth during each revolution of the wobbling process (i.e. each revolution of the engaged part of the ring gears) as well as in a Reverse direction to the direction of rotation of the tumbling action.

Be ist ferner ein zweites Paar von Zahnkränzen vorgesehen, durch welches der Ankernit der Welle gekuppelt 1st, um diese gemäss der Ankerdrehung so anzutreiben, dass die Welle eine diskrete (abgestufte) Drehbewegung entsprechend der Phasenerregung des Motore durch die Schaltfolge ausführt. Dieses zweite Paar von Zahnkränzen überträgt ein Drehmoment auf die Welle in positiver und zuverlässiger Weise bei einem Minimum an gleitender Reibung oder Energieverlust infolge Verschleiae. In dem harmonischen Antriebssystea gemäss dem nicht zum Stande der Technik gehörigen Vorschlag stehen die Zähne der zusammenwirkenden Zahnkränze an lediglich einem Teil des Gesamtkranzes in Eingriff, so dass ein völliger oder teilweiser Formschluss zwischen lediglich einer geringen Anzahl von Zähnen in irgendeinem bestimmten Moment auftritt. Somit ist die Last oder Kraft an der Welle tatsächlich nicht ausgeglichen, wobei ein Zustand entsteht, welcher etwas nachteilig im Vergleich mit harmonischen Antriebesystemen nach dem Stand der Technik ist.Be a second pair of sprockets is also provided by which of the anchors is coupled to the shaft, in accordance with to drive the armature rotation in such a way that the shaft makes a discrete (graduated) rotary movement according to the phase excitation of the Motors through the switching sequence. This second pair of ring gears transmits a torque to the shaft in positive and reliably with a minimum of sliding friction or energy loss due to wear. In the harmonious Drive system according to which does not belong to the state of the art Proposal are the teeth of the cooperating gear rings on only part of the overall ring in engagement, so that a total or partial form fit between only a small number of teeth occurs at any given moment. Thus the load or force on the shaft is actual not balanced, resulting in a condition which is somewhat disadvantageous in comparison with harmonic drive systems is state of the art.

Die gemäss dem oben erwähnten, nicht zum Stande der Technik gehörigen Vorschlag aufgebaute Antriebseinrichtung besitzt indessenThe drive device constructed in accordance with the above-mentioned proposal, which does not belong to the state of the art, has however auch verschiedene Vorteile gegenüber bekannten Einrichtungen,also various advantages over known facilities,

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welche insgesamt wesentlich überwiegen. Beispielsweise braucht den Deformationetibertrager keine Kraft zugeführt werden, sofern aicht eine tatsächliche stufenweise Drehung gewünscht wird. Im Gegensatz hierzu erfordern bekannte Einrichtungen die Einspeisung einer Kraft zu dem Deformationsübertrager, um die Biegefeder zu deformieren, selbst wenn sich die Einrichtung in einem Zustand befindet, in dem keine Drehbewegung stattfindet, sondern lediglich ein Zustand zur Vorbereitung einer Drehbewegung. Über eine längere Periode ständigen Betriebes kann dies eine wesentliche Energieeinsparung zugunsten der Einrichtung naph dem nicht zum Stande der Technik gehörigen Torschlag bewirken.which overall predominate significantly. For example, the deformation transmitter does not need to be supplied with any force an actual incremental rotation is not desired. In contrast to this, known devices require feeding a force to the deformation transducer to deform the spiral spring even when the device is in one state is located in which no rotary movement takes place, but only a state in preparation for a rotary movement. Over a Longer periods of continuous operation, this can result in a substantial energy saving in favor of the facility State-of-the-art effect on goal.

Ferner erwies es sich, dass bei den Einrichtungen nach dem Stande der Technik die Biegefedern in einer Anzahl verschiedener Frequenzen schwingen, was bezüglich eines glatten und wirksamen Betriebes nachteilig ist. Dieser Nachteil tritt bei einer Antriebseinrichtung nach dem nicht zum Stande der Technik gehörigen Vorschlag nicht ein, weil la Gegensatz zu bekannten Deformationszahnungen keine dünne elastische rohrförmige Biegefederstruktur vorliegt.It also turned out that the institutions according to the state of the art, the spiral springs vibrate in a number of different frequencies, making for a smooth and effective Operation is disadvantageous. This disadvantage occurs with a drive device that does not belong to the state of the art Proposal is not one because la, unlike known deformation teeth, does not have a thin, elastic tubular spiral spring structure is present.

Taumelplattenmotoren sind bezüglich des Prinzips an sich bekannt. In dem nicht zum Stande der Technik gehörigen Vorschlag ist indessen das Prinzip der breiten Taumelplatte oder Taumelzahnung mit zwei Paaren kämmender Zahnungen kombiniert, wobei eine Zahnung jedes Paares an einer Taumelplatte aus magnetisch permeablem Material angebracht ist und die andere Zähnung eines Paares durch Anbringung an dem Gehäuse befestigt ist, während die andereSwashplate motors are known per se with regard to the principle. In the proposal, which does not belong to the state of the art, however, the principle of the wide wobble plate or wobble teeth is also included two pairs of meshing serrations combined, with one serration each pair is attached to a swash plate made of magnetically permeable material and the other teeth of a pair through Attachment is attached to the case, while the other

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Zahnung des anderen Paares in Antriebsbeziehung zu der Welle steht, wobei ein Antriebs- oder Erregungsatromkreis vorgesehen ■ist, durch welchen die Motorwicklungen aufeinanderfolgend eingeschaltet werden, um die abgestufte Drehung zu erzielen, bei welcher der Rotor einen umlaufenden TaumelVorgang durchführt.Teeth of the other pair in driving relationship with the shaft stands, whereby a drive or excitation circuit is provided through which the motor windings are switched on in succession to achieve the graduated rotation which the rotor performs a rotating tumbling process.

Bei lediglich einer der vorangehend erwähnten, zum Stande der Technik gehörigen elektromechanischen Taumelzalmkranzbetatigungseinrichtungen liegt eine Anordnung unter Verwendung zumindest 'zweier.Paare von Zahnungen vor, wobei eine Zähnung jedes Paares an öer Taumelplatte und die ander« Zähnung jedes Paares an einem Rahmengiied -bzw-, einer Welle befestigt sind» Bei dieser bekannten-'Betätigungseinrichtung'weist jedoch die Taumelzahnung, t das bliest der Rotor, einen Stegabschnitt aua einem perme.nfint«ti magnetischen Material hoher Koerzitivkraft ■auf,- "welcher radial mit einem Zentrum einer Polung und einem Umfang entgegengesetzter Polung magnetisiert ist. Die Statorpole sind um den Umfang des Rahmens mit daran angebrachten Windungen eingeordnet, welche bei Erregung den gepclten Anker antreiben. Ein Hauptproblem bestefct in der Aufrechterhaltung einer vollkommenen formschlüssigen Berührung zwischen den starren Zahnungsflächen. Dies erfordert normalerweise die Verwendung von genauen Konstruktionsmassen, durch welche alle Zahnungen unterteilt sind, um einen vollständigen Eingriff zwischen jedem.Paar zugeordneter Zahnungen zu erzielen. Ein derartiges Erfordernis bedingt jedoch hohe Herstellungskosten und ist von der praktischen Ausführung her abzulehnen. EinIn only one of the above-mentioned electromechanical wobble plate actuation devices belonging to the prior art, there is an arrangement using at least two pairs of teeth, one teeth of each pair on the wobble plate and the other teeth of each pair on a frame member -or- are attached to a shaft "In this known" actuation device ", however, the wobble toothing, t that blows the rotor, a web section made of a perme.nfint" ti magnetic material of high coercive force, - "which is radial with a center of a polarity and a The stator poles are arranged around the circumference of the frame with attached windings which, when energized, drive the coupled armature. A major problem is maintaining perfect interlocking contact between the rigid toothed surfaces. This usually requires the use of precise Construction dimensions by means of which all serrations are subdivided in order to achieve complete engagement between each pair of associated serrations. However, such a requirement entails high manufacturing costs and is to be rejected in terms of practical implementation. A

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weiteres Erfordernis besteht in dem Aufbau einer genügenden Kraft an den Zahnungen, um einen vollständigen und stetigen Eingriff der Zähne sicherzustellen, wenn die Taumelplatte rotiert. Obgleich die gewünschte formschiüssige Berührung In einem neuen Satz von Zahnungen durch die vorangehend erwähnte genaue und teure Unterteilung der Zähne hergestellt werden kann, rerechleiesen nichtsdestoweniger die Zahnungen ziemlich schnell, wenn sie kontinuierlichen oder langen Betriebsperioden unterworfen sind. Ein hiermit zusammenhängendes Problem ist die Aufrechterhaltung der gewünschten formschlüasigen Berührung zwischen den Zähnen zugeordneten Zahnungen trotz eines Verschleisses, insbesondere einer Ungleichmässigkeit der Zähne bei den ursprünglichen Zahnungen. Bei übliohen Taumelplatten-Kupplungsanordnungen sind Fehler bei den zugeordneten Zahnungen und ein Verschleiss der Zähne beim fortschreitenden Betrieb von einem Spiel begleitet, das heisst einem Übermaßsigen und gewöhnlich ungleichförmigen Abstand zwischen den Zahnungen selbst, welcher auch auf Glieder übertragen wird, an denen die Zahnungen befestigt sind, beispielsweise die Antriebs- oder Abtriebswelle. Dieser Torgang bewirkt eine üngleichförmigkeit der Drebun der Zahnungen mit Intervallen einer Beschleunigung und Verlangsamung während jedes Drehuulaufes, was zu einer verstärkten ungleichmässigen Abnutzung führt.Another requirement is that sufficient force be built up on the teeth to ensure that they are complete and steady Ensure engagement of the teeth when using the swashplate rotates. Although the desired form-fitting touch In a new set of serrations through the aforementioned accurate and expensive subdivisions of teeth can be made, nonetheless rerechlecken the serrations fast when subjected to continuous or long periods of operation. A related problem is maintaining the desired form-fitting contact Toothings assigned between the teeth despite wear, in particular an unevenness of the teeth with the original teeth. In the case of common swashplate clutch arrangements, there are errors in the associated teeth and wear of the teeth as the operation progresses accompanies a backlash, that is, an excessive and usually uneven distance between the teeth themselves, which is also transferred to links to which the teeth are attached, for example the drive or output shaft. This doorway causes a non-uniformity of the drebun of the toothing with intervals of acceleration and deceleration during each turning run, resulting in an intensified leads to uneven wear.

Es ist bereits die Verwendung besonderer Vorspannungsanordnunger bekannt, beispielsweise die Verwendung von Federn, um die Zahnun gen und Zähne aneinander zu drücken. Wenn jedoch die FederkraftIt is already the use of special biasing arrangements known, for example, the use of springs to press the Zahnun conditions and teeth together. However, if the spring force

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zu gross ist, muss eine wesentliche Energiemenge aufgewendet werden, um diese Kraft zu Überwinden und die Zahnungen in Eingriff zu bringen, wobei der Wirkungsgrad reduziert wird. Wenn die Federkraft nicht ausreicht, heben die Zähnungen bei anliegender Last intermittierend voneinander at).is too large, a significant amount of energy has to be used to overcome this force and the teeth in To bring intervention, whereby the efficiency is reduced. If the spring force is insufficient, the teeth lift applied load intermittently from each other at).

Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Taumelplatten-Schrittmotors, bei welchem unter Beibehaltung der Vorteile gemäss dem vorangehend abgehandelten, nicht zum Stande der Technik gehörigen Vorschlag die Kupplung der beiden φ Zahnungssätze weiter verbessert wird. Zu diesem Zweck wird die Taumelplatte oder -scheibe durch ein gestuftes Magnetfeld angetrieben, um eine Drehung auf Spuren herbeizuführen, welche durch die beiden Zahnungssätze gebildet werden. Der Kupplungspunkt in Form eines Universägelenks zwischen der Taumelplatte und der Welle, auf welcher sich die Platte dreht, kann sich frei in Längsrichtung längs der Drehachse bewegen, jedoch wird eine ausreichend dichte Fassung aufrecht erhalten, um eine Radialbewegung des Kupplungspunktes während der Drehung zu verhindern. Die durch das Antriebemagnetfeld ausgeübte Kraft wird hierbei zwischen den beiden Zahnungssätzen derart aufgeteilt, dass beide Sätze zu jeder Zeit in vollem Eingriff gehalten sind und im Gegensatz zu den Einrichtungen nach dem Stande der Technik kein Spiel auftritt.The purpose of the present invention is to provide a swash plate type stepper motor in which while maintaining the advantages according to the previously discussed, not for Prior art proposal, the coupling of the two φ Teeth sets are further improved. For this purpose the swash plate or swash plate is driven by a graduated magnetic field, to bring about a rotation on tracks, which are formed by the two sets of teeth. The coupling point in the form of a universal joint between the swash plate and the shaft on which the disk rotates is free to move longitudinally along the axis of rotation, however a sufficiently tight fit is maintained to allow radial movement of the coupling point during rotation to prevent. The force exerted by the drive magnetic field is in this way between the two sets of teeth divided that both sets are kept in full engagement at all times and unlike the facilities after the Prior art no game occurs.

Weiterer Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Taumelplatten- oder Taumelscheiben-Schrittmotors mit einer gegenüber dem Stande der Technik verbesserten Kupplunge-Another purpose of the present invention is to provide a swashplate or swashplate stepper motor with an improved clutch compared to the state of the art

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anordnung, durch welche ein einwandfreier formschlüssiger Eingriff zwischen den Zahnungen über den gesamten Betrieb des Motors sicherge3teilt wird, auch wenn eine genaue Bearbeitung und ein genauer Eingriff der Zahnungssätze nicht vorliegen und Verschleisa oder Ungleichförmigkeiten im Verschleisa der Zähne auftreten.arrangement, through which a perfect positive engagement between the serrations over the entire operation of the Motor is safely shared, even if it is a precise machining and there is no precise engagement of the sets of teeth and wear or irregularities in the wear of the teeth appear.

Weiterer Zweck der Erfindung ist die Schaffung eines Taumelplatten-Schrittmotors, bei dem die Taumel platte mit einer eine Dreh-™ achse bildenden Welle durch ein Universalgelenk verbunden ist, die sich frei axial bewegen kann, jedoch gegenüber einer Radialbewegung an der Welle festgehalten ist.Another purpose of the invention is to create a swash plate stepper motor, in which the swash plate with a rotary ™ the shaft forming the axis is connected by a universal joint, which can move freely axially, but is held against a radial movement on the shaft.

Weiterer Zweck der Erfindung ist die Schaffung einer magnetisohen Sperrklinke in Schrittmotoren der erwähnten Art, durch welche die Taumelplatte in Berührungestellung ohne die Notwendigkeit einer angelenkten Kraft gehalten wird. Another purpose of the invention is to create a magnetohen Ratchet pawl in stepper motors of the type mentioned, by which the swashplate is held in contacting position without the need for articulated force.

fc Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Ss zeigen:fc The invention is explained in more detail below with reference to the drawings explained. Ss show:

Pig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Schrittmotors in Stirnansicht sowie in Blickrichtung gegen ein Ankerende in aufgebrochener Darstellung,Pig. 1 an embodiment of an inventive Stepper motor in front view as well as in the direction of view towards an armature end in a broken view,

Pig. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 von Pig. 1,Pig. Figure 2 is a section along line 2-2 of Pig. 1,

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Fig. 3 Zähne zusammenwirkender Zahnkränze, welche in dem Motor nach Pig. 1 und 2 enthalten Bind, in perspektivischer Teildarstellung, Fig. 3 teeth of cooperating sprockets which are used in the engine of Pig. 1 and 2 contain bind, in a perspective partial representation,

Fig. 4 eine Doppeletatoranordnung in einem Schrittmotor von der in Fig. 1 gezeigten allgemeinen Art im Schnitt,Fig. 4 shows a Doppeletator arrangement in a stepping motor of the general type shown in Fig. 1, in section,

Flg. 5 eine radiale Sta türanordnung in Stirnansicht,Flg. 5 shows a radial Sta door arrangement in an end view, Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie 6-6 von Fig. 5, A FIG. 6 is a section along the line 6-6 of FIG. 5, A. FIG

Fig. 7 und 8 einen voniagnetisierten Statoraufbau zur Bildung einer mmgnetiBchen Sperrklinke in einem Digitalschrittmotor In Seiten- bew. Stirnaneicht.7 and 8 show a voniagnetized stator structure for Formation of a flexible pawl in a digital stepper motor.

SIn ringförmig gestaltetes Gehäuse 10 umfasst gemäas Fig. 1 und 2 ein Paar koaxialer zylindrischer Wandungen 12, 13, welche an eines gemeinsamen Ende 15 durch eine Stirnwand 17 miteinander verbunden sjud. Dee Gehäuse 10 besteht aus geeignetem unmagnetleohen Material und ist sur teilweisen Umschliessung und Auf- ' nahm· von Feldwicklungen 20 sowie eine« Magnetkern 21 eines Statorteils 25 eines Dlgltalschrittnotors bestimmt.SIn the ring-shaped housing 10 comprises according to FIGS. 1 and 2 a pair of coaxial cylindrical walls 12, 13, which at a common end 15 by an end wall 17 with each other connected sjud. The housing 10 is made of suitable nonmagnetic material and is partially enclosed and open took one of field windings 20 and a magnetic core 21 Stator part 25 of a Dlgltalstufenotors determined.

Der Kern 21 umfasst vorzugsweise einen Streifen aus magnetisch permeablem Blech, der in aufeinanderfolgenden Lagen ringförmig oder toroidförmig gewickelt ist. Der Kern ist vorzugsweise imThe core 21 preferably comprises a strip of magnetic permeable sheet metal that is wound in successive layers in a ring or toroidal shape. The core is preferably im

Winkelabstand voneinander befindlichen Schiiteen 30 vereehen,Understand the angular distance between the slides 30,

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um Feldwicklungen 20 aufzunehmen, die auf aufeinanderfolgende Lamellen des Magnetblechea gewickelt sind, aus dem der Kern besteht. Die Feldwicklungs-Endanschlü&se oder Feldwicklungsleitungen werden durch das Gehäuse an einem oder mehreren zweckmäasigen (nicht gezeigten) Punkten herausgeführt, um eine Verbindung mit einer (nicht gezeigten) Stromquelle herzustellen. Eine Wicklungs- oder Phasenstromversorgungsschaltung arbeitet vorzugsweise nach dem Schrittantriebeprinzip, oggleich auch andere Stromversorgungen verwendet werden können.to accommodate field windings 20 on successive Lamellae of the magnetic sheet a, of which the core is made. The field winding end connections or field winding leads are expedient by the housing at one or more (not shown) points led out to establish a connection with a (not shown) power source. A winding or phase power supply circuit works preferably according to the stepper drive principle, and other power supplies can also be used.

Hohlflächen 32 des magnetischen Kernes 21 sind in einem geringen Winkel 33» beispielsweise 1°, gegenüber der senkrecht zu der Kernachse verlaufenden Ebene zu einem nachfolgend noch erläuterten Zweck abgearbeitet. Hollow surfaces 32 of the magnetic core 21 are at a small angle 33 », for example 1 °, relative to that perpendicular to the core axis running plane processed for a purpose to be explained below.

Eine Welle 35 verläuft längs der Achse des insoweit beschriebenen Motors und ist in Lagern 37, 38 an dem geschlossenen und offenen Ende des Gehäuses 10 gehalten. Die Welle weist einen Abschnitt 39 von vergrößertem Durchmesser oder geeignete Abstufungen auf, um eine Festhaitung zwischen den Lagern ohne Axialspiel zu ermöglichen, wobei die letztere Möglichkeit vorzuziehen ist, wenn axiale und radiale Belastungen aufgenommen werden sollen. An der Welle 35 an einer Stelle neben dem Lager 38 ist ein Zahnkranz 40 an der Welle 35 durch Versplintung oder in anderer Wei3e befestigt, welcher nachfolgend als innerer Zahnkranz- bezeichnet ist, um eine Verwechslung mit anderen Zahnkränzen grössersn Durchmessers zu vermeiden. Der Zahnkranz 40 folgt der Drehung der Welle oder umgekehrt.A shaft 35 runs along the axis of that described so far Motor and is held in bearings 37, 38 at the closed and open ends of the housing 10. The shaft has a section 39 of enlarged diameter or suitable gradations in order to ensure a fixation between the bearings without axial play with the latter option being preferred when both axial and radial loads are accommodated should. On the shaft 35 at a point next to the bearing 38 is a ring gear 40 on the shaft 35 by splinting or in other way attached, which is hereinafter referred to as the inner ring gear to avoid confusion with other ring gears to avoid larger diameters. The ring gear 40 follows the rotation of the shaft or vice versa.

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Auf der Welle sitzt ferner ein Rotor oder Anker 43, welcher vorliegend eine starre Kreisplatte aus magnetisch permeablem !Material darstellt. Eine Lagermuffe 45 ist innerhalb eines zentralen Durcütrittes in dem Rotor 43 vorgesehen, um diesen gegen ein Lager 46 abzustützten, das ein kleines Kugelglied 47 umfasst. Das Kugelglied 47 weist eine Axialbohrung von ausreichendem Durchmesser auf, um die Welle in relativ dichter Passung, jedoch gleitend aufzunehmen, so dass sich der Rotor demgegenüber drehen kann. Somit kann der Rotor oder Anker 43 einer Drehung gegenüber ^ der Welle unterworfen sein, und der Rotor 43.kann in geringem Winkel zu der Welle verlaufend eine Verriegelungsstellung einnehmen. Ein Haltering 48 ist auf die Welle 35 gepresst, um zu verhindern, dass der Rotor zu weit abhebt. Die zentrale Bohrung in dem Kugelglied 47 ermöglicht, dass die gesamte Kugel- oder Universalgelenkverbindung axial auf der Welle beweglich ist, um jegliches Spiel aufzunehmen, das beim Kämmen der Zahnungen als Ergebnis eines Verschleisees oder einer Ungleichmäßigkeit der Zähne beispielsweise auftreten könnte, und verhindert jede wesentliche Radialbewegung der Kugelverbindung. Demgemäss ist die Taumel- oder Rotorplatte 43 in der Lage, eich axial frei zu bewegen, wird indessen radial festgehalten. A rotor or armature 43, which in the present case represents a rigid circular plate made of magnetically permeable material, is also seated on the shaft. A bearing sleeve 45 is provided within a central passage in the rotor 43 in order to counteract the latter to support a bearing 46 comprising a small ball member 47. The ball member 47 has an axial bore of sufficient diameter to provide a relatively tight fit around the shaft, however slidably take up so that the rotor rotates against it can. Thus, the rotor or armature 43 can rotate against ^ be subject to the shaft, and the rotor 43. can in a little Assume a locking position running at an angle to the shaft. A retaining ring 48 is pressed onto the shaft 35 to prevent the rotor from lifting too far. The central bore in the ball member 47 allows the entire ball or Universal joint is axially movable on the shaft to to include any play that occurs when combing the teeth as Result of wear or an unevenness of the Teeth could occur, for example, and prevents any substantial radial movement of the ball joint. Accordingly, the Swash or rotor plate 43 able to move freely axially is, however, held radially.

Der Anker (das heisst der Rotor oder die Taumelplatte) 43 iet mit einem Paar von Zahnkränzen 49t 50 versehen, welche an einer Fläche befestigt oder darin eingearbeitet sind. Diese Zahnkränze stehen d«n PoIflachen 32 des magnetischen Kernes 21 gegenüber, wobei der Zahnkranz 49 dem Zahnkranz 40 im Hinblick auf Durch-The armature (i.e. the rotor or the swash plate) 43 iet provided with a pair of ring gears 49t 50 attached to or machined into a surface. These sprockets are opposite the poles 32 of the magnetic core 21, the ring gear 49 compared to the ring gear 40 with regard to

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nesser und Anzahl oder Art der Zähne entspricht und zun Eingriff hiermit bestimmt ist. Der äueeere Zahnkranz 50 iat an der Unter-Beite der Rotorplatte 43 neben deren äusserem Umfang sowie gegenüber einem ortsfesten Zahnkranz 52 von im wesentlichen gleichem Durchmesser angeordnet, welcher an der Innenfläche des freien Endes der Zylinderwandung 13 des Gehäuses 10 vorgesehen ist.netter and number or type of teeth and the intervention is hereby determined. The outer ring gear 50 is essentially the same on the underside of the rotor plate 43 next to its outer circumference and with respect to a stationary ring gear 52 Arranged diameter, which is provided on the inner surface of the free end of the cylinder wall 13 of the housing 10.

Die relativen Stellungen der verschiedenen Zahnkränze des Motors sind derart, dass einander gegenüberstehende Zähne an den zusammenwirkenden Musseren Zahnkränzen 50, 52 sowie an den inneren Zahnkränzen 49, 40 lediglich in einem beschränkten Bereich jedes entsprechenden Paares von Zahnkränzen längs eines gemeinsamen Sektors von der Achse der Gesamtetruktur in irgendeinem bestimmten Augenblick zu kämmen vermögen. Die Durchmesser der äueseren zusammenwirkenden Zahnkränze 50, 52 sind im wesentlichen gleich, jedoch ist die Anzahl der Zähne und somit deren Abmessungen, unterschiedlich. Bei dem gezeigten Ausfuhrungsbeispiel weist der Ankereahnkranz 50 dreihundertneunundfünfzig Zähne und dej? ortsfeste Zahnkranz 52 dreihundertsechzig Zähne auf. Jeder der inneren Zahnkranz· 40, 49 lot mit beispieleweise sechzig Zähnen versehen, welche «Ils in einem Winkel von beispielsweise 30° gegenüber einer radialen Ebene verlaufen.The relative positions of the various motor gears are such that opposing teeth on the cooperating Musseren sprockets 50, 52 as well as on the inner Ring gears 49, 40 only in a limited area of each respective pair of ring gears along a common one Sector from the axis of the overall structure at any given moment. The diameter of the outer cooperating sprockets 50, 52 are essentially the same, however, the number of teeth and thus their dimensions, different. In the exemplary embodiment shown, has the anchor crown 50 three hundred and fifty-nine teeth and dej? stationary ring gear 52 on three hundred and sixty teeth. Everyone who inner ring gear · 40, 49 perpendicular with, for example, sixty teeth provided, which «IIs extend at an angle of, for example, 30 ° with respect to a radial plane.

Das Gehäuse 10 ist durch eine Haube 60 (Fig. 2) geschlossen, welche gleich dem Gehäuse aus nichtmagnetieehern Material zusammengesetzt ist. Vorzugsweise ist der Stator einsehliesslicb der Wicklung 20 sowie des Kernes 21 in dem Gehäuse 10 bis zur HöheThe housing 10 is closed by a hood 60 (FIG. 2) which, like the housing, is composed of non-magnetic material. The stator is preferably one-way Winding 20 and the core 21 in the housing 10 up to the height

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der Feldwicklungen oder etwas darüber unter Verwendung beispielsweise eines Epoxiharzes eingemantelt. Obgleich acht Feldwicklungen (Phasen) gezeigt sind, könnte auf Wunsch auch eine grosser« Anzahl von Phasen verwendet werden.of the field windings or something above them encased using, for example, an epoxy resin. Although eight field windings (Phases) are shown, a large « Number of phases to be used.

Im Betrieb werden die Feldwicklungen auswahlmässig durch einen (nicht gezeigten) Schalt- oder Erregungsstromkreis gemäas einer bestimmten Sehaltfolge erregt, beispielsweise A+B, B+C, C+D, D+E, Ef-P, F+(l, G+H, H+A usw., wobei der Anker gegen die erregten Wicklungen in der angeführten Folge angezogen wird» Somit kämmen die beiden Aussenzahnungen 50, 52 längs eines Sektorbereiches, welcher sich mit den "Phasenechaltvorgangen" fortpflanzt, die eine Taumelbewegung der Ankerscheibe 43 und Welle 35 hervorrufen. Der geringe Winkel, in welchem die Polflächen gegenüber einer senkrecht zu der Welle verlaufenden Ebene abgeschliffen sind, ermöglicht eine Tauaelbewegung dieses Rotors ohne eine Störung zwischen den Gliedern. Wegen der sich ändernden Anzahl von Zähnen an der Aueeenzahnung 50 bzw. 52 dee Rotors bzw. Stators findet eine Relativdrehung zwischen diesen Elementen statt, wenn der Sektor des gegenseitigen Eingriffes sich um eine volle Umdrehung dreht, das helest über jeweils 360 einer "Rundtaumelbewegung" des Rotors. Im besonderen Fall bei der oben erwähnten Anzahl der Zähne dreht sich der Anker (Rotor) um 1°, was mit einem Zahn für je 360° der Taumelbewegung sowie in Umkehrrichtung zu der Taumelbewegungsrichtung zusammenfällt. Wenn die Anzahl von Zähnen an der Rotorzahnung 50 grosser als diejenige an der Statorzahnung 52 ist, erfolgt die Relativdrehung in der gleichen Richtung wie die Taumelbewegung.In operation, the field windings are selected by a (not shown) switching or excitation circuit according to a certain sehalt sequence excited, for example A + B, B + C, C + D, D + E, Ef-P, F + (l, G + H, H + A etc., with the armature against the energized windings in the cited sequence is dressed »So comb the two external teeth 50, 52 along a sector area, which propagates with the "phase switching processes" that cause the armature disk 43 and shaft 35 to wobble. The small angle at which the pole faces compared to a are abraded perpendicular to the plane perpendicular to the shaft, enables a Tauael movement of this rotor without a disturbance between the limbs. Because of the changing number of teeth on the outer teeth 50 or 52 of the rotor or stator there is a relative rotation between these elements when the sector of mutual engagement moves one full revolution rotates, the helest over 360 of a "round tumbling motion" of the rotor. In the special case of the one mentioned above Number of teeth the armature (rotor) rotates by 1 °, what with coincides with one tooth for each 360 ° of the tumbling motion and in the reverse direction to the tumbling motion direction. If the number of teeth on the rotor toothing 50 is greater than that on the stator toothing 52, the relative rotation takes place in the same Direction like the tumbling motion.

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Wenn sich die Taumelplatte 43 dreht, kämmen die Zähne der inneren Zahnungen 40, 49 ebenfalls in einem entsprechenden Sektor im Hinblick auf die Zahnungen 50, 52, wobei die Welle 35 angetrieben wird. Für die angegebene Anzahl von Zähnen unterliegt die Welle einer Drehbewegung von 1° über eine volle Taumelumdrehung. Bei acht Feldwicklungen (Phasen) erfordert eine Taumelumdrehung acht Phasenumsehaltungen. Demgemäß8 erfordert jede Wellendrehung von 360° eine Anzahl von Bx 360 * 2880 Stufen oder Phasenschaltungen. Ein Kämmen der beiden Zahnungspaare in der vorangehend erwähnten Weise wird unbeschadet leichter Fehler oder einer Ungleichförmigkeit der Zähne in den beiden Zahnungapaaren aufrecht erhalten, auch wenn ein Verschleiss an den Zähnen bei fortgesetztem Betrieb des Motors und als Folge dessen ein Axialspiel des Kugelgelenke sowie der Taumelplatte auftreten. Das durch den Stator gemäss dem Schaltvorgang erzeugte Feld bewirkt eine Kraft, welche zwischen die beiden Zahnungspaare aufgeteilt wird und im wesentlichen einen gleichförmigen Eingriffdruck an den Zähnen des den betätigten Statorwicklungen entsprechenden Sektors bewirkt. Das Fehlen einer Radialbewegung der Kugelgelenkverbindung und damit der Taumelplatte stellt ferner eine genaue Drehung der Antriebswelle 35 ohne Totgang oder Spiel zwischen den Zahnkränzen sicher.When the swash plate 43 rotates, the teeth of the internal serrations 40, 49 also mesh in a corresponding sector with respect to the serrations 50, 52, with the shaft 35 being driven. For the specified number of teeth, the shaft is subject to a rotary movement of 1 ° over a full tumble rotation. With eight field windings (phases), one tumble rotation requires eight phase reversals. Accordingly, each 360 ° rotation of the shaft requires a number of Bx 360 * 2880 steps or phase connections. A meshing of the two pairs of teeth in the above-mentioned manner is maintained without prejudice to slight errors or irregularities in the teeth in the two pairs of teeth, even if the teeth are worn during continued operation of the motor and, as a result, axial play of the ball joints and the swash plate occur . The field generated by the stator in accordance with the switching process produces a force which is divided between the two pairs of teeth and which produces a substantially uniform engagement pressure on the teeth of the sector corresponding to the actuated stator windings. The lack of radial movement of the ball-and-socket joint and thus of the swash plate also ensures precise rotation of the drive shaft 35 without backlash or play between the toothed rings.

Die in dem vorangehend erwähnten beschränkten Sektor (welcher, wie sich versteht, eine Drehung mit den Phasenumschaltvorgängen ausführt).durch das Magnetfeld, welches aus der Erregung der Feldwicklungen entsteht, ausgeübte Kraft erzeugt eine Verriegelun(Those in the aforementioned restricted sector (which, as will be understood, rotate with the phase switching operations The force exerted by the magnetic field, which arises from the excitation of the field windings, creates a lock (

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oder Anschlagen der Scheibe 43 trotζ der axialen Bewegungsfreiheit der Kugelgelenkverbindung. Daher entsteht ein Kräftefehlausgleich mit einem starken nach unten gerichteten, auf die linke Seite der Platte 43 gemäss Fig. 2 ausgeübten Druck, wobei an dem diametral gegenüberliegendem Bereich der Platte für einen besonderen Augenblick des Betriebes praktisch keine Kraft vorliegt. Die Taumelplatte dreht eich um die Kugelgelenkverbindung, wobei diese etwas auf der Welle 35 nach oben bewegt wird, so dass die Platte verriegelt wird. Die daraus entstehende Stellung der Kugelgelenkverbindung längs der Welle ist selbstausrichtend gegenüber dem Verschleiss an den Verzahnungen sowie gegenüber einer Ungleichförmigkeit der Zahnung, wie dies vorangehend erläutert wurde. or striking the disk 43 trotζ the axial freedom of movement the ball joint connection. Therefore, a force mismatch arises with a strong downward-pointing, to the left side the plate 43 according to FIG. 2 exerted pressure, the diametrically opposite area of the plate for a special moment there is practically no force in the operation. The swash plate rotates around the ball-and-socket joint, which slightly is moved up on the shaft 35 so that the plate is locked. The resulting position of the ball joint connection along the shaft is self-aligning with respect to wear on the toothing and against irregularity of the toothing, as explained above.

In Abänderung von der vorangehend beschriebenen Ausführungsform kann der Rotor 43 aus flexiblem Material mit eingeschlossenem starren oder gepulverten magnetischen Material zusammengesetzt sein und in Berührung mit der Aussenzahnung des Stators ausgebogen werden, wenn die Feldwicklungen geschaltet werden. Die zusammenwirkenden Flächen der Zahnungen brauchen nicht mit Zähnen vergehen sein, sondern können auch in Form von Stiften. Wellungen, Rippen und dergleichen ausgeführt sein, wobei lediglich erforderlich ist. dass die Flächen eine mit Reibung verbundene Anlage oder eine entsprechende Berührung bewirken können. Ein derartiges, eine Reibungswirkung ausübendes elastisches Material kann in Form von Natur- oder Synthetikgummi für die zusammenwirkenden Flächen der Zahnungen verwendet werden, oder as kann eine Fläche aus Gummi bestehen und die andere starr sein, wobei Reibungsberührungsab·· schnitte, beispielsweise in Form von Rippen, sur Erzielung einesIn a modification of the embodiment described above the rotor 43 may be made of flexible material with enclosed rigid or powdered magnetic material and bent out into contact with the external teeth of the stator when the field windings are switched. The interacting surfaces of the serrations do not need to disappear with the teeth but can also be in the form of pens. Corrugations, ribs and the like be carried out, where only is required. that the surfaces have a friction-related system or a can cause corresponding contact. One of those, one Frictional elastic material can be in the form of natural or synthetic rubber for the interacting surfaces of the Serrations can be used, or as can be a surface made of rubber and the other be rigid, with frictional contact cuts, for example in the form of ribs, to achieve a

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Eingriffes vorgesehen sind. In derartigen Fällen erfordert der Winkel des Rotors, dass der Umfang der Berührungafläche des Hotors etwas grössei' als der Umfang der berührten Fläche der Stator-"Zahnung" ist. Je geringer der Winkel der Rotorneigung ist, desto grosser ist das Verhältnis der "Taumelumläufe" gegenüber der Wellendrehung, wie sich dies trigonometrisch ergibt.Intervention are provided. In such cases, the angle of the rotor requires that the circumference of the contact surface of the Hotors somewhat larger than the circumference of the contacted surface of the Stator "teeth" is. The smaller the angle of the rotor inclination is, the greater is the ratio of the "tumbling revolutions" compared to the shaft rotation, as this can be done trigonometrically results.

Das Magnetfeld, welches die Rotortaumelbewegung bewirkt, kann φ durch gleichstrommässige Erregung getrennter Phasen oder durch eine zwei- oder dreiphasige Wechselstromerregung erzeugt werden-The magnetic field that causes the rotor tumbling motion can φ by direct current excitation of separate phases or by a two- or three-phase alternating current excitation can be generated

Jede dieser Abwandlungen erzeugt, wie auch bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel, extrem hohe UntersetzungeVerhältnisse mit hoher Winkelgenauigkeit sowie bei einfacher Konstruktion und billigen Bauelementen.Each of these variations, as in the preferred embodiment, produce extremely high reduction ratios high angular accuracy as well as simple construction and cheap components.

Bei der beschriebenen bevorzugten Ausführungsform sind die Hinweise auf den einzigen begrenzten Berührungs- oder Anlagebereich nicht notwendig so zu verstehen, dass ein einziger Berührungspunkt oder eine einzige Berührungsstelle vorliegen. In vielen Fällen kann der einzige Berührungsbereich sich tatsächlich über eine wesentliche Ausdehnung erstrecken, jedoch sind im Gegensatz zum Stand der Technik keine Vielfachanlagebereiche vorgesehen, die durch Bereiche voneinander getrennt sind, in denen die beiden Zahnungen einen wesentlichen Abstand voneinander aufweist. Wenn die zusammenwirkenden Flächen der Zahnungen beispielsweise starre dreieckige Zähne umfassen, tritt die tatsächlicheIn the preferred embodiment described, the indications are to the only limited contact or contact area not necessarily to be understood as a single point of contact or there is a single point of contact. In many cases, the only area of contact may actually be over Extend a substantial expansion, but in contrast to the prior art, no multiple system areas are provided, which are separated from one another by areas in which the two teeth are at a substantial distance from one another. For example, if the cooperating surfaces of the serrations comprise rigid triangular teeth, the actual one occurs

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Berührung zwischen den beiden Zahnflächen an zwei im Abstand befindlichen Punkten auf, an welchen die Seiten der in Eingriff befindlichen Zähne gegeneinander aufruhen, wobei zwischen diesen Punkten die Zähne leicht voneinander abgehoben sind (Pig. 3). Aus praktischen Gründen stellt jedoch der gesamte Bereich zwischen diesen Berührungspunkten den Bereich der Reibungsberührung oder des Eingriffes dar, da ein echter Eingriff über den gesamten Bereich vorliegt.Contact between the two tooth surfaces on two at a distance located points at which the sides of the engaged teeth rest against each other, with between At these points the teeth are slightly raised from one another (Pig. 3). For practical reasons, however, the entire area is between these contact points represents the area of frictional contact or engagement, since a real engagement via the entire area is available.

Der Vorteil dieser zusammenwirkenden Heibungsfläche umfasst % im Gegensatz zu dem Stand der Technik, demzufolge eine flexible Keilnutenanordnung vorgesehen ist, das Erfordernis einer niedrigen Haltekraft, da dort keine "Federwirkung" zu überwinden ist, ferner ein verbessertes Übergangs- (Start/Stop)-Ansprechvermögen wegen des Fehlens dieser "Federwirkung" in dem Antrieb, einen grosseren Wirkungsgrad, eine wirtschaftliche Hexstellung und einen Betrieb ohne Schlupf.The advantage of this cooperating Heibungsfläche comprises% in contrast to the prior art, according to which a flexible Keilnutenanordnung provided, the requirement of a low holding force, since there has to be overcome is no "spring action", further an improved transition (start / stop) -Ansprechvermögen because of the lack of this "spring action" in the drive, greater efficiency, an economical hex position and operation without slippage.

Fig. 4 stellt einen Schnitt durch eine DoppelStatoranordnung eines Schrittmotors ähnlich Fig. 2 dar, welcher sonst im wesentlichen demjenigen nach Fig. 1-3 entspricht. Der Motor nach Fig. 4 ist daher lediglich insoweit beschrieben, als er in seiner Ausbildung wesentlich von dem vorangehend beschriebenen Schrittmotor abweicht.Fig. 4 shows a section through a double stator arrangement a stepping motor similar to FIG. 2, which otherwise corresponds essentially to that of FIGS. 1-3. The engine after Fig. 4 is therefore only described insofar as it is shown in its design differs significantly from the stepper motor described above.

Das Gehäuse 110 besteht aus zwei ineinander greifenden Teilen 111, 112, welche in zweckmässiger und üblicher Weise aneinander befestigt sein können, beispielsweise durch einen Bügel oderThe housing 110 consists of two interlocking parts 111, 112, which to each other in an expedient and customary manner can be attached, for example by a bracket or

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ein Band sowie geeignete, (nicht gezeigte) Befestigungselemente. Der Gehäuseteil 111 entspricht praktisch in jeder Beziehung dem Gehäuse nach Fig. 1-3 mit der Ausnahme, daes er keine äussere ortsfeste Zahnung entsprechend der Zahnung 52 der vorangehend beschriebenen Aueführungsform umfasst. Auch weist die (Taumelplatte (Rotor oder Anker) 143 keine Aussenzahnung auf« Stattdessen ist ein ortsfester Zahnkranz 114 längs geschnitten.oder an einem Ringbereich 116 des Gehäuseteils 112 befestigt.a tape and suitable fasteners (not shown). The housing part 111 corresponds practically in every respect to the housing according to FIGS. 1-3 with the exception that it has no exterior Fixed teeth corresponding to the teeth 52 of the preceding Described embodiment includes. The (swash plate (rotor or armature) 143 also has no external teeth «Instead is a stationary ring gear 114 cut lengthways. or on one Ring area 116 of the housing part 112 attached.

Zueinanderpassende Zahnungen 118, 119 für den. ortsfesten Zahnkram 114 bzw. ein ait einer Welle verkeiltes Zahnrad 140 sind geschnitten oder in anderer Weise, beispielsweise durch Befestigungt an entgegengesetzten Seiten einer Taumelplatte 143 vorgesehen. Bei diesem Ausführungsbeiepiel ist die gleiche Anzahl von Zähnen sowohl an dem ortsfesten Zahnkrane 114 als auch an der Taumelscheiben-Zahnung 118 vorgeeehen, während eine Zahndifferenz für die Zahnung 119 bzw. das Zahnrad 140 gemäßs den vorangehend erwähnten Überlegungen vorgeeehen ist.Matching teeth 118, 119 for the. stationary Zahnkram 114 and a ait a shaft keyed gear 140 are cut or in another way, for example by fixing t on opposite sides of a swash plate 143 is provided. In this exemplary embodiment, the same number of teeth is provided on both the stationary gear crane 114 and on the swash plate teeth 118, while a tooth difference is provided for the teeth 119 and the gear 140 in accordance with the considerations mentioned above.

Die Taumelscheibe 143 iet mit einer Welle 135 durch ein Kugelgelenk 147 einer bereite vorangehend beschriebenen Art mit Axialbewegungsmöglichkeit und radialer Festlegung verbunden. Wegen der Doppelstatorbauart, bei welcher ein swelter entsprechender Statorteil 127 entgegengesetzt zu dem Statorteil 125 vorgeeehen ist, wird die Welle 135 länger als bei der vorangehend beschriebenen Ausführungsform hergestellt und drehbar in einem Lager 130 sowie Lagern 131, 132 gehalten.The swash plate 143 is connected to a shaft 135 by a ball joint 147 of the type previously described with the possibility of axial movement and radial fixing. Because the double stator type, with a swelter corresponding Stator part 127 is opposite to stator part 125 is, the shaft 135 is made longer than in the embodiment described above and rotatable in a bearing 130 as well as bearings 131, 132 held.

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Im Betrieb der Doppelstatoranordnung werden eine Wicklung oder benachbarte Wicklungen eines der Statoren (125 oder 127) gleichzeitig mit der Erregung einer Wicklung oder diametral hierzu gegenüberliegender Wicklungen an dem anderen Stator (127 bzw* 125) erregt. Pur einen achtphasigen Stator zum Beispiel kann die Folge - für- den unteren Stator bei Betrachtung nach Pig. 4 die Schaltfolge 1 und 2 umfassen (diese Bezifferung bezieht sich auf die Wicklungs/Kern-Koaibinationen oösr Phasen), 2 und 3»In the operation of the double stator arrangement, a winding or adjacent windings of one of the stators (125 or 127) simultaneously with the excitation of a winding or diametrically thereto opposite windings on the other stator (127 or * 125) excited. Pur an eight-phase stator, for example the result - for the lower stator when considering Pig. 4th the switching sequence include 1 and 2 (this number refers to the winding / core Koaibinationen oösr phases), 2 and 3 »

3 und 4, 4 und 5 ....... 7 und 8, 8 und 1 usw. Während der entsprechenden Zeitintervalle, über welche die vorangehend erwähn- M ten Phasenschaltungen auftreten, wird der obere Stator gemäse3 and 4, 4 and 5 ....... 7 and 8, 8 and 1, etc. During respective time intervals over which the above M erwähn- occur th phase circuits, the upper stator is gemäse

der Polge 5 und 6, 6 und 7, 7 und 8, 8 und 1, 3 und 4,of poles 5 and 6, 6 and 7, 7 and 8, 8 and 1, 3 and 4,

4 und 5 usw. erregt. Dies setzt voraus, dass die Bezifferung der Phasen identisch für die beiden Statoren,das heiset, dass die obere S ta tor phase ifc 1 direkt entgegengesetzt der unteren Statorphaseφρί ist usw. Pur die Umkehr der Taumelbewegung wird die Phase der Schaltfolge umgekehrt. Demgemäss wird beispielsweise eine nach aufwärts gerichtete Kraft auf die rechte Seite der Taumelscheibe 143 bei Betrachtung nach Pig. 4 ausgeübt, während eine nach unten gerichtete Kraft auf die linke Seite " der Taumelscheibe während einer bestimmten Zeit ausgeübt wird, wobei die Platte ua diejenigen "Spuren" eine Taumelbewegung ausführt, die durch die Zahnungen gegeben sind. Der Doppelstatoraufbau verdoppelt das wirksame Drehmoment des Motors für eine Scheibe von gleichen Abmessungen, wobei die Geschwindigkeit des Sehrittansprechvermögene des Motors steigt. Da das Kugelgelenk eine axiale Bewegungsmöglichkeit und eine radiale Begrenzung der Scheibe bewirkt, werden beide Zahnungspaare in Eingriff ■gedrückt, und zwar trotz irgendwelcher Ungleichheiten oder Ungleich- 4 and 5 etc. excited. This assumes that the numbering the phases are identical for the two stators, that is, that the upper starter phase ifc 1 is directly opposite to the lower one Statorphaseφρί is etc. Pur is the reversal of the tumbling motion the phase of the switching sequence reversed. Accordingly, for example an upward force on the right side of the swash plate 143 as viewed by Pig. 4 exercised, while a downward force on the left side " the swash plate is exerted for a certain time, the plate, among other things, executing those "tracks" a wobbling movement that are given by the teeth. The double stator structure doubles the effective torque of the motor for a disk of the same dimensions, the speed of the Very responsiveness of the engine increases. Because the ball joint causes an axial movement and a radial limitation of the disk, both pairs of teeth are pressed into engagement ■ despite any inequalities or inequalities

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förmigkeiten, welche sich aus einem Zahnversehleiss oder Herstellungstoleranzen ergeben.shapes that result from tooth failure or manufacturing tolerances.

Vorzugsweise besitzen die Taumelseheibenzahnung H8 und die ortefeste Zahnung 1H dreieckige Zähne, welche in einem Winkel ▼on 30° geschnitten sind, und die Scheibenzahnung 119 sowie das Vellenaahnrad 140 weisen dreieckige Zähne aufr welche in einem Winkel von 45° geschnitten sind.. Da die Zahnungen 114, 118 gleiche Zahneahlen aufweisen, dreht sich die Scheibe oder Platte nicht, sondern taumelt lediglich um die Achse der Welle auf denPreferably the Taumelseheibenzahnung H8 and the locations of fixed teeth 1H triangular teeth which on at an angle ▼ 30 ° are cut and the ticket Benz clue 119 and the Vellenaahnrad 140 have triangular teeth on r which at an angle of 45 ° are cut .. Since the Toothings 114, 118 have the same teeth awl, the disk or plate does not rotate, but only wobbles about the axis of the shaft on the durch die Zahnungen gebildeten Spuren· Dies vermindert das yor-traces formed by the serrations This reduces the yor-

Motor-» liegendeCträgheitsmoaent während gleichzeitig die Fähigkeit des Motor »lying moment of inertia while at the same time the ability of the Rotors zur Handhabung eines äusseren Trägheitsmomentes gesteigert wird. Bas Zahnrad 140 und damit die Welle 135, an welcher das Zahnrad vers1?iftet oder verkeilt ist, dreht sich langsam, und zwar entweder im Uhrzeiger- oder Gegenuhrzeigersinn, um die Achse in Abhängigkeit von der Differenz der Zähnezahl zwischen dieser Zahnung und der Taumeischeibenzahnung 119, wenn die Scheibe 143 eine Taumelbewegung ausführt.Increased rotor for handling an external moment of inertia will. Bas gear 140 and thus the shaft 135 on which the Gear is misaligned or wedged, turns slowly, and either clockwise or counterclockwise to move the Axis as a function of the difference in the number of teeth between this toothing and the Taumeischeibenzahnung 119, if the disc 143 performs a tumbling motion.

Durch Einführung einer Zahnzahldifferenz zwischen der Scheibenzahnung 118 und der GehäuseMahnung 116 sowie durch Beibehaltung der Zahnsahldifferenz zwischen der Seheibenzahnung 119 und dem Wellenzahnrad 140 kann das Verhältnis der rundherum verlaufenden Taumelbewegung zu der Wellendrehung nach Wunsch wesentlich gesteigert oder vermindert werden. Wenn beispielsweise das Wellenzahnrad 140 einundneunzig Zähne und die hiermit in EingriffBy introducing a difference in the number of teeth between the disc teeth 118 and the housing reminder 116 and by maintaining it the number of teeth difference between the Seheibenzahnung 119 and the On the shaft gear 140, the ratio of the circumferential wobbling motion to the shaft rotation can be substantially increased or decreased as desired. For example, if the shaft gear 140 has ninety-one teeth and meshes with it

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gelangende Scheibenzahnung 1.19 zweiundneunzig Zähne aufweisen, dreht sich die Welle 135 mit einer Drehzahl von einer vollständigen Drehung pro einundneunzig rundherum verlaufenden Taumelbewegungen der Scheibe. Wenn zusätzlich die Scheibenzahnung 118 neunzig Zähne und die Gehäusezahnung 116 neunundachtzig Zähne aufweieen, dreht sich .die Scheibe um eine vollständige Umdrehung In Vorwärtericbtung, das heisst in Blchtung der Phasenumschaltungen, für jeweils neuneig rundherum verlaufende Taumelbewegungen. Unter diesen Bedingungen dreht sich die Welle 135 in einer entgegengesetzten Richtung zu dor Scheibe und macht eine vollstan- , dige Umdrehung (gegenüber de« Gehäuse) für je 90 rundherum verlaufende Taumelbewegungen. Für zwei 90 ι I-Übersetzungsverbältniss in der gleichen Richtung ergibt sich ein Gesamtübersetzungsverhältnis von 45 : 1.reaching disc teeth 1.19 have ninety-two teeth, the shaft 135 rotates at a rate of one complete revolution for every ninety-one circumferential wobble the disc. If the disk teeth 118 ninety teeth and the housing toothing 116 eighty-nine teeth the disc rotates one full revolution In anticipation, i.e. in view of the phase changes, for each inclined tumbling movements all around. Under these conditions, the shaft 135 rotates in an opposite direction to the disk and makes a complete, one turn (opposite the housing) for 90 circumferential tumbling movements each. For two 90 ι I translation relationships in the same direction there is an overall transmission ratio from 45: 1.

Aus Pig. 1 und 2 ergibt sich, dass die Kraft auf die Taumelplatte, wie sie durch das Hagnetfeld ausgeübt wird, zwischen den beiden Paaren von Zahnungen wirksam ist* Da deren Horizontalpunkt eine Kugelgelenkverbindung iet, welche sich axial (in Längsrichtung) frei längs der Welle bewegen kann, jedoch in Radialrichtung festgehalten wird, erfolgt eine Unterteilung der Kraft zwischen den beiden Zahnungen dergestalt, dass beide Paare innerhalb des vorangehend erwähnten beschränkten Sektors ohne jegliche Tendenz zu einer Lösung in Eingriff gehalten werden. Diee kann nicht auftreten, wenn der Zapfenpunkt der Verzahnungen auf einen festen Punkt längs der Achse begrenzt ist, insbesondere dann nicht,, venn er an der Welle befestigt ist, sofern nicht die Zahnungen präzieionsmäseig zur Erzielung eines genauen Eingriffes bearbeitetFrom Pig. 1 and 2 it follows that the force on the swashplate, as it is exerted by the magnetic field, between the two Pairing of serrations is effective * Because their horizontal point is a Ball joint connection, which extends axially (in the longitudinal direction) can move freely along the shaft, but in the radial direction is held, there is a subdivision of the force between the two serrations in such a way that both pairs within the aforementioned limited sector can be kept engaged without any tendency to resolve. Thee cannot appear if the pivot point of the toothing is limited to a fixed point along the axis, in particular not if it is attached to the shaft, unless the teeth are preferred edited to achieve a precise intervention

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und über lange Betriebeperioden einem Verschleiße unterworfen sind« Das Problem der Aufrechterhaltung eines dichten Eingriffes zwischen den Zahnungen wird erschwert durch das Vorliegen von mehr als einem Paar oder Satz von Zahnungen und ist praktisch beim Nichtvorliegen eines "schwimmenden" Zapfenpunktes gemäss , der vorliegenden Erfindung unlösbar.and subject to wear and tear over long periods of operation are «The problem of maintaining a tight engagement between the teeth is made more difficult by the presence of more than one pair or set of serrations and comes in handy in the absence of a "floating" pivot point according to , the present invention unsolvable.

Ähnliche Überlegungen ergeben sich auch für die Doppelstatoranordnung nach Fig. 4Similar considerations also apply to the double stator arrangement according to FIG. 4

Die Verwendung von Federn oder anderen elastischen Vorspannungeelementen Bur Kompensation von Unregelmäßigkeiten in einem oder mehreren Paaren von Zahnungen ist nicht vollständig wirksam und führt zu weiteren Problemen. Wenn die Federkraft zu hoch 1st, um unter der normalen Motorantriebskraft überwunden zu werden, was der Fall ist, wenn ein dichter Eingriff von zumindest einem Paar von Zahnungen in Betracht zu ziehen ist, ergibt sich eine Abnahme des Motorwirkungsgrades als Ergebnis der erforderlichen Energie, um die Federspannung zu überwinden. Ferner ergibt dasThe use of springs or other elastic biasing elements Bur compensation of irregularities in one or multiple pairs of serrations is not completely effective and creates further problems. If the spring force is too high, to be overcome under normal engine driving force, which is the case when close engagement of at least one pair of serrations is contemplated, one results Decrease in motor efficiency as a result of the energy required to overcome the spring tension. Furthermore, this gives

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Vorliegen von elastiechen Vorspannungsanordnungen für die Zahnungen spontane Vibrationen und eine mechanische Resonanz oder ein "Klirren" während des Betriebes des Schrittmotors.The presence of elastic pretensioning arrangements for the teeth, spontaneous vibrations and mechanical resonance or a "clink" during operation of the stepper motor.

Eine Abwandlung der Statorpole nach Fig. 1 und 2 ergibt sich aus Fig. 5 und 6. Statt einer über den Umfang verlaufenden Anordnung der Pole auf einem gemeinsamen oder im wesentlichen gemeinsamen Kern sind die Magnetpole radial angeordnet, wobei jede Gruppe von Nord- und Südpolen 190 bzw, 191 einem besonderenA modification of the stator poles according to FIGS. 1 and 2 results from FIGS. 5 and 6. Instead of a circumferential arrangement of the poles on a common or substantially common core, the magnetic poles are arranged radially, with each group of north and south poles 190 and 191 being a special one

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Kern und einer besonderen Wicklung zugeordnet ist, beispielsweise den Bauelementen 194» 195. Durch diese magnetische !Trennung benachbarter Pole ist es möglich, einen schnelleren Aufbau der magnetischen Kraftlinien bei jeder Phasenschaltung zu erzielen.Core and a particular winding is assigned, for example the components 194-195. This magnetic separation of neighboring poles makes it possible to produce a faster one Build up the magnetic lines of force with each phase connection.

line weitere Abwandlung der Statorpole ergibt äich aus Pig. 7, 8, denen zufolge eine Hagnetring 200 ale Basis für den Statorkern verwendet wird, wobei der Hing über Zonen in der veranschaulich- M ten Weise permanent magnetisiert iet, um wechselnd Nord- und Südpole au schaffen, welche alt den Stellungen zusammenfallen, an denen magnetisch permeable Polstücke 202 an dem Magnetring angebracht sind. Die Feldwicklungen (beispielsweise 204, 205) sind um die nach oben ragenden Poletücke entsprechend denjenigen nach Pig. 1,2 gewickelt.line further modification of the stator poles results from Pig. 7, 8, according to which a Hagnetring 200 is ale base used for the stator core, said hing through zones in the veranschaulich- Mth manner iet permanently magnetized to provide alternating north and south poles au which old coincide the positions at which magnetically permeable pole pieces 202 are attached to the magnet ring. The field windings (e.g. 204, 205) are around the upstanding pole pieces corresponding to those according to Pig. 1.2 wrapped.

Diese Anordnung ergibt eine magnetische Sperrklinke, um den permeablen Rotor (Taumelplatte) gegen die Pole in Berührung KU halten, denen er am dichtesten benachbart 1st, wenn eine * Erregung der Phasen aufhört, da, sich die auf den Rotor ausgeübte Anziehungskraft umgekehrt mit dem Quadrat des Abstandea des Poles zu dem Rotor ändert. Demgemäss kann der Rotor ohne Notwendigkeit zur Abgabe von Kraft an dem Motor festgehalten oder eingerastet sein, was bei bestimmten Anwendungsfällen, beispielsweise bei einem Bandvorschub, günstig ist, wo der Betrieb intermittierend in Abhängigkeit von der Aufzeichnung einer Information angehalten wird.This arrangement provides a magnetic pawl to keep the permeable rotor (swashplate) in contact against the poles KU to which it is closest if a * Excitation of the phases ceases, since the force of attraction exerted on the rotor is inversely proportional to the square of the distance a of the pole to the rotor changes. Accordingly, the rotor can be held or locked to the motor without the need to deliver power be what for certain use cases, for example a tape feed, where the operation is intermittent stopped depending on the recording of information will.

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Claims (1)

PatentansprücheClaims / 1./Schrittmotor mit einen Paar zusammenwirkender Zahnungen, welche einender gegenüberstehende, von normalerweise Im Abstand befindlichen parallelen Ebenen vorstehende Heibungsflächen oder Zahnungen aufweisen, elektromagnetischen Bauelementen zur auswahlmäsaigen Auslenkung einer der Zahnungen gegenüber der anderen zur Erzeugung einer Eeibungsberührung der Zahnungen in lediglich einem begrenzten Bereich beider .Zahnungen zu einem bestimmten Zeitpunkt, wobei die Zahnungen unterschiedliche Abmessungen für die Reibungsflächen aufweisen, so dass eine fortgesetzte Auslenkung einer Zähnung in Berührung mit der anderen/ 1./ Stepper motor with a pair of cooperating teeth, which are opposed to each other, usually in the distance projecting heating surfaces located in parallel planes or have serrations, electromagnetic components for a selective deflection of one of the serrations the other to create friction contact between the teeth in only a limited area of both .Zahnungen to one specific point in time, with the serrations of different dimensions for the friction surfaces, so that a continued Deflection of one tooth in contact with the other , Zahnung von einer relativen Bewegung der Zahnungspaare begleitet ist, gekennzeichnet durch eine Universalgelenkverbihdung (47), welche eine (49) der Zahnungen mit einer Drehachse (35) verbindet und eine Axial- sowie Drehbewegung gegenüber der Achse (35) zulassend, eine Radialbewegung" hingegen verhindernd gebildet ist., Teeth accompanied by a relative movement of the pairs of teeth is characterized by a universal joint connection (47), which connects one (49) of the teeth with an axis of rotation (35) and an axial and rotary movement with respect to the Axis (35) allowing, however, a radial movement "is formed preventing. 2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass zumindest eine (52) der Zahnungen starr ist.2. Motor according to claim 1, characterized in that at least one (52) of the teeth is rigid. 3. Motor nach einem der Ansprüche 1-2, dadurch ' g e k e η η zeichnet, dass jede die Reibungsberührung der Zahnungen durch Anlage der Zähne bedingt ist, wobei unterschiedliche Abmessungen durch unterschiedliche Zahnzahlen an den Zahnungen bedingt sind.3. Motor according to one of claims 1-2, characterized in that 'g e k e η η, that each the frictional contact of the teeth is caused by the attachment of the teeth, with different dimensions due to different numbers of teeth on the serrations are conditional. 109835/0493109835/0493 4. Motor nach einen der Ansprüche 1-3» dadurch g e k e η η -zeichnet, dass die zusammenwirkenden Zahnungen (40, 49, 50, 52) ringförmig sind und auf einer gemeinsamen Achse liegen, wobei die Zähne aus den normalerweise ungekrümmten, einander gegenüberstehenden Oberflächen vorragen, dass die elektromagnetischen Bauelemente einen magnetisch permeablen, mit der einen Zahnung (49» 50) gekoppelten Anker (43) umfassen und elektromagnetische Betätigungeelemente (20) in kreieförmiger Anordnung um die gemeinsame Achse angeordnet sind, wobei jedes der Betätigungeeleaente beiErregung wirksam 1st, um ein elektromag- % netisches Feld zu erzeugen, das Auslenkungekräfte auf den Anker und damit auf die eine hiermit gekoppelte Zahnung (49* 50) überträgt.4. Motor according to one of claims 1-3 »characterized geke η η - characterized in that the cooperating teeth (40, 49, 50, 52) are ring-shaped and lie on a common axis, the teeth from the normally uncurved, opposing one another Surfaces protrude so that the electromagnetic components comprise a magnetically permeable armature (43) coupled to the one toothing (49 »50) and electromagnetic actuating elements (20) are arranged in a circular arrangement around the common axis, each of the actuating elements being effective when excited, an electromagnetic% to produce netic field, thus on the coupled thereto a set of teeth (49 * 50) transmits the Auslenkungekräfte on the armature and. 5· Motor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , dass der Anker (43) eine starre Kreisplatte umfasst, d&ss die Ringaahnung (49t 50) an einer ebenen Fläche derselben neben dem Plattenumfang angebracht istj dass eine Welle (35) längs der Achse sowie durch die Platte normalerweise senkrecht hierzuThat the armature (43) comprises a rigid circular plate 5 · Motor according to claim 4, characterized in that d ss the Ringaahnung (49 t 50) on a planar surface thereof ISTJ mounted adjacent the plate circumference that a shaft (35) along the axis and by the plate normally perpendicular to this ▼erläuft, wobei die Platte an der Welle durch das Universalgelenk (47) gehalten ist, üb eint Relativdrehung und eine begrenzte Winkelorientierung gegenüber der normalerweise senkrecht verlaufenden Anordnung zuzulassen.▼ runs, with the plate attached to the shaft through the universal joint (47) is held, about a relative rotation and a limited Allow angular orientation compared to the normally perpendicular arrangement. 109835/04 9 3109835/04 9 3 6. Motor nach einem der Ansprüche 4-5, gekennzeichnet durch eine längs der Achse des Ankers (43) verlaufende Welle (35)» welche gegenüber dem Anker eine Relativdrehung aus zuführen vermag, ein weiteres Paar von Zahnungen (40, 49), deren eine mit des Anker (43) und deren andere mit der Welle (35) in zusammenwirkender Beziehung mit einer (50) von einem weiteren Paar von Zahnungen (50, 52) gekoppelt ist, um eine Drehung der Welle (35) in Abhängigkeit von der Ablenkung und daraus folgenden Drehung des Ankere (43) zu erzeugen.6. Motor according to one of claims 4-5, characterized by one extending along the axis of the armature (43) Shaft (35) »which rotates relative to the armature able to feed another pair of teeth (40, 49) whose one with the armature (43) and the other with the shaft (35) in cooperative relationship with one (50) of another Pair of teeth (50, 52) is coupled to rotate the Wave (35) as a function of the deflection and the resultant To generate rotation of the armature (43). 7. Motor nach Anspruch 5» dadurch gekenn*z ei ohne t , dass der Anker (43) auf eine aufeinanderfolgende Erregung der Betätigungselemente (20) in einer bestimmten Schaltreihe anspricht, um eine Taumelbewegung um die Welle (35) auszuführen, wobei eine im wesentlichen einen einzigen Punkt umfassende Anlage zwischen den Zahnungen (40, 49) hergestellt wird, und dass ein weiteres Paar von Zahnungen (50, 52) vorgesehen ist, welches7. Motor according to claim 5 »characterized by * z egg without t, that the armature (43) responds to a successive excitation of the actuating elements (20) in a certain switching series in order to perform a tumbling movement around the shaft (35), an abutment comprising essentially a single point being established between the teeth (40, 49), and that a another pair of teeth (50, 52) is provided, which mit dem Anker (43) bzvt. der Welle (35) gekoppelt ist, um eine Drehung der Welle bei niedriger Drehzahl gegenüber der Drehzahl der Ankertaumelbewegung um die Welle zu erzeugen.with the anchor (43) or. the shaft (35) is coupled to a Rotation of the shaft at low speed compared to the speed of the armature wobble to generate the shaft. 8. Motor nach einem der Ansprüche 1-7,. gekennzeichnet durch zumindest ein Paar zusammenwirkender, im wesentlichen ebener Zahnungen (40, 49) mit einander gegenüberstehenden, im Abstand angeordneten Heibungsflächen, welche mit der Welle (35) eine gemeinsame Achse besitzen, eine Taumelplatte (43), welche eine von d*em Paar von Zahnungen trägt, Bauelemente (45-47),8. Motor according to one of claims 1-7 ,. characterized by at least one pair of cooperating, essentially flat teeth (40, 49) with mutually opposite, spaced heating surfaces, which are connected to the shaft (35) have a common axis, a wobble plate (43), which carries one of the pair of teeth, components (45-47), 109835/0493109835/0493 welche die Taumelplatte mit der Welle drehbar koppeln, um eine Axialbewegung längs der Welle sowie eine Drehbewegung rund um die Welle zuzulassen, während die Taumelplatte radial gegenüber der Welle im v/es entließen festgehalten iat, und Bauelemente (20) zum auswahlmäsaigen Andrücken der Taumelplatte, um eine Drehbewegung an dem Kopplungselement herbeizuführen, aufeinanderfolgend Abschnitte der Zahnungen in Reibungsberührung gegeneinander zu drücken und eine Helativdrehußg der Zahnungen herbeizuführen.which rotatably couple the swash plate with the shaft to an axial movement along the shaft and a rotary movement allow around the shaft, while the swashplate is radial opposite the shaft in the v / es released held iat, and structural elements (20) for selective pressing of the swashplate, to bring about a rotary movement on the coupling element, successive sections of the teeth in frictional contact to press against each other and a Helativdrehußg the teeth bring about. 9. Motor nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch Bauelemente zur Kopplung zumindest einer aus dem Paar von Zahnungen mit der Welle (35) zur Erzeugung einer Wellendrehung.9. Motor according to claim 8, characterized by Components for coupling at least one of the pair of teeth with the shaft (35) for generating a shaft rotation. 10. Motor naeh Anspruch 9, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , dass die eine Drehung erzeugenden Kupplungsbauelemente ein weiteres Paar von Zahnungen umfassen, wobei die Taumelplatte eine aus dem weiteren Paar von Zahnungen trägt, und dass Bauelemente vorgesehen sind, welche die andere von dem weiteren Paar von Zahnungen an der Welle befestigt.10. Motor close to claim 9, characterized g e k e η η ζ e i c h η e t, that the clutch components producing a rotation comprise a further pair of teeth, wherein the swash plate one of the other pair of serrations carries, and that structural elements are provided which the other of the further pair attached to the shaft by serrations. 11. Motor nach einem der Ansprüche 8-10, dadurch g e k e η η ζ ei ch η et ,dass die Taumelplatte aus magnetisch permeablem. Material besteht und die Bauelemente zum auswahlmäseigen Andrücken Elektromagnete umfassen, welche auswahlmässig erregbar sind, um eine aufeinanderfolgende Auslenkung der Taumelplatte um das Drehkopplungselement zu erzielen.11. Motor according to one of claims 8-10, characterized in that g e k e η η ζ ei ch η et that the swashplate is made of magnetically permeable. Material is made and the components are available for selection Pressing electromagnets include, which selectively excitable are to achieve a successive deflection of the swash plate about the rotary coupling element. 109835/0491109835/0491 12. Motor nach Anspruch 11, dadurch s, e k e η η % (-. i c h η e t t dass die elektromagnetischen Bauelemente ein Pear von Statoren (125, "27) umfassen, deren jeder mehrere JCern/Wiclrlungs Einhei ten (195) entsprechend den Schaltphasan für den Motor utafflOHt, wobei die Taumelplatte (143) zwischen dem S^atorpaar angeordnet ist.12. Motor according to claim 11, characterized s, Eke η η% (-. I η e t t that the electromagnetic components a Pear of stators (125, "27) comprise, each multiple JCern / Wiclrlungs th Einhei (195) corresponding to the switching phase for the motor utafflOHt, the swash plate (143) being arranged between the S ^ atorpaar. 13« Motor nach Anspruch 12, dadurch' gekennzeichnet» dass ein weitere» Paar von eusaaaenwirkenden Zähnungen koaxial ία d·* ans tee Paar von Zähnungen vorgesehen ia\, wobei die taueelplatte (143)eine (118) von de« weiteren Paar von Zahnungen an einer Fläche entgegengesetzt derjenigen aufnimmt, an welcher die eine (119) aus den erterwähnten Paar von Zahnungen angebracht ist, und dass das Paar von Statoren (125, 127) im Sinne einer auswahlmässigen Erregung angeordnet ist, um die Taumelplatte zur Eeibungsberührung zwischen diametral entgegengesetzten Teilen der entsprechenden Zahnungen des ersterwähnten und weiteren Paares von Zähnungen aussjulenken.13 «Motor according to claim 12, characterized» that a further »pair of single acting teeth coaxially ία d · * provided on the pair of teeth ia \, the taueelplatte (143) one (118) of the« further pair of teeth on a surface opposite to that on which the one (119) of the aforementioned pair of teeth is attached, and that the pair of stators (125, 127) is arranged in the sense of a selective excitation to the swash plate for friction contact between diametrically opposite Ausjulenken parts of the corresponding serrations of the first-mentioned and further pair of serrations. 14. Motor nach Anspruch 11s. dadurch gekennzeichnet , dass das elektromagnetische Bauelement mehrere Spulen umfasst, deren jede einen magnetisch permoablen Kern aufweist.14. Motor according to claim 11s. characterized in that the electromagnetic component comprises a plurality of coils, each of which has a magnetically permeable core. 15, Motor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromagnetischen Bauelemente einen Stator mit mehreren Kern/Wicklungs-Baueinheiten entsprechend don Sehaltphasen. 15, engine according to claim 11, characterized in that that the electromagnetic components have a stator with several core / winding units corresponding to the holding phases. für den Motor umfassen, wobei der Stator eiren periaanent magne-for the motor, the stator eiren periaanent magnet * - · tiflierten Abschnitt aufweist, um eine magnetische Sperrklinke su bilden, welche die Taumelplatte in der letzten Aualenksteilung nach dem Verschwinden der i'H^g^jff'U'ie013 Erregung erhält. * - · tiflierten section to form a magnetic pawl su, which receives the swash plate in the last Aualenkstteilung after the disappearance of the i'H ^ g ^ jff'U'ie 013 excitation. 16. Motor nach Anspruch 15, dadurch gekennze ichnet, dass der magnetische Teil ein Glied (200) umfasst, welches an allen Statorkeraen (202) befestigt und in aufeinanderfolgenden Zonen entgegongesetzter Polung an entsprechenden Befestigungspunkten der Kerne permanent magnetisiert let. 16. Motor according to claim 15, characterized in that the magnetic part comprises a member (200) which is attached to all stator plates (202) and permanently magnetized in successive zones of opposite polarity at corresponding attachment points of the cores .
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