DE1763078B2

DE1763078B2 - Stepper motor

Info

Publication number: DE1763078B2
Application number: DE19681763078
Authority: DE
Inventors: Harold R. South Newbury N.H. Newell (V.St.A.)
Original assignee: Mesur-Matic Electronics Corp Warner Nh (vsta)
Current assignee: Mesur-Matic Electronics Corp Warner Nh (vsta)
Priority date: 1967-03-31
Filing date: 1968-04-01
Publication date: 1975-10-09
Also published as: FR1566673A; JPS5331241B1; GB1215875A; DE1763078A1

Description

3535

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schrittmotor der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen, aus der GB-PS 4 11 282 bekannten Art.The invention relates to a stepper motor of the type described in the preamble of claim 1, from GB-PS 4 11 282 known Art.

Derartige Schrittmotoren arbeiten im Prinzip zwar zufriedenstellend, zur Aufrechterhaltung einer vollkommen formschlüssigen Berührung zwischen den Zähnungen, d. h., um einen vollständigen Eingriff zwischen jedem Zahnungspaar zu erzielen, sind verhältnismäßig genaue Zuschnitte erforderlich, die naturgemäß die Herstellungskosten ungünstig beeinflussen. Ferner wird die Sicherheit der formschlüssigen Kraftübertragung nach längerem Betrieb durch den auftretenden Verschleiß der Zähne beeinträchtigt, insbesondere wenn die Zähne der neuen Zahnungen unterschiedliche Abmessungen aufweisen. Hierdurch entstehen ungleichförmige Drehungen der Zähnungen, d.h., es treten während jeder Umdrehung Beschleunigungen und Verzögerungen auf, wodurch die ungleichmäßige Abnutzung noch verstärkt wird.Such stepper motors work in principle satisfactorily, to maintain a perfectly positive contact between the teeth, d. i.e., to have a full procedure To achieve between each pair of teeth, relatively precise blanks are required, the naturally affect the manufacturing costs unfavorably. Furthermore, the security of the form-fitting Power transmission impaired after long periods of operation due to wear and tear on the teeth, especially if the teeth of the new serrations have different dimensions. This results in irregular rotations of the teeth, i.e. it occurs during each rotation Accelerations and decelerations, which increases the uneven wear.

Es ist zwar denkbar, hohe Herstellungstoleranzen und das durch den Verschleiß entstehende Spiel durch elastische Einrichtungen, beispielsweise Federn, zu vermeiden, durch die die Zähne der Zahnungen aneinandergedrückt werden. Dabei muß jedoch zur Überwindung der Federkraft eine verhältnismäßig hohe Energie aufgewendet werden, wodurch der Wirkungsgrad des Schrittmotors vermindert wird.Although it is conceivable, high manufacturing tolerances and the play resulting from wear by resilient means, such as springs, to avoid breaking the teeth of the serrations are pressed together. However, in order to overcome the spring force, a proportionate high energy are expended, whereby the efficiency of the stepper motor is reduced.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde. einen Schrittmotor zu schaffen, bei dem das Spiel zwischen den verschiedenen miteinander zusammen wirkenden Zahnungen vermieden ist, das bei unregel mäßigem Zuschnitt oder nach längerem Betrieb zwi scheu diesen entsteht.The invention is therefore based on the object. to create a stepper motor in which the game is avoided between the various cooperating toothings, which is irregular moderate cutting or after long periods of operation between them.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei den Schrittmotor der im Oberbegriff des Patent anspruchs 1 beschriebenen Art dadurch gelöst, dai der Kugelzapfen axial zur Welle des Motors beweg lieh gelagert ist.According to the invention, this object is achieved in the case of the stepper motor in the preamble of the patent Claim 1 described type solved by moving the ball stud axially to the shaft of the motor borrowed is stored.

Hierdurch ist die Taumelscheibe längs der Weih des Motor beweglich, so daß unterschiedliche Ab messungen der Zähne und der nach längerer Zei auftretende Verschleiß ausgeglichen werden. Au diese Weise können die Herstellungskosten beträcht lieh vermindert werden, weil weniger genaue Zu schnitte notwendig sind. Ferner wird hierdurch di< Lebensdauer beträchtlich erhöht.As a result, the swash plate is movable along the Weih of the engine, so that different Ab Measurements of the teeth and the wear that occurs after a long period of time can be compensated. Au in this way, the manufacturing costs can be reduced considerably because less accurate to cuts are necessary. Furthermore, this considerably increases the service life.

Eine bevorzugte Weiterbildung des erfindungsge mäßen Schrittmotors ist Gegenstand des Unter anspruchs 2. Durch die vom Unteranspruch 2 er faßten Maßnahmen wird erreicht, daß die von dei Taumelscheibe auf die Welle des Motors wirkend« Kraft auf mehrere Zahnungen verteilt und so ein< sicherere Kraftübertragung und höhere Lebensdaueerzielt wird.A preferred development of the stepping motor according to the invention is the subject of the sub demanding 2. By the measures taken by dependent claim 2 it is achieved that the of dei Swashplate acting on the shaft of the motor «Force distributed over several teeth and so one < safer power transmission and longer service life is achieved.

An Hand der in der Zeichnung dargestellten Aus führungsbeispiele wird die Erfindung näher erläutert Es zeigtThe invention will be explained in more detail using the exemplary embodiments shown in the drawing It shows

F i g. 1 die zum Teil aufgebrochene Draufsicht au die Stirnseite eines Schrittmotors,F i g. 1 the partially broken plan view of the end face of a stepper motor,

F i g. 2 den Schnitt 2-2 der F i g. 1,F i g. 2 the section 2-2 of FIG. 1,

F i g. 3 eine perspektivische Darstellung von Zäh nen miteinander in Eingriff stehender Zahnungen de: Schrittmotors der F i g. 1 und 2,F i g. 3 is a perspective view of teeth of mutually engaging serrations de: Stepper motor of FIG. 1 and 2,

F i g. 4 den Axialschnitt eines Schrittmotors mi Doppelstator,F i g. 4 the axial section of a stepper motor with double stator,

Fig. 5 eine radiale Statoranordnung in Stirn ansicht,5 shows a radial stator arrangement in the forehead opinion,

F i g. 6 den Schnitt 6-6 der F i g. 5,F i g. 6 the section 6-6 of FIG. 5,

F i g. 7 und 8 einen vormagnetisierten Statorauf bau zur Bildung einer magnetischen Sperrklinke ii einem Digitalschrittmotor in Seiten- bzw. Stirn ansicht.F i g. 7 and 8 a premagnetized stator construction to form a magnetic pawl ii a digital stepper motor in side or front view.

Ein ringförmiges Gehäuse 10 gemäß Fig. 1 und : besteht im wesentlichen aus zwei koaxialen zylin drischen Wandungen 12, 13, die an einem gemein samen Ende 15 durch eine Stirnwand 17 miteinande verbunden sind. Das Gehäuse 10 besteht aus un magnetischem Material. Feldwicklungen 20 sowii ein Magnetkern 21 eines Statorteils 25 eines Schritt motors werden vom Gehäuse aufgenommen und teil weise umschlossen.An annular housing 10 according to FIG. 1 and: consists essentially of two coaxial cylin drical walls 12, 13, which have a common seed ends 15 are connected to one another by an end wall 17. The housing 10 consists of un magnetic material. Field windings 20 as well as a magnetic core 21 of a stator part 25 of a step motors are accommodated in the housing and partially enclosed.

Der Magnetkern 21 besteht aus einem Streifen au magnetisch permeablem Blech, der in aufeinander folgenden Lagen ringförmig oder toroidförmig ge wickelt ist. Der Magnetkern ist mit unter einem Win kel voneinander befindlichen Schlitzen 30 versehen die Feldwicklungen 20 aufzunehmen, die auf aufein anderfolgende Lamellen des Magnetbleches gewickel sind, aus dem der Magnetkern besteht. Die Feld Wicklungsanschlüsse sind durch das Gehäuse heraus geführt.The magnetic core 21 consists of a strip of magnetically permeable sheet metal that is placed on top of one another following layers is wound in a ring or toroidal shape. The magnetic core is under a win kel spaced slots 30 provided the field windings 20 to accommodate the aufein the other lamellas of the magnetic sheet are wound from which the magnetic core consists. The field Winding connections are led out through the housing.

Polflächen 32 des Magnetkerns 21 sind in einen geringen Winkel 33, beispielsweise 1 °, gegenüber de senkrecht zur Magnetkernachse verlaufenden Ebern zu einem nachfolgend noch erläuterten Zweck abge arbeitet.Pole faces 32 of the magnetic core 21 are at a small angle 33, for example 1 °, with respect to the de Boars running perpendicular to the magnet core axis for a purpose to be explained below is working.

Die Welle 35 des Motors ist in Lagern 37 und 31The shaft 35 of the motor is in bearings 37 and 31

im dem durch eine Kappe aus unmagnetischem nicht gezeigten Schaltkreis gemäß einer bestimmten Material geschlossenen bzw. offenen Ende des Ge- Schaltfolge selektiv erregt, beispielsweise A +B, häuses 10 gelagert Die Welle weist e^:nen verdickten B+ C, C+D, D+E, E+F, F+G, G+H, H+A Abschnitt 39 auf. Die so gebildeten Stufen verhin- usw., wobei der Anker in der angeführten Feige an dem ein Axialspiel. An der Welle 35 ist neben dem S die erregten Wicklungen, angezogen wird. Somit käm-Lager38 ein Zahnkranz 40 drehfest befestigt, der men die beiden äußeren Zahnkränze SO, 52 längs nachfolgend als innerer Zahnkranz bezeichnet ist eines Sektorbereiches, der sich mit den »Phasen-Auf der Welle sitzt eine den Anker des Motors bil- schaltvorgängen« fortpflanzt, die eine Taumelbewedende Taumelscheibe 43, die eine starre Kreisplatte gung der Taumelscheibe 43 und Welle 35 hervoraus magnetisch permeablem Material darstellt. Eine io rufen. Der geringe Winkel, unter dem die Polflächen Lagermuffe 45 ist innerhalb eines zentralen Durch- gegenüber eine senkrecht zu der Welle verlaufenden tritts in der Taumelscheibe 43 vorgesehen. Sie stützt Ebene abgeschliffen sind, ermöglicht eine Taumeldiese gegen ein Lager 46 ab, das einen kleinen Kugel- bewegung der Taumelscheibe ohne eine gegenseitige zapfen 47 umfaßt. Der Kugelzapfen 47 weist eine Störung zwischen den Gliedern. Wegen der unter-Axialbohrung auf, in der die Welle im Gleitsitz auf- 15 schiedlichen Zähnezahl der äußeren Zahnkränze 50 genommen ist Somit kann die Taumelscheibe 43 ver- und 52 der Taumelscheibe bzw. des Stators findet dreht werden und unter einem geringen Winkel zur eine Reliativdrehung zwischen diesen Elementen statt, Welle verlaufend eine Verriegelungsstellung einneh- wenn der Eingriffssektor sich um eine volle Umdremen. Ein Haltering48 ist auf die Welle 35 gepreßt, hung dreht, daß heißt über jeweils 360° einer »Rundum zu verhindern, daß die Taumelscheibe zu weit ab- ao taumelbewegung« der Taumelscheibe. Bei den obenhebt. Die zentrale Bohrung im Kugelzapfen 47 er- erwähnten Zähnezahlen dreht sich die Taumelscheibe möglicht eine axiale Bewegung der gesamten Kugel- 43 je 360° der Taumelbewegung entgegen der oder Universalgelenkverbindung auf der Welle Hier- Taumelbewegungsrichtung um 1°. Wenn die Zähnedurch wird jegliches Spiel aufgenommen, das beim zahl an dem Zahnkranz 50 größer als die an dem Kämmen der Zahnungen infolge eines Verschleißes as Zahnkranz 52 des Stators ist, erfolgt die Relativdre- oder einer Ungleichmäßigkeit der Zähne beispiels- hung in der gleichen Richtung wie die Taumelbeweweise auftreten könnte, und jede wesentliche Radial- gung.in which a particular material closed and open end selectively energized by a cap of nonmagnetic not shown circuit according to the overall switching sequence, for example A + B, häuses 10 mounted The shaft has ^e: NEN thickened B + C, C + D, D + E, E + F, F + G, G + H, H + A section 39 on. The steps thus formed prevent, etc., with the anchor in the fig on which an axial play. On the shaft 35, in addition to the S, the excited windings are attracted. Thus, a toothed ring 40 is fixed in a rotationally fixed manner, the two outer toothed rings SO, 52 are subsequently referred to as the inner toothed ring along the length of a sector area that propagates with the "phases on the shaft, the armature of the motor switching processes" , the wobble plate 43, which is a rigid circular plate supply of the swash plate 43 and shaft 35 out of magnetically permeable material. Call an io. The small angle at which the pole faces of the bearing sleeve 45 is provided within a central passage opposite a passage perpendicular to the shaft in the swash plate 43. It supports the plane that is ground down and enables it to wobble against a bearing 46 which encompasses a small spherical movement of the wobble plate without a mutual pin 47. The ball stud 47 has an interference between the links. Because of the sub-axial bore in which the shaft is slidably fitted with a different number of teeth on the outer ring gears 50, the swash plate 43 can be rotated and the swash plate or stator can be rotated at a small angle to a relative rotation between these elements instead of the shaft adopt a locking position when the engagement sector is a full turn. A retaining ring48 is pressed onto the shaft 35 and rotates, that is to say over 360 ° of an "all-round to prevent the swash plate from wobbling too far" of the swash plate. With the uplifts. The central bore in the ball pin 47 rotates the number of teeth mentioned above, the swash plate enables an axial movement of the entire ball 43 per 360 ° of the wobble movement against the or universal joint connection on the shaft here by 1 ° in the direction of the wobble movement. If the teeth are absorbed by any backlash that is greater in number on the gear rim 50 than that on the meshing of the teeth due to wear on the gear rim 52 of the stator, the relative rotation or irregularity of the teeth occurs, for example, in the same direction as the wobble proof could occur, and any essential radial orientation.

bewegung der Kugelverbindung wird verhindert. Wenn sich die Taumelscheibe 43 dreht, kämmenmovement of the ball joint is prevented. When the swash plate 43 rotates, mesh

Demgemäß ist die Taumelscheibe 43 axial frei be- sich die Zähne der inneren Zahnkränze 40, 49 inAccordingly, the swash plate 43 is axially free to move the teeth of the inner ring gears 40, 49 in FIG

weglich, wird aber radial festgehalten. 30 einem entsprechenden Sektor wie die Zahnkränze 50,movable, but is held in place radially. 30 a corresponding sector as the ring gears 50,

Die Taumelscheibe 43 ist mit zwei Zahnkränzen 52, wobei die Welle 35 angetrieben wird. Für die an-49 und 50 versehen, die an einer Fläche befestigt gegebene Zähnezahl unterliegt die Welle einer Drehoder darin eingearbeitet sind. Diese Zahnkränze bewegung von 1 ° über eine volle Taumelumdrehung, stehen den Polflächen 32 des Magnetkerns 21 gegen- Bei acht Feldwicklungen (Phasen) erfordert eine über, wobei der Zahnkranz 49 dem Zahnkranz 40 35 Taumelumdrehung acht Phasenumschaltungen. Demhinsichtlich Durchmesser und Anzahl oder Art der gemäß erfordert jede Wellendrehung von 360° eine Zähne entspricht und zum Eingriff bestimmt ist. Der Anzahl von 8 · 360 = 2880 Stufen oder Phasenschaläußere Zahnkranz 50 ist an der Unterseite der tungen. Die beiden Zahnkranzpaare kämmen auch Taumelscheibe 43 neben deren äußeren Umfang so- bei leichten Fehlern oder bei einer Ungleichförmigwie gegenüber einem ortsfesten Zahnkranz 52 von im 40 keit der Zähne der beiden Zahnungspaare, selbst wesentlichen gleichem Durchmesser angeordnet, der wenn die Zähne bei fortgesetztem Betrieb des Motors an der Innenfläche des freien Endes der Wandung 13 und als Folge des Axialspiels des Kugelgelenks sodes Gehäuses 10 vorgesehen ist. wie der Taumelscheibe verschleißen. Das durch denThe swash plate 43 has two ring gears 52, the shaft 35 being driven. For the an-49 and 50 provided, the given number of teeth attached to a surface is subject to the shaft of a rotary or are incorporated into it. These sprockets move 1 ° over a full tumble rotation, are the pole faces 32 of the magnetic core 21 opposite- With eight field windings (phases) requires one over, the ring gear 49 to the ring gear 40 35 tumbling rotation eight phase changes. Regarding Each 360 ° rotation of the shaft requires one diameter and number or type of Teeth and is intended for engagement. The number of 8 x 360 = 2880 steps or phase shell exteriors Ring gear 50 is at the bottom of the lines. The two pairs of sprockets also mesh Swash plate 43 next to its outer circumference in the case of slight errors or in the case of a non-uniform such as compared to a stationary ring gear 52 of in 40 speed of the teeth of the two pairs of teeth, themselves arranged substantially the same diameter, if the teeth with continued operation of the engine on the inner surface of the free end of the wall 13 and as a result of the axial play of the ball joint sodes Housing 10 is provided. like the swashplate wear out. That through the

Die relativen Stellungen der verschiedenen Zahn- Stator gemäß dem Schaltvorgang erzeugte Feld bekränze des Motors sind derart, daß einander gegen- 45 wirkt eine Kraft, die zwischen die beiden Zahnkranzüberstehende Zahne an den zusammenwirkenden paare aufgeteilt wird und im wesentlichen ein gleichäußeren Zahnkränzen 50, 52 sowie an den inneren förmigen Eingriffsdruck an den Zähnen des den beZahnkränzen 49, 40 jeweils lediglich in einem be- tätigten Statorwicklungen entsprechenden Sektors beschränkten Bereich jedes entsprechenden Zahn- wirkt. Das Fehlen einer Radialbewegung der Kugelkranzpaares in Eingriff stehen können. Die Durch- 5° gelenkverbindung und damit der Taumelscheibe stellt messer der äußeren zusammenwirkenden Zahnkränze ferner eine genaue Drehung der Antriebswelle 35 50, 52 sind im wesentlichen gleich, jedoch ist die An- ohne Totgang oder Spiel zwischen den Zahnkränzen zahl der Zähne und somit deren Abmessungen unter- sicher.Wreath the relative positions of the different tooth stator according to the switching process generated field of the motor are such that a force opposed to each other acts between the two ring gears Teeth on the cooperating pairs is divided and essentially an equal outer ring gear 50, 52 as well as on the inner shaped engagement pressure on the teeth of the ring gears 49, 40 are each restricted only in a sector corresponding to an activated stator windings Area of each corresponding tooth acts. The lack of radial movement of the spherical crown pair can be engaged. The through-5 ° joint connection and thus the swash plate provides Knife of the outer cooperating ring gears also ensure an accurate rotation of the drive shaft 35 50, 52 are essentially the same, but there is no backlash or play between the toothed rings number of teeth and thus their dimensions are less certain.

schiedlich. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel Die in dem vorangehend erwähnten beschränktendifferent. In the embodiment shown, those limited in the aforementioned

weist der Zahnkranz 50 des Ankers dreihunderneun- 55 Sektor durch das Magnetfeld, welches aus der Erre-the ring gear 50 of the armature points three hundred and nine 55 sector through the magnetic field, which

undfünfzig und der ortsfeste Zahnkranz 52 dreihun- gung der Feldwicklungen entsteht, ausgeübte Kraftand fifty and the stationary ring gear 52 rotation of the field windings arises, exerted force

dertsechzig Zähne auf. Die inneren Zahnkränze 40, erzeugt eine Verriegelung oder Anschlagen der Tau-sixty-one teeth. The inner ring gears 40, creates a locking or abutment of the rope

49 sind beispielsweise je mit sechzig Zähnen ver- meischeibe43 trotz der axialen Bewegungsfreiheit des49 are each mixed with sixty teeth, for example, despite the axial freedom of movement of the

sehen, die alle unter einem Winkel von beispielsweise Kugelzapfens. Daher entsteht ein Kräftefehlausgleichsee all at an angle of e.g. ball stud. Therefore, there is a force mismatch

30° gegenüber einer radialen Ebene verlaufen. 60 mit einem starken, nach unten gerichteten, auf die30 ° with respect to a radial plane. 60 with a strong, downward-facing, on the

Vorzugsweise ist der Stator einschließlich der linke Seite der Taumelscheibe 43 gemäß F i g. 2 ausWicklung 20 sowie des Kernes 21 im Gehäuse 10 bis geübten Druck, wobei an dem diametral gegenüberzur Höhe der Feldwicklungen oder etwa darüber liegenden Bereich der Taumelscheibe für einen beunter Verwendung beispielsweise eines Epoxydharzes sonderen Augenblick des Betriebes praktisch keine eingegossen. Statt der gezeigten acht Feldwicklungen 65 Kraft vorliegt. Die Taumelscheibe dreht sich um den (Phasen) könnte auch eine größere Anzahl von Kugelzapfen, wobei diese etwas auf der Welle35 Phasen verwendet werden. nach oben bewegt wird, so daß die TaumelscheibePreferably, the stator including the left side of the swash plate 43 is shown in FIG. 2 development 20 and the core 21 in the housing 10 to pressure exerted, with the diametrically opposite Height of the field windings or the area of the swash plate lying above it for a beunter Use, for example, an epoxy resin, special moment of operation, practically none poured. Instead of the eight field windings shown, 65 force is present. The swash plate rotates around the (Phases) could also have a larger number of ball studs, these being somewhat on the shaft35 Phases are used. is moved upwards so that the swash plate

Im Betrieb werden die Feldwicklungen durch einen verriegelt wird. Die daraus entstehende Stellung desIn operation, the field windings are locked by a. The resulting position of the

Kugelzapfens längs der Welle ist selbstausrichtend Im Betrieb der Doppelstatoranordnung werdenThe ball stud along the shaft is self-aligning when the double stator arrangement is in operation

gegenüber dem Verschleiß an den Zähnen sowie ge- eine Wicklung oder benachbarte Wicklungen einescompared to the wear on the teeth as well as a winding or adjacent windings of one

genüber einer Ungleichförmigkeit der Zähne, wie der Statoren 125 oder 127 gleichzeitig mit der Erre-compared to a non-uniformity of the teeth, such as the stators 125 or 127 at the same time as the excitation

dies vorstehend erläutert wurde. gung einer Wicklung oder diametral hierzu gegen-this has been explained above. winding or diametrically opposed to it.

Bei der beschriebenen bevorzugten Ausführungs- 5 überliegender Wicklungen an dem anderen Stator 127 form sind die Hinweise auf den einzigen begrenzten bzw. 125 erregt. Für einen achtphasigen Stator z.B. Berührungs- oder Anlagebereich nicht nur so zu ver- kann die Folge für den unteren Stator bei Betrachstehen, daß ein einziger Berührungspunkt oder eine tung nach Fig. 4 die Schaltfolge 1 und 2 umfassen einzige Berührungsstelle vorliegen. In vielen Fällen (diese Bezifferung bezieht sich auf die Wicklungs/ kann der einzige Berührungsbereich sich tatsächlich io Kern-Kombinationen oder Phasen), 2 und 3, 3 und 4, über eine beträchtliche Ausdehnung erstrecken, je- 4 und 5 ... 7 und 8, 8 und 1 usw. Während der entdoch sind im Gegensatz zum Stand der Technik keine sprechenden Zeitintervalle, während deren die voran-Vielfachanlagebereiche vorgesehen, die durch Be- gehend erwähnten Phasenschaltungen auftreten, wird reiche voneinander getrennt sind, in denen die beiden der obere Stator gemäß der Folge 5 und 6, 6 und 7, Zahnungen einen wesentlichen Abstand vonein- 15 7 und 8, 8 und 1, ... 3 und 4, 4 und 5 usw. erregt, ander aufweist Wenn die zusammenwirkenden Dies setzt voraus, daß die Bezifferung der Phasen Flächen der Zahnungen der Zahnkränze beispiels- identisch für die beiden Statoren, das heißt, daß die weise starre dreieckige Zähne umfassen, tritt die tat- obere Statorphase Nr. 1 direkt entgegengesetzt der sächliche Berührung zwischen den beiden Zahn- unteren Statorphase Nr. 1 ist usw. Für die Umkehr flächen an zwei in einem Abstand voneinander be- ao der Taumelbewegung wird die Phase der Schaltfolge findlichen Punkten auf, an welchen die Seiten der in umgekehrt. Demgemäß wird während einer bestimm-Einriff befindlichen Zähne aneinander anliegen, wo- ten Zeit bei Betrachtung der F i g. 4 beispielsweise bei zwischen diesen Punkten die Zähne leicht von- eine nach oben gerichtete Kraft auf die rechte Seite einander abgehoben sind (F i g. 3). Aus praktischen der Taumelscheibe 143 ausgeübt, während eine nach Gründen stellt jedoch der gesamte Bereich zwischen 35 unten gerichtete Kraft auf die linke Seite der Taumeldiesen Berührungspunkten den Bereich der Rei- scheibe ausgeübt wird, wobei die Taumelscheibe um bungsberiihrung oder des Eingriffs dar, da ein echter diejenigen »Spuren« eine Taumelbewegung ausführt, Eingriff über den gesamten Bereich vorliegt. die durch die Zahnungen gegeben sind. Der Doppel-In the preferred embodiment described, the overlapping windings on the other stator 127 form, the references to the only limited or 125 are excited. For an eight-phase stator, for example, contact or contact area, the consequence for the lower stator can be that a single contact point or a device according to FIG. 4 including the switching sequence 1 and 2 is present. In many cases (this numbering refers to the winding / the only contact area can actually be io core combinations or phases), 2 and 3, 3 and 4, extend over a considerable extent, each- 4 and 5 ... 7 and 8, 8 and 1 etc. During the entdoch, in contrast to the prior art, there are no speaking time intervals during which the preceding multiple system areas are provided, which occur through the phase connections mentioned above, are richly separated from each other in which the two upper ones Stator according to the sequence 5 and 6, 6 and 7, toothings a substantial distance from one- 15 7 and 8, 8 and 1, ... 3 and 4, 4 and 5 etc. excited, other if the interacting this assumes that the numbering of the phases surfaces of the toothing of the ring gears, for example, identical for the two stators, that is, that they consist of rigid triangular teeth, the actual upper stator phase No. 1 occurs directly opposite to the neuter contact g between the two tooth lower stator phase is no. 1 etc. For the reversal surfaces on two points at a distance from one another before the wobbling movement, the phase of the switching sequence is based on points at which the sides of the in are reversed. Accordingly, teeth located during a certain engagement will rest against one another, which is the time when looking at FIG. 4, for example, between these points, the teeth are slightly lifted from one another by an upward force on the right-hand side (FIG. 3). For practical purposes, the swash plate 143 exerted, while for reasons, however, the entire area between 35 downward force on the left side of the swash these contact points the area of the friction plate is exerted, the swash plate being a real contact or engagement those "tracks" perform a tumbling motion, there is interference over the entire area. which are given by the teeth. The double

Fig. 4 stellt einen Schnitt durch eine Doppel- Statoraufbau verdoppelt das wirksame DrehmomentFig. 4 shows a section through a double stator structure doubling the effective torque

Statoranordnung eines Schrittmotors ähnlich F i g. 2 30 des Motors für eine Taumelscheibe von gleichen Ab-Stator arrangement of a stepper motor similar to FIG. 2 30 of the motor for a swash plate of the same

dar, welcher sonst im wesentlichen demjenigen nach messungen, wobei die Geschwindigkeit des Schritt-which is otherwise essentially based on measurements, whereby the speed of the step

F i g. 1 bis 3 entspricht. Der Motor nach F i g. 4 wird ansprechvermögens des Motors steigt. Da der Kugel-F i g. 1 to 3 corresponds. The engine according to FIG. 4 will increase the responsiveness of the engine. Since the spherical

daher lediglich insoweit beschrieben, als er in seiner zapfen eine axiale Bewegungsmöglichkeit und einetherefore only described insofar as it has an axial movement option and a pin in its

Ausbildung wesentlich von dem vorangehend be- radiale Begrenzung der Scheibe bewirkt, werdenTraining is essentially caused by the previously radial delimitation of the disk

schriebenen Schrittmotor abweicht. 35 beide Zahnungspaare in Eingriff gedrückt, und zwarwritten stepper motor differs. 35 both pairs of teeth pressed into engagement, namely

Das Gehäuse 110 besteht aus zwei ineinandergrei- trotz irgendwelcher Ungleichheiten oder Ungleich-The housing 110 consists of two interlocking - despite any inequalities or inequalities -

fenden Teilen 111, 112, die in zweckmäßiger und förmigkeiten, welche sich aus einem ZahnverschleißFenden parts 111, 112, which are more appropriate and shapes, which result from tooth wear

üblicher Weise aneinander befestigt sein können, bei- oder Herstellungstoleranzen ergeben,can usually be attached to each other, result in or manufacturing tolerances,

spielsweise durch einen Bügel oder ein Band sowie Vorzugsweise sind die Zähne der Zahnung 118 derfor example by a bracket or a band, and preferably the teeth of the teeth 118 are the

geeignete, nicht gezeigte Befestigungselemente. Der 40 Taumelscheibe und der ortsfesten Zahnung 114 drei-suitable fastening elements, not shown. The 40 swash plate and the fixed teeth 114 three-

Gehäüseteil 111 entspricht praktisch in jeder Bezie- eckig mit einem Winkel von 30°, während die Zah-Housing part 111 corresponds practically in every reference with an angle of 30 °, while the tooth

hung dem Gehäuse nach Fig. 1 bis 3 mit der Aus- nung 119 der Taumelscheibe sowie das Zahnrad 140 The housing according to FIGS. 1 to 3 with the recess 119 of the swash plate and the gear 140

nähme, daß er keine äußere ortsfeste Zahnung ent- dreieckige Zähne aufweisen, die in einem Winkel vonassume that it does not have any external, fixed teeth detriangular teeth that are at an angle of

sprechend der Zahnung des Zahnkranzes 52 der vor- 45° geschnitten sind. Da die Zahnungen 114 und 118 speaking of the teeth of the ring gear 52 which are pre-cut at 45 °. Since the teeth 114 and 118

angehend beschriebenen Ausführungsform umfaßt. 45 gleiche Zahnzahlen aufweisen, dreht sich die Taumel-Embodiment described below includes. 45 have the same number of teeth, the wobble rotates

Auch weist die Taumelscheibe 143 keine äußere Zah- scheibe 143 nicht sondern taumelt lediglich um dieThe swash plate 143 also does not have an outer toothed plate 143 but only wobbles around it

nung auf. Statt dessen ist ein ortsfester Zahnkranz Achse der Welle auf den durch die Zahnungen gebil-on. Instead, a stationary ring gear is the axis of the shaft on the

114 in einen Ringbereich 116 des Gehäuseteils 112 deten Spuren. Dies vermindert das vorliegende 114 in a ring area 116 of the housing part 112 deten tracks. This diminishes the present

eingeschnitten oder an diesem befestigt Motorträgheitsmoment während gleichzeitig dieincised or attached to this motor moment of inertia while at the same time the

Zueinanderpassende Zahnungen 118, 119 für den so Fähigkeit des Motors zur Aufnahme eines äußeren ortsfesten Zahnkranz 114 bzw. ein mit einer Welle Trägheitsmomentes gesteigert wird. Das Zahnrad 140 verkeiltes Zahnrad 140 sind an entgegengesetzten und damit die Welle 135, an der das Zahnrad verSeiten der Taumelscheibe 143 eingeschnitten oder be- stiftet oder verkeilt ist dreht sich langsam, und zwar festigt Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die gleiche entweder im Uhrzeiger- oder Gegenuhrzeigersinn um Anzahl von Zähnen sowohl an dem ortfesten Zahn- 55 die Achse, je nach der Differenz der Zähnezahl zwikranz 114 als auch an der Zahnung 118 der Taumel- sehen dieser Zahnung und der Zahnung 119 der scheibe vorgesehen, während eine Zahndifferenz für Taumelscheibe, wenn die Taumelscheibe 143 eine die Zahnung 119 bzw. das Zahnrad 140 gemäß den Taumelbewegung ausführt
vorangehend erwähnten Überlegungen vorgesehen ist. Durch die Zahnzahldifferenz zwischen der Zah-Mating teeth 118, 119 so that the ability of the motor to accommodate an external, stationary ring gear 114 or a moment of inertia with a shaft is increased. The gear 140 wedged gear 140 is on opposite sides and thus the shaft 135, on which the gear is cut or pinned or wedged on the swash plate 143 rotates slowly, and indeed. In this embodiment, the same is either clockwise or counterclockwise to the number of teeth both on the stationary tooth 55 the axis, depending on the difference in the number of teeth between ring 114 and on the teeth 118 of the wobble see these teeth and the teeth 119 of the disc, while a tooth difference for the swash plate, if the Swash plate 143 which executes the teeth 119 or the gear 140 according to the wobble movement
aforementioned considerations is provided. Due to the difference in the number of teeth between the

Die Taumelscheibe 143 ist mit einer Welle 135 60 nung 118 der Taumelscheibe und des ortsfesten durch einen Kugelzapfen 147 der bereits beschriebe- Zahnkranzes 114 sowie durch Beibehaltung der Zahnnen Art axialbeweglich und radial fest verbunden. zahldifferenz zwischen der Zahnung 119 und dem Wegen der Doppelstatorbauart, bei welcher ein Zahnrad 140 kann das Verhältnis der rundherum zweiter entsprechender Stator 127 entgegengesetzt verlaufenden Taumelbewegung zu der Wellendrehung zu dem Stator 125 vorgesehen ist ist die Welle 135 6₅ nach Wunsch wesentlich vergrößert oder verkleinert länger als bei der vorangehend beschriebenen Aus- werden. Wenn beispielsweise das Zahnrad 140 einführungsfonn. Sie ist in Lagern 130, 131 und 132 undncunzig Zähne und die hiermit in Eingriff gelangelagert gende Zahnung 119 zweiundneunzig Zähne auf-The swash plate 143 is connected to a shaft 135 60 voltage 118 of the swash plate and the stationary by a ball pin 147 of the already described ring gear 114 and by maintaining the type of teeth axially movable and radially fixed. Difference in number between the teeth 119 and the way of the double stator design, in which a gear 140 can provide the ratio of the circumferential second corresponding stator 127 oppositely running tumbling movement to the shaft rotation to the stator 125 , the shaft 135 6 _{5 is} significantly enlarged or reduced as desired longer than the one described above. For example, when the gear 140 is introductory. It is in bearings 130, 131 and 132 ninety-two teeth and the teeth 119 that are in mesh with them have ninety-two teeth.

weisen, dreht sich die Welle 135 je einundneunzig rundherum verlaufenden Taumelbewegungen der Scheibe einmal. Wenn zusätzlich die Zahnung 118 der Taumelscheibe neunzig Zähne und der Zahnkranz 114 des Ringbereichs 116 neunundachtzig Zähne aufweisen, dreht sich die Scheibe je neunzig rundherum verlaufende Taumelbewegungen um eine vollständige Umdrehung vorwärts, das heißt in Richtung der Phasenumschaltungen. Unter diesen Bedingungen dreht sich die Welle 135 in einer entgegengesetzten Richtung zu der Scheibe und macht eine vollständige Umdrehung (gegenüber dem Gehäuse) für je 90² rundherum verlaufende Taumelbewegungen. Für zwei 90:1-Übersetzungsverhältnissse in der gleichen Richtung ergibt sich ein Gesamtübersetzungsverhältnis von 45:1.indicate, the shaft 135 rotates once for every ninety-one circumferential wobble of the disc. In addition, if the teeth 118 of the swash plate have ninety teeth and the ring gear 114 of the ring area 116 has eighty-nine teeth, the disc rotates for every ninety circumferential tumbling movements by one complete revolution, i.e. in the direction of the phase changes. Under these conditions, the shaft 135 rotates in an opposite direction to the disc and makes one complete revolution (with respect to the housing) for every 90 ² circumferential tumbling movements. For two 90: 1 gear ratios in the same direction, the total gear ratio is 45: 1.

Aus F i g. 1 und 2 ergibt sich, daß die vom Magnetfeld auf die Taumelscheibe ausgeübte Kraft zwischen den beiden Zahnungspaaren wirksam ist. Da deren Horizontalpunkt ein Kugelzapfen ist, welcher axial (in Längsrichtung) frei längs der Welle beweglich, jedoch in Radialrichtung festgehalten wird, wird die Kraft zwischen den beiden Zahnungen derart unterteilt, daß beide Paare innerhalb des vorangehend erwähnten beschränkten Sektors ohne jegliche Tendenz zu einer Lösung in Eingriff gehalten werden. Dies kann nicht auftreten, wenn der Schwenkpunkt der Verzahnungen auf einen festen Punkt längs der Achse begrenzl ist, insbesondere dann nicht, wenn er an der Welle befestigt ist, sofern nicht die Zahnungen präzisionsmäßig zur Erzielung eines genauen Eingriffs bearbeitet und über lange Betriebsperioden einem Verschleiß unterworfen sind. Das Problem der Aufrechterhaltung eines dichten Eingriffs 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 unlösbar.From Fig. 1 and 2 it follows that the force exerted by the magnetic field on the swash plate is between the two pairs of teeth is effective. Since their horizontal point is a ball stud, which is axially (in the longitudinal direction) is freely movable along the shaft, but is held in the radial direction, the Force divided between the two sets of teeth so that both pairs are within the aforementioned limited sector can be kept engaged with no tendency to resolve. this cannot occur if the pivot point of the gear teeth is on a fixed point along the axis is limited, especially when it is attached to the shaft, unless the teeth are precise machined to achieve precise intervention and wear and tear over long periods of operation are subject. The problem of maintaining tight engagement between the teeth is made more difficult by the presence of more than one pair or set of serrations and is practically unsolvable in the absence of a "floating" pivot point.

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

Eine Abwandlung der Statorpole nach Fig. 1 und 2 ist in F i g. 5 und 6 gezeigt. Statt einer über den Umfang verlaufenden Anordnung der Pole auf einem gemeinsamen oder im wesentlichen gemeinsamen Magnetkern sind die Magnetpole radial angeordnet, wobei jede Gruppe von Nord- und Südpolen 190 bzw. 191 einem besonderen Magnetkern 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.A modification of the stator poles according to FIGS. 1 and 2 is shown in FIG. 5 and 6 shown. Instead of one about circumferential arrangement of the poles on a common or substantially common Magnetic core, the magnetic poles are arranged radially, with each group of north and south poles 190 or 191 is assigned to a special magnetic core and a special winding, for example the components 194, 195. This magnetic separation of adjacent poles makes it possible to to achieve a faster build-up of the magnetic lines of force with each phase connection.

Eine weitere Abwandlung der Statorpole ergibt sich aus F i g. 7 und 8, denen zufolge ein Magnetring 200 als Basis für den Magnetkern verwendet wird, wobei der Magnetring über Zonen in der veranschaulichten Weise permanent magnetisiert ist, um wechselnd Nord- und Südpole zu schaffen, welche mit 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 Polstücke entsprechend denjenigen nach Fig. 1,2 gewickelt.Another modification of the stator poles is shown in FIG. 7 and 8, according to which a magnetic ring 200 is used as the base for the magnetic core, with the magnetic ring over zones in the illustrated Way is permanently magnetized to create alternating north and south poles, which correspond to the Coincide positions at which magnetically permeable pole pieces 202 are attached to the magnet ring are. The field windings (e.g. 204, 205) are corresponding around the upstanding pole pieces those of Fig. 1,2 wound.

Diese Anordnung ergibt eine magnetische Sperrklinke, die die Taumelscheibe mit den ihr am nächsten gelegenen Polen in Berührung hält, wenn die Eregung der Phasen aufhört, da sich die auf die Taumelscheibe ausgeübte Anziehungskraft umgekehrt mit dem Quadrat des Abstands des Pols zu derselben ändert. Demgemäß kann die Taumelscheibe ohne Notwendigkeit zur Abgabe von Kraft an den Motor festgehalten oder eingerastet sein, was bei bestimmten Anwendungsfäilen, beispielsweise bei einem Bandvorschub, günstig ist, wo der Betrieb intermittierend in Abhängigkeit von der Aufzeichnung einer Information unterbrochen wird.This arrangement results in a magnetic pawl that holds the swashplate closest to it located poles in contact when the excitation of the phases ceases, since the on the Swashplate attractive force is inversely proportional to the square of the distance of the pole same changes. Accordingly, the swash plate can be operated without the need to output power be held or locked to the motor, which is the case with certain applications, for example a tape feed, where the operation is intermittent depending on the recording information is interrupted.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen $09541/185 Also includes 2 sheets of drawings $ 09541/185

Claims

Patent claims:

1. Stepping motor with a swash plate having at least one first toothing, the rotating and is pivotably mounted on a ball stud which surrounds the shaft of the motor and the at least one surface having a second toothing of a fixedly connected to the shaft first construction part faces with a distance and through each other and arranged opposite the shaft at the same distance in at least one plane and one after the other excitable electromagnets can be deflected in such a way that the teeth of the two Toothings come into engagement with one another in a limited area, with the number of teeth the first and second serrations are different, characterized that the ball stud (47; 147) is movably mounted axially to the shaft (35; 135) of the motor.

2. Stepping motor according to claim 1, characterized in that that the swash plate mounted on the axially displaceable ball stud (47; 147) (43; 143) a third toothing (gear rim * 5 50; 118) and a second fixed structural part opposite to the third set of teeth fourth set of teeth (ring gears 52; 114), which when excited on one or both sides to the swash plate each arranged in a plane electromagnets (20; 125, 127) with each other engage in a limited area.