DE1788135A1 - Einphasenschrittmotor - Google Patents

Description

• Einphisenschrittriotor Die Erfindung betrifft einen eleI#tri,sche -Aiie#!steiier"iiig, durch. oder ta-Irt-mäßig mit heliebIgen, in#---.bc-r#nnelerc, l#7leInen uni ir..i-6 einem polnrisierten, nit Polblechen versehenen Rotor siger Polteilung und in Umfangsrichtung abwechselnder toia.rität sowie einem Stator mit c>iner glp-iclieii An7-,-.hl von den einzelnen Rotorpolen gegenüberliegenden, durch Spiileiro,ricklungen erregbaren Statorpolen, die sich aus -1(ri einem Haupt- und eineni Ililfspol zus"iinmc-!iisr--"t."zen. Es sind bereits Einphncienschrittmotore hekannt, derer, tor aus einc#r Ringspule und einem diese urgebenden Blechmantel mit von den Stirnflächen auf die innere Zylinderf1Mche umgebogenen, k-ammartig J.ne-in,-inderg-reifend3ii Polen wechselnder l-,ol.arität besteht und die einen schen Rotor mit einer der Zihl der Statorpole entsprechenden Anzahl von Rotorpolen enthalten. Durch Tren-.ni"#ic der Statorpolzähne in Haupt- und Uilfspole und Auz-#'hilduiig d--eser Haupt- und Hilfspole ins«l-e,-"-##ndere als L-förnige Polflächen, wie es in der deutschen Offenlegungsschrift 1 613 479 beschrieben ist, läßt sich das Anlauf#irehmonent und das Haltemoment beträchtlich erhöhen. Die Folge ist unter anderem, daß der Rotor n"ich Ausführen eines Schaltschrittes nur gering üb-erschwingt, so daß auf zusätzliche C> Dämpfungseinrichtungen verzichtet werden kann. Nachtcilig ist jedoch, daß diese Einphasenschrittrotore eine relativ hohe Verlustleistung aufweisen. Des weiteren sind Einphasenschrittmotore bekannt, deren Rotor aus einem auf der Rotorwelle sitzenden Dauermagnetkern und zwei Polscheiben besteht, von denen jede in zylinderförmige, mit Abstand zum Kern angeordnete Teile übergeht und in zwei Polflügeln endet, die in där Abwicklung etwa die Form eines stum-Pfwinklig-gleichschenkligen Dreiecks aufweisen, wobei jeweils eine der der Polscheibe benachbarten Spitzen abgekaupt ist. Die Größe der Polflügel und deren-Anordnung ist so gewählt, daß vor oder nach jeden, Schritt einem Statorpol der sich von der sturnpfwinkligen Spitze bis zu der abgekappten Spitze erstreckende Teil eines Polflilgels und ein sehr kleiner Teil der rT).I.tz#.,iinkligen Spitze des benachbarten, entgegengesetzt polnrisierten Polflilltgels gegenüberstehen. Die Verwendung solcher Polflüf,el hat zur Folge, daß in diesen eine Überlagerung d(#s vom Dauermagneten erzeiigten magnetischen Flusses und des vom Statorherrührenden, entgegengesetzten r-i2Cnr:,tischerl Flusses stattfindet, was zusammen mit der Form der Po'-'Lfliigel zu einem relativ geringen Anlaufdrehmoment und Haltemoment und zu einem starken Überschwingen und Einpendeln des Rotors in seine jeweilige neue Lage führt. Die Verlustleistung Cieser Motoren ist entsprechend gering, Aufgabe der Erfindung ist es, einen £'1-ainphasenschi-it-Umotor -mi," einem hohen Anlaufdrehmoment und einem Haltemonient zu schaffen, der eine möglichst geringe Verlustleistung besitzt. Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Einphasenschr'ttmotor der eingangs beschriebenen Art erfindungsge-C> mäß dadurch gelöst, daß dünne, weichmagnetische Polbleche an den Rotorpolen angebracht sind, deren Dicke so bemessen ist, daß sie bereits durch einen Teil des Statorkraftflusscs sättigbar sind. Die dünnen Polbleche besitzen arn zweckmäßigsten die Länge des Rotors und ihre Breite ist gleich oder kleiner als die Breite der Hauptpole des Stators. Im Ruhezustand, d.h. bei erregungsfreiem Stator, wird den einzelnen Polblechen das magnetische Feld der Rotorpole aufgedrückt. Unter.der Voraussetzung, daß der Luftspalt zwischen einem Rotor mit Polblechen und dem Stator und eineni Rotor ohne Polbleche und dem Stator gleich ist und die Wirkung des Luftspaltes zwischen dem Rotor und deri-Polblechen vernachläßigbar klein ist, ist demnach der magnetische Fluß, der von 'Motor nusgeht und sich über den Stator schließt, gl(,ic1-1 dem, wie er he-- nicht vorhandenen Polblechen w#ire. Dies bedeutet, daß d,--.s Faltemoment durch Aufbringen der Poll#l(c-,olie auf' r,Icr, Potor nicht ver-5,r(Iert wird. Bei Erregung des S'ta.t#-)rs wird mit zunc21"pender Erregung dns den Tolblechen voi#i Uotor magnetiscbe Feld verdrMn[rt, d.h. g(###chkMclit, on dnC1, h,2i einer bestimmten lErregung dns von Rotor herrührende Feld in den Poll-,Leche-n ver"#c1,wunden i-t. T'--3s flar,-nf-,tfeld des Rotor-- wird jedoch iiraki.i#:,cli nicht ver,-Indert, dies insbesondere, Viern es sich um einen Potor aus einem ferritischen Material, bei#.3piel.,#,eieise P-triumlferrit, handelt. Bei weiter ##te#2gen.der ErregunV werden nunnehr die Polbleche vom Statorfeld tigt, w--is zur Folge hat, daß nur noch die des origin4ren 1#otorfeldes -iorh-nnden ist. In diepen Zu-##tanfli verhUlt sich der Motor wie ein Finphasenschrittmotor mit einem Rotor ohne Polbleche und einem um die Dicke der Poll)leche veru---)«S-erten 1,izf-t-rzpilt, Wenn die Dicke der PolblocYie so tc-n,.e.sren s s wird, dnß sie bereits durch einen kleinen Teil des Statorkraftfl-u#--ses sind, verringert sich in der Anl-gufpha,;e la,#i 11alte.noment und der Motor benötigt zurn Anlaufen eine geringere Verlizstleistung. Die Erfindung sei P-nhand der Zeichnun,--, die ein beispiel zeigt, näher erl#iutert. Es zeigen pig. 1 einen 1-#,i-igf:-.,:#chnitt durch den Schrittmotor und Fig, 2 eine A'#wicklung des inneren Zylindermantels und des Rotors des Schrittnotors gemUß Pig. 1, In einer (iriind-3-5#tte 1 und der Stirnseite eines darnn befestigten Gehluses "l-' ist die Achse 3 des l-,IP.gnetrotors 4 gela- gert. Der Rotor besteht aus einem nicht magnetisierbaren Kern 5 und einem darauf sitzenden hohlzylindrischen DauermaFneten ( aus einen Materin--1 hoher Yoerzitivfeldst,-ii-,kc-, wle beispielsweise !Barium- oder Strontiumferrit. Pie Mngnetpole 7 sind auf die äußere Zylindermantelfläche des neten 6 aufmagnetisiert, In dem Gehäuse 2 befindet sich des weiteren der koaxial zur Rotorachse 3 angeordnete Stator mit der Ringspule 8 und diese schalenförmig umschließenden Statorblechen 9 und 10, die von den Stirnflgchen auf die innere Zylinderfläche des Stators umgebogene, kammartig in-#einandergreifende, die Staiorpole darstellende Zähne wechselnder Polarität tragen. Jeder dieser Zähne besitzt eine 1,-förmige Polfläche, deren. langer Schenkel ungefähr parallel zur Rotorachse 3 verläuft und einen-Hauptpol 11 darstellt und deren kurzer in Umfangsrichtung verlaufender Schenkel als Hilfspol 12 dient. Je ein Hauptpol 11 der einen Zahnreihe eines Statorbleches 9 bezw. 10 wirkt mit einem in axialer Richtung versetzten Hilfspol 12 d-es anderen Statorbleches 10 bezw. 9 zusammen, der an der Vorderkante des Hauptpols 11 endet. Jeder Hilfspol 12 ist von dem in Rotorumlaufrichtung - diese ist durch den Pfeil gekennzeichnet - vorangehenden Hauptpol 11 gleicher Polari-'(.ät durch eine Lücke 13 im Stator magnetisch getrennt. Ein zunchmender magnetischer Übergang von einem Hilfspol 12 auf den mit ihm verbundenen Hauptpol 11 wird durch die schräge Regrenzung erreicht, deren Verlauf sich im Hilfspoll \ 12 fortsetzt.
• Zur Erzielung eines gewünschten Drehmomentverlaufs kann dieser Übergang auch eine andere Kurvenform besitzeh. Dir e'-nander gegenüberliegenden planten von Haupt- und Hilfspol sind zueinander parallel. Die Statorpole stehen mit einem kleinen radialen Luftspalt den Rotorpolen 7 gegenüber und da die Polarität der beiden Statorb'leche 9 und 10 verschieden ist, wirken immer ein Hauptpol 11 und ein entgegengesetzt polarisierter Hilfspol 12 kleinerer Fläche des Stators mit einem Rotorpol-7 zusammen. Jeder Rotorpol 7 ist mit einem dünnen, weichmagnetischen Polblech versehen, dessen Länge gleich der des Rotors ist und dessen Breite nahezu der Breite der Hauptpole entspricht.

Claims (2)

1. Patentansprüche 1. Einphasenschrittmotor für elektrische Ansteuerung durch Wechselspannungen oder taktmäßig schaltbare Gleichspannungen mit beliebigen, insbesondere kleinen kl3Ichaltfnlgefrequenzen und mit einem polarisierten, mit Polblechen versehenen Rotor gleichmäßiger Polteilung und in Umfangsrichtung abwechselnder Polarität sowie einem Stator mit einer gleichen Anzahl von den einzelnen Rotorpolen gegenüberliegenden, durch Spulenwicklungen erregbaren Statorpolen, die sich aus je einem Haupt- und einem Hilfspol zusammensetzen, dadurch gekennzeichnet, daß dünne, weichmagnetische Polbleche an den Rotorpolen (7) angebracht sind, deren Dicke derart bemessen ist, daß sie bereits durch einen Teil des Statorkraftflusses sättigbar sind.
2. 2. Einphasenschrittmotor nach Anspruch 1, dadurc!h,_,Zpkennzeichnet, daß die dünnen Polbleche die Länge de,7, Rotors (4) besitzen und ihre Breite gleich oder kleiner als die Breite der Hauptpole (11) des Stat#r":; ist.