DE1932080A1

DE1932080A1 - Elektrischer Schrittmotor

Info

Publication number: DE1932080A1
Application number: DE19691932080
Authority: DE
Inventors: Brebbia Federico Visconti; Brebbia Giorgio Visconti
Original assignee: BREBBIA FEDERICO VISCONTI; BREBBIA GIORGIO VISCONTI
Current assignee: BREBBIA FEDERICO VISCONTI; BREBBIA GIORGIO VISCONTI
Priority date: 1968-07-04
Filing date: 1969-06-25
Publication date: 1970-01-15
Also published as: ES368675A1; FR2014504A1; CH494490A; US3558941A; AT301681B; JPS4933806B1; NL6910017A; SE368489B

Description

Elektrische Schrittmotoren sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt, bestehen in ihrem grundsätzlichen Aufbau aus Stator mit Wicklung und Rotor und werden u.a. zum Zählen von Impisen oder als Stellmotoren für das schrittweise Verstellen, z.B. in der Fernsprech- Vermittlungstechnik, verwendet.

Nachteilig ist bei bekannten Ausführungsformen von elektrischen Schrittmotoren, die mehrere Wicklungen aufweisen,

dass sie nicht ohne weiteres beliebig grosse bzw« belle* big kleine Schritte ( als Vielfaches einer Umdrehung) ausführen können ( insbesondere lassen sich Schritte, die einem Zehntel einer Umdrehung entsprechen, nur schwierig verwirklichen),

dass ihren Rotoren im stromlosen Zustand keine definier-* te Stellung zugeordnet ist, so dass auch in der Ruhestellung ein stromloser Zustand praktisch nicht möglich ist, und dass die zugeordnete Schaltung so aufwendig ist, dass deren Kosten höher liegen als die Kosten der Schrittmotoren selbst.

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Patentanwalt· Dr. W. Andr«j«wski, Dr. M. Honk·, 43 Ew«n, Kettwiger Straß·

Der Erfindung liegt folglich die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Schrittmotor des eingangs beschriebenen grundsätzlichen Aufbaus zu schaffen, der mit nur einer Viicklung auf einfachste Weise nahezu beliebig grosse oder kleine Schritte zu verwirklichen gestattet, dessen Rotor in: stronlosen Zustand eine definierte Stellung aufweist und der schliesslich äusserst einfach aufgebaut ist und v/artungsfrei arbeitet.

Diese Aufgabe löst die.Erfindung bei einem elektrischen Schrittmotor, bestehend aus Stator r.it Wicklung und Rotor dadurch, dass der Stator eine Permanent-Magnetanordnung mit η magnetischen Nordpolen und η magnetischen Südpolen und eine Elektro-Magnetanordnung, zu der auch die Viicklung gehört, mit η magnetischen Nordpolen und η magnetischen Südpolen aufweist, wobei jeweils ein magnetischer Nordpol der Permanent-Magnetanordnung einem magnetischen Südpol der Elektro-Magnetanordnung und ein magnetischer Südpol der Permanent-Magnetanordnung einem magnetischen Nordpol der Elektro-Magnetanordnung in axialer Richtung gegenübersteht und die magnetische Feldstärke, die von der erregten Elektro-Magnetanordnung ausgeht, grosser ist als die magnetische Feldstärke, die von der Permanent-Magnet anordnung ausgeht, dass der Rotor als Permanent-Magnetanordnung mit η magnetischen Nordpolen und η magnetischen Südpolen ausgeführt ist und dass der Stator und/oder der Rotor einen Drehrichtungsgeber aufweist, der so ausgestaltet ist, dass Über den Umfang 2 η Mal der magnetische Widerstand zwischen dem Stator und dem Rotor zwischen einem Maximalwert und ; einem Minimalwert wechselt, wobei der Minimalwert gegenüber den magnetischen Nordpolen bzw. Südpolen versetzt auftritt.

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BAD ORIGINAL Patentanwälte Dr. W. Andrejewski, Dr. M. Honke, 43 Essen, Kettwiger Straße 36

Im einzelnen gibt es verschiedene Möglichkeiten, den erfindungsgemässen elektrischen Schrittmotor auszugestalten und weiterzubilden. Nach einer weiteren Lehre der Erfindung , die fertigungstechnisch besonders günstig eu realisieren ist, sind die Permanent-Hagnetanordnung, die Elektro-Magnetanordnung und der Drehrichtungsgeber scheibenförmig ausgeführt und auf einer gemeinsamen Welle angeordnet, während die den Rotor bildende Permanent-Magnetanordnung als auf der Welle gelagerter äusserer Hohlaylinder gestaltet ist. Es besteht aber auch die Möglichkeit, die Permanent-Magnetanordnung, die Elektro-Magnetanordnung und den Drehrichtungsgeber als axial hintereinander angeordnete Hohlkörper auszuführen und die den Rotor bildende ternanent-Hagnetanordnung als inneren Zylinder zu gestalten. '

Die Ausgestaltung des erfindungsßenäss vorgesehenen Drehrichtungsr.ebers derart, dass über den Umfang 2n Mal der magnetische Widerstand zwischen, dem Stator und den Rotor zwischen-einem Ilaxiiralwert und einer. Minimalwert wechselt, kann auf verschiedene V/eise erfolgen. Besonders einfach ist eine Ausführungsforr, bei der der Drehrichtungsge'Qtr 2n gleiche Zähne aufweist, wobei jedem Zahn eine gleich grosse Lüclce folgt.

Wenn auch bei den zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen des erfindun^sgenässen elektrischen Schrittirotors α er Prehrichtuns'ü;~ccer jeweils an der. Stator angeordnet genesen ist,

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so ist dennoch die Erfindung auf diese Ausführungsart nicht • beschränkt, vielmehr kann der Drehrichtungsgeber auch an dem Rotor angeordnet werden, wobei ebenfalls der Rotor entweder äLs äusserer Hohlzylinder· oder als innerer Zylinder verwirklicht werdenkann.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind zusammengefasst darin zu sehen, dass ein konstruktiv und fertigungs-" technisch einfach aufgebauter und wartungsfrei arbeitender elektrischer Schrittmotor geschaffen worden ist, der einerseits, mit nur einer Wicklung ausgerüstet, nahezu beliebig grosse oder kleine Schritte zu verwirklichen gestattet, da die Grosse des einzelnen Schrittes durch die Anzahl η der magnetischen Polpaare bestimmt ist, dessen Rotor andererseits auch im stromlosen Zustand eine definierte Stellung aufv/eist, so dass in der Ruhestellung im stromlosen Zustand gearbeitet v/erden kann.

Im folgenden''wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert; es zeigen: ·

Fig. 1 eine scher.atische Darstellung zur Erläuterung der • Funktionsweise des erfindungsgemässen elektrischen Schrittmotors,

Fi^. 2 in einer Sprengdarstellung die -wesentlichen Bauteile des erfin'.iungsgemässen elektrischen Schrittmotors und

Fig. 3 den erfindungsgemässen elektrischen Schrittmotor, teilweise ir.. Schnitt.

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Der in.den Figuren dargestellte.elektrische Schrittmotor besteht in seinem grundsätzlichen Aufbau aus einem Stator, der erfindungsgemäss eine Permanent-Magnetanordnung 2 mit η magnetischen Nordpolen N und η magnetischen Südpolen S und eine Elektro-Magnetanordnung 3₅ zu der auch eine Wicklung 3a gehört, mit η magnetischen Nordpolen N und η magnetischen Südpolen S aufweist und einem Rotor 1, der erfindungsgemäss als Permanent-Hagnetanordnung mit η magnetischen Mordpolen H und η magnetischen Südpolen S ausgeführt ist. Bei dem Stator ist jeweils ein magnetischer Nordpol N der Permanent-Iiagnetanordnung 2 einem magnetischen Südpol S deijElektro-Magnetanordnung 3 und ein magnetischer Südpol S der Permanent-Magnetanordnung 2 einem magnetischen Nordpol N der Elektro-Magnetanordnung 3 in axialer Richtung gegenüberstehend angeordnet. Ausserdm ist durch eine entsprechende Dimensionierung der Wicklung 3a dafür Sorge getragen, dass die magnetische Feldstärke, die von der erregten Elektro-IIagnetanordnung 3 ausgeht, grosser ist, vorzugsweise um den Faktor zwei, als die magnetische Feldstärke, die von.der Permanent-Magnetanordnung 2 ausgeht, Ausser dem Stator und dem Rotor 1 ist erfindungsgemäss ein Drehrichtungsgeber 4 vorgesehen, der so ausgestaltet ist, dass über den Umfang 2n Mal der magnetische Widerstand zwischen dem Stator und dem Rotor 1 zwischen einem Maximalwert und einem Minimalwert wechselt, wobei der Minimal wert bzw. der l-Iaximalwert gegenüber den magnetischen Nordpolen N bzw. Südpolen S versetzt auftritt.

Im einzelnen sind in dem in den Figuren dargestellten Aus-führuncsbeispiel die Permanent-Magnetanordnung 2, die Elektro-Magnetanordnung 3 und der Drehrichtungsgeber 4,

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der 2 η gleiche Zähne aufvreist, wobei jedem Zahn eine gleich grosse Lücke folgt, scheibenförmig ausgeführt und auf einer gemeinsamen !'JeIIe β angeordnet, während die den Rotor 1 bildende Permanent-Magnetanordnuns als auf der Welle 6 über Flansche 7 und Kugellager 8 gelagerter aus serer Hohlzylinder gestaltet ist. Während der Rotor 1 und die . Permanent-Magnetanordnung 2 aus magnetisch hartem Material, also Material mit hoher Koerzitivkraft, bestehen, sind die Elektro-Magnetanordnung 3 und der Drehrichtungsgeber 4 aus magnetisch weichem Material, also Material mit geringer Koerzitivkraft,. ausgeführt. Den Figuren 1 und 2 ist zufentnehmen, dass jeweils die Zähne des Drehrichtungsgebers 4 gegenüber den magnetischen Ilordpolen II bzw 3üdpolen S der Pernanent-IIagnetanordnung 2 und der Elel:tro-„iagnetanordnung 3 versetzt sind.

Die Funktionsv/eise des erfindunrsrernassen elektrischen Schrittnotors ist folgende:

\/ie die Figur i zeigt ₃ stehen ir. nicliterregten Zustand der Elektro-IIarnetanordnung 3, also bei reöffnoter·. Schalter 5, wegen der versetzten Anordnung zwischen den ZT.hnen des DrehrichtungsgeberD 4 und den -magnetischer, iordpolcn !I bzw. Südpoler. E der Permanent-Magnet anordnung 2 die ITordpole II ( bzvr. die Ludpole Z) der Permanent-Ilagnetanordnung des Stators nicht exakt den Cüdpolen S ( Y>z\i. den "ordpolen -N) der Permanent-Magnetanordnung des Rotors 1 gegenüber; vielmehr ist der Rotor 1 um ein gewisses Hass in Drehricht.ung (vgl. den Pfeil), die durch den Drehrichtungsgeber ^l\ bestimmt ist j versetzt. . .

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Ivird nunmehr der Schalter 5 Geschlossen, d.h. die Elektro-Magnetanordnung 3 erregt, so entstehen die 'iordpole 7. und Südpole S der Elektro-Ilagnetanordnunf; 3, wobei -\:.e ra^- netische Feldstärke, die. von der Elektro-Mafnetanordnung 3 ausgeht, grosser ist als die magnetische Feldstärke, die von der Permanent-Magnetanordnung 2 ausgeht. Da jeweils ein magnetischer Hordpol Vi der Elektro-Magnetanordnunf 3\einer. magnetischen .Südpol .1 der Permanent-magnet anordnung 2 und ein magnetischer Südpol S der Klektro-^a.^nctancrmui.v 3 einen r.iagnetisehen IIor*dpol der Perr.anent-Macnotanordnung 2 in axialer Richtung gegenübersteht, sind resultierend nur die Ilordpole U und die Güdpole 3 der Elektro-icagnetanordnung 3 wirksam, so dass sich der Rotor u;:. eine halbe Polteilung in Drehrichtung weiter bewegt, i.'ird rjer Schalter 5 v/ieder geöffnet, d.h. v/ird die 31ektro-"ap;netanordnung 3 wieder stromlos, so werden vrieder die magnetischen "ordpole I! und Südpole S der Permanent-r.agnetanordnunr; 2 vrirksam und der Rotor 1 bewegt sich noch einmal um eine halbe Polteilung in Dr ehr i c ht u η r v.-o lter.

Ansprüche

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Claims

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-S- Patentansprüche

Elektrischer Schrittmotor, bestehend aus Stator mit 'Wicklung und Rotor, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator eine Permanent-Magnetanordnung (2) mit η magnetischen Nordpolen (N) und η magnetischen Südpolen (S) und eine Elektro-Magnetanordnung (3)₉ zu der auch die Wicklung (3a) gehört, mit η magnetischen Nordpolen (H) und η magnetischen Südpolen (S) aufweist, wobei jeweils ein magnetischer Nordpol (N) der Permanent-Magnetanordnung (2) einem magnetischen Südpol (S) der Elektro-Magnetanordnung (3) und ein magnetischer Südpol (S) der Permanent-Magnetanordnung (2) einem magnetischen Nordpol (N)' der Elektro-Magnetanordnung (3) in axialer Richtung gegenübersteht und die magnetische Feldstärke, die von der erregten Elektro-Magnetanordnung (3) ausgeht, grosser ist als die magnetische Feldstärke, die von der Permanent-Magnetanordnung (2) ausgeht, dass der Rotor (1) als Permanent-Magnetanordnung mit η magnetischen Hordpolen (N) und η magnetischen Südpolen (S) ausgeführt ist und dass der Stator und/oder der Rotor (1) einen Drehrichtungsgeber (4) aufv.^Teist, der so ausgestaltet ist, dass über den Umfang 2n Mal ■ der magnetische Widerstand zwischen dem Stator und dem Rotor (1) zwischen einem Maximalwert und einem Minimalwert wechselt, wobei der Minimalwert bzw. der Maximalwert gegenüber den magnetischen Hordpolen (N) bzw. Südpolen (S) versetzt auftritt.
2. Elektrischer Schrittmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Permanent-Magnetanordnung (2), die Elektromagnet anordnung (3) und der Drehrichtungsgeber (4) scheiben-

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förmig ausgeführt und auf einer gemeinsamen Welle (6) angeordnet sind, während die den Rotor (1) bildende Permanent-Magnetanordnung als auf der Welle (6) gelagerter äusserer Hohlzylinder gestaltet ist.
3. Elektrischer Sehrittmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Permanent-Magnetanordnung (2), die Elektro-Magnetanordnung (3) und der Drehrichtungsgeber (4) als axial hintereinander angeordnete Hohlkörper ausgeführt sind, während die den Rotor (1) bildende Permanent-Magnetanordnung als innerer Zylinder gestaltet ist.
k. Elektrischer Schrittmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3a dadurch gekennzeichnet, dass der Drehrichtungsgeber (4) 2n gleiche Zähne aufweist, wobei jedem Zahn eine gleich grosse Lücke folgt.
5. Elektrischer Schrittmotor nach Anspruch 1 oder ¹I, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehrichtungsgeber (4) an dem Rotor (1) angeordnet ist.

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