DE19624655A1 - Schrittmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schrittmotor und insbesondere auf einen Schrittmotor, der dazu in der Lage ist, direkt ein Fingergelenk usw. einer Roboterhand anzutreiben, ohne einen Reduziermechanismus zu verwenden.

Herkömmlich ist ein Schrittmotor verwendet worden, um Komponenten einer elektrischen Ausrüstung wie beispielsweise einen Kopf eines Druckers anzutreiben. Ein derartiger Schrittmotor hat einen Vorteil, der darin besteht, daß sein Drehwinkel durch Zufuhr von Pulsstrom geregelt werden kann, ohne daß eine Rückführregelung verwendet wird. Aufgrund seines Aufbaus muß jedoch die Abmessung des Motors vergrößert werden, um ein großes Drehmoment zu erzeugen. Entsprechend wurde ein derartiger Schrittmotor nicht verwendet, um direkt ein Fingergelenk einer Robotorhand anzutreiben.

Schrittmotoren können kategorisiert werden, nämlich in Motoren der spannungsgeregelten Bauart, der Permanentmagnetbauart und der HB-Bauart. Fig. 2 zeigt einen herkömmlichen Schrittmotor der spannungsgeregelten Bauart. Bei diesem Schrittmotor hat ein Rotor 120 Polzähne 122, während ein Stator 130 Polzähne 132 hat. Eine Spule 140A erster Phase, eine Spule 140B zweiter Phase und eine Spule 140C dritter Phase sind um die Polzähne 132 gewickelt, so daß die Spulen entlang des inneren Umfangs des Stators 130 verlaufen. Wenn ein Schalter Sa geschlossen wird, um die Spule 140A erster Phase anzuregen, zieht eine erste Gruppe der Polzähne 132 des Stators 130, um die die Spule 140A erster Phase gewickelt ist, die Polzähne 122 des Rotors 120 an, die der ersten Gruppe der Polzähne 132 gegenüberliegen, so daß sich der Rotor 120 dreht. Wenn ein Schalter Sb geschlossen wird, um die Spule 140B zweiter Phase zu erregen, zieht eine zweite Gruppe der Polzähne 132 des Stators 130, um die die Spule 140B zweiter Phase gewickelt ist, die Polzähne 122 des Rotors 120 an, die der zweiten Gruppe der Polzähne 132 gegenüberliegt, so daß sich der Rotor 120 weiter in derselben Weise dreht. Durch Wiederholung dieses Vorgangs dreht sich der Rotor 120 schrittweise um jeweils 15° Grad.

Bei den herkömmlichen Schrittmotoren der spannungsgeregelten Bauart und der HB-Bauart kann kein großes Drehmoment erzeugt werden, weil sie eine Drehkraft nur durch das Anziehen der Polzähne des Rotors und der Polzähne des Stators erzeugen. Ihr Aufbau, bei dem die Spulen um die Polzähne des Stators gewickelt sind, macht es auch schwierig, die Spulen um die Polzähne unter Verwendung einer Maschine zu wickeln. Da zusätzlich die Spulen um die Polzähne des Stators gewickelt sind, kann der Abstand zwischen benachbarten Polzähnen (der Polabstand) des Stators nicht verringert werden.

Entsprechend ist ein großer Raum vorhanden, der nicht zur Erzeugung des Drehmoments verwendet werden kann, weshalb es schwierig ist, die Größe des Motors zu verringern.

Schrittmotoren der Permanentmagnetbauart nutzen anziehende und abstoßende Kräfte. Bei derartigen Motoren hat ein Schrittmotor der Bauart mit Schenkelpolen eine Vielzahl Polzähne an seinem Stator wie bei den spannungsgeregelten Schrittmotoren. Da bei diesem Schrittmotor der Schenkelpolbauart die Spulen um die Polzähne des Stators gewickelt sind, kann der Polabstand des Stators nicht verringert werden. Daher gibt es bei dem Schrittmotor der Schenkelpolbauart einen großen Raum, der nicht zur Erzeugung eines Drehmoments verwendet werden kann, so daß der Motor kein großes Drehmoment erzeugen kann. Auch bei einem anderen Schrittmotor der Permanentmagnetbauart (Permanentmagnetmotor der Kriechpolbauart) sind zwei zylindrische Elemente angeordnet, um einen Stator zu bilden. Jedes der zylindrischen Elemente hat einen Zahnabschnitt an seinem Ende in Längsrichtung und die beiden Zahnabschnitte der zylindrischen Elemente greifen ineinander ein, um den Stator zu vervollständigen. Spulen sind um den äußeren Umfang des Stators gewickelt. Außerdem ist ein aus einem Permanentmagnet gebildeter zylindrischer Rotor innerhalb des Stators angeordnet. Die äußere Umfangsfläche des Rotors ist so magnetisiert, daß S-Pole und N-Pole wechselweise in der Umfangsrichtung ausgebildet sind. Da bei dem Permanentmagnetmotor der Kriechpolbauart die magnetische Flußdichte an dem Spalt zwischen dem Stator und dem Rotor aufgrund der Zusammensetzung seiner magnetischen Bahn nicht vergrößert werden kann, ist es nicht möglich das Abtriebsdrehmoment zu vergrößern.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Lösung der oben beschriebenen Probleme und die Schaffung eines verbesserten Schrittmotors, der ein großes Drehmoment erzeugen kann und der miniaturisiert werden kann.

Kurz gesagt schafft die Erfindung einen Schrittmotor, der einen Stator und einen Rotor hat, der einen ersten und zweiten Rotorabschnitt aufweist. Permanentmagneten sind mit einem konstanten Abstand an dem äußeren Umfang oder dem inneren Umfang jedes Abschnitts des ersten und zweiten Rotorabschnitts angeordnet. Eine Spule ist in dem Stator vorgesehen und in der Umfangsrichtung gewickelt, um geschlossene Magnetströme in einer Ebene zu erzeugen, die die Achse des Stators enthält. Die Richtung des der Spule zugefügten Stroms wird während des Betriebs geändert. Eine erste Wechselbeziehung besteht zwischen den magnetischen Strömen, die durch die Permanentmagneten des ersten Rotorabschnitts erzeugt werden, und den magnetischen Strömen, die in dem Stator durch die Spule erzeugt werden. Eine zweite Wechselbeziehung besteht zwischen magnetischen Strömen, die durch die Permanentmagneten des zweiten Rotorabschnitts erzeugt werden, und magnetischen Strömen, die in dem Stator durch die Spule erzeugt werden. Die erste Wechselbeziehung und die zweite Wechselbeziehung sind zueinander in der Drehrichtung versetzt.

Die vorliegende Erfindung schafft auch einen Schrittmotor, der einen zylindrischen Stator hat, der eine Vielzahl Polzähne hat, die von dem inneren Umfang des Stators in einem vorbestimmten Abstand vorstehen, wobei ein Rotor einen ersten, zweiten, dritten und vierten Rotorabschnitt hat.

Permanentmagneten sind auf dem äußeren Umfang jedes der ersten bis vierten Rotorabschnitte in einem konstanten Abstand angeordnet. Erste und zweite Spulen sind in dem Stator vorgesehen und in der Umfangsrichtung gewickelt, um geschlossene Magnetströme in einem ersten Abschnitt des Stators zu erzeugen, der dem ersten und zweiten Rotorabschnitt gegenüberliegt, und in einem zweiten Abschnitt des Stators, der im dritten und vierten Rotorabschnitt gegenüberliegt. Die Richtungen der der ersten und zweiten Spule zugeführten Ströme werden während des Betriebs geändert. Ein erster Versatz ist zwischen der magnetischen Wechselbeziehung der Permanentmagnete des ersten Rotorabschnitts und der Polzähne und der magnetische Wechselbeziehung der Permanentmagnete des zweiten Rotorabschnitts und der Polzähne vorgesehen, und ein zum ersten Versatz gleicher zweiter Versatz ist zwischen der magnetischen Wechselbeziehung der Permanentmagnete des dritten Rotorabschnitts und der Polzähne und der magnetischen Wechselbeziehung der Permanentmagnete des vierten Rotorabschnitts und der Polzähne vorgesehen. Desweiteren ist ein dritter Versatz zwischen der magnetischen Wechselbeziehung der Permanentmagnete des zweiten Rotorabschnitts und der Polzähne und der magnetischen Wechselbeziehung der Permanentmagnete des dritten Rotorabschnitts und der Polzähnen vorgesehen.

Die vorliegende Erfindung schafft weiter einen Schrittmotor, der einen Stator mit einer Vielzahl Polzähne, die von dem äußeren Umfang des Stators in einem vorbestimmten Abstand vorstehen, und einen Rotor hat, der einen ersten, zweiten, dritten und vierten Rotorabschnitt hat.

Permanentmagneten sind an dem inneren Umfang jedes Abschnitts der ersten bis vierten Rotorabschnitte in einem Abstand angeordnet, der dem Abstand der Polzähne entspricht, so daß die gleichen Pole der Permanentmagneten nach innen zeigen. Eine erste und zweite Spule ist in dem Stator vorgesehen und in der Umfangsrichtung gewickelt, um geschlossene Magnetströme in einem ersten Abschnitt des Stators zu erzeugen, der dem ersten und zweiten Rotorabschnitt gegenüberliegt, und in einem zweiten Abschnitt des Stators, der dem dritten und vierten Rotorabschnitt gegenüberliegt. Die Richtungen der der ersten und zweiten Spule zugeführten Ströme werden während des Betriebs verändert. Ein erster Versatz ist zwischen jedem Permanentmagneten des ersten Rotorabschnitts und einem entsprechenden Permanentmagneten des zweiten Rotorabschnitts vorgesehen und ein zum ersten Versatz gleicher zweiter Versatz ist zwischen jedem Permanentmagneten des dritten Rotorabschnitts und dem entsprechenden Permanentmagneten des vierten Rotorabschnitts vorgesehen. Desweiteren ist ein dritter Versatz zwischen jedem Permanentmagneten des zweiten Rotorabschnitts und einem entsprechenden Permanentmagneten des dritten Rotorabschnitts vorgesehen.

Bei dem erfindungsgemäßen Schrittmotor wird eine anziehende und/oder eine abstoßende Kraft an jedem der Permanentmagneten erzeugt, der in den Rotorabschnitten des Rotors angeordnet ist, wobei diese Kräfte zusammengesetzt werden, um eine Antriebskraft zu erzeugen. Entsprechende kann ein großes Drehmoment erzeugt werden. Da weiter der erfindungsgemäße Schrittmotor einen Aufbau einsetzt, bei dem eine Spule oder Spulen, die in dem Stator vorgesehen sind, in der Umfangsrichtung gewickelt sind, kann oder können die Spule oder Spulen einfach unter Verwendung einer Maschine gewickelt werden, um die Produktivität zu verbessern. Da darüber hinaus die Spule oder Spulen in der Umfangsrichtung gewickelt sind, kann der Polabstand einfach verringert werden, um den Schrittmotor zu miniaturisieren. Daher wird es möglich, ein Fingergelenk usw. einer Robotorhand ohne Verwendung eines Reduziermechanismus direkt anzutreiben, das herkömmlich durch einen Schrittmotor angetrieben worden ist, der einen Reduziermechanismus enthält.

Die Aufgabe sowie verschiedene andere Merkmale und viele die vorliegende Erfindung begleitende Vorteile werden leicht erkannt, da diese besser verständlich unter Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele wird, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen berücksichtigt wird.

Fig. 1 ist eine Seitenschnittansicht eines Schrittmotors gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ist eine beispielhafte Ansicht, die den Aufbau eines herkömmlichen Schrittmotors zeigt;

Fig. 3 ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in Fig. 1;

Die Fig. 4 und 5 sind beispielhafte Ansichten, die jeweils einen Zustand zeigen, in dem der Stator des Schrittmotors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel magnetisiert ist;

Die Fig. 6A und 6B sind beispielhafte Schaubilder, die jeweils Kräfte zeigen, die in dem Schrittmotor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erzeugt werden;

Die Fig. 7A-7F sind beispielhafte Schaubilder, die jeweils Kräfte zeigen, die in dem Schrittmotor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel erzeugt werden;

Fig. 8 ist ein beispielhaftes Schaubild, das Kräfte zeigt, die in dem Schrittmotor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel erzeugt werden;

Die Fig. 9A und 9B sind Zeitdiagramme, die Veränderungen in der Richtung der Ströme zeigen, die den Spulen zugeführt werden, wobei Fig. 9A den Zeitverlauf der Veränderung der Richtung des Stroms zeigt, der der ersten Spule zugeführt wird, während Fig. 9B die Zeitverlauf der Veränderung der Richtung des Stroms zeigt, der der zweiten Spule zugeführt wird;

Die Fig. 10A-10D sind Ansichten, die Bauteile des Schrittmotors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigen, wobei Fig. 10A eine Seitenansicht des Rotors ist, Fig. 10B eine Vorderansicht des Rotors ist, Fig. 10C eine Vorderansicht eine Permanentmagneten ist und Fig. 10D eine Vorderansicht eines Stators ist;

Fig. 11 ist eine Seitenschnittansicht eines Schrittmotors gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 12 ist eine Seitenschnittansicht eines Schrittmotors gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Die Fig. 13A und 13B zeigen einen Schrittmotor gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei Fig. 13A eine Seitenschnittansicht ist, während Fig. 13B eine vom Rotor aus betrachtete Teildraufsicht auf den Stator ist;

Fig. 14 ist eine Seitenschnittansicht eines Schrittmotors gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 15 ist eine Seitenschnittansicht eines Schrittmotors gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine Seitenschnittansicht eines Schrittmotors gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in Fig. 1. Der Schrittmotor 10 setzt sich aus einem Stator 30 und einem Rotor 20 zusammen, die jeweils aus einem magnetischen Material wie beispielsweise Eisen hergestellt sind. Der Rotor 20 besteht aus vier Rotorabschnitten, d. h. dem ersten bis vierten Rotorabschnitt 20A-20D, die jeweils eine kurze zylindrische Form haben. Jeder Rotorabschnitt hat eine Vielzahl Vertiefungen 22, die an seinem äußeren Umfang in einem konstanten Abstand ausgebildet sind, wie in Fig. 3 gezeigt ist. Permanentmagnete 44 sind in die Vertiefungen 22 eingepaßt, so daß deren N-Pole in der radialen Richtung nach außen zeigen. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, sind der erste Rotorabschnitt 20A und der zweite Rotorabschnitt 20B an einer Welle 42 befestigt, so daß sie zueinander in der Umfangsrichtung um einen halben Abstand der Permanentmagnete 44 versetzt sind. In gleicher Weise sind der dritte Rotorabschnitt 20C und der vierte Rotorabschnitt 20D an der Welle 42 befestigt, so daß sie zueinander in der Umfangsrichtung um eine Hälfte des Abstands der Permanentmagnete 44 versetzt sind. Der erste und zweite Rotorabschnitt 20A und 20B sind gemeinsam gegenüber dem dritten und vierten Rotorabschnitt 20C und 20D um ein Viertel des Abstands der Permanentmagnete 44 versetzt.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, ist der Stator 30, der den Rotor 20 aufnimmt, ein zylindrisches Element und hat an seinem inneren Umfang Polzähne 32 in einem Abstand, der dem Abstand der Permanentmagnete 44 des Rotors 20 entspricht. Zwei Rillen 34 sind auch an der inneren Umfangsfläche 30A des Stators 30 so ausgebildet, daß die eine der Rillen 34 einem Abschnitt gegenüberliegt, an dem der erste und zweite Rotorabschnitt 20A und 20B miteinander verbunden sind, während die andere der Rillen 34 einem Abschnitt gegenüberliegt, an dem der dritte und vierte Rotorabschnitt 20C und 20D miteinander verbunden sind. In den Rillen 34 sind jeweils eine erste und zweite Spule 40A und 40B gewickelt.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 4 und 5 erfolgt als nächstes eine Beschreibung der Magnetströme, die in dem Stator 30 erzeugt werden, und der Kräfte, die an den Permanentmagneten 44 aufgrund der Magnetströme erzeugt werden. Wenn ein Strom der ersten Spule 40A in einer Richtung so zugeführt wird, daß der Strom in der Richtung von hinten nach vorne der Ebene der Fig. 4 an dem oberen Abschnitt der ersten Spule 40A fließt, werden Magnetströme M1 im Gegenuhrzeigersinn in dem Stator 30 in Übereinstimmung mit der Rechtehandregel erzeugt. Dadurch wird der Abschnitt des Stators 30, der dem ersten Rotorabschnitt 20A gegenüberliegt, in einer N-Polausrichtung magnetisiert, während der Abschnitt des Stators, der dem zweiten Rotorabschnitt 20B gegenüberliegt, in einer S-Polausrichtung magnetisiert wird. Wenn in ähnlicher Weise ein Strom der zweiten Spule 40B in einer Richtung so zugeführt wird, daß der Strom von vorne nach hinten in der Ebene der Fig. 4 an dem oberen Abschnitt der zweiten Spule 40B fließt, werden Magnetströme M2 im Uhrzeigersinn in dem Stator 30 erzeugt. Dadurch wird der Abschnitt des Stators 30, der dem dritten Rotorabschnitt 20C gegenüberliegt, in einer S-Polausrichtung magnetisiert, während der Abschnitt des Stators 30, der dem vierten Rotorabschnitt 20D gegenüberliegt, in einer N-Polausrichtung magnetisiert wird.

Wenn eine abstoßende Kraft zwischen dem N-Pol, der an dem Abschnitt des Stators 30 ausgebildet ist, der dem ersten Rotorabschnitt 20A gegenüberliegt, und den N-Polen der Permanentmagnete 44 des ersten Rotorabschnitts 20A erzeugt wird, wie in Fig. 4 gezeigt ist, wird eine anziehende Kraft zwischen den N-Polen der Permanentmagnete 44 des zweiten Rotorabschnitts 20B und dem S-Pol des Stators 30 erzeugt. Wenn eine anziehende Kraft zwischen dem S-Pol, der an dem Abschnitt des Stators 30 ausgebildet ist, der dem dritten Rotorabschnitt 20C gegenüberliegt, und den N-Polen der Permanentmagnete 44 des dritten Rotorabschnitts 20C erzeugt wird, wird eine abstoßende Kraft zwischen den N-Polen der Permanentmagnete 44 des vierten Rotorabschnitts 20D und dem N-Pol des Stators 30 erzeugt. Obwohl in Fig. 3 angenommen wird, daß die anziehenden Kräfte und abstoßenden Kräfte, die zwischen den Permanentmagneten 44 und den Polzähnen 32 erzeugt werden, in der gleichen Ebene entsprechend der Fläche der Ebene der Fig. 4 erzeugt werden, werden sie tatsächlich nicht in der gleichen Ebene sondern zueinander in der Drehrichtung des Rotors 20 versetzt erzeugt, weil die Permanentmagnete 44 der ersten bis vierten Rotorabschnitte zueinander in der Drehrichtung des Rotors 20 versetzt sind.

Wenn die Richtungen der Ströme, die der ersten und zweiten Spule 40A und 40B zugeführt werden, umgekehrt werden, wie in Fig. 5 gezeigt ist, d. h., wenn ein Strom der ersten Spule 40A in einer Richtung so zugeführt wird, daß der Strom in der Richtung von vorne nach hinten der Ebene der Fig. 5 an dem oberen Abschnitt der ersten Spule 40A fließt, werden Magnetströme M3 im Uhrzeigersinn erzeugt. Dadurch wird der Abschnitt des Stators 30, der dem ersten Rotorabschnitt 20A gegenüberliegt, in einer S-Polausrichtung magnetisiert, während der Abschnitt des Stators 30, der dem zweiten Rotorabschnitt 20B gegenüberliegt, in einer N-Polausrichtung magnetisiert wird. Wenn ein Strom der zweiten Spule 40B in einer Richtung zugeführt wird, daß der Strom von hinten nach vorne in der Ebene der Fig. 5 an dem oberen Abschnitt der zweiten Spule 40A fließt, werden in ähnlicher Weise Magnetströme M4 im Gegenuhrzeigersinn in dem Stator 30 erzeugt. Dadurch wird der Abschnitt des Stators 30, der dem dritten Rotorabschnitt 20C gegenüberliegt, in einer N-Polausrichtung magnetisiert, während der Abschnitt des Stators 30, der dem vierten Rotorabschnitt 20D gegenüberliegt, in einer S-Polausrichtung magnetisiert wird. Wie in Fig. 4 wird in Fig. 5 angenommen, daß die anziehenden Kräfte und abstoßenden Kräfte, die zwischen den Permanentmagneten 44 und den Polzähnen 32 erzeugt werden, in der gleichen Ebene sind. Die anziehenden und abstoßenden Kräfte werden tatsächlich jedoch nicht in der gleichen Ebene sondern zueinander versetzt in der Drehrichtung des Rotors 20 erzeugt.

Wenn eine anziehende Kraft zwischen dem S-Pol, der an dem Abschnitt des Stators 30 ausgebildet ist, der dem ersten Rotorabschnitt 20A gegenüberliegt, und den N-Polen der Permanentmagnete 44 des ersten Rotorabschnitts 20A erzeugt wird, wird eine abstoßende Kraft zwischen den N-Polen der Permanentmagnete 44 des zweiten Rotorabschnitts 20B und dem N- Pol des Stators 20 erzeugt. Wenn eine abstoßende Kraft zwischen dem N-Pol, der an dem Abschnitt des Stators 30 ausgebildet ist, der dem dritten Rotorabschnitt 20C gegenüberliegt, und den N- Polen der Permanentmagnete 44 des dritten Rotorabschnitts 20C erzeugt wird, wird in ähnlicher Weise eine abstoßende Kraft zwischen den N-Polen der Permanentmagnete 44 des vierten Rotorabschnitts 20D und dem S-Pol des Stators 30 erzeugt. Wie oben beschrieben ist, werden bei dem Schrittmotor 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel abstoßende Kräfte und anziehende Kräfte an allen Permanentmagneten 44 erzeugt, die an den ersten bis vierten Rotorabschnitten 20A-20D entlang der inneren Umfangsfläche des Stators 30 montiert sind.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 6A und 6B erfolgt eine detailliertere Beschreibung der abstoßenden und anziehenden Kräfte, die zwischen dem Rotor 20 und dem Stator 30 erzeugt werden. Wenn die Polzähne 32 des Stators 30 dieselbe Polarität wie die Permanentmagnete 44 haben, die den Polzähnen 32 gegenüberliegen, wie in Fig. 6A gezeigt ist, stoßen die Polzähne 32 den Kern 20A des Rotors 20 ab, wie es bei dem herkömmlichen spannungsgeregelten Schrittmotor der Fall ist, wodurch ein Drehmoment erzeugt wird. Linien der magnetischen Kraft, die durch jeden Permanentmagneten 44 erzeugt werden und die nicht in die Polzähne 32 eintreten können, bilden Schleifen, die durch die vorderen und hinteren Endflächen des Permanentmagneten 44 verlaufen. Folglich wird eine abstoßende Kraft zwischen den geschleiften Linien der Magnetkraft und den Linien der Magnetkraft gebildet, die durch den Kern 20B des Rotors 20A verlaufen. Wenn die Polzähne 32 des Stators 30 ein Polarität haben, die den den Polzähnen 32 gegenüberliegenden Permanentmagneten 44 entgegengesetzt ist, wie in Fig. 6B gezeigt ist, wird ein Drehmoment aufgrund einer anziehenden Kraft erzeugt, die zwischen den Polzähnen 32 und dem Permanentmagneten 44 erzeugt wird.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 7A-7F erfolgt als nächstes eine Beschreibung der Beziehung zwischen den abstoßenden Kräften und anziehenden Kräften, die an dem ersten und zweiten Rotorabschnitt 20A und 20B erzeugt werden. In jeder der Fig. 7A-7F wird der Stator 30 an der Oberseite angenommen, während der erste und zweite Rotorabschnitt 20A und 20B an der Unterseite angenommen wird. Aus Gründen der Klarheit werden der Stator 30 und der erste und zweite Rotorabschnitt 20A und 20B als flach angenommen. Es wird auch angenommen, daß der Rotor 20 angetrieben wird, um sich nach rechts in diesen Figuren zu bewegen.

Zunächst erfolgt eine Beschreibung eines Betriebs, bei dem ein Strom der ersten Spule 40A in der in Fig. 5 gezeigten Richtung zugeführt wird. Wenn jeder Permanentmagnet 44 des ersten Rotors 20A gegenüber einem entsprechenden Polzahn 32 des Stators 30 verzögert ist, der dem ersten Rotor 20A gegenüberliegt und in einer S-Polausrichtung magnetisiert ist, wie in Fig. 7A gezeigt ist, wird eine anziehende Kraft zwischen den Polzähnen 32 und dem Permanentmagneten 44 des ersten Rotorabschnitts 20A erzeugt, wie durch die durchgezogenen Linien in Fig. 7A angedeutet ist. Zu diesem Zeitpunkt ist der Abschnitt des Stators 30, der dem zweiten Rotor 20B gegenüberliegt, in einer N-Polausrichtung magnetisiert. Da der zweite Rotorabschnitt 20B gegenüber dem ersten Rotorabschnitt 20A um einen Winkel versetzt ist, der der Hälfte des Abstands entspricht, wie unter Bezugnahme auf die Fig. 1 beschrieben worden ist, rücken die Permanentmagnete 44 des zweiten Rotorabschnitts 20B gegenüber den Polzähnen 32 vor. Entsprechend werden anziehende Kräfte zwischen dem Kern 20b des zweiten Rotorabschnitts 20B erzeugt, während abstoßende Kräfte zwischen den Permanentmagneten 44 und den Polzähnen 32 des Stators 30 erzeugt werden, die in einer N-Polausrichtung magnetisiert sind, wie durch die strichlierten Linien in Fig. 7A gezeigt ist. Dadurch erzeugt der Rotor 20 eine Antriebskraft in der Richtung nach rechts.

Als Folge der anziehenden Kräfte, die an dem ersten Rotorabschnitt 20A erzeugt werden, und der anziehenden und abstoßenden Kräfte, die an dem zweiten Rotorabschnitt 20B erzeugt werden, bewegt sich der Rotor 20 in eine Position, an der die Polzähne 32 des Stators 30 den Permanentmagneten 44 des Rotorabschnitts 20A gegenüberliegen, wie in Fig. 7B gezeigt ist. Zu diesem Zeitpunkt dreht sich der zweite Rotorabschnitt 20B zusammen mit dem ersten Rotorabschnitt 20A in eine Position, an der die Permanentmagneten 44 des zweiten Rotorabschnitts 20B gegenüber den Polzähnen um einen halben Abstand versetzt sind. Mit anderen Worten ausgedrückt dreht sich der Rotor 20 um einen Betrag, der der Hälfte des Abstands entspricht, wenn ein Strom der ersten Spule 40A in der in Fig. 5 gezeigten Richtung zugeführt wird.

Wenn die Fließrichtung des Stroms, der der ersten Spule 40A zugeführt wird, in die in Fig. 4 gezeigte Richtung verändert wird, schaltet sich die Polarität jedes Polzahns 32 um, wie in Fig. 7C gezeigt ist. Wenn der erste und zweite Rotorabschnitt 20A und 20B an den in Fig. 7C gezeigten Positionen angeordnet sind, erzeugen sie keine Drehkraft. Aufgrund der in dem in Fig. 7A gezeigten Zustand erzeugten Trägheitskraft dreht sich jedoch der Rotor 20 weiter, so daß die Permanentmagneten 44 des ersten Rotorabschnitts 20A gegenüber den Polzähnen 32 versetzt sind, wie in Fig. 7D gezeigt ist. Folglich werden anziehende Kräfte zwischen den Polzähnen 32 des Stators 30, die als N-Pole polarisiert worden sind, und dem Kern 20a des ersten Rotorabschnitts 20A erzeugt, während abstoßende Kräfte zwischen den Polzähnen 32 und den Permanentmagneten 44 des ersten Rotorabschnitts 20A erzeugt werden. Zu diesem Zeitpunkt werden anziehende Kräfte zwischen den Polzähnen 32, die in S-Pole magnetisiert worden sind, und dem zweiten Rotorabschnitt 20B erzeugt. Dadurch erzeugt der Rotor 20 eine Antriebskraft in der Richtung nach rechts.

Als eine Folge der anziehenden und abstoßenden Kräfte, die an dem ersten Rotorabschnitt 20A erzeugt werden, und der anziehenden Kräfte, die an dem zweiten Rotorabschnitt 20B erzeugt werden, bewegt sich der Rotor 20 in eine Position, an der Polzähne 32 des Stators 30 den Permanentmagneten 44 des zweiten Rotorabschnitts 20B gegenüberliegen, wie in Fig. 7E gezeigt ist. Zu diesem Zeitpunkt dreht sich der Rotorabschnitt 20A zusammen mit dem zweiten Rotorabschnitt 20B in eine Position, an der die Permanentmagneten 44 des ersten Rotorabschnitts 20A gegenüber den Polzähnen um einen halben Abstand versetzt sind. Mit anderen Worten ausgedrückt dreht sich, wenn die Fließrichtung des Stroms, der der ersten Spule 40A zugeführt wird, von der in Fig. 5 gezeigten Richtung in die in Fig. 4 gezeigte Richtung verändert wird, der Rotor 20 um einen Betrag, der der Hälfte des Abstands entspricht.

Nachfolgend wird die Fließrichtung des Stroms, der der ersten Spule 40A zugeführt wird, verändert, um den Stator 30 so zu magnetisieren, wie in Fig. 7F gezeigt ist, wobei sich der Rotor 20 weiter um einen Betrag dreht, der der Hälfte des Abstands entspricht.

Da bei dem Schrittmotor 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der erste und zweite Rotorabschnitt 20A und 20B zusammen gegenüber dem dritten und vierten Rotorabschnitt 20C und 20D um ein Viertel des Abstandes der Permanentmagnete 44 versetzt ist, wie oben beschrieben wurde, kann der Rotor 20 in einer konstanten Richtung gedreht werden. Unter Bezugnahme auf Fig. 8 erfolgt als nächstes eine Beschreibung des Betriebsgrundsatzes. In Fig. 8 werden anziehende Kräfte, die zwischen den Polzähnen 32 des Stators 30 und den Kernen 20a- 20d der Rotorabschnitte 20A-20D erzeugt werden, nicht angenommen, und es erfolgt keine Beschreibung der anziehenden Kräfte in der folgenden Beschreibung. Bevor mit der Beschreibung bezüglich des Betriebsgrundsatzes begonnen wird, wird das Umschalten der Erregungsrichtung unter Bezugnahme auf sowohl Fig. 9A, die den Zeitverlauf der Veränderung der Richtung des der ersten Spule 40A zugeführten Stroms zeigt, als auch auf Fig. 9B beschrieben, die den Zeitverlauf der Veränderung der Richtung des der zweiten Spule 40B zugeführten Stroms zeigt. Die Fließrichtung des Stroms, der der ersten Spule 40A zugeführt wird und einen Abschnitt des Stators 30 magnetisiert, der dem ersten und zweiten Rotorabschnitt 20A und 20B gegenüberliegt, und die Fließrichtung des Stroms, der der zweiten Spule 40B zugeführt wird und einen Abschnitt des Stators 30 magnetisiert, der dem dritten und vierten Rotorabschnitt 20C und 20D gegenüberliegt, wird so verändert, daß eine Phasendifferenz mit einer 1/4 Periode zwischen beiden erzeugt wird, um dem Betrag der mechanischen Verschiebung (ein 1/4 Abstand) zwischen dem zweiten Rotorabschnitt 20B und dem dritten Rotorabschnitt 20C zu entsprechen, wie in den Fig. 9A und 9B gezeigt ist.

Zunächst erfolgt eine Beschreibung eines Betriebes, bei dem Ströme der ersten und zweiten Spule 40A und 40B in den jeweiligen in Fig. 5 gezeigten Richtungen zugeführt werden. Das ist ein Zustand zu einem Zeitpunkt t1 in den Fig. 9A und 9B. Wenn jeder Permanentmagnet 44 des ersten Rotorabschnitts 20A bezüglich des Abschnitts des entsprechenden Zahns 32 des Stators 30 verzögert ist, der dem ersten Rotorabschnitt 20A gegenüberliegt und der in einer S-Polausrichtung magnetisiert worden ist, wie in den Reihen (A) und (B) der Fig. 8 gezeigt ist, werden anziehende Kräfte zwischen den Polzähnen 32 und den Permanentmagneten 44 des ersten Rotorabschnitts 20A erzeugt. In den Zeichnungen sind anziehende Kräfte durch durchgezogene Linien angedeutet. Zu diesem Zeitpunkt ist der Abschnitt jedes Polzahns 32 des Stators, der dem zweiten Rotorabschnitt 20B gegenüberliegt, in einer N-Polausrichtung magnetisiert worden. Da der zweite Rotorabschnitt 20B gegenüber dem ersten Rotorabschnitt 20A um einen halben Abstand versetzt ist, rückt jeder Permanentmagnet 44 des zweiten Rotorabschnitts 20B bezüglich dem entsprechenden Polzahn 32 vor. Daher wird eine abstoßende Kraft zwischen jedem Permanentmagneten 44 und dem Abschnitt des entsprechenden Polzahns 32 des Stators 30 erzeugt, der in einer N-Polausrichtung magnetisiert worden ist. In den Zeichnungen werden abstoßende Kräfte durch strichlierte Linien angeordnet.

Zu diesem Zeitpunkt ist die Fließrichtung des der zweiten Spule 40B zugeführten Stroms entgegengesetzt zu der des der ersten Spule 40A zugeführten Stroms, wie in Fig. 9B gezeigt ist. Folglich ist der Abschnitt jedes Polzahns 32 des Stators 30, der dem dritten Rotorabschnitt 20C gegenüberliegt, in einer N-Polausrichtung magnetisiert. Da der dritte Rotorabschnitt 20C gegenüber dem zweiten Rotorabschnitt 20B um einen viertel Abstand versetzt ist, rückt jeder Permanentmagnet 44 des dritten Rotorabschnitts 20C bezüglich dem entsprechenden Polzahn 32 vor. Daher wird eine abstoßende Kraft zwischen jedem Permanentmagneten 44 des dritten Rotorabschnitts 20C und einem Abschnitt des entsprechenden Polzahns 32 des Stators 30 erzeugt, der in einer N-Polausrichtung magnetisiert worden ist. Auch der Abschnitt jedes Polzahns 32 des Stators 30, der dem vierten Rotorabschnitt 20D gegenüberliegt, ist in einer S- Polausrichtung magnetisiert worden. Da der vierte Rotorabschnitt 20D gegenüber dem dritten Rotorabschnitt 20C um einen halben Abstand versetzt ist, rückt jeder Permanentmagnet 44 des vierten Rotorabschnitts 20D weiter bezüglich des entsprechenden Polzahns 32 im Vergleich mit den Permanentmagneten 44 des dritten Rotorabschnitts 30C vor. Daher liegt ein nachfolgender Permanentmagnet 44 dem entsprechenden Polzahn 32 gegenüber, verzögert sich aber demgegenüber. Daher wird eine anziehende Kraft zwischen jedem Permanentmagneten 44 und dem Abschnitt des entsprechenden Polzahns 32 des Stators 30 erzeugt, der in einer S-Polausrichtung magnetisiert worden ist. Die Antriebskräfte der ersten bis vierten Rotorabschnitte 20A- 20D werden zusammengesetzt, um den Rotor 20 in der Richtung nach rechts zu drehen, wie in Fig. 8 gezeigt ist.

Nachfolgend wird die Fließrichtung des der zweiten Spule 40B zugeführten Stroms zum Zeitpunkt t2 verändert, wie in Fig. 9B gezeigt ist. Zu diesem Zeitpunkt ist jeder Permanentmagnet 44 des dritten Rotorabschnitts 20C gegenüber dem entsprechenden Polzahn 32 um einen viertel Abstand versetzt, d. h. er ist zwischen zwei benachbarten Polzähnen 32 angeordnet, während jeder Permanentmagnet 44 des vierten Rotorabschnitts 20D dem entsprechenden Polzahn 32 gegenüberliegt, wie in Reihe (C) der Fig. 8 gezeigt ist. Daher wird weder an dem dritten Rotorabschnitt 20C noch an dem vierten Rotorabschnitt 20D eine Antriebskraft erzeugt. Zwischenzeitlich setzen der erste und zweite Rotorabschnitt 20A und 20B die Erzeugung der nach rechts gerichteten Antriebskraft fort, wie in Fig. 8 gezeigt ist. Daher nimmt der Rotor 20 durchgehend die nach rechts gerichtete Antriebskraft auf.

Desweiteren wird die Fließrichtung des der ersten Spule 40A zugeführten Stroms zum Zeitpunkt t3 verändert, wie in Fig. 9A gezeigt ist. Zu diesem Zeitpunkt liegt, wie in Reihe (D) der Fig. 8 gezeigt ist, jeder Permanentmagnet 44 des ersten Rotorabschnitts 20A dem entsprechenden Polzahn 32 gegenüber, während jeder Permanentmagnet 44 des zweiten Rotorabschnitts 20B zwischen zwei benachbarten Polzähnen 32 angeordnet ist. Daher wird weder an dem ersten Rotorabschnitt 20A noch an dem zweiten Rotorabschnitt 20B eine Antriebskraft erzeugt. In der Zwischenzeit setzen der dritte und vierte Rotorabschnitt 20C und 20D die Erzeugung der nach rechts gerichteten Antriebskraft fort, wie in Fig. 8 gezeigt ist. Daher nimmt der Rotor 20 durchgehend die nach rechts gerichtete Antriebskraft auf.

In den in den Reihen (E) und (F) der Fig. 8 gezeigten Zuständen erzeugt jeder der ersten bis vierten Rotorabschnitte 20A-20D eine nach rechts gerichtete Antriebskraft. Diese Zustände entsprechen einer Zeitspanne vom Zeitpunkt t3 bis zum Zeitpunkt t4 in den Fig. 9A und 9B. Nachfolgend wird die Fließrichtung des der zweiten Spule 40B zugeführten Stroms zum Zeitpunkt t4 verändert, wie in Fig. 9B gezeigt ist. Wie in Reihe (G) der Fig. 8 gezeigt ist, liegt zu diesem Zeitpunkt jeder Permanentmagnet 44 des dritten Rotorabschnitts 20C dem entsprechenden Polzahn 32 gegenüber, während jeder Permanentmagnet 44 des vierten Rotorabschnitts 20D zwischen zwei benachbarten Polzähnen 32 angeordnet ist. Daher wird weder an dem dritten Rotorabschnitt 20C noch an dem vierten Rotorabschnitt 20D eine Antriebskraft erzeugt. In der Zwischenzeit setzen der erste und zweite Rotorabschnitt 20A und 20B die Erzeugung der nach rechts gerichteten Antriebskraft fort, wie in Fig. 8 gezeigt ist.

Desweiteren wird die Fließrichtung des der ersten Spule 40A zugeführten Stroms zum Zeitpunkt t5 verändert, wie in Fig. 9A gezeigt ist. Zu diesem Zeitpunkt ist jeder Permanentmagnet 44 des ersten Rotorabschnitts 20A zwischen zwei benachbarten Polzähnen 32 angeordnet, während jeder Permanentmagnet 44 des zweiten Rotorabschnitts 20B dem entsprechenden Polzahn 32 gegenüberliegt, wie in der Reihe (H) der Fig. 8 gezeigt ist. Daher wird weder an dem ersten Rotorabschnitt 20A noch an dem zweiten Rotorabschnitts 20B eine Antriebskraft erzeugt. In der Zwischenzeit setzen der dritte und vierte Rotorabschnitt 20C und 20D die Erzeugung der nach rechts gerichteten Antriebskraft fort, wie in Fig. 8 gezeigt ist. Daher nimmt der Rotor 20 durchgehend die nach rechts gerichtete Antriebskraft auf.

Bei dem oben beschriebenen Schrittmotor 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist ein Versatz mit einem viertel Abstand zwischen dem gemeinsamen ersten und zweiten Rotorabschnitt 20A und 20B und den gemeinsamen dritten und vierten Rotorabschnitten 20C und 20D vorhanden. Entsprechend kann eine Antriebskraft in der gleichen Richtung durchgehend unbeachtlich der Winkelposition des Rotors 20 erzeugt werden.

Dadurch wird es möglich, daß sich der Rotor 20 in einer konstanten Richtung unbeachtlich der Position gestartet werden kann, an der der Rotor 20 vor dem Start gestoppt war. Durch Umkehren der Zeitgebung der Startstromzufuhr zur ersten Spule 40A und der Zeitgebung der Startstromzufuhr zur zweiten Spule 40B ist es möglich, eine nach links gerichtete Antriebskraft zu erzeugen, d. h., den Rotor 20 in der entgegengesetzten Richtung zu drehen.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 10A-10D erfolgt als nächstes eine Beschreibung der Gestaltungsabmessungen des Schrittmotors 10 des ersten Ausführungsbeispiels. Fig. 10A zeigt eine Seitenansicht des Rotors 20. Der Rotor hat einen Außendurchmesser von 20 mm (genauer 19,0986 mm) . An der äußeren Umfangsfläche sind dreißig Permanentmagnete 44 in einem Winkelabstand von 12° montiert. Fig. 10B zeigt eine Vorderansicht des Rotors 20. Jeder der Abschnitte der ersten bis vierten Rotorabschnitte 20A-20D hat eine Breite von 5 mm und ein Freiraum von 1 mm besteht zwischen jedem Paar benachbarter Rotorabschnitte. Daher ist die Gesamtbreite des Rotors 20 23 mm. Fig. 10C zeigt eine Vorderansicht eines der Permanentmagnete 44. Jeder Permanentmagnet 44 hat eine im wesentlichen rechteckige Form und ist an dem Rotor 20 so montiert, daß sein N-Pol nach außen in der radialen Richtung zeigt, wie unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben worden ist. Fig. 10D zeigt eine Vorderansicht des Stators 30. Der Stator hat einen Außendurchmesser von 32 mm und eine Breite von 27 mm. Die Dicke jeder der Spulen 40A und 40B in der radialen Richtung beträgt 2 mm.

Durch Berechnung zum Erhalten des durch den Schrittmotor 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel erzeugten Drehmoments wurde herausgefunden, daß der Schrittmotor 10 ein Drehmoment erzeugen kann, das ungefähr dem Vierfachen des eines herkömmlichen Schrittmotors entspricht. Dieser Vergleich wurde auf der Grundlage des Drehmoments erstellt, das pro Oberflächeneinheit erzeugt wird.

Wie unter Bezugnahme auf die Fig. 7A-7F und auch Fig. 8 beschreiben worden ist, wird bei dem Schrittmotor 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel eine anziehende Kraft und/oder eine abstoßende Kraft an jedem der Permanentmagnete 44 erzeugt, die an der äußeren Umfangsfläche des Rotors 20 angeordnet sind, wobei, wenn das äußere Ende jedes Permanentmagneten 44 die gleiche Polarität wie die eines dem Magneten 44 gegenüberliegenden Polzahns hat, eine anziehende Kraft auch zwischen dem Polzahn und dem entsprechenden Kern 20a, 20b, 20c oder 20d des Rotors 20 erzeugt wird. Diese Kräfte werden zusammengesetzt, um eine Antriebskraft zu erzeugen, so daß ein größeres Drehmoment im Vergleich zu dem eines herkömmlichen Schrittmotors erzeugt werden kann, bei dem ein Drehmoment unter Verwendung einer anziehenden Kraft erzeugt wird, die zwischen einer Gruppe der Polzähne, die einer der Vielzahl der Phasen entsprechen, und den Polzähnen des Stators erzeugt wird. Da bei dem herkömmlichen Schrittmotor Spulen um jeden Polzahn des Stators gewickelt sind, ist es schwierig, diese Spulen unter Verwendung einer Maschine zu wickeln. Bei dem Schrittmotor gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden im Gegensatz dazu die Spulen 40A und 40B, die zuvor in einer Schleifenform gewickelt worden sind, in die Rillen 34 des Stators 30 eingepaßt. Daher können die Spulen einfach unter Verwendung einer Maschine gewickelt werden. Da bei dem herkömmlichen Schrittmotor die Spulen um jeden Polzahn des Stators gewickelt sind, kann der Polabstand des Stators nicht verringert werden. Daher hat der Schrittmotor einen großen Raum, der nicht zur Erzeugung eines Drehmoments verwendet werden kann. Da im Gegensatz dazu bei dem Schrittmotor 10 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Spulen 40A und 40B in der Umfangsrichtung des Stators 30 gewickelt sind, kann der Abstand der Polzähne 32 verringert werden, um die Abmessung des Schrittmotors 10 zu verkleinern. Entsprechend wird es möglich, ohne Verwendung eines Reduziermechanismus ein Fingergelenk usw. einer Robotorhand direkt anzutreiben, das herkömmlich unter Verwendung von Schrittmotoren angetrieben worden ist, die jeder einen Reduziermechanismus umfassen.

Als nächstes wird ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 11 beschrieben. Bauteile, die den in dem ersten Ausführungsbeispiel verwendeten Bauteilen entsprechen, sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und deren Beschreibung wird in der folgenden Beschreibung weggelassen.

Bei dem Schrittmotor 10 des ersten Ausführungsbeispiel, das unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben worden ist, hat der Rotor 20 vier Rotorabschnitte, d. h. den ersten bis vierten Rotorabschnitt 20A-20D. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel hat der Rotor 20 zwei Rotorabschnitte, d. h., den ersten und den zweiten Rotorabschnitt 20A und 20B. Obwohl bei dem zweiten Ausführungsbeispiel die Breite des Rotors 20 auf die Hälfte der des ersten Ausführungsbeispiels verringert werden kann, um die Größe des Schrittmotors zu verringern, kann der Rotor 20 des zweiten Ausführungsbeispiels nicht von alleine starten und seine Drehrichtung beim Starten kann nicht geregelt werden. Diese Probleme treten auf, wenn der Rotor 20 an bestimmten Positionen anhält. Daher ist ein Mechanismus zum Verhindern der Rückwärtsdrehung wie beispielsweise ein Ratschenmechanismus vorgesehen. Als Alternative wird der Schrittmotor des zweiten Ausführungsbeispiels als ein Hilfsantriebsmechanismus verwendet, der nicht von alleine starten können muß.

Als nächstes wird ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 12 beschrieben. Bauteile, die den in dem ersten Ausführungsbeispiel verwendeten Bauteilen entsprechen, sind durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet und deren Beschreibung wird in der folgenden Beschreibung weggelassen.

Bei dem Schrittmotor 10 des ersten Ausführungsbeispiels sind alle Permanentmagneten 44 auf der Oberfläche des Rotors angeordnet, so daß deren N-Pole nach außen zeigen. Im Gegensatz dazu sind bei dem dritten Ausführungsbeispiel die Permanentmagnete 44 des ersten und dritten Rotorabschnitts 20A und 20C an der Oberfläche des Rotors so angeordnet, daß deren N-Pole nach außen zeigen, während die Permanentmagnete 44 des zweiten und vierten Rotorabschnitts 20B und 20D an der Oberfläche des Rotors so angeordnet sind, daß deren S-Pole nach außen zeigen. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel besteht ein Versatz um einen halben Abstand zwischen dem ersten Rotorabschnitt 20A und dem zweiten Rotorabschnitt 20B. Bei dem dritten Ausführungsbeispiel ist weder zwischen dem ersten und zweiten Rotorabschnitt 20A und 20B noch zwischen dem dritten und vierten Rotorabschnitt 20C und 20D ein Versatz vorgesehen. Es ist jedoch ein Versatz um einen viertel Abstand zwischen dem gemeinsamen ersten und zweiten Rotorabschnitten 20A und 20B und dem gemeinsamen dritten und vierten Rotorabschnitten 20C und 20D vorgesehen, d. h. zwischen dem zweiten Rotorabschnitt 20B und dem dritten Rotorabschnitt 20C.

Der Betrieb des Schrittmotors gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel wird nun beschrieben. Wenn der ersten und zweiten Spule 40A und 40B in den jeweiligen in Fig. 12 gezeigten Richtungen Ströme zugeführt werden, werden Magnetströme im Gegenuhrzeigersinn um die erste Spule 40A erzeugt, so daß der Abschnitt des Stators 30, der dem ersten Rotorabschnitt 20A gegenüberliegt, in einer N-Polausrichtung magnetisiert wird, und daß der Abschnitt des Stators 30, der dem zweiten Rotorabschnitt 20B gegenüberliegt, in einer S- Polausrichtung magnetisiert wird. In ähnlicher Weise werden Magnetströme im Uhrzeigersinn um die zweite Spule 40B erzeugt, so daß der Abschnitt des Stators 30, der dem dritten Rotorabschnitt 20C gegenüberliegt, in einer S-Polausrichtung magnetisiert wird, und daß der Abschnitt des Stators 30, der dem vierten Rotorabschnitt 20D gegenüberliegt, in einer N- Polausrichtung magnetisiert wird.

Wenn der Abschnitt des Stators 30, der dem ersten Rotorabschnitt 20A gegenüberliegt, in einer N-Polausrichtung magnetisiert ist und der Abschnitt des Stators 30, der dem zweiten Rotorabschnitt 20B gegenüberliegt, in einer S- Polausrichtung magnetisiert ist, werden abstoßende Kräfte an dem ersten Rotorabschnitt 20A erzeugt, in dem die N-Pole der Permanentmagneten 44 nach außen ausgerichtet sind, sowie an dem zweiten Rotorabschnitt 20B, in dem die S-Pole der Permanentmagneten 44 nach außen ausgerichtet sind. Wie bei dem Schrittmotor des ersten Ausführungsbeispiels werden darüberhinaus anziehende Kräfte zwischen den Abschnitten des Stators 30, die jeweils dem ersten und zweiten Rotorabschnitt 20A und 20B gegenüberliegen, und den Kernen 20a und 20b des ersten und zweiten Rotorabschnitts 20A und 20B erzeugt. Wenn der Abschnitt des Stators 30, der dem dritten Rotorabschnitt 20C gegenüberliegt, in einer S-Polausrichtung magnetisiert ist und der Abschnitt des Stators 30, der dem vierten Rotorabschnitt 20D gegenüberliegt, in einer N-Polausrichtung magnetisiert ist, werden anziehende Kräfte an dem dritten Rotorabschnitt 20C, in dem die N-Pole der Permanentmagneten 44 nach außen ausgerichtet sind, sowie an dem vierten Rotorabschnitt 20D erzeugt, bei dem die S-Pole der Permanentmagneten 44 nach außen ausgerichtet sind. Die Antriebskräfte, die an den ersten bis vierten Rotorabschnitten 20A-20D erzeugt werden, werden zusammengesetzt, um den Rotor 20 anzutreiben.

Wenn die Richtungen der Ströme, die der ersten und der zweiten Spule 40A und 40B zugeführt werden, umgeschaltet werden, nachdem sich der Rotor 20A um einen Winkel gedreht hat, der der Hälfte des Abstandes entspricht, werden die Abschnitte des Stators 30, die den ersten bis vierten Rotorabschnitten 20A -20D gegenüberliegen, in Polausrichtungen magnetisiert, die denen des oben beschriebenen Zustands entgegengesetzt sind. Folglich werden anziehende Kräfte an dem ersten und zweiten Rotorabschnitt 20A und 20B erzeugt, während abstoßende Kräfte an dem dritten und vierten Rotorabschnitt 20C und 20D erzeugt werden. Desweiteren ziehen die Abschnitte des Stators 30, die dem dritten und vierten Rotorabschnitt 20C und 20D gegenüberliegen, die Kerne 20c und 20d des dritten und vierten Rotorabschnitts 20C und 20D an. Diese Antriebskräfte, die an den ersten bis vierten Rotorabschnitten 20A-20D erzeugt werden, werden zusammengesetzt, um die Drehung des Rotors 20 fortzusetzen. Da ein Versatz um ein viertel Abstand zwischen den gemeinsamen ersten und zweiten Rotorabschnitten 20A und 20B und den gemeinsamen dritten und vierten Rotorabschnitten 20C und 20D vorgesehen ist, d. h., zwischen dem Rotorabschnitt 20B und dem Rotorabschnitt 20C, kann eine Antriebskraft konstant unbeachtlich der Winkelposition des Rotors 20 erzeugt werden. Desweiteren kann der Schrittmotor von alleine gestartet werden.

Der Aufbau des dritten Ausführungsbeispiels vereinfacht den Zusammenbau der Vielzahl der Rotorabschnitte.

Als nächstes wird ein viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 13A und 13B beschrieben. Die Fig. 13A zeigt eine Schnittansicht eines Schrittmotors gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel, während die Fig. 13B Polzähne 32A und 32B des Stators 30, vom Rotor 20 aus gesehen, zeigt.

Beim Schrittmotor 10 des ersten Ausführungsbeispiels, das unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben worden ist, ist ein Versatz um ein viertel Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Rotorabschnitt 20A und 20B und dem dritten und dem vierten Rotorabschnitt 20C und 20D vorhanden, d. h., zwischen dem zweiten Rotorabschnitt 20B und dem dritten Rotorabschnitt 20C. Bei dem Schrittmotor des vierten Ausführungsbeispiels ist kein Versatz zwischen dem zweiten Rotorabschnitt 20B und dem dritten Rotorabschnitt 20C vorhanden, wie in Fig. 13A gezeigt ist. Statt dessen ist ein Versatz, der einem Viertel des Abstands der Permanentmagnete 44 entspricht, zwischen den Polzähnen 32A, die dem ersten und zweiten Rotorabschnitt 20A und 20B gegenüberliegen, und den Polzähnen 32B vorhanden, die dem dritten und vierten Rotorabschnitt 20C und 20D gegenüberliegen, wie in Fig. 13B gezeigt ist. Wie beim ersten Ausführungsbeispiel sind alle Permanentmagnete 44 auf der Oberfläche des Rotors so angeordnet, daß deren N-Pole nach außen zeigen.

Da bei dem Schrittmotor des vierten Ausführungsbeispiels die Polzähne 32A und die Polzähne 32B zueinander um einen Betrag versetzt sind, der einem Viertel des Abstands entspricht, dreht sich dessen Rotor 20 in der gleichen Weise wie der Schrittmotor des ersten Ausführungsbeispiels, bei dem ein Versatz um einen viertel Abstand zwischen dem zweiten Rotorabschnitt 20B und dem dritten Rotorabschnitt 20C vorgesehen ist. Der Schrittmotor des vierten Ausführungsbeispiels hat einen Vorteil, der darin besteht, daß die Vielzahl der Rotorabschnitte einfach zusammengebaut werden kann.

Als nächstes wird ein fünftes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 14 beschrieben. Bauteile, die den in dem ersten Ausführungsbeispiel verwendeten Bauteilen entsprechen, sind durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet und deren Beschreibung wird in der folgenden Beschreibung weggelassen.

Bei dem Schrittmotor 10 der Ausführungsbeispiele 1 bis 4 sind die Permanentmagnete 44 in der Oberfläche des Rotors 20 eingelassen, so daß die Magneten 44 und die Oberflächenabschnitte des Kerns, die denselben Abstand wie die Magnete 44 haben, in abwechselnder Weise angeordnet sind. Bei dem fünften Ausführungsbeispiel sind die Permanentmagnete 44 auf der gesamten Umfangsfläche des Rotors 20 angeordnet, so daß S-Pole und N-Pole wechselweise in der Umfangsrichtung ausgebildet sind. Von diesem Aufbau wird angenommen, daß er ein Drehmoment erzeugt, das größer als das Drehmoment ist, das durch die Schrittmotoren der Ausführungsbeispiele 1 bis 4 erzeugt wird.

Als nächstes wird ein sechstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 15 beschrieben.

Bei den Schrittmotoren 10 der Ausführungsbeispiele 1 bis 4 ist der Rotor 20 innerhalb des Stators 30 angeordnet. Bei dem Schrittmotor 10 gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel ist der Stator 30 innerhalb des Rotors 20 angeordnet. Diese Zusammensetzung wird als "Bauart mit innenliegendem Stator und außenliegendem Rotor" bezeichnet. Der Stator 30 ist durch ein Stützelement 142 gestützt und der Rotor 20 dreht um den Stator 30. Die Permanentmagnete 44 und der Polzahn 32 sind in der gleichen Weise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel angeordnet. Die Anordnung der Permanentmagnete 44 und der Polzähne 32 kann jedoch so abgewandelt werden, wie es in den Ausführungsbeispielen 2 bis 5 der Fall ist.

Wie unter Bezugnahme auf die Ausführungsbeispiele 1 bis 6 beschrieben worden ist, kann bei Schrittmotor gemäß der vorliegenden Erfindung dessen Drehbetrieb durchgeführt werden, indem darin zwei oder mehr Rotorabschnitte vorgesehen werden. Der Schrittmotor kann von alleine starten, wenn drei oder mehr Rotorabschnitte vorgesehen sind und zwischen ihnen in geeigneter Weise Versätze vorgesehen sind. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist ein Versatz um einen halben Abstand zwischen dem ersten Rotorabschnitt 20A und dem zweiten Rotorabschnitt 20B vorgesehen, während ein Versatz um einen viertel Abstand zwischen dem zweiten Rotorabschnitt 20B und dem dritten Rotorabschnitt 20C vorgesehen ist. Diese Versatzwerte können jedoch geändert werden. Bei den Ausführungsbeispielen 1, 2 und 4 sind die Permanentmagnete 44 so angeordnet, daß deren N-Pole nach außen zeigen. Die Permanentmagneten 44 können jedoch so angeordnet werden, daß deren S-Pole nach außen zeigen. Bei den Ausführungsbeispielen 1 bis 6 sind Rillen 34 so ausgebildet, daß das Drehmoment ansteigt. Die Rillen 34 können jedoch weggelassen werden.

Offensichtlich sind zahlreiche Abwandlungen und Veränderungen der vorliegenden Erfindung im Lichte der obigen Lehre möglich. Es ist daher zu verstehen, daß innerhalb des Bereichs der beigefügten Patentansprüche die Erfindung anders als hier im speziellen beschrieben ausgeführt werden kann.

Ein Schrittmotor umfaßt den Stator 30 und den Rotor 20. Der Stator 30 hat Polzähne, die von der Innenfläche in einem konstanten Abstand vorstehen. Der Rotor 20 hat die ersten bis vierten Rotorabschnitte 20A, 20B, 20C, 20D und die Permanentmagnete 44 sind in die Außenfläche von jedem der ersten bis vierten Rotorabschnitte 20A, 20B, 20C, 20D in einem Abstand eingebettet, der dem Abstand der Polzähne entspricht. Die beiden Spulen 40A, 40B sind in dem Stator 30 vorgesehen, um Magnetströme in Schleifenform in dem Stator 30 zu erzeugen. Der erste Versatz, der einer Hälfte des Abstands der Permanentmagneten 44 entspricht, ist zwischen jedem Permanentmagneten 44 des ersten Rotorabschnitts 20A und einem entsprechenden Permanentmagneten 44 des zweiten Rotorabschnitts 20B vorgesehen, wobei der dem ersten Versatz entsprechende zweite Versatz zwischen jedem Permanentmagneten 44 des dritten Rotorabschnitts 20C und einem entsprechenden Permanentmagneten 44 des vierten Rotorabschnitts 20D vorgesehen ist. Desweiteren ist der dritte Versatz, der einem Viertel des Abstands der Permanentmagneten 44 entspricht, zwischen jedem Permanentmagneten 44 des zweiten Rotorabschnitts 20B und einem entsprechenden Permanentmagneten 44 des dritten Rotorabschnitts 20C vorgesehen. Wenn den Spulen 40A, 40B Strom zugeführt wird, werden an den Permanentmagneten 44 des ersten und zweiten Rotorabschnitts 20A, 20B sowie an den Permanentmagneten 44 des dritten und vierten Rotorabschnitts 20C, 20D Antriebskräfte erzeugt. Der Rotor 20 wird durch diese Antriebskräfte gedreht.

Claims (13)

1. Schrittmotor mit folgenden Bauteilen:
einem Stator (30);
einem Rotor (20), der einen ersten und einen zweiten Rotorabschnitt (20A, 20B) hat;
Permanentmagneten (44), die in einem konstanten Abstand auf dem äußeren Umfang oder inneren Umfang jedes der ersten und zweiten Rotorabschnitte (20A, 20B) angeordnet sind; und
einer Spule (40), die in dem Stator (30) vorgesehen ist und in der Umfangsrichtung gewickelt ist, um Magnetströme in Schleifenform in einer Ebene zu erzeugen, die die Achse des Stators (30) enthält, wobei die Richtung des der Spule (40) zugeführten Stroms während des Betriebs geändert wird,
wobei eine erste Wechselbeziehung zwischen den Magnetströmen, die durch die Permanentmagnete (44) des ersten Rotorabschnitts (20A) erzeugt werden, und den Magnetströmen besteht, die in dem Stator (30) durch die Spule (40) erzeugt werden, wobei eine zweite Wechselbeziehung zwischen den Magnetströmen, die durch die Permanentmagnete (44) des zweiten Rotorabschnitts (20B) erzeugt werden, und den Magnetströmen besteht, die in dem Stator (30) durch die Spule (40) erzeugt werden, und wobei ein Versatz in der Drehrichtung zwischen der ersten und zweiten Wechselbeziehung vorgesehen ist.

2. Schrittmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (20) in dem Stator (30) angeordnet ist, wobei der Stator (30) eine zylindrische Form hat, um den Rotor (20) aufzunehmen, und eine Vielzahl Polzähne (32) hat, die an dem inneren Umfang des Stators (30) in einem Abstand angeordnet sind, der dem Abstand der Permanentmagnete (44) entspricht, und wobei die Permanentmagnete (44) an dem äußeren Umfang von jedem der ersten und zweiten Rotorabschnitte (20A, 20B) angeordnet sind, so daß die gleichen Pole der Permanentmagnete (44) nach außen zeigen.

3. Schrittmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Wechselbeziehung eine erste Lagewechselbeziehung zwischen dem Permanentmagneten (44) des ersten Rotorabschnitts (20A) und den Polzähnen (32) ist, während die zweite Wechselbeziehung eine zweite Lagewechselbeziehung zwischen den Permanentmagneten (44) des zweiten Rotorabschnitts (20B) und den Polzähnen (32) ist.

4. Schrittmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Versatz in der Drehrichtung zwischen den Permanentmagneten (44) des ersten Rotorabschnitts (20A) und einem entsprechenden Permanentmagnet (44) des zweiten Rotorabschnitts (20B) vorgesehen ist, wobei ein Versatz zwischen den ersten und zweiten Lagewechselbeziehungen vorgesehen ist.

5. Schrittmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (20) so angeordnet ist, daß er den Stator (30) umgibt, wobei der Stator (30) eine Vielzahl Polzähne (32) hat, die von dem äußeren Umfang des Stators (30) in einem Abstand vorstehen, der dem Abstand der Permanentmagnete (44) entspricht, und wobei die Permanentmagnete (44) an dem inneren Umfang von jedem der ersten und zweiten Rotorabschnitte (20A, 20B) angeordnet sind, so daß die gleichen Pole der Permanentmagnete (44) nach innen zeigen.

6. Schrittmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Wechselbeziehung eine Lagewechselbeziehung zwischen den Permanentmagneten (44) des ersten Rotorabschnitts (20A) und den Polzähnen (32) ist, während die zweite Wechselbeziehung eine zweite Lagewechselbeziehung zwischen den Permanentmagneten (44) des zweiten Rotorabschnitts (20B) und den Polzähnen (32) ist.

7. Schrittmotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Versatz in der Drehrichtung zwischen jedem Permanentmagneten (44) des ersten Rotorabschnitts (20A) und einem entsprechenden Permanentmagneten (44) des zweiten Rotorabschnitts (20B) vorgesehen ist, wobei ein Versatz zwischen der ersten und zweiten Lagewechselbeziehung vorgesehen ist.

8. Schrittmotor mit folgenden Bauteilen:
einem zylindrischen Stator (30), der eine Vielzahl Polzähne (32) hat, die von dem inneren Umfang des Stators (30) in einem vorbestimmten Abstand vorstehen;
einem Rotor (20), der erste, zweite, dritte und vierte Rotorabschnitte (20A, 20B, 20C, 20D) hat;
Permanentmagneten (44), die an dem äußeren Umfang von jedem der ersten bis vierten Rotorabschnitte (20A, 20B, 20C, 20D) in einem konstanten Abstand angeordnet sind;
einer ersten und zweiten Spule (40A, 40B), die in dem Stator (30) vorgesehen sind und in der Umfangsrichtung gewickelt sind, um Magnetströme in Schleifenform in einem ersten Abschnitt des Stators (30) zu erzeugen, der dem ersten und zweiten Rotorabschnitt (20A, 20B) gegenüberliegt, und in einem zweiten Abschnitt des Stators (30), der dem dritten und vierten Rotorabschnitt (20C, 20D) gegenüberliegt, wobei die Richtungen der Ströme, die der ersten und zweiten Spule (40A, 40B) zugeführt werden, während des Betriebs verändert werden,
wobei ein erster Versatz in der Drehrichtung zwischen der magnetischen Wechselbeziehung zwischen den Permanentmagneten (44) des ersten Rotorabschnitts (20A) und den Polzähnen (32) und der magnetischen Wechselbeziehung zwischen den Permanentmagneten (44) des zweiten Rotorabschnitts (20B) und den Polzähnen (32) vorgesehen ist, wobei ein dem ersten Versatz entsprechender zweiter Versatz zwischen der magnetischen Wechselbeziehung zwischen den Permanentmagneten (44) des dritten Rotorabschnitts (20C) und den Polzähnen (32) und der magnetischen Wechselbeziehung zwischen den Permanentmagneten (4.4) des vierten Rotorabschnitts (20D) und den Polzähnen (32) vorgesehen ist, und wobei ein dritter Versatz in der Drehrichtung zwischen der magnetischen Wechselbeziehung zwischen den Permanentmagneten (44) des zweiten Rotorabschnitts (20B) und den Polzähnen (32) und der magnetischen Wechselbeziehung zwischen den Permanentmagneten (44) des dritten Rotorabschnitts (20C) und den Polzähnen (32) vorgesehen ist.

9. Schrittmotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagnete (44) auf dem äußeren Umfang von jedem der ersten bis vierten Rotorabschnitte (20A, 20B, 20C, 20D) in einem Abstand angeordnet sind, der dem Abstand der Polzähne (32) entspricht, so daß die gleichen Pole der Permanentmagnete (44) nach außen zeigen, und
wobei ein erster Versatz, der der Hälfte des Abstands der Permanentmagnete (44) entspricht, zwischen jedem Permanentmagneten (44) des ersten Rotorabschnitts (20A) und einem entsprechenden Permanentmagneten (44) des zweiten Rotorabschnitts (20B) vorgesehen ist, wobei ein dem ersten Versatz entsprechender zweiter Versatz zwischen jedem Permanentmagneten (44) des dritten Rotorabschnitts (20C) und einem entsprechenden Permanentmagneten (44) des vierten Rotorabschnitts (20D) vorgesehen ist, und wobei ein dritter Versatz, der einem Viertel des Abstands der Permanentmagneten (44) entspricht, zwischen jedem Permanentmagneten (44) des zweiten Rotorabschnitts (20B) und einem entsprechenden Permanentmagneten (44) des dritten Rotorabschnitts (20C) vorgesehen ist.

10. Schrittmotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagnete (44) des ersten und dritten Rotorabschnitts (20A, 20C) in einem Abstand angeordnet sind, der dem Abstand der Polzähne (32) entspricht, so daß die ersten Pole der Permanentmagnete (44) nach außen zeigen, und wobei die Permanentmagnete (44) des zweiten und vierten Rotorabschnitts (20B, 20D) in einem Abstand angeordnet sind, der dem Abstand der Polzähne (32) entspricht, so daß die zweiten Pole der Permanentmagneten (44) nach außen zeigen, und wobei ein Versatz, der einem Viertel des Abstands der Permanentmagnete (44) entspricht, zwischen jedem Permanentmagneten (44) des zweiten Rotorabschnitts (20B) und einem entsprechenden Permanentmagneten (44) des dritten Rotorabschnitts (20C) vorgesehen ist.

11. Schrittmotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagnete (44) an dem äußeren Umfang von jedem der ersten bis vierten Rotorabschnitte (20A, 20B, 20C, 20D) in einem Abstand angeordnet sind, der dem Abstand der Polzähne (32) entspricht, so daß die gleichen Pole der Permanentmagneten (44) nach außen zeigen,
wobei ein erster Versatz, der einer Hälfte des Abstands der Permanentmagnete (44) entspricht, zwischen jedem Permanentmagneten (44) des ersten Rotorabschnitts (20A) und einem entsprechenden Permanentmagneten (44) des zweiten Rotorabschnitts (20B) vorgesehen ist, wobei ein dem ersten Versatz entsprechender zweiter Versatz zwischen jedem Permanentmagneten (44) des dritten Rotorabschnitts (20C) und einem entsprechenden Permanentmagneten (44) des vierten Rotorabschnitts (20D) vorgesehen ist, und wobei ein dritter Versatz, der einem Viertel des Abstand der Permanentmagnete (44) entspricht, zwischen einer ersten Hälfte jedes Polzahns (32) und einer zweiten Hälfte des Polzahns (32) vorgesehen ist.

12. Schrittmotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagnete (44) des ersten und zweiten Rotorabschnitts (20A, 20B, 20C, 20D) in einem Abstand angeordnet sind, der einer Hälfte des Abstands der Polzähne (32) entspricht, so daß die ersten und zweiten Pole der Permanentmagnete (44) in einer abwechselnden Weise nach außen zeigen, und
wobei ein erster Versatz, der einer Hälfte des Abstands der Polzähne (32) entspricht, zwischen jedem Permanentmagneten (44) des ersten Rotorabschnitts (20A) und einem entsprechenden Permanentmagneten (44) des zweiten Rotorabschnitts (20B) vorgesehen ist, wobei ein dem ersten Versatz entsprechender zweiter Versatz zwischen jedem Permanentmagneten (44) des dritten Rotorabschnitts (20C) und einem entsprechenden Permanentmagneten (44) des vierten Rotorabschnitts (20D) vorgesehen ist, und wobei ein dritter Versatz, der einem Viertel des Abstands der Polzähne (32) entspricht, zwischen jedem Permanentmagneten (44) des zweiten Rotorabschnitts (20B) und einem entsprechenden Permanentmagneten (44) des dritten Rotorabschnitts (20C) vorgesehen ist.

13. Schrittmotor mit folgenden Bauteilen:
einem Stator (30), der eine Vielzahl Polzähne (32) hat, die von dem äußeren Umfang des Stators (30) in einem vorbestimmten Abstand vorstehen;
einem Rotor (20), der erste, zweite, dritte und vierte Rotorabschnitte (20A, 20B, 20C, 20D) hat;
Permanentmagneten (44), die am inneren Umfang von jedem der ersten bis vierten Rotorabschnitte (20A, 20B, 20C, 20D) in einem Abstand angeordnet sind, der dem Abstand der Polzähne (32) entspricht, so daß die gleichen Pole der Permanentmagnete (44) nach innen zeigen;
einer ersten und zweiten Spule (40A, 40B), die in dem Stator (30) vorgesehen sind und in der Umfangsrichtung gewickelt sind, um Magnetströme in Schleifenform in einem ersten Abschnitt des Stators (30), der dem ersten und zweiten Rotorabschnitt (20A, 20B) gegenüberliegt, und in einem zweiten Abschnitt des Stators (30) zu erzeugen, der dem dritten und vierten Rotorabschnitt (20C, 20D) gegenüberliegt, wobei die Richtungen der Ströme, die der ersten und zweiten Spule (40A, 40B) zugeführt werden, während des Betriebs geändert werden,
wobei ein erster Versatz in der Drehrichtung zwischen jedem Permanentmagneten (44) des ersten Rotorabschnitts (20A) und einem entsprechenden Permanentmagneten (44) des zweiten Rotorabschnitts (20B) vorgesehen ist, wobei ein dem ersten Versatz entsprechender zweiter Versatz zwischen jedem Permanentmagneten (44) des dritten Rotorabschnitts (20C) und einem entsprechenden Permanentmagneten (44) des vierten Rotorabschnitts (20D) vorgesehen ist, und wobei ein dritter Versatz in der Drehrichtung zwischen jedem Permanentmagneten (44) des zweiten Rotorabschnitts (20B) und einem entsprechenden Permanentmagneten (44) des dritten Rotorabschnitts (20C) vorgesehen ist.