DE2103227A1

DE2103227A1 - Elektromagnetischer Schrittmotor, insbesondere zum Antrieb von Impulszählwerkeri

Info

Publication number: DE2103227A1
Application number: DE19712103227
Authority: DE
Inventors: Richard Dr.-Ing. 3301 Lamme; Kahmann Werner 3300 Braunschweig Friedl
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-01-25
Filing date: 1971-01-25
Publication date: 1972-08-10

Description

Elektromagnetischen Schrittmotor insbesondere zum Antrieb von Impulszählwerken Sofern Impulse in der Weise zu zählen sind, daß jeder einzelne Impuls an einem Rollenzählwerk als Ziffer zur Anzeige gebracht werden soll, benutzt man nach wie vor die sogenannten Schrittschaltwerke mit den diesen anhaftenden Nachteilen des Verschleißes an Schaltelementen und der Geräuscherzeugung. Obwohl Schrittmotore diese ganz wesentlichen Nachteile nicht aufweisen haben sie die Schrittschaltwerke bisher nicht ersetzen könne.
Die Ursache dafür ist in folgenden ungünstigen Eigenschaften bekannter Motorkonstruktionen zu suchen: Der Gesamtaußendurchmesser ist vergleichen mit dem für Zählwerksrollen üblichen Durchmesser von weniger als 20 mm verhältnismäßig groß, so daß die Abmessungen von aus Zäglwerk und Motor bestehenden Impulszählwerken recht platzraubend sind. Ferner erfordern die angewendeten Antriebsprinzipien einen komplizierten und damit auch kostspieligen mechanischen Aufbau. Weitere nicht unbeträchtliche Kosten entstehen dadurch, daß Schrittmotore, die ohne Getriebeuntersetzung ein Zählwerk fortschalten könnten, zwecks Sicherstellung einer eindeutigen Drehrichtung entweder mechansche Rücklaufsperren oder komplizierte elektrische Steuerschaltungen benötigen. Motore bekannter Ausführungen müssen zur Drehung des Rotors mindestens abwechselnd mit Impulsen unterschiedlicher Polarität beaufschlagt werden.
Die Nachteile der bekannten Schrittmotore, insbesondere fiir der unmittelbsren Antrieb von Impulszählwerken, werden durch die eo findungsgemäße Anordnung eines elektromagnetischen Schrittmotors mit Außenfäufer beseitigt. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß im Stator des Motors sowohl ein dem Strompuls proportionales magnetisches Feld als auch ein Dauermagnetfeld erzeugt werden, die über weitgehend getrennte magnetische Preise auf magnetisch empfindliche Materialien des Rotors in der Weise wirken, daß beim Eintreffen eines Strompulses der Rotor einen teilschritt in einer durch geeignete Formgebung der Pole von im wesentlichen vom Pulsfluß durchsetzten achsialsymmetrischen Polscheiben und durch geeignete Anordnung des magnetisch empfindlichen Materials im Rotor erzwungenen Richtung vollführt und daß nach Abklingen des Strompulses der Rotor in einer vom Dauermagnetfeld über die Pole besonderer im wesentlichen von Dauerfluß durchsetzten achsialsymmetrischen Polscheiben infolge deren Formgebung und. raum eichen Anordnung in bezug auf die Pole der vom Strompuls erregten Polscheiben ;und auf die Anordnung der magnetisch empfindlichen Materialien im Rotor erzwungenen Drehrichtung den Schritt vollendet und in der Endstellung bis zum Eintreffen des nächsten Strom loses von dem Dauermagnetfeld festgehalten wird.
Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ausführung eines Schrittmotors in Verbindung mit einen anzutreibenden Rollenzählwerk. Es besteht im wesentlichen aus dem Stator mit der Erregerspule 1, einem Eisenring (-kern) 2, den Polscheiben 3, einem Permanentwagneten 5 mit den Polscbeiben 6, dem Rotor mit den Eisenstäben 4 und einem Rollenzählwerk 10, dessen Einerziffernrolle mit einem Durchmesser von weniger als 20 mm hier Bestandteil des Rotors des Schrittmotors ist.
Die Wirkungsweise ist dabei folgende: Ein in der Kreisspule 1 von einem Strompuls getriebener magnetischer Fluß folgt im wesentlichen dem aus dem Kern 2, den Polscheiben 3 über deren Pole zusammen mit den Rotorstäben 4 gebildeten magnetischen Kreis und dreht den Rotor in die Lage, in der der magnetische Kreis den geringsten magr.etischen Widerstand hat. Nach dem Strompuls werden die Rotorstäbe vom Dauermagnetfluß des Permanentmagneten 5 über die Pole der Polscheiben 6, denen Pole in bezug zu den Polen der Polscheiben 3 jeweils etwa auf Zahnlücke angeordnet sind, in eine Lage größter Flußdichte gesogen und damit der Drehschritt vollendet. Die Pole sind in einen Hilfspol 7 und einen Tlauptpol 8 aufgespalten, wodurch eine gleichbleibende Drehrichtung des Rotors erzwungen wird.
Der Rotor hat an. seiner Stirnwand ebenfalls magnetisch leitendes Material und wird von den darauf einwirkenden magnetischen Kräften über die Bremsscheibe 9 in Abhangigkeit von diesen Kräften in der Weise an den Stator angedrückt, daß die Dämpfung von Pendelungen des Rotors auch bei sich ändernden Magnetflüssen den wirksamen Drehmomenten angepaßt und Pendelungen dadurch weitgehend vermieden werden.
Zur Vermeidung von Schlagbeanspruchungen an Rollen und Trieben eines Rollenzählwerkes und zur Verringerung des Beschleunigungsmomentes für den Motor im Augenblick der Mitnahme mehrerer Rollen kann es nützlich Sein, zwischen dem Rotor und der Einerziffernrolle einen federnden Mitnehmer vorzusehen, durch dessen Speicherwirkung die Ziffernrollen etwas verzogert nach gedreht werden.

Claims

Patentansprüche

Anspruch 1 Elektromagnetischer Schrittmotor mit Außenläufer vorzugsweise zum Antrieb von Impulszählwerken dadurch gekennzeichnet, daß im Stator des Motors sowohl ein dem Strompuls proportionales magnetisches Feld als auch ein Dauermagnetfeld erzeugt werden, die über weitgehend getrennte magnetische Kreise auf magnetisch empfindliche Materialien des Rotors in der Weise wirken, daß beim Eintreffen eines Strompulses der Rotor einen Teilschritt in einer durch geeignete Formgebung der Pole im wesentlichen vom Pulsfluß durchsetzten achsialsymmetrischen Polscheiben und durch geeignete Anordnung des magnetisch empfindlichen Materials im Rotor erzwungenen Richtung vollführt und daß nach Abklingen des Strompulses der Rotor in einer vom Dauermagnetfeld über die Pole besonderer im wesentlichen vom Dauerfluß durchsetzten achsialsymmetrische Polscheiben infolge deren Formgebung und räumlichen Anordnung in bezug auf die Pole der vom Strompuls erregten Polscheiben und auf die Anordnung der magnetisch empfindlichen Materialien im Rotor erzwungenen Drehrichtung den Schritt vollendet und in der Endstellung bis zum Eintreffen des nächsten Strompulses von dem Dauermagnetfeld festgehalten wird.

Anspruch 2 Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch Betrieb des Motors mit Pulsen einer und nur einer Polarität eine bestimmte Drehrichtung erzwungen wird, ursächlich bedingt durch die Kombination von impulserregtem Feld und Dauerfeld, durch die versetzte Anordnung der Pole der den beiden Feldern zugeordneten Polscheiben sowie die Aufteilung der Pole in Haupt- und Hilf spol.

Anspruch 3 Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenrotor ein Käfig aus magnetisch leitenden Stäben ist.

Anspruch 4 Vorrichtung nach Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenrotor zugleich Bestandteil des Motors und der Einerziffernrolle des Zählwerks mit einem Außendurchmesser von weniger als 20 mm ist.

Anspruch 5 Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ca Dauermagnetfeld im Stator durch eine zur Rotorachse Achsialsymmetrisch angeordnete und achsial magnetisierte Permanentmagnetscheibe erzeugt wird.

Änsprunb 6 Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Dämpfung von Pendelungen des Rotors dessen Lagerung so ausgebildet ist, daß ein vornehmlich von magnetischen Kräftenverursachtes Reibungsmoment auftritt, wodurchbei wachsenden Magnetflüssen die Dämpfung verstärkt wird.

Anspruch 7 Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung eines Rotor-Drehschrittes auf die Ziffernrollen zur leichteren Überwindung von Trägheitsmomenten besonders bei der Mitnahme einer größeren Anzahl von Ziffernrollen und zur Herabsetzung der Schlagbeanspruchung der Mitnahmenocken an den Ziffernrollen und an den Schalttrieben des Zählwerks über eine energiespeichernde Feder erfolgt.

L e e r s e i t e