DE2105737A1 - Elektrischer Schrittmotor - Google Patents

Description

Dipl.-Inq. Reinhold Kronwr 2105737

θοοο ivilünohGn 12

Maria-Eirnbaum-Straßel 71/8709

Telefon 0605 83

B"ujitsu Limited,

|015, Kamikodanaka, Kawasaki-shi,

Kanagawa-ken, Japan

Elektrischer Schrittmotor

Sie Erfindung betrifft einen elektrischen Schritt- bzw. Impulsmotor, der eine Altzahl verschiedener Phasenabschnitte enthält, in denen ein Rotorelement mit einer Anzahl in einer Torgegebenen gleichmäßigen Teilung angeordneten radial aus einem Umfang vorstehenden Botorzähnen vorgesehen ist, ferner mehrere Statorelemente vorhanden sind, von denen jedes eine Vielzahl von Statorzähnen enthält, die in der selben Teilung, wie die vorgegebene Teilung der Botorzähne, angeordnet sind und den Hotorzähnen gegenüber liegen.

Bei den bekannten elektrischen Schrittmotoren dieser Art sind zum Beispiel 3 oder 5 verschiedene Phasenabschnitte einzeln in axialer Richtung angeordnet und Jeder dieser Abschnitte enthält ein Rotorelement mit einer Anzahl radial aus dem Umfang vorstehenden Rotorzähnen.

109834/1173

Bei dem bekannten elektrischen Schrittmotor ist es nachteilig, daß seine axiale länge zu groß ist und da· durch ihn erzielte Ausgangsdrehmoment begrenzt, obwohl die Masse des gesamten Botorelementes sehr groß ist, so daß kein ausreichendes Anzugsdrehmoment erreicht werden kann·

Der Bxfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Schrittmotor hervorragender Eigenschaften zu schaffen, der ein verbessertes Verhältnis von Drehmoment zu Trägheitsmoment besitzt, der Itistung·fähiger ist, kompakt und einfach im Aufbau, und der leicht zusammengesetzt werden kann·

Die Aufgabe 1st bei einem elektrischen Schrittmotor der einleitend genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Statorelemente U-förmig ausgebildet sind und die Statorzähne den Hotoraähnen in axialer Sichtung gegenüber liegen und daß die U-förmigen Statorelemente so angeordnet sind, daß die Phaae der Statorzähnt bezüglich des Botorelementes räumlich in Umfangerichtung verschoben ist·

Die Erfindung wird duroh Ausführungsbeispiele anhand von 11 Fig· näher erläutert. Ss zeigen

. 1 einen Teilsohnitt eines erfindungsgemäßen elektrischen Schrittmotors

Fig. 2 einen Teil eines Umrisses des Botorelementes der Fig. 1

Fig. 3a und 3b schematisch eine Anordnung der Statorelemente eines erfindungsgemäßen Schrittmotors

-3-10 9834/1173

Fig· 4 schematisch ein weiteres Beispiel einer Statorwicklungsanordnung eines erfindungsgemäßen elektrischen Schrittmotors

Fig· 5 zeigt ein Beispiel eines Statorteils eines erfindungsgemäßen elektrischen Schrittmotors

Fig· 6 zeigt schematisch ein weiteres Beispiel einer Anordnung der Statorelemente und die

Fig· 7 bis 11 zeigen verschiedene Beispiele einer Konstruktion aus getrennten Stücken für die Statorelemente des erfin- Q dungsgemäßen Schrittmotors·

Aus Fig· 1 ist ersichtlich, daß der Rotor eine Rotorwelle 1, einen Rotorbefestigungsteil 2, ein Rotorelement 3 und eine Tielzahl Ton Rotorzähnen 4 enthält· Die Rotorzähne 4 haben in axialer Richtung eine vorgegebene Dicke und sind in Umfangsrichtung in gleichmäßigen Abständen angeordnet, wobei sie radial ausgerichtet sind·

Das Statorteil 5 ist U-förmig ausgebildet. Die Endstücke 6 und | 7 seiner Magnetpole liegen in axialer Richtung einander gegenüber und lassen in axialer Richtung einen Spalt «wischen sieh frei« Die gegenseitige räumliche lage zwischen dem Statorteil 5 und de» fiotorelement 3 ist so gewählt, daß die Rotorsäh&e 4 innerhalb des Spaltes liegen. Die Endstücke 6 und 7 des mapietischen Poles des Statorteiles 5 sind mit einer Tielaahl το* *

f Statorzähnen. Tersehen, die die gleiche Seilung, wie die Rötor-

sähne 4 haben und, wie später beschrieben wird, einander «egen-

üherliegen. I V

109834/1173

An den Schenkelteilen 10 und 11 des Statorteile 5 sind Wicklungen 8 und 9 vorgesehen. Wenn diese Wicklungen 8 und 9 erregt werden, wird in der durch einen Pfeil angedeuteten Richtung ein Magnetfluß induziert. Das Rotorelement 3 verschiebt sich schrittweise in eine Lage, in der die Rotorzähne 4 den Statorzähnen des erregten Statorelementes gegenüberliegen und mit diesen exakt fluchten· Das Rotorelement 3 ist in den Gehäusen 13 und 14 drehbar befestigt, wobei die Welle 1 durch Lager 15 und 16 getragen wird.

Durch einen unmagnetischen Abstandhalter 17 wird das Statorteil 5 zwischen den Schenkeln starr auf Abstand gehalten. Wie Aue Pig. 2 exsichtlich, sind die radial vorstehenden Rotorzähne 4 in Umfangerichtung in gleichmäßiger Teilung angeordnet.

In Pig· 3a ist eine detaillierte Anordnung der Endstücke des Magnetischen Pols der Statorteile 5 dargestellt.

Die Ausführungaform nach yig. 3a zeigt einen Dreiphasenschritt« motor, wobei die drei Statorteile 5 längs des Umfange in gleichmäßigen Abständen angeordnet sind*

Bei den drei Statorelementen der betreffenden Phasen ist lediglich der Stator SA der Α-Phase und es sind nur dessen Statorzähne A1 bis A4 in einzelnen dargestellt. Die anderen Statorelemente heben ebenfalls eine Vielzahl von Statorzähnen» die iii der gleichen Teilung, wie die Rotorzähne angeordnet

-5-

109834/ 1 1 73

Ss wird nun die Beziehung zwischen den Statorzähnen und Rotorzähnen der betreffenden Phasen anhand der Pig. 3b erläutert·

Wenn die Statorzähne des Statorelementes SA der A-Phaae tiakt den Eotorzähnen gegenüber stehen, sind die Statoracähne dta Statorelementes SB der B-Phase so im Tergleich zu den Rotorzähnen angeordnet, daß sie um 1/3 der Teilung der Rotorzähne aus der Lage verschoben sind, in der sie den Rotorzähnen exakt gegenüberliegen. Die Statorzähne des Stators SO der C-Phaa· sind im Tergleich. zu den Eotorzähnen so angeordnet, daß si· um 1/3 der Teilung der Rotorzähne in entgegengesetzter Sichtung aus der lage verschoben sind, in der sie exakt den Rotoraähnen gegenüberstehen.

Die Länge Q der Endstücke des magnetischen Pols jedes Statorelementes in Umfangerichtung ist gegeben als etwa 36O°/n, so daß das Ausgangs drehmoment wirksam erzeugt wird, wobei n die Anzahl der am Umfang angeordneten Statorteile bedeutet·

Pig. 4 zeigt ein weiteres Beispiel einer Anordnung der Stator- ™ wicklung, wobei die Wicklung 18 im mittleren Teil 19 des U-förmigen Statorteils angeordnet ist. In diesem Pail ist es möglich, zusätzlich zu dem in Pig. 4 dargestellten Pail Wicklungen auf den Schenkeln 10 und 11 anzuordnen.

Pig. 5 zeigt ein Beispiel eines Statorelementes mit vereinfachtem Aufbau. Die mit Statorzähnen ausgerüsteten Endstücke 20 und 21 des Magnetpols sind als verschiedene Teile hergestellt und mit dem U-förmigen Jochteil 22 verbunden.

-6-

1 098 3 4/1173

fig. 6 zeigt ein weiteres Beispiel einer Anordnung der Statorelemente·

Bei der .Anordnung nach fig· 6 sind die Statorelement· SA1 und SA2 der Α-Phase bezüglich der Mittelachse symmetrisch zueinander angeordnet· Das gleiche gilt für die Statorelemente SB1 und SB2 der B-Phase und die Statorelemente SC1 und 302 der G-Phase*

Diese Anordnung der Statorelement· ermöglicht es, die auf das Kotorelemeat einwirkenden Eräfte auezugleioheA· Im Falle dieses Beispiel· haben die Statorzähne der Statorelemente der betreffenden Phase die gleiche Phaeenbeziehung zu den entsprechenden anderen Phasen* wie im vorher beschriebenen fall·

Di· bisher beschriebenen Beispiele betreffen den fall dreier Phasen· SelbstTsrständlich ist es möglich, die Anzahl der Phasen zu erhöhen oder zu Terringern. Wenn die Anzahl der Phasen als m bezeichnet wird, so müssen die Staterzähne des Stat or elemente· bezüglich der Kotorzähne zwischen den verschiedenen Phasen jeweils um 1/m der Seilung verschoben werden·

In den fig· 7 bis 11 sind verschiedene Beispiele von Statorelementen für den erfindungsgemäßen Schrittmotor dargestellt.

Fig· 7 zeigt ein Beispiel, bei dem das U-förmige Statorteil durch Ebenen 23 und 24 unterteilt ist, die mit den entsprechenden Endflächen der Endstücke 6 und 7 der Magnetpole fluchten·

-7-109834/1173

In den Zwischenteil ist ein Abstandhalter 13 eingefügt. Fig. 8 zeigt ein längs der Mittellinie 26 des Mittelteile unterteiltes Statorteil· Fig. 9 zeigt ein durch Ebenen 27 umd 28 unterteiltes Statorteil, die mit den entsprechenden inneren Flächen der Schenkel 10 und 11 fluchten. In den mittleren Seil ist ein Abstandhalter 29 eingefügt. Fig. 10 zeigt ein Beispiel, bei dem das Statorteil zusätzlich zu dem in Fig. 9 dargestellten Fall an den Endstücken des Magnetpols durch Ebenen 30 und 31 getrennt ist. Fig. 11 zeigt ein Beispiel, bei dem das Stator- J teil nur längs der Fläche 32 unterteilt ist, die mit der Innenfläche des Schenkels 11 fluchtet.

Es wird nun die Arbeitsweise des beschriebenen Sehrittmotors erläutert·

Wenn bei dem Schrittmotor lach Fig. 3a die Wicklung WA des Statorelementes der A-Phaae erregt wird, dreht sieh das Rotorelement in eine Lage_r in der die Botorzähne den Statorzähnen des Statorelementes SA gegenüberliegen und mit diesen fluchten· J Sodann wird die Wicklung WB der B-Phase dadurch erregt, dal ihr ein elektrischer Strom zugeführt wird, während gleichseitig die Erregung der Α-Phase unterbrochen wird. Bas Hotorelement dreht sich in eine Lage, in der die Sotorzähne den Statcr-,zähnen des Statorelementes der B-Phase gegenüberliegen und mit diesen fluchten. Wenn dann die Wicklung WC der C-Phase erregt wird, während gleichzeitig die Erregung der B-Phase unterbro- ϊϊ,-u wird, dreht sich das Eotorelement in eine Lage, in der diö Bci593?«ähiw den Statöraähnen des Statorelementes der 0- '**

10 9 8 3 4/1173

Phaee gegenüber liegen·

Zusätzlich zu der erwähnten Erregungsmethode ist es natürlich möglich, die bekannte Zweiphasen-Sinphasen-Erregungsmethode oder irgend eine andere Methode zum Antreiben des erfindungsgemäflen Schrittmotors anzuwenden·

Vie beschrieben, ist bei dem erfindungsgemäßen Schrittmotor nur ein Rotorelement erforderlich, so daß es möglich ist, das Rotorträgheitsmoment mehr zu verringern, als im Falle bekannter Schrittmotoren de,s Reihentype· Sa darüber hinaus die Statorelement· der betreffenden Blasen in Umfangsrichtung angeordnet sind und jedes Statorelement eine Tielzahl von Statorzähnen besitzt» 1st es möglieh, das Ausgangsdrehmoment wirksam zu erzeugen und außerdem den Motor in umgekehrter Drehrichtung anzutreiben·

Is kann ein verbessertes Xtrehmoment-Irägheitsmoment-Terhältnis erzielt werden·

Außerdem hat das einzelne Statorelement einen unterteilten und vereinfachten Aufbau, so daß die Herstellung und Zusammensetzung, wie das Anordnen der Wicklungen, extrem einfach wird·

2 Ansprüche
11 Fig.

109834/1173

Claims (1)

1. 71/8709

   Ansprüche

   Μ·/Elektrischer Schrittmotor, der eine Anzahl verschiedener Phasenabsohnitte enthält, in denen ein Rotoreleaent mit einer Anzahl in einer vorgegebenen gleichmäßigen Teilung aageordne- % ten, radial aus einem Umfang vorstehenden Rotorzähnen vorgesehen ist, ferner mehrere Statorelemente vorhanden sind, von denen jedes eine Vielzahl von Statorzähnen enthält, die in derselben Seilung» wie die vorgegebene feilung der Rotorzähne angeordnet sind und den Rotorzähnen gegenüber liegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Statorelemente (SA, SB, SC) U-förmig ausgebildet sind und die Statorzähne (A1, A2...) den Rotorzähnen (4) in axialer Richtung gegenüberliegen und daß die U-förmigen Statorelement· J so angeordnet sind, daß die Phase der· Statorzähne bezüglich der zugeordneten Zähne des Rotorelementes räumlich in Umfangsrichtung verschoben ist«

   2· Schrittmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß jedes der U-förmigen Statorelemeiit· wenigstens an einer Stelle unterteilt ist (Fig. 5 feie 11)·

   109834/1173

   Leerseite