DE2241622A1 - Elektrischer schrittmotor - Google Patents

Elektrischer schrittmotor

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DE2241622A1
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rotor
teeth
stepper motor
stator
tooth
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DE2241622A
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DE2241622B2 (de
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Seiuemon Inaba
Sakae Yamamura
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Fujitsu Ltd
Fanuc Corp
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Fujitsu Ltd
Fujitsu Fanuc Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K37/00Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors
    • H02K37/02Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of variable reluctance type
    • H02K37/08Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of variable reluctance type with rotors axially facing the stators
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K19/00Synchronous motors or generators
    • H02K19/02Synchronous motors
    • H02K19/10Synchronous motors for multi-phase current
    • H02K19/103Motors having windings on the stator and a variable reluctance soft-iron rotor without windings

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Description

  • Elektrischer Schrittmotor Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schrittmotor mit einem drehbar in Gehäuseteilen gelagerten Rotor, der eine Vielzahl von gleichwinklig angeordneten, geschichteten Rotorzähnen enthält, die durch ein Halteelement getragen sind, der ferner eine Statoranordnung mit einer Anzahl von ortsfest in den Gehäuseteilen befestigten Statorelementen aufweist, die so um den Rotor angeordnet sind, daß die Statorzähne der Statorelemente den Rotorzähnen über Luftspalte in axialer Richtung gegenüberliegen.
  • Bei den bekannten elektrischen Schrittmotoren ist die Schichtung der Rotorzähne, die zur Verhinderung von Wirbelströmen vorgenommen wird, bezogen auf die Mittelachse des Rotors in Umfangsrichtung vorgeIL(DjllIlen. Der von einem Zahnpol des erretten Stators austretende magnetische Fluß kann demzufolge aufgrund des von der Schichtung der Lamellen herrührenden magnetischen Widerstandes des Rotorzahnes in Umfangsrichtung in dieser Richtung nur schwer durch den Zahnpol fließen. Die Folge ist, daß die auf dem in thiifangsrichtung fließenden magnetischen Fluß beruhende magnetische Anziehungskraft nicht stark genug ist um als Antriebskraft für den Rotor zu dienen.
  • So wird nur ein relativ kleiner Teil des von dem erregten zahnförmigen Statorpol ausgehenden magnetischen Flusses zur Erzeugung einer magnetischen Anziehungskraft für den Antrieb des Rotors ausgenutzt. Eine Vergrößerung des Intriebsmomentes ist somit bei dem bekannten elektrischen Schrittmotor nur begrenzt möglich.
  • Wenn bei dem beschriebenen elektrischen Schrittmotor einer der Rotorzähne in Drehrichtung des Rotors außerhalb der Fluchtlinie mit den gegenüberliegenden Statorzähnen ist, dann tritt der aus den Statorzahnpolen ausgehende magnetische Fluß sowohl in den vorderen als auch den seitlichen Zahnpol des Rotorzahnes ein. Die magnetische Aiiziehungskraft wird so erzeugt, daß nich der Rotor in normaler Drehrichtung dreht. Der zum seitlichen Zahnpol des Rotorzalines fließende magnetische Fluß nimmt mit der Zunahme der Abweichung von der fluchtenden Stellung in Umfangsrichtung zwischen dem Rotorzahn und den Statorzahnen zu.
  • Bei dem bekannten Rotorzahn kann durch den durch die Schichtung der Lamellen in Flußrichtung herrührenden magnetischen Widerstand der magnetische Fluß durch den Rotorzahn jedoch nicht zunehmen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die durch den Aufbau des Rotorzahnes bei einem bekannten elektrischen Schrittmotor bedingten oben erwähnten Mängel zu beseitigen.
  • Dies ist erfindungsgemäß dadurch möglich, daß die Rotorzähne als durch Schichten einer Vielzahl von Lamellen in radialer Richtung des Rotors hergestellte lamellare Elemente ausgebildet sind.
  • Der in den Rotorzähnen erzeugte Wirbelstrom wird hierbei weitestgehend reduziert und somit -ein hoher Wirkungsgrad des elektrischen Schrittmotores erhalten. Gleichzeitig kann durch Ausnutzung des durch die seitlichen Zahnpole der Rotorzähne fließenden magnetischen Flusses eine Vergrößerung des erzeugten Antriebsmomentes speziell beim Beginn der Schrittbewegung des Rotors erhalten werden.
  • Die Erfindun wird im folgenden dur ch Ausführungsbeispiele anhand von 4 figuren näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 a) und 1 b) eine Vorder- und eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Rotors, Fiß. 2 a) eine perspektivische Teilansicht, die den lamellenertigen Aufbau eines Rotorzahnes darstellt und die Verbindung zwischen dem Rotorzahn und einer Indexhalteplatte, Fig. 2 b) eine perspektivische ansicht einer in den Rotorzalin nach Fig. 2 a) einzusetzenden Lamelle, Fig. 3 a) und 3 b) den Fig. 1 a) und 1 b) ähnliche Ansichten einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rotors, Fig. 4 a) einen Längsschnitt der schematisch einen speziellen Typ eines elektrischen Schrittmotors darstellt, in den der erfindungsgemäße Rotor eingebaut ist und Fig. 4 b) eine vergrößerte perspektivische Teilansicht eines Rotorzahnes und von Statorzähnen zur Veranschaulichung des bei der erfindungsgemäßen Anordnung in den Rotor-und Statorzähnen auftretenden magnetischen Flusses.
  • Bei der in den Fig. 1 a) bis 2 b) dargestellten Anordnung ist eine Indexhalteplatte 1, die eine Vielzahl von Einsetzschlitzen 5 enthält, welche in Umfangsrichtung gleichwinklig, d.h. in gleicher Teilung angeordnet sind und die in der äußersten Peripherie der Indexplatte radiale Offnungen 5 a aufweisen, fest auf einer Rotorwelle 3 befestigt. In die Indexhalteplatte 1 sind Rotorzähne 2 eingefügt. Die Rotorzähne bestehen aus einer Vielzahl von Lamelle /, von denen jede, wie Fig. 2 b) zeigt, Ausschnitte 15 aufweist und sind j jeweils in die Schlitze 5 durch die Öffnungen 5 a von einer Richtung aus eingefügt, die längs einer parallel zur ilatte 1 liegenden Ebene liegt. Die iiussclmitte 15 des jeweiligen Rotorzahnes greifen, wie dies Fig.
  • 2 a) zeigt, um die Randbereiche 14 des Schlitzes 5. Eine feste Verbindung zwischen den Rotorzähnes 2 und der Haltenplatte 1 wird beispielsweise mittels Löten oder kleben erhalten, wie dies durch das Bezugszeichen 8 in Fig. 2 a) angedeutet ist, oder auch durch mechanisches Verkeilen. Die Halteplatte 1 weist gemäß Fig. 1 b) an der linken und der rechten Seite btützteile'4 zum wecke der Verstärkung am. er durch die Indexplatte 1, eine Vielzahl von Rotorzähnen 2 und die Stützteile 4 gebildete Rotorkörper 20 steht mit einem Flanschteil 6 der Rotorwelle 3 in Verbindung. Der Rotorkörper 20 ist mittels eines Gewindeteils 9 und einer Mutter 10 von der entgegengesetzten beite des Flanschteiles 6 her festgeklemmt.
  • Die Fig. 3 a) und 3 b) stellen einen weiteren, in wesentlichen Iierkealen jedoch gleichen Rotor wie die Fig. 1 a) und 1 b) dar.
  • Für r;leichc Elemente sind die gleichen Bezugszeichen gewählt worden.
  • Bei der in den Fig. 3 a) und 3 b) dargestellten Ausführungsform ist eine Indexhalteplatte 31 durch (einen Befestigungsring 32, der mittels eines Gewindeteiles 9 und einer Mutter 10 fest an der Welle 3 angebracht ist, auf der Rotorwelle 3 befestigt. Die Halteplatte 31 ist durch Befestigungsschrauben 31 fest an einem Flanschteil 36 den Befestigungsringes 32 befestigt. Der wesentliche Unterschied des Rotors gemäß den Fig. 3 a) und 3 b) gegenüber dem Rotor gemäß den Fig. 1 a) und 1 b) besteht darin, dem in der Indexhaltelntte 1 keine äußeren Öffnungen 5 a vorgesehen sind. Selbstverständlich sind derartige Öffnungen am inneren Ende des jeweiligen Indexschlitzes 35 vorgesehen, damit die Rotorzähne 2 leicht in die Schlitze 35 eingesetzt werden können. Die Öffnungen sind in der Zeichnung nicht dargestellt.
  • Das Entfallen der äußeren Öffnungen ¼ a gewährleistet eine sichere Halterung der Rotorzähne 2 in den jeweiligen Schlitzen 35 unter der Zentrifugalkraft während der Drehung des Rotors.
  • Fig. 4 a) stellt ein Beispiel eines elektrischen Schrittmotors dar, in den der in Fig. 1 a) und 1 bj veranschaulichte Rotor eingebaut ist. Wie Fig. 4 ) zeigt, ist der Rotor in Lagern 25 drehbar gelagert, die in Gehäuseteile 23 und 24 eingesetzt sind.
  • An jeden Rotorzahn 2 des rotors schließt sich auf der den Statorzähnen 13 gegenüberliegenden Seite ein kleiner axialer Luftspalt an. Jedes Statorelement ,0 enthält ein Paar geschichteten Kerne 11, Statorzähne 13, die an der Endfläche eines jeden Kernes 11 gebildet sind und Erregerwicklungen 12 auf den Kernen 11 für die Erregung des Statorelementes 30. Die Statorelemente sind innerhalb der Gehäuseteile 23 und 24 angeordnet. Auf diese Weise sind die Lamellen jedes Statorkernes 11 in gleicher Weise wie die Lamellen des Rotorzahnes 2 an den zahnförmigen Polteilen in radialer Richtung zur Mittelachse des Rotors geschichtet.
  • Fig. 4 b) stellt eine vergrößerte perscektivische Teilansicht zur Veranschaulichung der Anordnung des Rotorzahnes 2 und der Statorzähne 13 in einander gegenüberliegenden Lage dar.
  • Da bei der erfindungsgemäßen Anordnung der Rotorzahn 2 aus radial geschichteten Lamellen 7 aufgebaut ist, fließt der aus dem Zahnpol 16 a des Statorzahnes 13 austretende magnetische FluB einschließlich eines verringerten Betrages an Wirbelströmen nicht nur durch den vorderen Zahnpol 18 a des Rotorzahnes 2 - in umgekehrter Richtung würde der Fluß natürlich aus 16 b durch 18 b fließen -,sondern der von dem Zahnpol 16 a des Statorzahnes 13 austretende Fluß fließt auch durch den seitlichen Zahnpol 19 des Rotorzahnes 2 (wenn nur die vordere Seite im Hinblick auf die Drehrichtung des Rotors in Betracht gezogen wird) wie dies in Fig. 4 b) durch das Symbol "f" angedeutet ist, ohne auf einen von dem magnetischen Widerstand in den Rotorzähnen herrührenden Widerstand zu treffen. Als Folge hiervon kann der vom Zahnpol 16 a bzw. 16 b austretende magnetische Fluß des Statorzahnes 13 wirksam zur Erzeugung der magnetischen Anziehungskraft zwischen den Statorzähnen 13 und dem Rotorzahn 2 ausgenutzt werden. Dieser effektive Nutzen des magnetischen Flusses wirkt sich insbesondere vorteilhaft auf die Erzeugung eines großem Drehmomentes beim Start der Schrittbewegung der speziellen Art des elektrischen Schrittmotores aus.
  • Da außerdem die Wirbelströme, die durch den magnetischen Fluß induziert werden, welcher durch den Seitenpol 19 des Rotorzahnes 2 fließt, bei der erfindungsgemäßen Anordnung im Vergleich zum bekannten Rotorzahn sehr stark reduziert sind, können die Eisenverluste im Rotorzahn 2 sehr klein gehalten werden.
  • Vorzugsweise wird die Indexhalteplatte 1 bzw. 31, die die Rotorzähne 2 trägt, aus unmagnetischem und nicht leitendem material, wie Keramik, epoxymodifiziertem Polyamid oder glasförmigem Epoxymarterial, hergestellt. Dies wird vorgeschlagen um Wirbelströme in der Halteplatte 1 und ebenso einen magnetischen Streufluß von den Rotorzähnen in die Indexhalteplatte zu vermeiden.

Claims (4)

Patentansprüche
1. Elektrischer Schrittmotor mit einem drehbar in Gehäuseteilen gelagerten Rotor, der eine Vielzahl von gleichwinklig angeordneten, geschichteten Kotorzähnen enthält, die durch ein Halteelement getragen sind, der ferner eine Statoranordnung mit einer Anzahl von ortsfest in den Gehäuseteilen befestigten Statorelementen aufweist, die so um den Rotor angeordnet sind, daß die Statorzähne der Statorelemente den Rotorzähnen über Luftspalte in axialer Richtung gegenüberliegen, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Rotorzähne (2) als durch Schichten einer Vielzahl von Lamellen (7) in radialer Richtung des Rotors (20) hergestellte lamellare Elemente ausgebildet sind.
2. Elektrischer Schrittmotor nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Rotorzähne mit radialen Schlitzen (5), die gleichwinklig verteilt in dem Halteelement (1) gebildet sind, in Eingriff stehen.
3. Elektrischer Schrittmotor nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Halteelement für die Rotor zähne aus einem unmagnetischen und elektrisch nicht leitendeu Material hergestellt ist.
4. Elektrischer Schrittmotor nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Verbindung zwischen den Rotorzähnen und dem Halteelement durch ein Haftmittel (Kleber,Lot) hergestellt ist.
DE19722241622 1971-08-24 1972-08-24 Elektrischer Schrittmotor Expired DE2241622C3 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1971076000U JPS4831513U (de) 1971-08-24 1971-08-24
JP7600071 1971-08-24

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE2241622A1 true DE2241622A1 (de) 1973-03-15
DE2241622B2 DE2241622B2 (de) 1975-06-05
DE2241622C3 DE2241622C3 (de) 1976-01-29

Family

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Also Published As

Publication number Publication date
FR2150513B1 (de) 1978-03-03
JPS4831513U (de) 1973-04-17
DE2241622B2 (de) 1975-06-05
US3783319A (en) 1974-01-01
GB1393586A (en) 1975-05-07
FR2150513A1 (de) 1973-04-06

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