DE2249729A1

DE2249729A1 - Schrittmotor

Info

Publication number: DE2249729A1
Application number: DE2249729A
Authority: DE
Inventors: Edmund Bausch; Wilhelm Dipl Ing Dr Binder; Rudolf Hauer
Original assignee: Binder Magnete GmbH
Current assignee: Binder Magnete GmbH
Priority date: 1972-10-11
Filing date: 1972-10-11
Publication date: 1974-04-25
Also published as: FR2203212A1; GB1436199A; FR2203212B3; CH555618A; IT994208B; US3855486A

Description

Sotoi^rraotor

Pie Erfindung betrifft einen Schrittmotor, auch Schritt-· iichaltffiotor gemannt, der im wesentlichen aus mehreren axial hintereinander angeordneten, elektrisch, erregbaren S tat or syst einen and. eines diesen zugeordneten Rotor.' benteht. Me Polgehuhe der Statorsystetpe T?avi„ der Rotorabadmit te sind derart gegeneinancler versetzt _s daß d«r Rotor bei nacheinander erfolgender Erregung-dor Statorsysbeao in Drehöe^sgung »/ersetat v/erden kann. Ein wesentlicher Vorteil des Schrittmotors iot, daß sein Reter in Ab'him» giglce.lt von der St&torerregang in genau vorherbe st irarntai'er Win'fcellegeti gebracht und in diesen gehauen werden liann« Er eignet sich darum vor allem als Servomotor für Steuorimgszwecke und der gleicher·..

Ib ist eine Vielzahl von nach dem oben erläuterten. System arbeitenden Schrittmotoren bekannt geworden, die jedoch wegen ihres teilweise noch zu komplizierten Aufbaues, wegen ihres geringen Wirkungsgrades und der beschränkten. Anwendungjsmögliehkeiten nur in geringer em Umfang Eingang

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in die Praxin gefunden haben.

Me vorliegende Erfindung gslit von einem aus der deutschen Patentschrift 1 158 624 bekannten Schrittmotor aus, der aus mehreren axial hintereinander angeordneten Statorsystemen, die jeweils eine koaxial zur Rotorachse angeordnete Statorapnle und beidseitig der Spule vorgesehene, über ein Joch miteinander verbundenen Siatorpolscheiben mit radial gerichteten Polschuhsn aufweisen, sowie aus einem Rotor mit den Statorpqlscbuhen zugeordneten Polsohuhen besteht, welcher zwischen die Statorsysteme beidseitig abschließenden Lagerecheiben verdrehbar gelagert ist.

Bei diceeia bekennten Schrittmotor ist als Joch für alle Systeme ein Hchlsylinder vorgesehen, in welchen, zur Bildung des Stators die Statorpol3oheiben unc die Statorspulen eingesetzt sind. Mc Statorpolscheiben und da3 Joch beatehen aus oasoivem Material.

Nachteilig bei diesem im Aufbau relativ einfach er3oheinenden System ist dats für alle Systeme gemeinsame Joch in Portn des massiven Hohl zylinder ο, welcher einen erheblichen StreufluB bezüglich jedes einseinen Systems bedingt. Außerdem stellen die zwischen den Statorpolscheiben und dera alo Jroh dienenden Hohlzylinder zwangsläufig auftretenden Luftspalte einen .erheblichen magnetischen Widerstand dar, der sntweder au hohen Yeriusten führt oder eine präzise und damit teuere Fertigung erforderlich macht. Wa Verluste dieses bekannten Schrittmotors werden noch dadurcfn erhöht_s daß infolge der masBivön Aus'fciidnns der Ztatorpol scheiben und des Jochß erhebliche Wirbeletrönie auftreten^ welchen den Hftupt-

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BAD ORJGINAL

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magnetfluß beeinträchtigen wodurch das Drehmoment verringert und der Magnetfeldauf- und -abbau beeinträchtigt ifird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen, d. h, einen Sohritt-^r motor der eingangs erläuterten Art zu schaffen, der trotz einfachen Aufbaus ein größeres Drehmoment bsaitat. Außerdem ist ein Konetruktionsprinzip angestrebt, nach welchem mit wenigen Grimdelcmenten Schrittmotoren ün~ teraohiedlicher Abmessung und Leistung entsprechend dea jeweiligen Anwendungsfall hergestellt werden können, wodurch die Herstellung und Lagerhaltung vereinfacht und damit die. Gestehungskosten herabgesetzt werden«

Nach der vorliegenden. Erfindung wird dieso Aufgabe dadurch gelb*St₁ daß des Joch zwischen:den Statorpolscheiben in Form zweier koaxial zur Rotorachse, gelegener Halbsctaalen angeordnet ist, daß das Joch und/oder die Statorpolscheiben, aus Blechlaraellen o. dgl. bestehen und daß jeweils zwei StatorpoIscheiben mit einem zwei Halbscha len aufweisenden Joch und einer Ringspule ein Stator-. system bilden. .

Bei einer derartigen Anordnung bleibt der Hauptiaagnet.-fluS im wesentlichem auf das Jeweilige Statprsystem und, dem zugeordneten Rotorabschnitt beschränkt, so daß nur ein geringer Streufluß auftritt. Durch die Verwendung lamellierten Bleches für die-Statorpolscheiben und/oder das Joch sind die Virbelstrozaverluste orhebiieh herab~ gesetzt. Insgesamt besitst folglich der erfitidungsgemäße Schrittmotor gegenüber dem hf-ii^kömoilieben ein, größeres· .--.■■>■ Drehmoment und kürzere Magnetfeldauf- und - abb av.Zei teil.

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Ein wesentlicher Vorteil dieses Motors ißt außerdem, daß einzelne St at or systeme in nahezu beliebiger Anzahl aneinandergereiht werden können, so daß Schrittmotoren nach Art des Beuksteusystems aufgebaut werden können. Auch sind die Herstellkosten noch dadurch verringert, da im Gegensatz zu massiven Statorpolecbeiben die für die lamellierten Statorpolscheiben benötigten Bleche aus handelsüblichem fransformatorblech gestanzt werden können.

Ee iat jedooh nuoh möglioh, aasiniv ausgebildete Statorpolscheibeu vorzusehen und nur daß Joch lamelliert auszubilden. Zur weiteren Vereinfachung der Fertigung wird vorgeschlagen, das Joch und die Statorpolsoheiben zu-SGcimensteckb&r auszubilden und diese miteinander zu ver» schrauben, vernieten, verkleben oder in ähnlicher Weise, z. B. durch Löten oder Schweißen, miteinander zu verbinden. In gleicher Weise können auch die Statorsysterae selbst Eusaaeensteokbar v.ntl verbindbar ausgebildet sein, so daß der Hersteller nur eine Anzahl von Statoreysteraen auf Lager zu halten brancht, die entsprechend dem Kunden* auftrag zu den gewünschten Schrittmotoren in kttraeeter Print zusammengesetzt werden können.

Der Rotor für den erfindungsgemäßen Schrittmotor kann entweder massiv und einstückig oder entsprechend der

der Statorsyateme mehrteilig ausgebildet sein, er in beiden Fällen den Statorpolochulien augeordr.et« Polüohuba eulweiat. B»5i oinem mehrteiligen Rotor können nie Kotorelemecte gleichfailo r,Lioaffi!aengeeetzt und verschxaabt. vernietet, verklebt oder in ähnlicher Weise miteinander verbunden werden.

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Um den Streufluß ^edes Systems möglichst "klein zu halten, empfiehlt es Bichy zur magnetischen Entkopplung zwischen den Rotorelementen und/oder den Statorsyatemen Soheiben aus nichtmagnetischem Material, z. 3. aus Kupfer, Bronse, Aluminium o. dg].., einzufügen. Biese Zwischensoheiben !tonnen vorteilhaftervieise¹ gleichzeitig so ausgebildet sein, daß sie der Zentrierung der zusammengesetzten Statorsjsteme bzw. Rotoreleraente dienen.

Nach der erfindungsgemäßen Lehre ist es möglich, icentisca ausgebildete Statorsysteme zu verwenden, bei welchen die Polsehuhe der Statorbleche miteinander fluchten, wenn die den jeweiligen Statorsystemen zugeordneten Itotorpolsohuhe gegeneinander versetzt angeordnet sind. Zweokmäßigerweise ist der Rotor hierbei aus einseinen iden«- tischen Rotorelementen aufgebaut, die beim J&usammenfügen um "den erforderlichen Winkel gegeneinander verdreht werden. Es ist jedoch auch möglich, einen einstttclrigen Rotor vorzusehen, in welchen entsprechende, gegeneinander versetzte Nuten, zur Bildung der gegeneinander versetzten Polsahuhe eingearbeitet, m_o B. eingeffäat, werden.

In entsprechender Weise ist jedoch auch, die Verwendung eines einstttckigen Rotors mit durchgehenden, aoheparalxelen Polschuhen möglich, wenn nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung Statorsysteme mit gegeneinander veivsetssten Polöobuhen vorgesehen sind.

Gegenstand der Srficdung ist nächstehemi an Hand eines Ausführungabeispielea, daß in der Zeichnung scliömetiscli dargestellt ist, im einzelnen erläutert. In dieser seigen*

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Fig. 1 einen Längeschnitt des erfindungsgeaäßen Schrittmotors und

Fig. 2 einen Radialschnitt längs der Linie H-II in Fig. 1.

Der erfindungegemäße Schrittmotor nach Fig. 1 setzt sich aus drei Statorsysteinen mit den lameliierten Statorpolscheiben 1a, 1b, 2a, 2b, Ja, 3b, den halbschalenförmigen, gleichfalls aus Blechlamellen bestehenden Jochen 1c, 1d, 2c, 2d und Jc, 5d und konzentrisch gewickelten Statorrspulen 1g, 2g, Jg zusammen. Zwischen jeweils benachbarten Polscheiben, nämlich den PoI-scheiben 1b und 2a baw. 2b und Ja, sind die auo nichtni3gnetisch6m Material bestehenden Scheiben 4 und 5 angeordnet, mittels welcher der Streufluß zwischen den Systemen weitgehend verhindert wird, so daß der Hauptfluß φ in der beim System 1 mit strich- · punktierten Linien augedeuteten Weise aur bei dem jeweiligen System wirksam wird. Hierdurch wird das Drehmoment vergrößert und die AnsprechchareJrteristik verbesnert.

Der fl:.x* alle Systeme gejiemrcaisiQ λοιοχ- d, aex aurcageneu- <3e, acjisparallele Polachuhe 6a aufweiat, is* ^ Sß^el- oder Grloitlagern ?a bzw. 8e frei verdrehbar gelagert, welche in diesen entsprechende Ausnehmungen der Logeroder rookelsßiieiben 7 bzv:. 8 eingesetzt sind.

BIe Statorpolsche.lben weiöen αηϊ ihrer dew Kotor 6 augevfendten Seite radial gerichtete Polachnhe 1e und 1f, ^e und 2f, 3e und 5i" auf, deren Anzahl der Anzahl der r.otorp'ilschuhe eutspcicht, die jedoch gegeneinander jeweils um ein Drittel rter IYlteilung- versetzt Bind,

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BAD OBIQiNAL

In aus öler Zeichnung nicht ersichtlicher Weise sind die Halbsehalen 1c und "Id, 2o und 2d, 2e iruö 2d Kit den jeweils benachbarten Statorpolscheiben 1a und 1b» 2a und 2b, 3a und 3b verbunden, vorzugsweise vernietet. Beim Zusammenbau der Statorsyßteine ssu einem Statorblock wirken die der magnetischen Entkopplung dienenden Zwischeiisclieiben 4 und 5 gleichzeitig ale Zentriersoheioen derart, daß die einaelnen Statorsysterae gegeneinander den für die Punktionsweiße des. Motora erforderlichen Winkel erhalten. Mir den Zusammenhalt des in diesem Pail aus drei Statorsjstemen gebildeten Sftatorbloclca sorgen vier Schraubholaon 91 die entsprechende Bohrungen der Statorpolbleohe äurchsetsen, doron G^winde'GGil 9b in GewiiidebohruYigen der einen Lägerßchöibe. S eingreifen und deren Köpfe 9a in Absenkungen der anderen Lagerscheine 7 Platz finden, wie die untere Hälfte des Schnittes gemäß Pig. 1 deutlich

Trots günstiger elektrischer Eigenschaften ißt der Auf--» bau des erfindungogemäßen Motors so einfach, daß er eine preisgünstige Maeaenfertigurig erlaubt und außerdem weitgehende Abwanölimgen unter Zuhilfenahffie gleichartig ausgebildeter Bauelementen ermöglicht. .

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Claims

Patentansprüche:

(1. !Schrittmotor, bestehend aus mehreren axial hintereinander angeordneten Stator systemen, die jeweils eit:e koaxial-, zur Rotorachse angeordnete Statorspule und beiäeeitig der Spule vorgesehene, über ein Joch miteinander verbundene Statorpolecheibeu mit radial gerichteten PoI-echuhen aufweisen, sowie aus einem Rotor mit den Statorpolflohuhen zugeordneten Poleohuhen, der zwischen die Statoreyeteme boldseitig abschließenden Lagersoheibea verdrehbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß daa Jooh (1c, 1d; 2c, 2d; 3c, 3d) swieohen den Statorpolsoheiben (1a, 1b; 2a, 2b; 3a, 3b) in Form zweier koaxial eur Rotorachee gelegener Halbeohalen (1c, 1d; 2c, 2d; 3c, 3d) angeordnet ist, daß dae Jooh (1c, 1d; 2o, 2d; 3o, 3d) und/oder die Statorpolsohelben (1a, 1b; 2a, 2b; 3a, 3b) uus Blechlauelleb o. dgl· bestehen und daß jeweilö zwei StatorpolscheibeB (1a, 1b fcEw., 2a, 2b bzw. ?a, 3b) mit einem swei Halbechalen (ic, 1d bzw. 2ct 2(1 basw. 3o, 3d) aufweisenden Jooh uud ein<ir Ringspule (1g, 2g, 3) ein Statoraystem bilden.

?.. Schrittmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, de; nur ine Joch (1c, 1d; 2c, ?.d; 3c _t 3d) aut? B?>echlsimeiloji göbiläet ist, während die mac«ir rsind.

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3. Schrittmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Joch (1c, 1ct; 2c, 2d; 3o, 3d) und die Statorpolscheiben (1a, 1b; 2a, 2b; 3a, 3b) Busammengesteokt und verschraubt, vernietet, verklebt oder in ähnlicher Weise miteinander verbunden sind.

4. Schrittmotor naoh Anspruch 1, 2 oder 3_f dadurch gekennzeichnet, daß die Statorsysteme (la - la; 2a -2d; 3a - 3d) zusammengesteckt und versohraubt, vernietet, verklebt oder in ähnlicher Weise miteinander verbunden sind.

5. Schrittmotor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-4-, dadurch gekennseielmet, dsß der achsparallele PoI-schuhe aufweisende Rotor (6) massiv und einstückig oder entsprechend der Anzahl der Statorsysteme mehrteilig ausgebildet ist.

6„ Schrittmotor nach Anspruch 5» dadurch gekennseich.net, daß die Rotorelemente des mehrteiligen Rotors zusammengesteckt und verschraubt, vernietet, verklett oder in ähnlicher Weise miteinander verbunden sind,

?. Schrittmotor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bia i_t dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Betörelementen tmd/od.er den Statorayötecion (la - 1dj 2a - 2d; 3a - 3d) Scheiben (4₅ 5) aus nioh^magnetiechen Material vorgesehen uind, die voraupsvielse gleichzeitig der der zasaßiuengeaetaten Elemente fiienstu

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8. Schrittmotor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Polsohuhe der Statorsystetoe miteinander fluchten und die den jeweiligen Statorsystemen zugeordneten Rotorpolschuhe gegeneinander versetzt 3ind.

9. Schrittmotor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Poleohuhe (ie_r 1f; 2e, 2f; 3o, 3f) der Statorsysteme (1a - 1d; 2a - 2d; 3a - 3d) gegeneinander versetzt sind, während die FoI-ochuhe (6a) des vorzugsweise elnstücklgen Rotors (6) miteinander fluchten.

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