DE2308053A1

DE2308053A1 - Unipolarer drehschrittmotor

Info

Publication number: DE2308053A1
Application number: DE19732308053
Authority: DE
Inventors: Helmut Stechmann
Original assignee: Kienzle Uhrenfabriken GmbH
Current assignee: Kienzle Uhrenfabriken GmbH
Priority date: 1973-02-19
Filing date: 1973-02-19
Publication date: 1974-08-22

Description

Unipolarer Drehschrittmotor Die vorliegende Erfindung betrifft einen Drehschrittmotor mit unipolarer Ansteuerung, dessen vormagnetisierter Rotor sich im magnetischen Feld einer Steuerspule taktmäßig bewegt.
Drehschrittmotoren zum Antrieb von Uhren oder anderen zeithaltenden Geräten werden im allgemeinen von Signalen angesteuert, deren Polarität alterniert. Die von diesen Signalen durchflossene Steuer spule erzeugt ein magnetisches Feld, dessen Nord- und Südpole periodisch vertauschen. In diesem magnetischen Wechselfeld bewegt sich ein vormagnetisierter Rotor. Der Drehsinn wird dabei von mechanischen Vorrichtungen oder durch eine spezielle Formgebung der Polschuhe festgelegt (<T-OS 1 960 581, DT-GM 6 942 618, DT-GM 7 043 184).
Solche Drehscrittmotoren können einpolig oder mehrpolig ausgeführt sein. Häufig werden zur Erzielung erwünschter Eigenschaften besondere Polformen vorgeschlagen (DT-AS 1 613 479). Dise konstruktiven Details sind jedoch für die vorliegende Erfindung unerheblich und können im Prinzip zum Te-il auch auf diese angewandt werden.
Die bekannten bipolaren Drehschrittmotoren benötigen aufwendige Treiberschaltungen, da die in Motorspule zwei Richtungen vom Strom durchflossen wird.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, einen Drehschrittmotor zu entwickeln, der durch die einfachste Impulsform eines Frequenzteilerausganges ansteuerbar ist, d.h.bei deiMotorspule nur in einer Richtung von Strom durchflossen wird. Dieser Motor soll möglichst mit allen Vorzügen eines Drehschrittmotors mit bipolare Ansteuerung versehen sein, d.h. günstigen Wirkungsgrad haben und betriebssicher über einen großen Spannungsbereich, sowie weitgehend unabhängig von der Impulsdauer sein.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der vorliegenden Erfindung darin, daß sich der Rotor im Feld eines Permanentmagneten befindet und das durch einen Stromimpuls durch die Steuerspule erzeugte Feld im Bereich des Rotors entgegengesetzt und größer ist als das permanente Magnetfeld, wobei die Fangbereiche der Felder sich teilweise überdecken.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Figuren erklärt: Fig.1 zeigt die Vormagnetisierung in Serie zum elektromagnetischen Feld.
Fig.2 zeigt, wie sich die durch Impuls und Pause ausgelösten beiden Schrittwinkel überschneiden.
Fig.3a zeigt'den Impuls UB als Funktion des Drehwinkels Fig.3b zeigt gestrichelt den Verlauf des vom Permanentmagneten verursachten Drehmoments, und durchgezogen den Verlauf des von der Steuerspule verursachten Drehmoments als Funktion des Drehwinkels #.
Fig.3c zeigt das resultierende Drehmoment als Funktion des Drehwinkels Fig.4a 4b zeigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, bei denen das eingebaute Magnetfeld parallel zum elektromagnetischen Feld der Steuerspule liegt.
Der in Fig. 1 dargestellte Drehschrittmotor unterscheidet sich von den herkömmlichen bipolaren Ausführungen durch den schraffiert dargestellten Permanentmagneten P. Dieser Permanentmagnet P unterbricht das Joch J, auf welchem die Steuerspule S angebracht ist. Er erzeugt die Vormagnetisierung B2 und sorgt so auch in der Impulspause (ohne Strom durch die Steuerspule) für eine Vorzugsrichtung des Rotors R. Der selbst vormagnetisierte Rotor stellt sich dabei in die Stellung 1. Die Pole des Jochs sind so ausgeformt, daß sie auf den Rotor das in Fig. 3b gestrichelt gezeigte Drehmoment als Funktion des Winkels Y ausüben. Es bewirkt, daß der Rotor R aus jeder Winkellage, die innerhalb des gestrichelten Kreisbogens K1 in Fig. 2 liegt, in die Stellung 1 gedreht wird. Der Kreisbogen K definiert den "Fangbereich" des Permanentmagneten P.
Während der Impulsdauer (Fig.3a) wird durch die Steuerspule S so ein Strom geschickt, daß das dadurch entstehende Magnetfeld 13 dem ein-3 gebauten Magnetfeld B2 entgegengesetzt ist und dieses überkompensiert. Im Magnetfeld B3 hat der Rotor die neue Ruhelage 2. Fig. 3b zeigt ausgezogen den Verlauf des Drehmoments auf den Rotor unter Einwirkung dieses Magnetfeldes B3.
Der entsprechende Fangbereich ist in Fig. 2 durchgezogen dargestellt und mit K2 bezeichnet.
Wie aus Fig. 2 hervorgeht, überschneiden sich die durch Impuls und Pause ausgelösten beiden Schrittwinkel. Bestromt man die Steuerspule entsprechend Fig. 3a, so ergibt sich effektiv das Drehmoment auf den Rotor, das in Fig. 3c dargestellt ist. Unter seiner Einwirkung dreht sich der Rotor bei jedem Impuls um volle 3600 Aus Fig. 2 ist entnehmbar, daß von der Stellun 1 der Rotor R sich unter der Einwirkung des Spulenfeldes bis zur Stellung 2 dreht, in welcher sich der Rotor R bereits im Fangbereich des Permanentmagnetfeldes befindet. Verschwindet das Spulenfeld, dreht sich der Rotor unter der Einwirkung des Permanentmagnetfides von der Stellung 1 in die Stellung 2, und zwar in der gleichen Drehrichtung wie von der Stellung 1 zur Stellung 2.
Die in Fig. 1 gezeigte Vormagnetisierung kann natürlich auch durch ein entsprechend vormagnetisiertes Jochblech erreicht werden.
Nach?teilig für die in Fig. 1 gezeigte Ausführung ist die Vormagnetisierung in Serie zum elektromagnetischen Kreis. Dadurch wird die magnetische Leitfåhigkeit des elektromagnetischen Kreises verringert, was einen schlechteren Wandlerwirkungsgrad zur Folge hat. Wird der Permanentkreis parallel zum Elektromagnetkreis geschaltet, wird die Leitfähigkeit nicht mehr beeinträchtigt.
In Fig. 4a ist das dadurch erreicht, daß der Perein 3 manentmagnet P auflStatorblech des Jocheslaufgesetzt ist. In der Ausführung nach Fig. 4b ist der Permanentmagnet P auf die Pole des Joches J gesetzt und umschließt den Rotor R völlig.
Alle geschilderten Ausführungen haben gemeinsam, daß die Steuer spule immer nur in einer Richtung vom Strom durchflossen wird; damit ist die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe gelöst.
Ansprüche

Claims

Ansprüche 0 Drehschrittmotor mit unipolarer Ansteuerung, dessen vormagnetisierter Rotor sich im magnetischen Feld einer Steuerspule taktmäßig bewegt, dadurch g e'k e n n z e i c h n e t, daß sich der Rotor im Feld eines Permanentmagneten befindet und das durch einen Stromimpuls durch die Steuerspule erzeugte Feld im Bereich des Rotors entgegengesetzt und größer ist als das permanente Magnetfeld, wobei die Fangbereiche sich teilweise überdecken.
2. Drehschrittmotor nach Anspruch 1, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, daß das Permanentmagnetfeld in Serie zum Spulenmagnetfeld liegt.
3. Drehschrittmotor nach Anspruch 1, dadurch g e -.k e n n ze i c h n e t, daß das Permanentmagnetfeld zum Magnetfeld der Steuerspule parallel liegt.
4. Drehschrittmotor nach Anspruch 1 und 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Permanent Magnet in einer Aussparung des Joches liegt.(Fig.1)
5. Drehschrittmotor nach Anspruch 1 und 3, dadurch g e k e n n z e i ch n e t, daß der Permanentmagnet auf das Joch aufgesetzt ist. (Fig. 4a).
6. Drehschrittmotor nach Anspruch 1 und 3, dadurch g ek e n n z e i c h n e t, daß der Permanentmagnet auf die Pole des Joches aufgesteckt ist. (Fig.4b).
7. Drehschrittmotor nach Anspruch 1 und 2, dadurch g e k e n-n-z e i c h n e t, daß die Vormagrietisierung durch ein vormagnetisiertes Jochblech erreicht wird.
n. Drehschrittmotor nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß Rotor und Stator mehrpolig ausgeführt sind.
9. Drehschrittmotor nach Anspruch 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Permanentmagnet im Bereich des Joches dessen Kontur aufweist.

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