DE2346629A1

DE2346629A1 - Elektrischer schrittmotor, insbesondere fuer zaehlwerke

Info

Publication number: DE2346629A1
Application number: DE19732346629
Authority: DE
Inventors: Bernhard Herbert Leslie Gray; Maurice Graham Mcbride
Original assignee: Sangamo Weston Inc
Current assignee: Atos Origin IT Services Inc
Priority date: 1972-09-18
Filing date: 1973-09-15
Publication date: 1974-04-11
Also published as: JPS4970123A; FR2200664B1; AU6024273A; FR2200664A1; ZA737278B; GB1446863A; US3946259A

Description

14. September 1973 SW 245/73

Anmelder in:

SANGAMO WESTON LIMITED, Great Cambridge Road, Enfield, Middlesex,, England.

"Elektrischer Schrittmotor, insbesondere für Zählwerke"

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schrittmotor, bestehend aus einem permanent magnetisierten, mit außenseitigen Magnetpolen versehenen Rotor, der auf einer Drehachse angeordnet ist, aus einem stationären,ein Paar von Stator-Polgliedern aufweisenden Magnetfeld, von denen wenigstens eine Poloberfläche der Außenseite des Rotors zugewandt ist und aus einer elektromagnetischen Wicklung, die einem Teil des stationären Magnetfeldes zugeordnet ist und bei Erregung ein dem Feld der Stator-Polglieder entgegengesetztes magnetisches Feld aufbaut.

Derartige Schrittmotoren werden insbesondere für Arbeitszähler verwendet, die abseits von integrierenden Meßgeräten, wie z. B. elektrische Kilowatt-Stundenzähler, eingebaut werden„ Die vorliegende Erfindung betrifft auch Fernzähler-Vorrichtungen

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und -systeme, die solche Schrittmotoren einschließen und im besonderen solche, wie zur Verwendung von äußeren Meßzählern zur Anzeige der Zählerablesung von elektrischen Kilowatt-Stunden und anderen Gebrauchs-Versorgjngs zählern innerhalb von Gebäuden.

Das ältere britische Patent Nr. 1 287 292 der Anmelderin beschreibt einen Fernzähler, der mit einem Direkt-Strom-Schrittmotor ausgerüstet ist, der durch einen Einzel-Po!wender im integrierenden Meßkreis so geregelt wird, daß Stromstöße von alternierender Gegenpolung erzielt werden, um die Schrittmotorspule jederzeit zu erregen, daß der Polwender einen Kontakt barsteilt oder ihn unterbricht. Auf diese Weise wechselt die Polarität des Stromes durch die Schrittmotor-Spule in jedem Moment der Polwendung und jeder derartige Polaritäts-Wechsel (der sich bei jedem Kilowatt-Stunden-Zähler durch z.B. ein integrierendes Zählwerk abspielt) bewegt den Rotor des Schrittmotors um eine halbe Umdrehung weiter. Dabei ist ein Reduktionsgetriebe zwischen dem Schrittmotor und einer Anzeigetrommel der Fernzähler-Vorrichtung vorgesehen, so daß jeder Wechsel der Polarität die Zählertromrael um ein Zehntel einer Umdrehung weiterrückt.

Diese ältere Anordnung erfordert die Vorsehung von Gleichrichtern in dem Kreis des integrierenden Zählwerks^ um Stromimpulse von alternierender Gegenpolung für den Fernzähler zu erreichen.

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Auch ist es in dieser älteren Anordnung notwendig, daß jeder Bewegungsschritt des Rotors aus einer Bewegung durch einen vollen 180° Winkel besteht.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer alternativen Anordnung, welche die Notwendigkeit für die Erzeugung der Stromstöße von entgegengesetzter Polarität vermeidet, wobei der Schrittmotor derart angeordnet wird, daß er durch Stromstöße von konstanter, bekannter Polarität vorwärts bewegt wird, die durch einen Ein-Aus-Schalter-in dem Kreis des integrierenden Zählers geregelt werden« Die vorliegende Erfindung vermeidet auch den Gebrauch von Gleichrichteränordnungen in dem integrierenden Meßkreis, da die Fernzähler- Vorrichtung durch Wechselstrom-Stöße von dem integrierenden Zähler ausgelöst wird. Das bedeutet, daß, falls eine Fernzähler-Vorrichtung an einen bereits vorhandenen integrierenden Zähler in z.B. häuslichen Bereichen angeschlossen werden soll, die einzige vorzunehmende Änderung an dem integrierenden Zählerkreis im Einbau eines Ein-Aus-Schalters beruht, da alle anderen notwendigen Kreise direkt in der zu installierenden Fernzähler-Vorrichtung eingebaut werden können.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Schrittmotors, der einen zuverlässigen Betrieb der Zählervorrichtung bewirken kann, insbesondere bei einer

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Zählervorrichtung des sogenannten Umlaufzähler-Typs, der eine Vielzahl von koaxialen Trommeln aufweist, die an ihren betreffenden Umfangsflächen mit Zahlenangaben ausgerüstet und darauf abgestimmt sind, in herkömmlicherweise von einer Trommel zur anderen vorwärts bewegt zu werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß durch Überlagerung des Magnetfeldes eines unbeweglichen, in der Nähe des Rotors angeordneten Magneten mit dem Magnetfeld von Poloberflächen, die in Abhängigkeit von dem eingespeisten Erregerstrom der elektromagnetischen Wicklung magnetisiert werden, ein durch den Rotor verlaufendes,überlagertes Magnetfeld herstellbar ist, das den Rotor über einen vorherbestimmten Winkel in einer vorgegebenen Richtung dreht, wobei der Rotor nach der Ab-Erregung der Wicklung durch den von dem unbeweglich angeordneten Magneten herrührenden Kraftfluß über einen zweiten vorherbestimmten Winkel in derselben Richtung weiterzudrehen ist.

Nach einem vorteilhaften Merkmal der Erfindung werden die Pole der unbeweglich angeordneten Magneten um einen Winkel relativ zu den Polen des Rotors versetzt, um so bei Ab-Erregung der Wicklung eine Weiterdrehung des Rotors in der vorgegebenen Richtung sicherzustellen.

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Gemäß einem weiteren vorteilhaften Merkmal der Erfindung weist eine Zähler-Vorrichtung zur Schaffung einer numerischen Sichtanzeige in Abhängigkeit von den elektrischen Eingangs-Signalen ein drehbares, schrittweise vorwärts zubewegendes Aufnahmeglied auf, einen Schrittmotor gemäß der Erfindung, eine Reduktionsgetriebekette, die den Rotor des S_chrittmotors mit dem vorgenannten Aufnahmeglied verbindet,und Gleichrichter zur Aufnahme von Wechsel-Strom-Signalen, welche Stromimpulse von konstanter Richtung in die Motorwicklung einspeisen.

Mehrere Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt. Dabei zeigen:

Fig. 1: Ein Schaltbild über den Anschluß eines erfindungsgemäßen Fernzählers an einen elektrischen Versorgungs-Zähler,

Fig. 2: eine Seitenansicht in teilweisem Schnitt durch einen Fernzähler, der einen Schrittmotor gemäß der Erfindung mit ab-erregter Motorwicklung aufweist,

Fig. 3: die Ansicht des Schrittmotors von Fig. 2 mit erregter Motorwicklung,

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Fig. 4: eine Stirnansicht des Schrittmotors von den Fig. 2 und 3,

Fig. 5: eine Seitenansicht auf eine abgewandelte Form des Schrittmotors gemäß der Erfindung, mit um 90 zueinander versetzten Rotor-Polen und

Fig. 6: eine Seitenansicht auf eine weitere Ausführungsform des Schrittmotors gemäß der Erfindung mit wiederum um 90 zueinander versetzten Rotor-Polen.

Die dargestellten Ausführungsformen eines elektrischen Schrittmotors sind alle besonders zum Betrieb einer Fernzähler-Vorrichtung geeignet, die in rasch zugänglicher und übersichtlicher Lage, z.B. außerhalb eines Gebäudes,angebracht werden kann, wobei sie von einer integrierenden Zähler-Vorrichtung, wie z.B. von einem elektrischen Kilowatt-Stunden-Zähler, betrieben werden kann, der normalerweise in unzugänglicher Lage, z.B. innerhalb des Gebäudes,untergebracht ist und lediglich mit einem solchen Zähler über ein Paar elektrische Zuleitungen verbunden zu werden braucht.

Fig_o 1 zeigt den Anschluß der Fernzähler-Vorrichtung an einen integrierenden Meßzähler und wie die Fernzähler-Vorrichtung angeordnet wird, um durch Stromstöße von konstanter Richtung

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vorwärts bewegt zu werden. In Fig. 1 ist die integrierende Meßzähler-Vorrichtung schematisch als ein herkömmlicher Kilowatt-Stunden-Zähler dargestellt, der eine Stromspule 10, eine Spannungsspule 12 und eine Rotorspindel 14 besitzt, die einen Zählmechnismus 16 über die herkömmliche Form eines Reduktionsgetriebes antreibt. Die Stromspule 10 und die Spannungsspule werden über entsprechende Leitungen und neutrale Anschlüsse 18, 20 verbunden, die über Zuleitungen 22 an die Hauptversorgungsleitung angeschlossen sind. Die zu messende Leistung wird über Zuführungsleitungen 24 herangeführt, während die Fernzähler-Vorrichtung 26 durch ein Paar Verbindungsleitungen 28 an die Anschlüsse 20 und 30 angeschlossen wird. Ein Ein-Aus-Schalter 32 wird innerhalb des Kreises zwischen den Anschlüssen 18 und angebracht. Dieser Schalter ist so angeordnet, um durch das Meßzählwerk 16 derart betrieben zu werden, daß er eine vollständige Ein-Aus-Schaltung für jede Kilowatt-Stunde, die durch das Zählwerk 16 aufgezeichnet wird, durchführt. Z.B. kann der integrierende Zählermechanismus 16 eine Mitnehmernase aufweisen, die im Zeitpunkt der Vollendung des Verbrauches einer vollen Kilowatt-Stundeneinheit auf den Schalter 32 einwirkt.

Der Fernzähler 26 weist einen Vorschaltwiderstand 34 und eine Gleichrichterbrücke 36 auf, die über die Zuleitungen 28 verbunden sind. Auf diese Weise erfolgt bei eingeschaltetem Schalter 32 ein Wechselstrom-Stoß über die Zuleitungen 28 in den

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Fernzähler 26, wo dieser Stromstoß gleichgerichtet wird, um einen Niederspannungs-Gleichstrom-Impuls von bekannter, konstanter Richtung an der Ausgangsseite des Gleichrichters 36 zu erzeugen. Dieser Gleichstrom wird an die Wicklung 38 des Schrittmotors angelegt, der in dem Fernzähler eingebaut ist. Auf diese Weise wird mit wiederholter Ein-Aus-Betätigung des Schalters 32 jedesmal ein Gleichstrom von bleibender Richtung erzeugt, der an die Wicklung 38 des Schrittmotors unter Kontrolle des Schalters 32 und daher unter Kontrolle des integrierenden Zählers 16 angelegt wird.

Die Fig. 2, 3 und 4 zeigen eine erste Aus führungs form des Schrittmotors gemäß der Erfindung und Fig. 2 zeigt einen Teil des Fernzählers 26, in dem der Schrittmotor untergebracht ist. Zu einer ausführlicheren Beschreibung des Fernzählers 26 wird an dieser Stelle auf den Inhalt der britischen Patentanmeldung 1 287 292 Bezug genommen. Die Zähler-Vorrichtung 26 weist eine Basisplatte 40 auf. Ein Rücksprung oder eine Nut 42 in der oberen Oberfläche der Basisplatte nimmt die Randkanten eines hohlen, kastenähnlichen Gehäuses 44 auf. Der obere Teil des Gehäuses ist abgeschrägt und besitzt darin eine Sichtöffnung 46, die durch ein Glasscheibe 48 verschlossen ist.

Wie bereits in der vorerwähnten britischen Patentschrift 1 287 292 der Anmelderin beschrieben ist, enthält das Gehäuse

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eine Anzahl von Umlauf-Zähltrommeln, von denen eine jede mit einer Ziffernanzeige 0, 1, 2 ... 9 entlang ihres Ümfanges versehen ist. Diese im vorliegenden Fall nicht dargestellten Trommeln treiben sich gegenseitig an, so daß am Ende einer jeden Umdrehung der einen Trommel die Trommel der nächst höheren Zahlenanzeige um einen Winkel von 36 vorwärts bewegt wird, um den durch das Sichtfenster 48 ausgewiesenen Zahlenwert um eine Einheit zu verändern.

Die Basisplatte 40 trägt ein etwa U-förmig gebogenes Rahmengestell 50, welches aufrechtstehende Tragschenkel 52 und 54 besitzt. Die Welle 56 des Schrittmotors ist drehbeweglich an den Tragschenkeln 52 und 54 des Rahmengestells 50 angebracht und trägt ein nicht dargestelltes Antriebsritzel, welches sich mit einem nicht dargestellten Antriebszahnrad in Eingriff befindet, das wiederum mit der ersten oder geringstanzeigenden Zähltrommel der Umlauf-Zählerkette eine Einheit bildet. Die Welle 56 trägt einen Rotor 58 aus passendem permanent magnetisiertem Material. Der Rotor 58 ist permanent in diametraler Richtung magnetisiert, um so einen Einzel-Nord-suchenden-Pol N auf der einen Seite des zylindrischen Ümfanges und einen kompl mentären Süd-suchenden-Pol S auf der diametral gegenüberliegenden Seite seines Ümfanges aufzuweisen.

Der Rotor 58 arbeitet zwischen Polgliedern, die einen Teil eines

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stationären magnetischen Feldkreises bilden. In der Ausführungsform der Fig. 2 bis 4 weist dieser magnetische Feldkreis ein erstes Polglied 60 in Form einer Leiste mit rechtwinkligem Querschnitt aus ferromagnetischem Material, z.B. aus Weicheisen, und ein zweites Polglied 62 in Form einer Leiste mit ähnlichem rechtwinkligem Querschnitt aus ferromagnetischem Material auf. Das erste Polglied 60 wird derart angeordnet, um einen Hauptpol 64 mit einer flachen Hauptpoloberfläche zu schaffen, die der gegenüberliegenden Umfangsflache des Rotors 58 zugewandt, jedoch davon durch einen ersten Hauptpol-Magnetflußspalt a getrennt ist. Dieses Polglied 60 ist gegen sein Ende unter einem rechten Winkel so abgebogen, daß es einen zusätzlichen Pol 66 aufweist, der eine flache zusätzliche Poloberfläche besitzt, die in ähnlicher Weise der gegenüberliegenden Umfangsflache des Rotors zugewandt, jedoch davon durch einen ersten zusätzlichen Polflußspalt b getrennt ist. Das zweite Polglied 62 ist dreimal rechtwinklig so abgebogen, daß es einen zweiten Hauptpol 28 mit gleichfalls flacher Hauptpoloberfläche schafft, die parallel zur ersten Hauptpoloberfläche verläuft und von der anliegenden Umfangsfläche des Rotors 58 durch einen zweiten Hauptpol-Flußspalt getrennt ist, der in diametral gegenüberliegender Lage zum ersten Hauptpol-Flußpalt a angeordnet ist. Dieser zweite Hauptpol 6 8 weist gleichfalls einen zusätzlichen Pol 70 mit flacher zusätzlicher Polfläche auf, die von der Rotoroberfläche durch einen zweiten zusätzlichen Polflußspalt b¹ getrennt ist, der

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dem Flußspalt b diametral gegenüberliegt.

Das entgegengesetzte Ende des ersten Polgliedes 60 ist über einen guten magnetischen Kraftfluß mit dem einen Ende eines zylindrischen Eisenkernes 72 aus ferromagnetischem Material gekoppelt. Das gegenüberliegende Ende dieses Eisenkernes 72 ist wiederum über einen guten magnetischen Kraftfluß mit dem anderen Ende des zweiten Polgliedes 62 gekoppelt. Eine kleine Spule 74 aus elektrisch isolierendem Material, die eine elektromagnetische Wicklung 38 trägt,ist rund um den Kern 72 angeordnet.

Wie am anschaulichsten aus Fig. 4 ersichtlich ist, sind Dauermagnete 76 von zylindrischer Form fest an einer jeden Seite des Rotors 58 angebracht und werden von den Tragschenkeln 52 und 54 des betreffenden Rahmengestelles 50 gehalten. Die Dauermagnete 76 besitzen in der Regel den gleichen Durchmesser wie der Rotor 58, und sind lediglich in den Fig. 2 und 3 zur vereinfachten Anschauung mit einem verkleinerten Durchmesser dargestellt. Die Magnete 76 sind permanent in diametraler Richtung magnetisiert, um einen einzigen Nordpol auf einer Seite ihres Umfanges und einen komplementären Südpol auf der diametral gegenüberliegenden Seite ihres Umfanges aufzuweisen.

Im Betrieb dieser Anordnung werden die Stromstöße, die an den Schrittmotor des Fernzählers 26 angelegt werden, von dem Schalter

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32 herbeigeführt, der durch den integrierenden Zählmechanismus 16 des Antriebszählers ausgelöst wird. Der Schalter 32 wird durch das Register 16 betätigt und führt eine vollständige "Ein- und Aus-Schaltung" für jede gezählte Kilowatt-Stunde 6der für einekndere Einheit) durch. Solange sich der Schalter 32 in der "Aus-Position" befindet, halten die Dauermagnete . 76 den magnetisierten Rotor 58 in der in Fig. 2 dargestellten Lage, wobei die Pole des Rotors 58 durch die anliegenden Hauptpole 64 und 68 über die beiden zwei Hauptflußspalte a und a¹ angezogen werden. Bei Einschaltung des Schalters 32 fließt ein Strom durch die Wicklung 38, der einen Kraftfluß von zu den Dauermagneten entgegengesetzter Polarität und ausreichender Größe aufweist, die Wirkung dieser Dauermagnete aufhebt und den Rotor eine halbe Umdrehung vorantreibt. Die Stator-Hauptpole 64 und 68 werden also dadurch in zu den Dauermagneten entgegengesetzter Richtung magnetisiert und nehmen eine magnetische Polarität,ähnlich den anliegenden Polen des Rotors 58, an. Die daraus resultierende Abstoßung veranlaßt den Rotor 58, sich um 180 in ein Lage zu drehen, in der der unmittelbar anliegende Rotor und die Hauptstatorpole von ungleicher Polarität sind, wie es in Fig. 3 gezeigt ist. Die Drehung erfolgt stets in einer Richtung, die durch die Anordnung der zusätzlichen Pole 66 und 70 und durch die betreffenden zusätzlichen Pol-Flußspalte b, b¹ bestimmt wird, wobei die Drehrichtung so beschaffen ist, daß jeder Rotorpol sich auf den zusätzlichen Flußspalt zubewegt,

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der eine ungleiche Polarität aufweist. Auf diese Weise wird sich im Falle des gezeigten Beispieles der Rotor 58 stets im Uhrzeigersinn drehen, wie es aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich ist.

Wenn demzufolge der Schalter 32 den Kontakt unterbricht und in die "Aus-Stellung" übergeht, werden die Statorpole ab-erregt. Die Dauermagnete 76 veranlassen dann den Rotor 58 zu einer Drehung um weitere 180 in eine Lage, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist. Die Dauermagnete 76 müssen einerseits so beschaffen sein, daß sie zum Antrieb des Rotors über diese 180 einen ausreichenden Kraftfluß aufweisen und' müssen andererseits von der Art sein, daß beim Durchfluß eines Stromstoßes durch die Wicklung 38 der Kraftfluß von diesen Dauermagneten nicht so stark ist, um eine Drehung des Rotors von seiner Lage in Fig. 2 in die Lage von Fig. 3 zu verhindern. Um sicherzustellen, daß der magnetisierte Rotor 58 unter dem Einfluß der Dauermagneten 76 im Uhrzeigersinn dreht, wenn die Wicklung 38 ab-erregt ist, werden die Dauermagnete auf den Tragschenkeln 52 und 54 des Rahmengestelles 50 in einer Lage angebracht, wo die Pole der Dauermagnete 76 in Drehrichtung des Rotors hinter den Polen des Rotors um einen kleinen Winkel θ zurückbleiben.

Auf diese Weise wird sich der Rotor des Schrittmotors bei jeder Ein-Aus-Schaltung des Schalters 32 um eine vollständige

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Umdrehung vorwärts bewegen. Daher muß bei Verwendung eines vorstehend beschriebenen Schrittmotors in Verbindung mit einem Umlaufzähler-Typ-Register mit dezimaler Zahleneinteilung auf jeder Trommel ein Untersetzungsgetriebe zwischen der Rotorwelle 56 und der ersten Trommel der Umlaufzählerkette mit einem Untersetzungsverhältnis von 10:1 vorgesehen werden. Mit diesem Untersetzungsverhältnis bewirkt jede 360 -Drehung des Rotors 58 eine 36 -Drehung der ersten Umlaufzähler-Trommel.

Dabei können verschiedene Ausführungsformen der Dauermagnete verwendet werden, wie sie vergleichsweise in den Fig. 2 bis 4 dargestellt sind. Z.B. könnte durch axiale Verschiebung des Rotors 58 des Schrittmotors ein einziger relativ dicker Dauermagnet 76 auf nur einer Seite des Rotors 58 anstelle von zwei relativ dünnen zylindrischen Magneten auf jeder Seite des Rotors verwendet werden. Darüberhinaus ist es nicht nowendig, daß der Dauermagnet oder die Dauermagnete 76 denselben Durchmesser wie der Rotor 58 aufweisen, obgleich die Ausgestaltung von den im wesentlichen gleichen Durchmessern als vorteilhaft zu betrachten ist.

Fig. 5 zeigt eine weitere alternative Dauermagnet-Anordnung. In dieser Ausführungsform ist der Rotor 58 mit vier um je 90 zueinander versetzten Magnetpolen versehen, wobei sich zwei Nordpole und zwei Südpole jeweils diametral gegenüberliegen.

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Bei dieser Anordnung wird das Statorpolglied 60a anstelle von 90 nur noch um 45 aus der Ebene abgewinkelt, so daß der zusätzliche Pol 66 b und der zusätzliche Polflußspalt b nur noch um 45 von dem Hauptpol 64/und dem Hauptpol-Flußspalt a versetzt sind. Das andere Statorpolglied 62 a wird ähnlich abgeändert und einmal um 90 und ein weiteres Mal um 45 abgewinkelt, um einen Hauptpol 68 a und einen Hauptpol-Flußspalt a¹ zu schaffen, der um 90 zu dem Hauptflußspalt a versetzt ist· Ebenso sind der zusätzliche Pol 70 a und der zusätzliche Polflußspalt b¹ um 45 zu dem Hauptpol-Flußspalt a¹ versetzt.

Anstelle von einem oder mehreren zylindrischen Dauermagneten kann auch ein Stabmagnet 80 verwendet werden, der mit seinem einen Ende an dem Außenumfang des Rotors 58a in im wesentlichen diametral gegenüberliegender Richtung zum Hauptflußspalt a angeordnet ist, jedoch diesem gegenüber um einen Winkel θ versetzt ist, um wiederum eine Drehung des Rotors 58a in der richtigen vorbestimmten Richtung unter dem Einfluß des Dauermagneten 80 sicherzustellen. Es versteht sich bei dieser Anordnung, daß eine jede vollständige "Ein- und Aus-Bewegung" des Schalters 32 den Rotor 58a zu einer Drehung um 180 veranlaßt, so daß in diesem Fall ein Reduktionsgetriebe zwischen der Rotorwelle 56 und der ersten Umlaufzähler-Trommel mit einem Untersetzungsverhältnis von lediglich 5:1 vorgesehen werden muß.

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Fig; 6 zeigt eine der Fig. 5 ähnliche Anordnung, bei der der Stängenmagnet 80 durch einen bogenförmigen Magneten 82 ersetzt ist, der sich über einen Winkel von 90 erstreckt und koaxial zur Achse der Rotorwelle 56a angeordnet ist. Wie in den vorbeschriebenen Aus führungs formen ist wiederum der bogenförmige Magnet 82 leicht zu den Polen des Rotors relativ versetzt, um eine korrekte Drehrichtung des Rotors unter dem Einfluß des Magneten 82 zu gewährleisten.

Obgleich in den beschriebenen Ausführungsformen die Schrittmotoren zwei zusätzliche Statorpole in dem stationären Magnetfeldkreis aufweisen, ist es darüberhinaus möglich von einem dieser zusätzlichen Pole abzusehen, wie es beispielsweise in der GB-PS 1 287 292 beschrieben wird.

Patentansprüche :

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Claims

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Patentansprüche :

j 1. !Elektrischer Schrittmotor bestehend aus einem permanent magnetisierten, mit außenseitigen Magnetpolen versehenen Rotor, der auf einer Drehachse angeordnet ist, aus einem stationären, ein Paar von Stator-Polgliedern aufweisenden Magnetfeld, von denen wenigstens eine Poloberfläche der Außenseite des Rotors zugewandt ist, und aus einer elektromagnetischen Wicklung, die einem Teil des stationären Magnetfeldes zugeordnet ist und bei Erregung ein dem Feld der Stator-Polglieder entgegengesetztes magnetisches Feld aufbaut, dadurch gekennzeichnet, daß durch Überlagerung des Magnetfeldes eines unbeweglichen, in der Nähe des Rotors (58, 58a) angeordneten Magneten (76, 80, 82) mit dem Magnetfeld von Poloberflächen (64, 66, 68, 70), die in Abhängigkeit zu dem eingespeisten Erregerstrom der elektromagnetischen Wicklung (38) magnetisiert werden, ein durch den Rotor (58, 58a) verlaufendes, überlagertes Magnetfeld herstellbar ist, das den Rotor (58, 58a) über einen vorherbestimmten Winkel in einer vorgegebenen Richtung dreht, wobei der Rotor (58, 58a) nach der Aberregung der Wicklung (38) durch den von dem unbeweglich angeordneten Magneten (76, 80, 82) herrührenden Kraftfluß über einen zweiten vorherbestimmten Winkel in derselben Richtung weiterzudrehen ist.

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2. Elektrischer Schrittmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der unbewegliche Magnet aus einem zylindrisch ausgebildeten Magneten (76) besteht, der koaxial zur Drehachse (56) des Rotors (58) angeordnet ist und an einer Seite seines ürafanges einen Nordpol und an der diametral gegenüberliegenden Seite seines Außenumfanges einen Südpol aufweist. (Fig. 2, 3 und 4)
3. Elektrischer Schrittmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der unbewegliche Magnet aus einem Stangenmagneten (80) besteht, dessen eines Ende dem Außenumfang des Rotors (58a) zugewandt ist und dessen Längsachse senkrecht durch die Drehachse (56a) des Rotors (58a) verläuft. (Fig. 5)
4. Elektrischer Schrittmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der unbewegliche Magnet aus einem bogenförmigen Magneten (82) besteht, der einem Teil des Außenumfanges des Rotors (58a) zugewandt, zu dessen Drehachse (56a) konzentrisch angeordnet ist sowie auf das Zentrum des Rotors bezogen einen Winkel einschließt, der gleich dem Winkel zwischen zwei Rotorpolen unterschiedlicher Polarität ist. (Fig. 6)

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5. Elektrischer Schrittmotor nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor aus einem zylindrischen Magneten (58) besteht, der diametral magnetisiert ist sowie an der einen Seite seines Außenumfanges einen einzigen Nordpol und an der diametral gegenüberliegenden Seite seines Außenumfanges einen einzigen Südpol aufweist, wobei in dem stationären Magnetfeld ein Paar von Hauptstator-Polen (64, 68) angeordnet ist, von denen ein jeder eine flache Hauptpoloberfläche besitzt, die parallel zueinander an diametral gegenüberliegenden Seiten des Außenumfanges des Rotormagneten (58) angeordent sind, wobei

• wenigstens ein zusätzlicher Statorpol (66, 70) eine flache zusätzliche Poloberfläche aufweist, die unter einem Winkel von 90 zu den Hauptpoloberflächen versetzt der Außenumfangsflache des Rotormagneten (58) zugewandt ist und wobei durch die Erregung der Wicklung (38) zwischen den Hauptstator-Polen (64, 68) ein Magnetfeld von zum Rotormagnetfeld entgegengesetzter Polarität und dieselbe magnetische Polarität in den betreffenden zusätzlichen Statorpolen (66, 70) aufzubauen ist. (Fig. 2 und 3)

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6. Elektrischer Schrittmotor nach den Ansprüchen 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor aus einem zylindrischen Magneten (58) besteht, der mit zwei diametral gegenüberliegenden Nord- und zwei diametral gegenüberliegenden, jeweils um 90 zueinanderversetzten Südpolen versehen ist, wobei das stationäre Magnetfeld eine erste Leiste (60a) aus ferr©magnetischem und um 45 am Ende (64a) abgebogenen Material aufweist, um einen ersten Hauptstatorpol (64a) und einen ersten zusätzlichen, um 45 zu dem Hauptpol (64a) versetzten Statorpol (66a) zu bilden und am anderen Ende der Leiste (60a) mit dem einen Ende eines magnetischen Eisenkernes (72) der Wicklung (38) gekoppelt ist und wobei das stationäre Magnetfeld eine zweite Leiste (62a) aus ferromagnetischem Material aufweist, das in der Nähe seiner Mitte rechtwinklig ist, um einen zweiten Hauptstatorpol (68a) und einen zweiten, um 45 zum Hauptpol (68a) versetzten, zusätzlichen Statorpol (70a) zu bilden, wobei das andere Ende der Leiste (62a) mit dem anderen Ende des Magnetkernes (72) der Wicklung (38) gekoppelt ist. (Fig. 5 und 6)

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7. Elektrischer Schrittmotor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Pole der unbeweglich angeordneten Magnete (76, 80, 82) um einen Winkel (Θ) relativ zu den Polen des Rotors (58, 58a) versetzt sind, wenn die Wicklung (38) aberregt ist.
8. Elektrischer Schrittmotor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7,in einem Zählwerk zur numerischen Sichtanzeige in Abhängigkeit von elektrischen EingangsSignalen, das ein drehbares und schrittweise vorwärts zu bewegendes Eingangsglied aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Reduktionsgetriebekette den Rotor des Schrittmotors mit dem Eingangsglied verbindet und daß Gleichrichter (36) zur Aufnahme von Wechselstromsignalen mit der Motorwicklung (38) zur Einspeisung von Stromimpulsen konstanter Richtung verbunden sind. (Fig. 1)
9. Schrittmotor nach Anspruch 8 in einem Zählwerk, dadurch gekennzeichnet, . daß dieses Zählwerk mit einem integrierenden Zähler (16) verbunden ist, der einen Schalter (32) aufweist, der eine vollständige Ein- und Ausschaltung für jede integrierte, durch den Zähler (16) gemessene Einheit bewirkt, wobei durch jede vollständige Ein- und Ausschaltung des Schalters (32) eine Wechselstromimpuls in die Gleichrichter (36) des Zählers (26) einzuspeisen ist.

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