DE2429492B2

DE2429492B2 - Schrittweise oder kontinuierlich betreibbarer elektrischer Motor, insbesondere Schrittmotor zum Antrieb eines Rollenzählwerkes

Info

Publication number: DE2429492B2
Application number: DE2429492A
Authority: DE
Inventors: Hans-Werner Dipl.-Ing. 3150 Peine Reuting
Original assignee: ELMEG Elektro Mechanik GmbH
Current assignee: ELMEG Elektro Mechanik GmbH
Priority date: 1974-06-20
Filing date: 1974-06-20
Publication date: 1978-08-31
Also published as: NL7507275A; AT343753B; FR2275925A1; ATA408775A; JPS5113914A; GB1503199A; DE2429492A1; IT1040611B; SU628836A3; DD118485A5; SE7506867L; US3999107A; SE402506B; CH607837A5; DE2429492C3

Description

<"■"> Die Erfindung bezieht sich auf einen schrittweise oder kontinuierlich betreibbaren elektrischen Motor, insbesondere einen Schrittmotor zum Antrieb eines Rollenzählwerkes, mit einem gleich breite und gleich

beabstandete erste Polschuhe aufweisenden und aus weichmagnetischem Material bestehenden Teil und mit einem durch ein Dauermagnetfeld vormagnetisierten, zweite Polschuhe aufweisenden Stator, auf dem mindestens eine, aus einer Stromquelle impulsweise gespeiste und derartig gepolte Erregerspule angeordnet ist, daß das erzeugte Magnetfeld dem Dauermagnetfeld gleich- oder entgegengerichtet ist.

Ein derartiger elektrischer Motor ist aus der US-PS 28 64 018 bekannt. Der Stator dieses Motors besitzt nur zwei Polschuhe, die jedoch durch Anbringung von kompliziert ausgebildeten Nuten in mehrere Polschuhflächen unterteilt sind. Dabei ist an jedem der Polschuhe je ein in gleicher Richtung ausgerichteter Permanentmagnet angeordnet. Das als Rotor angeordnete bewegliche Teil ist mit einem kreisförmig ausgebildeten Permanentmagneten versehen, der allen ersten Polschuhen eine gleiche magnetische Polarität erteilt. Infolgedessen werden die ersten Polschuhe, d. h. die Rotorpolschuhe, jeweils von einem der zweiten Pol.'chuhe, d. h. der Statorpolschuhe, angezogen und vom anderen abgestoßen. Durch die Erregung der auf dem Stator angebrachten Erregerspule werden sodann die Statorpolschuhe entgegengesetzt magnetisiert, so daß dann der vorher anziehende Statorpolschuh den Rotor nunmehr abstößt und der vorher den Rotor abstoßende Statorpolschuh diesen nunmehr anzieht. Hierdurch führt der Rotor einen Halbschritt aus. Beim Abschalten der Erregerspule wird dann aufgrund der Dauermagnete der zweite Halbschritt ausgeführt. Die Form der einzelnen Statorzähne bestimmt dabei die Bewegungsrichtung des Rotors.

Nachteilig ist bei dieser Ausgestaltung einmal, daß der Rotor sich immer nur in der gleichen Richtung drehen kann. Weiterhin werden insgesamt drei Permanentmagnete benötigt, von denen der Rotor-Permanentmagnet zudem eine komplizierte Form besitzt, wodurch die Herstellungskosten erheblich erhöht werden. Außerdem benötigt der Stator, da seine Polschuhe in bezug auf den Rotor diametral gegenüberliegend angeordnet sein müssen, eine erhebliche Größe und umfaßt den Rotor zwangsläufig um mehr als die Hälfte seines Umfangs. Hierdurch wird die Größe des gesamten Motors ungünstig beeinflußt. Zudem ist dieser Motor wenig empfindlich, da durch die Erregerspule ein beträchtlicher Strom fließen muß, um einen Fluß zu erzeugen, der dem durch die Permanentmagnete erzeugten Fluß entgegengerichtet und größer als dieser ist. Auch die Halt'ikräfte, mit denen der Rotor in seinen Ruhelagen fixiert wird und deren Stärke die Exaktheit dieser Ruhelagen bestimmt, ist relativ gering, da der durch die an den Statorpolschuhen angebrachten Permanentmagnete erzeugte Magnetfluß zwangsläufig relativ klein ist, weil ein wesentlicher Teil dieses Flusses zwangsläufig aus durch Luft verlaufendem Streufluß besteht. Ein weiterer Nachteil dieses bekannten Motors besteht noch darin, daß sämtliche Permanentmagnete leicht durch die durch die Erregerspule erzeugte Erregung entmagnetisiert werden können, wodurch die Arbeitsweise des Motors verschlechtert wird oder dieser sogar völlig unbrauchbar gemacht wird. Dies liegt darin begründet, daß der Erregerfluß, der den durch die Permanentmagnete erzeugten Flüssen entgegengerichtet ist, zu einem nicht unbeträchtlichen Ausmaß auch über die Permanentmagnete selbst verläuft und diese dabei infolgedessen entmagnetisieren kann.

Ein anderer, aus dem deutschen Gebrauchsmuster 17 17 943 bekannter Schrittmotor benötigt zwei Dauermagnetfelder, deren eines durch einen Dauermagneten oder eine entsprechende Magnetspule im Stator und deren anderes durch den als Dauermagnet ausgebildeten Rotor erzeugt wird. Dabei müssen mindestens vier Statorpolschuhe vorgesehen sein, die gleichmäßig über den gesamten Umfang des Rotors verteilt werden müssen und somit die Gesamtausmaße vergrößern und den Rotor nur in einem schmalen Bereich freigeben können, so daß der Rotor auch nur schlecht selbst als

ίο Ziffernrolle eines Zählwerks ausgebildet werden kann. Dies wird auch dadurch verhindert, daß pro Steuerimpuls immer eine 180°-Drehung durchgeführt wird. Auch dieser Schrittmotor ist wenig empfindlich, was allein schon daraus ersichtlich ist, daß die Erregung so stark sein muß, daß ein dem Dauermagnetfluß entgegengerichteter Fluß entsteht. Dabei muß zusätzlich noch der äußerst hohe magnetische Widerstand des Dauermagneten, der in der Größenordnung des magnetischen Widerstandes einer vergleichbaren Luftsirecke liegt, überwunden werden.

Aus dem deutschen Gebrauchsmuster 18 65 577 ist ein Motor bekannt, der zwangsläufig zwei Statorsysteme, nämlich ein permanentmagnetisches und ein elektromagnetisches, benötigt, was nicht nur einen erhöhten Aufwand, sondern auch eine Vergrößerung der Ausmaße des Motors bedingt. Der permanentmagnetische Stator ist dabei mit einem seinen permanentmagnetischen Teil ganz oder teilweise überbrückbaren magnetischen Nebenschluß versehen. Zur Erzielung

JO einer bestimmten Drehrichtung müssen bei diesem Motor die Polschuhflächen spezifisch ausgestaltet sein. Dies erfordert ebenfalls erhöhten Aufwand und gestattet es nicht, daß der Motor in unterschiedlichen Drehrichtungen arbeiten kann. Auch dieser Motor besitzt eine sehr geringe Empfindlichkeit. Wenn nämlich sowohl der permanentmagnetische Stator als auch der elektromagnetische Stator je mit einer Erregerspule versehen sind, so muß durch den Fortschaltimpuls nicht nur das Permanentmagnetsystem geschwächt, sondern auch das Elektromagnetsystem erregt werden. Dabei wird durch den Luftspalt im permanentmagnetischen Stator zusätzlich noch der Erregerfluß, der dessen Schwächung bewirken soll, geschwächt. Aber auch, wenn lediglich am elektromagnetischen Stator eine

■t5 Erregerspule vorgesehen ist, muß diese so stark erregt werden, daß hier ein Magnetfeld erzeugt wird, das wesentlich größer ist, als das durch den Permanentmagneten erzeugte Magnetfeld. Es werden also sehr große Erregungen benötigt, und es ist dementsprechend die Empfindlichkeit relativ gering.

Ebenfalls zwei Statoren weist der aus der DE-PS 9 53 669 bekannte Schrittmotor auf, wobei dort der Abstand der Rotorpolschuhe nicht gleich der Breite der Rotor-Polschuhflächen ist. Hier ist die Wirkungsweise

5) so, daß die von dem vormagnetisierten Stator auf den Rotor ausgeübte Kraft durch den elektrisch erregten Stator überwunden werden muß. Das bedeutet, daß ein Erregerfluß erzeugt werden muß, der wesentlich stärker ist als der Pernianentmagnetfluß. Dies bewirkt zugleich

fao eine schlechte Empfindlichkeit. Außerdem wird der Rotor nicht mit einer sehr großen Kraft in seiner exakten Ruhelage gehalten. Eine bestimmte Drehrichtung wird bei diesem Motor nur durch eine spezielle AusLildung der Statorpolschuhe erreicht, was nicht nur

bj einen zusätzlichen Aufwand erfordert, sondern auch nur die Drehung des Rotors in einer einzigen Richtung ermöglicht.
Die DE-AS 12 40 313 zeigt eine Art Linearmotor, bei

dem das bewegliche Teil aufgrund dessen bewegt wird, daß im Stator ein magnetisches Wanderfeld erzeugt wird, das auf im beweglichen Teil vorgesehene Magnete einwirkt und diese somit fortbewegt. Dabei ist ein Kondensator vorgesehen, der eine Phasenverschiebung von 90" erzeugt und so in den beiden Statoren das Wanderfeld erzeugt. Dieser Motor weicht völlig von dem eingangs beschriebenen Motor ab.

Schließlich zeigt die DE-OS 14 88 006 auch noch einen Schrittmotor mit zwei Statoren, die einen Rotor über seinen ganzen Umfang umfassen und außerdem noch erheblichen Platz in axialer Richtung benötigen. Dabei sind außer einem aufwendig geformten ringförmigen Dauermagneten auch noch zwei Ringspulen vorgesehen. Dieser Rotor ist infolgedessen auch nicht direkt als Ziffernrolle zu verwenden, da er auf seinem ganzen Umfang abgedeckt ist. Weiterhin ist nachteilig bei diesem Motor, daß eine Umpolung der Stromrichtung zur Ausführung der jeweils zweiten Halbschritte benötigt wird. Außerdem ist auch dieser Motor nicht besonders empfindlich.

Zusammenfassend kann zu allen bekannten Motoren bemerkt werden, daß bei ihnen der elektromagnetisch erzeugte Magnetfluß immer größer sein muß als der Dauermagneifluß, so daß sie insgesamt nicht empfindlich sind, wobei sie außerdem noch die erwähnten anderen Nachteile aufweisen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen schrittweise oder auch kontinuierlich betreibbaren elektrischen Motor zu schaffen, der nach einem neuen Prinzip arbeitet, aufgrund dessen die Empfindlichkeit erheblich erh iht wird, wobei außerdem der Motor weniger Platz zu beanspruchen braucht und der Stator einen größeren Umfang des beweglichen Teils freilassen kann als bei den bekannten Motoren.

Diese Aufgabe wird bei einem schrittweise oder kontinuierlich betreibbaren elektrischen Motor der eingangs genannten Art nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Abstand der ersten Polschuhe voneinander gleich ihrer Breite ist, daß der Stator mindestens eine Gruppe von zweiten Polschuhen einer ungeradzahlingen Anzahl besitzt, von denen mindestens einer als Magnetpolschuh von dem in ihm erzeugten Dauermagnetfeld in der einen Richtung und die übrigen als Rückschlußpolschuhe von dem Dauermagnetfeld in der entgegengesetzten Richtung vormagnetisiert sind, und daß, bezogen auf die Ruhelage, der Magnetpolschuh am Luftspalt die gleiche Breite wie einer der ersten Polschuhe aufweist und diesem fluchtend gegenüberliegt und die Rückschlußpolschuhe am Luftspalt die halbe Breite der ersten Polschuhe aufweisen und jeweils derart in den Lücken zwischen zwei ersten Polschuhen angeordnet sind, daß die Hälfte der RückschluBpolschuhe mit ihrer einen Seitenkante mit der jeweils einen Seitenkante einer entsprechenden ersten Anzahl der ersten Polschuhe und die andere Hälfte der Rückschlußpolschuhe mit ihrer anderen Seitenkante mit der jeweils anderen Seitenkante einer entsprechenden anderen Anzahl der ersten Polschuhe fluchten und daß die Form und die Dauer der der Erregerspule zugeführten Impulse der Trägheit des beweglichen Teiles anpaßbar ist.

Das Prinzip, bei dem bei diesem Motor eine Bewegung des beweglichen Teils erreicht wird, ist ein völlig anderes, als bei den bekannten genannten Motoren. Durch die geometrische Ausbildung und Anordnung der ersten und zweiten Polschuhe wird nämlich erreicht, daß in der Ruhelage von den Rückschlußpolschuhen des Stators auf angrenzende erste Polschuhe aufgrund des Dauermagnetflusses sich gegenseitig aufhebende, in entgegengesetzte Bewegungsrichtungen des beweglichen Teiles weisende Kräfte ausgeübt werden. In der Ruhelage wird durch den Dauermagnetfluß somit ein Magnetfluß- und Kräftegleichgewicht erzeugt. Durch die impulsweise Erregung der Erregerspule wird dabei die Flußverteilung auf die zweiten Polschuhe des Stators dergestalt

ίο dann verändert, daß das Kräftegleichgewicht aufgeho ben wird und somit von den Rückschlußpolschuhen des Stators auf das bewegliche Teil Kräfte ausgeübt werden, die dieses, zumindest einen Halbschritt, in Richtung auf die nächste Ruhelage weiterbewegen. Die Erregung braucht dabei nicht so groß zu sein, daß der durch die Erregerspule erzeugte Erregerfluß größer ist als der Dauermagnetfluß. Es muß vielmehr lediglich die symmetrische Verteilung des Dauermagnetflusses aufgehoben werden. Da die Erregung somit geringer sein kann, ist also auch die Empfindlichkeit des erfindungsgemäß ausgebildeten Motors größer. Da außerdem die einzelnen zweiten Polschuhe nur maximal die gleiche Breite wie ein erster Polschuh zu besitzen brauchen und die Rückschlußpolschuhe des Stators sogar nur eine

2^r> halb so große Breite besitzen, benötigt der gesamte Stator entsprechend weniger Platz, so daß der gesamte Motor kleiner wird und das bewegliche Teil in einem weit größeren Umfang vom Stator freigelassen wird. Dabei kann dann auch die Breite des Stators sehr gering gehalten werden, so daß sie die Breite des beweglichen Teils nicht zu überschreiten braucht. Dieses macht den erfindungsgemäßen Motor besonders geeignet für Zählwerke, bei denen mehrere Ziffernrollen nebeneinander angeordnet und getrennt angetrieben werden.

Auch die Haltekraft, mit denen das bewegliche Teil in seinen Ruhelagen festgehalten wird, sind wesentlich größer als bei dem Motor gemäß der US-PS 28 64 018, da bei der erfindungsgemäßen Lösung der Dauermagnetfluß von dem Magnetpolschuh des Stators verläuft.

Dabei braucht der Dauermagnetfluß keine großen Luftstrecken zu überwinden, so daß er größer ist und somit auch die Haltekräfte größer sind.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß die Rückschlußpolschuhe auf beiden

■»5 Seiten der Magnetpolschuhe angeordnet sind. Diese Maßnahme bewirkt, daß bei der Fortschaltung des beweglichen Teils von einer Ruhelage zur nächstfolgenden eine labile Mittellage zwischen den beiden Ruhelagen mit größerer Sicherheit vermieden wird. Da nämlich die Rückschlußpolschuhe auf unterschiedlichen Seiten des Magnetpolschuhes liegen, wird bei Erregung der Dauermagnetfluß im Magnetpolschuh auf der Seite weniger kompensiert, die dem Rückschlußpolschuh, in dem durch die Erregung der Dauermagnetfluß verstärkt wird, am nächsten liegt. Infolgedessen bewegt sich das bewegliche Teil über die Mittellage zwischen zwei Ruhelagen hinaus, wobei es auch bei dauernd eingeschalteter Erregung diese über die Mittellage hinausgehende Lage beibehalten würde. Damit diese einseitige

μ Flußkonzentrierung in dem Magnetpolschuh auftreten kann, ist in zweckmäßiger Weise dafür gesorgt, daß der Magnetpolschuh bzw. die Magnetpolschuhe eine in bezug auf die Polachse symmetrische magnetische Leitfähigkeit besitzen.

hj Eine bevorzugte, einfache und wenig Platz beanspruchende Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß der Stator die Form eines E aufweist, dessen freie Schenkel die zweiten Polschuhe bilden, daß der

Magnetpolschuh aus dem mittleren Polschuh besteht und daß die beiden Riickschlußpolschuhe im Abstand ihrer Breite zu dem mittleren Magnetpolschuh angeordnet sind.

Dabei ist zweckmäßigerweise jedem der beiden Rückschlußpolschuhe je eine Erregerspule zugeordnet. Dies ermöglicht eine Vorwärts-/Rückwärts-Bewegung des beweglichen Teils bzw. des angetriebenen Zählwerks und somit auch den Antrieb eines Differenzzählwerkes. Die Erregerspulen können dabei zur Erreichung einer Vorwärts- oder Rückwärtsbewegung des beweglichen Teils im Falle gleicher Polarität der Impulse gegensinnig sein und trotzdem eine verschiedene Bewegungsrichtung hervorrufen, falls die die Erregung bewirkenden Impulse entgegengesetzter Polarität sind. In zweckmäßiger Weise kann auch vorgesehen sein, daß die beiden Erregerspulen in Reihe geschaltet sind. In diesem Fall würde bei Impulsen gleicher Polarität deren Wirkung verstärkt werden.

Obgleich das Dauermagnetfeld grundsätzlich auch durch eine elektrische Erregung erzeugt werden kann, ist zweckmäßigerweise zur Erzielung eines konstanten Dauermagnetfeldes mit einfachen Mitteln vorgesehen, daß das Dauermagnetfeld durch einen Permanentmagneten erzeugbar ist.

Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht unter Berücksichtigung der Erkenntnis, daß Dauermagnetfeldquellen, wie beispielsweise Permanentmagneten, eine extrem geringe Permeabilität, etwa in der Größenordnung der Permeabilität von Luft, besitzen, darin, daß der Permanentmagnet durch einen magnetischen Nebenschluß überbrückt ist. Hierdurch werden große Vorteile erreicht (s. auch DE-PS 23 65 190). Ein solcher Nebenschluß entsprechender Stärke verhindert, daß bei Erregung der Permanentmagnet nennenswert ent- oder gar ummagnetisiert wird, was den Motor unbrauchbar machen würde. Durch den Nebenschluß ist auch die notwendige Erregung zur Weiterschaltung des beweglichen Teils extrem klein.

Grundsätzlich können durch den erfindungsgemäßen Motor alle Arten von beweglichen Teilen, beispielsweise auch Zahnstangen od. dgl., angetrieben werden. Soll eine Drehbewegung erzeugt werden, so ist vorgesehen, daß das bewegliche Teil als Rotor mit kreisförmig gekrümmten Flächen der ersten Polschuhe ausgebildet ist, denen die entsprechend gekrümmten Flächen der zweiten Polschuhe des Stators gegenüberstehen.

Zur Erreichung des Ziels der Überwindung einer labilen Mittellage zwischen zwei Ruhelagen dient in vorteilhafter Weise die Maßnahme, daß die Form und die Dauer der Erregerimpulse derart einstellbar ist, daß das bewegliche Teil bei Bewegung von der Ruhelage bis zur Mittellage immer in der gleichen Richtung angetrieben ist.

Dies kann in vorteilhafter Weise dadurch unterstützt werden, daß parallel zu der Erregerspule ein Kondensator geschaltet ist und in Reihe mit dem Kondensator und der Erregerspule ein Vorwiderstand liegt. Hierdurch kann eine für das erstrebte Ziel vorteilhafte Erregerimpulsform erzeugt werden. Der Vorwiderstand kann dabei zur Erzielung weiterer Vorteile noch dazu benutzt werden, die Betriebsspannung einzustellen oder den erforderlichen Erregerstrom bei stets gleicher Erregerspule für beliebige vorgegebene Betriebsspannungen richtig einzustellen, was einen fertigungstechnischen Vorteil mit sich bringt, da auch für unterschiedliche Betriebsspannungen dann nur ein einziges Gerät mit einer festgelegten Erregerspule hergestellt zu werden braucht. Zur einfachen Anpassung ist es dabei förderlich, daß der Vorwiderstand veränderbar ist.

Zweckmäßigerweise ist der Motor so ausgelegt, daß die impulsweise Erregung entgegengesetzte Polarität besitzt, da hierdurch eine unterschiedliche Bewegungsrichtung des beweglichen Teils und somit im Hinblick auf Impulszählwerke eine Vorwärts-ZRückwärts-Zählung möglich ist. Dabei ist zweckmäßigerweise ein Impulsformer vorgesehen, der sämtliche Erregerimpul-

iü se konturengleich anpaßt. Dieses bewirkt, daß das bewegliche Teil bei Impulsen unterschiedlicher Polarität für jeden eingehenden Impuls die richtige Bewegung ausführt bzw. bei gleichzeitig oder sich überschneidend eintreffenden Impulsen keine Bewegung vollführt und somit lediglich auf die Anzahl und nicht auf die Länge und Form der Impulse anspricht.

Bei Verwendung als Antrieb für ein Zählwerk kann dieses somit als Vorwärts-/Rückwärts-Zählwerk und auch als Differenzzählwerk benutzt werden, ohne daß Fehlzählungen auftreten können.

Der erfindungsgemäße Motor ist mit äußerst großen Vorteilen zum Antrieb eines Impulszählwerkes geeignet, das sich in diesem Fall dadurch auszeichnet, daß der Rotor zugleich als Ziffernrolle oder Teil einer Ziffernrolle ausgebildet ist. Bei einem solchen Impulszählwerk werden die Ziffernrollen unmittelbar ohne Zwischenschaltung von ihre Ziffernstellung negativ beeinflussenden Übertragungselementen oder trägen Massen oder Geräusch verursachenden Übertragungsgliedern angetrieben. Die Breite eines solchen Zählwerkes ist lediglich durch die Breite des Ziffernrollenpaketes vorgegeben und wird durch den Antriebsmechanismus nicht vergrößert. Außerdem benötigt der Stator auch äußerst wenig Platz in Tiefenrichtung des Zählwerkes, so daß dieses äußerst kompakt ist. Ein besonders großer Vorteil eines solchen Zählwerkes liegt darin, daß es auch deshalb mit minimaler Leistung betrieben werden kann, weil lediglich die Reibung der Ziffernrollen und ggf. von Übertragungsritzeln für die Zehnerübertragung überwunden werden muß.

Der erfindungsgemäße Motor ist aber nicht nur zum Antrieb von Zählwerken u. dgl. geeignet, sondern kann auch zum Aufbau von selbstanlaufenden Synchronmotoren dienen. Dies wird beispielsweise dadurch erreicht, daß bei der vorgesehenen kontinuierlichen Betriebsweise an die Erregerspule bzw. an die Erregerspulen die gleichgerichteten Halbwellen einer Wechselspannung angeschlossen sind. Dabei besteht zweckmäßigerweise der Rotor aus einem Kreiszylinder, mit zwei gegenüberliegenden, abgeflachten Flächen, dessen nichtabgeflachte Zylindermantelflächen die ersten Polschuhe bilden. Eine vorteilhafte Ausbildung sieht dabei vor, daß zwei E-förmige Statoren an gegenüberliegenden Seiten des Rotors vorgesehen sind, die sich mit ihren Rückschlußpolschuhen seitlich überlappen, und daß in mindestens je einem der Rückschlußpolschuhe der beiden Statoren durch die positiven und negativen Halbwellen einer gleichgerichteten Wechselspannung je eine die gleiche Drehrichtung bewirkende Erregung erzeugt wird.

Hierdurch wird ein einfach aufgebauter Synchronmotor geschaffen, der ohne kostspielige zusätzliche Maßnahmen, je nachdem, welcher der Erregerspulen die positiven und/oder negativen Halbwellen zugeführt werden, in der einen oder der anderen Drehrichtung

b5 betrieben werden kann.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen in Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein teilweise schematisch dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung,

F i g. 2 ein Diagramm, in dem die auf das bewegliche Teil vom Dauermagnetfeld ausgeübte Kraft als Funktion der Lage des beweglichen Teils dargestellt ist,

F i g. 3 ein Beispiel für den Verlauf der Erregung in Abhängigkeit von der Zeit,

Fig.4 ein Diagramm, das einen günstigen Kurvenverlauf für einen Erregerimpuls darstellt,

F i g. 5 eine Schaltung zur Erzeugung eines günstigen Erregerimpulses,

F i g. 6, 7 u. 8 Beispiele für mögliche Impulsverläufe zur Erzeugung der impulsweisen Erregung,

Fig.9 ein Ausführungsbeispiel für ein durch einen erfindungsgemäßen Motor angetriebenes Rollenzählwerk und

F i g. 10 ein Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäß ausgebildeten Motor, der als Synchronmotor arbeitet.

In F i g. 1 ist das Prinzip des erfindungsgemäßen Motors dargestellt. Dieses Prinzip ist anwendbar zur Erzeugung einer linearen und auch einer Rotationsbewegung. Das hier gezeigte Magnetsystem besteht aus einem Permanentmagnet 1 mit drei in geeigneter Weise ausgebildeten zweiten Polschuhen, von denen die beiden äußeren Rückschlußpolschuhe 2 und 4 je eine Erregerspule 5 bzw. 6 tragen. Unter dem aus den untereinander magnetisch leitend verbundenen Rückschlußpolschuhen 2 bis 4 bestehenden Stator 7 ist ein bewegliches Teil 8 in unterschiedlichen Schrittstellungen dargestellt. Dieses bewegliche Teil 8 kann eine Zahnstange oder ein entsprechend ausgebildeter Rotor sein. Das bewegliche Teil besitzt einzelne erste Polschuhe, die in Bewegungsrichtung des beweglichen Teils mit —b, —a, 0, +a numeriert sind. Dieses bewegliche Teil 8 ist für unterschiedliche Erregungszustände untereinander in verschiedenen Stellungen in bezug auf den Stator 7 dargestellt. Diese Figur ist natürlich lediglich eine Prinzipskizze. Die jeweiligen Abmessungen bzw. Relationen zwischen Polschuhabstand und Polschuhbreite müssen den jeweiligen Bedingungen entsprechend optimal auf die Teilung bzw. Ausbildung des beweglichen Teils abgestimmt werden. Zunächst wird nur die Auswirkung der Erregerspule 6 auf den rechten Rückschlußpolschuh 4 des Stators 7 betrachtet.

Wenn keine Erregung vorliegt (Wi=O), wirkt nur der symmetrisch verlaufende Fluß des Permanentmagneten 1. Er verläuft durch den mittleren Magnetpolschuh 3 und verteilt sich je zur Hälfte auf den rechten und linken Rückschlußpolschuh 4 bzw. 2. Der linke Rückschlußpolschuh 2 wirkt in Rechtsrichtung (positive Kraft) auf den ersten Polschuh — a. Mit derselben Kraft — aber entgegengesetzt gerichtet (negative Kraft) — wirkt der rechte Rückschlußpolschuh 4 auf den ersten Polschuh -fa. Beide Kräfte heben sich gegenseitig auf. Der mittlere Magnetpolschuh 3 erzeugt ebenfalls keine Kraft in einer Bewegungsrichtung, d. h., daß auf das bewegliche Teil 8 in keiner der beiden Bewegungsrichtungen eine Kraft ausgeübt wird. Das bewegliche Teil 8 befindet sich in einer Ruhelage.

Dennoch ist das bewegliche Teil 8 sehr genau in dieser Lage fixiert. Würde nämlich versucht werden, das bewegliche Teil 8 aus seiner Ruhelage zu verschieben, so würden (s. F i g. 2, bei der χ die Lage des beweglichen Teils angibt) sofort starke Gegenkräfte Pauftreten. Wie genau das bewegliche Teil 8 dadurch in seiner Ruhelage fixiert wird, mag daraus hervorgehen, daß die Gegenkräfte bereits ihr Maximum erreichen, wenn das bewegliche Teil um eine Strecke nach rechts oder links verschoben wird, die nicht einmal ganz dem Luftspalt zwischen einem ersten Polschuh und einem zweiten Polschuh entspricht. Da aber zur genauen Einstellung des beweglichen Teiles im allgemeinen nur Reibungskräfte überwunden werden müssen, die viel geringer sind als die maximalen Magnetkräfte, verbleiben auch wesentlich kleinere Restauslenkungen aus der stabilen

ίο Ruhelage, als der senkrechten Entfernung des ersten Polschuhes 0 vom mittleren Magnetpolschuh 3 (Luftspalt) entspricht. Weil man davon ausgehen kann, daß sich ohne besonderen Aufwand Luftspalte von 0,1 bis 0,3 mm einstellen lassen, wird eine Fixierung des beweglichen Teiles (Ziffernrolle) mit einer Genauigkeit von weniger als ± 0,1 mm erreicht.

Eine derartige Genauigkeit des Ziffernstandes von Ziffernrollen läßt sich bei elektromechanischen Zählern der herkömmlichen Art nicht verwirklichen, was nicht nur ein Schönheitsfehler ist, sondern z. B. bei maschineller Auslesung des Ziffernstandes oder bei Verwendung als Druckzähler ernsthafte Schwierigkeiten bereitet.

Wird nun das bewegliche Teil 8 (Ziffernrolle) willkürlich um größere Strecken bewegt — z. B. unter dem Einfluß dynamischer Kräfte (das Schwungmoment einer Ziffernrolle ist allerdings nicht sonderlich groß) —, so wird das Maximum der Rückstellkräfte alsbald überschritten. Nach wie vor sind aber große Gegenkräfte vorhanden, die erst in den instabilen Punkten a (gemäß F i g. 2) zu Null werden, also nach Bewegung des beweglichen Teils um die Hälfte des Abstandes zwischen zwei zweiten Polschuhen des beweglichen Teils. Solange also z. B. infolge dynamischer Kräfte die Hälfte des Abstandes (b-b gemäß Fig.2) zwischen

zwei der ersten Polschuhe -a, —b, 0, +a (gemäß Fig. 1) des beweglichen Teils nach jeder Seite nicht überschritten wird, wird das bewegliche Teil 8 immer mit der oben angegebenen Genauigkeit in die stabile Ruhelage zurückgeführt. Bei Überschreiten des halben

Abstandes zwischen zwei ersten Polschuhen des Bewegungselementes treten allerdings in Bewegungsrichtung wirkende Kräfte auf, die das bewegliche Teil in die nächste stabile Ruhelage b (gemäß Fig.2) transportieren, d. h., das bewegliche Teil (Ziffernrolle)

wird um einen Schritt (Ziffer) weiter- oder zurückgeschaltet. Die Magnetkräfte müssen infolgedessen groß genug gemacht werden (dem Schwungmoment des beweglichen Teils bzw. der Ziffernrolle angepaßt werden), damit dieser Fall - weil er zu Fortschaltungs-

fehlern (Zählfehlern) führen kann - nicht eintritt, was

aber leicht möglich ist. Bei elektromagnetischen

Zählwerken ist speziell eine Sperrklinke erforderlich,

um das sogenannte Überschleudern zu verhüten.

Wird nun die rechte Erregerspule 6 im richtigen Sinne mit steigendem Strom erregt, so tritt zunächst der Fall ein, wo der Fluß im rechten Rückschlußpolschuh 4 des Stators 7 kompensiert wird. Der Fluß im mittleren Magnetpolschuh 3 ist etwas geschwächt, während im linken Rückschlußpolschuh 2 die Summe aus dem ohne Erregung schon vorhanden gewesenen Dauermagnetfluß und dem Erregerfluß auftritt.

Auf welche Weise die Erregung auf den Wert Wi\ (Fig. 1) gesteigert wird, ist für diese mehr oder minder statische Betrachtung zunächst gleichgültig. Der stark

magnelisierte linke RückschluOpolschuh 2 übt nun eine positive Kraft auf das bewegliche Teil 8 aus, die die geschwächte rücktreibende Kraft des mittleren Magnetpolschuhs 3 überwindet und das bewegliche Teil aus

der Stellung O in Stellung 1 (F i g. 1) verschiebt.

Bei weiterer Steigerung der Erregung wird der Fall erreicht, wo der Fluß im mittleren Magnetpolschuh 3 (annähernd) kompensiert wird (Wk in Fig. 1). In diesem Fall führen nur der linke und der rechte Rückschlußpolschuh 2,4 einen annähernd gleich großen sehr kräftigen Fluß. Sollte sich das bewegliche Teil 8 — z. B. infolge seiner Trägheit oder infolge Reibung — auch nur ein wenig aus seiner Ruhelage entfernt haben (was notgedrungenerweise der Fall sein muß, wenn das bewegliche Teil nicht festgeklemmt ist), oder sollte sich das bewegliche Teil 8 insbesondere schon in Stellung 1 gemäß F i g. 1 befinden — was aber nicht nötig ist —, so entstehen positive Kräfte, in dem der linke Rückschlußpolschuh 2 auf den ersten Polschuh —a des beweglichen Teiles und der rechte Rückschlußpolschuh 4 auf den ersten Polschuh 0 einwirken. Das bewegliche Teil 8 wird somit nach Stellung 2 (F i g. 1) bewegt.

Wird nun die Erregung wieder auf WVi abgesenkt, so führen wiederum nur der linke Rückschlußpolschuh 2 und der mittlere Magnetpolschuh 3 einen Fluß, wie für Stellung 1 beschrieben. Wenn sich das bewegliche Teil 8 infolge seines Schwungmomentes etwas über Stellung 2 hinausbewegt hat, üben die Rückschlußpolschuhe 2 und der Magnetpolschuh 3 Kräfte vorwiegend auf den ersten Polschuh —a aus. Das bewegliche Teil 8 bewegt sich somit nach Stellung 3 in F i g. 1.

Wird danach die Erregung gänzlich zu Null, so strebt das Magnetsystem wieder eine völlig symmetrische Flußverteilung an (Stellung 4 in Fig. 1). Nachdem sich nämlich das bewegliche Teil 8 etwa in Stellung 3 befindet, übt der rechte Rückschlußpolschuh 4 zunächst keine Kraft in einer Bewegungsrichtung aus. Dagegen erzeugt vor allem der mittlere Magnetpolschuh 3 zusammen mit dem ersten Polschuh —a des beweglichen Teiles eine positive Kraft. Der linke Rückschlußpolschuh 2 wirkt auf den ersten Polschuh —a des beweglichen Teiles zwar rücktreibend; jedoch ist diese Kraft wegen des erheblich kleineren Flusses von Anfang an kleiner als die von dem mittleren Magnetpolschuh 3 ausgehende positive Kraft. Denn einerseits konzentriert sich fast der gesamte Dauermagnetfluß im mittleren Magnetpolschuh 3 nach links, wo der eintretende Polschuh —a des beweglichen Teils einen kleineren magnetischen Widerstand bildet. Andererseits ist der magnetische Kreis vorwiegend über den rechten Rückschlußpolschuh 4 geschlossen, der aber zunächst nur radiale Zugkräfte, jedoch keine Verschiebekräfte erzeugt. Somit entfällt auf den linken Rückschlußpolschuh 2 weit weniger als die Hälfte des gesamten Dauermagnetflusses. Dadurch bewegt sich das bewegliche Teil weiter in positiver Richtung, wobei die rücktreibende Kraft des linken Rückschlußpolschuhs 2 abnimmt, die positive Kraft des mittleren Magnetpolschuhs 3 aber wächst (s. F i g. 2); und zwar so steil, daß sie auch die mit der Verschiebung wachsende rücktreibende Kraft des rechten Rückschlußpolschuhes 4 auf den ersten Polschuh 0 des beweglichen Teils überwindet, die außerdem durch die wachsende positive Kraft des linken Rückschlußpolschuhs 2 auf den Polschuh — b des beweglichen Teiles zunehmend kompensiert wird. Schließlich befindet sich der Polschuh —a des beweglichen Teiles genau unter dem mittleren Magnetpolschuh 3 in stabiler Ruhelage. Das bewegliche Teil 8 (Ziffernrolle) ist um einen Schritt (Ziffer) weitergeschaltet.

Wie aus Fig.2 hervorgeht, ist die Stellung 2 nach Umschalten auf die Erregung Wi\ oder Wr=O kritisch.

Bei ungünstigen Bedingungen kann hier eine instabile Lage entstehen. Infolgedessen muß das bewegliche Teil 8 infolge seiner Massenträgheit die Stellung 2 gemäß F i g. 1 überschritten haben, bevor die Erregung wieder abnimmt; sonst schaltet es nicht um einen Schritt (Ziiier) weiter, sondern fällt über Stellung 1 in Stellung 0 zurück. Obwohl bzw. weil die träge Masse (Schwungmasse) des beweglichen Teiles (Ziffernrolle) nicht groß ist, kann davon ausgegangen werden, daß die instabile Stellung 2

ίο gemäß F i g. 1 dynamisch überfahren wird, wenn die Zeit des Hochlaufens der Erregung von Wi\ auf Wk und die Zeit des Wiederabsinkens auf Wi\ ausreichend lang ist. Eine Impulsform gemäß Fig.4 ist also günstig, sofern die Zeit t=d nicht so lang ist, daß das bewegliche Teil (Ziffernrolle) inzwischen seine Bewegungsrichtung umgekehrt hat und in die Stellung 2 zurückgekehrt oder darüber hinaus sogar nach links geschleudert ist.

Eine Impulsform gemäß Fig.4 ist an sich normal. Eine Anpassung der Impulsform an die Trägheit des beweglichen Teiles (Ziffernrolle) ist aber insofern möglich, als parallel zur Erregerspule 6 bzw. 5 ein Kondensator 9 geschaltet wird und beide über einen Vorwiderstand 10 gespeist werden, der ganz oder teilweise aus dem Innenwiderstand /?/einer Spannungsquelle 11 bestehen kann(Fig.5).

Wenn berücksichtigt wird, daß bei richtiger Auslegung des Magnetsystems mit wesentlich geringeren Erregerleistungen gearbeitet werden kann als bei herkömmlichen elektromechanischen Impulszählern, und wenn weiterhin davon ausgegangen werden kann, daß dieser Empfindlichkeitsgewinn nicht unbedingt voll ausgenutzt werden muß, kann der Vorwiderstand 10 in Fig. 5 auch noch dazu herangezogen werden, die Betriebsspannung einzustellen oder den erforderlichen Erregerstrom bei stets gleicher Erregerspule für beliebig vorgegebene Betriebsspannungen richtig einzustellen.

Die Gefahr, daß das bewegliche Teil 8 (Ziffernrolle) die instabile Stellung 2 gemäß F i g. 1 nicht überschreitet und das bewegliche Teil in die vorhergehende Ruhestellung zurückgeführt, also nicht weitergeschaltet wird, wird durch die erfindungsgemäße Anordnung noch aus einem anderen Grund verringert. Zum Beispiel erzeugt die mit Wk erregte Erregerspule 6 ein

•»5 Magnetfeld, das das Dauermagnetfeld im mittleren Magnetpolschuh 3 kompensieren soll. Das tritt in Wahrheit nicht genau ein. Die Kraftlinien versuchen, sich immer auf dem kürzestmöglichen Weg zu schließen. Infolgedessen konzentrieren sie sich etwas stärker auf

so den rechten Teil des mittleren Magnetpolschuhs 3. Dort tritt die erwünschte Kompensation der Magnetfelder also schon bei kleineren Erregungen ein. Dies ist in den F i g. 3 u. 4 dadurch zum Ausdruck gebracht, daß der Stromverlauf den Wert Wi? nicht ganz erreicht. Hierbei kommt es nun nicht darauf an, daß der Kompensationsel'fekt durch genaue Einhaltung einer bestimmten Impulshöhe stets genau erzielt wird. Die Erregung kann durchaus kleiner sein, wenn sie nur nicht im rechten Teil des Magnetpolschuhs 3 zur Liberkompensation führt.

Dann ist der Magnetfluß im linken Teil des mittleren Magnetpolschuhs 3 nämlich immer größer (weil weniger gut kompensiert) als im rechten Teil dieses Magnetpolschuhes 3, wo er im günstigsten Fall Null ist. Somit tritt die des leichteren Verständnisses wegen

μ gemäß Fig. 1 angenommene Symmetrie bei Erregung mit Wk gar nicht ein. Der stärkere Fluß im linken Teil des mittleren Magnetpolschuhes 3 bewirkt, daß der Polschuh — u des beweglichen Teiles weiter nach rechts

gezogen wird, als Stellung 2 entspricht.

Nachdem nun die Wirkungsweise für eine Erregung der rechten Erregerspule 6 bekannt ist (das bewegliche Teil 8 bzw. eine entsprechende Ziffernrolle werden nach rechts bewegt), kann leicnt erkannt werden, daß bei 5 Erregung der linken Erregerspule 5 eine Linksbewegung erfolgt, wobei bis auf die Bewegungsrichtung die beschriebenen Vorgänge genau gleichartig verlaufen. Das bedeutet, daß das bewegliche Teil 8, das aus einem durch den Motor angetriebenen Zählwerk bestehen kann, sowohl in einer, als auch in der entgegengesetzten Richtung (vorwärts und rückwärts) bewegt werden kann, so daß ein entsprechend angetriebenes Zählwerk auch als Differenzzähler verwendet werden kann. Es muß nur durch eine geeignete Schaltung dafür gesorgt werden, daß die negativ zu zählenden Impulse eine andere der Erregerspulen 5 u. 6 erreichen, als die positiv zu zählenden.

Wenn jedoch die im gemäß F i g. 1 dargestellten Beispiel zwei Erregerspulen 5 u. 6 verwendet werden, um das bewegliche Teil in beiden Bewegungsrichtungen bewegen zu können, dann läßt sich die für je eine Erregerspule 5 bzw. 6 beschriebene Kraftwirkung noch dadurch verstärken, daß beide Erregerspulen 5 u. 6 hintereinandergeschaltet werden, und zwar so, daß der Erregerfluß bei zunehmander Erregung in einem Rückschlußpolschuh des Stators gleichsinnig, und im anderen Rückschlußpolschuh des Stators gegensinnig zum Dauermagnetfluß verläuft. Die wechselnde Bewegungsrichtung wird dann durch Wechsel der Polarität der Erregerimpulse erreicht.

Bei in zv ei Richtungen bewegbaren beweglichen Teilen 8 (bzw. vorwärts- und rückwärtszählenden Zählwerken) muß aber besonders darauf geachtet werden, daß die Plus- und die Minus-Impulse hinsieht-Hch Impulshöhe und -dauer nicht allzu unterschiedlich sind. Es muß sich nämlich auf den nicht zu vermeidenden Fall eingerichtet werden, daß ein Plus- oder ein Minus-Impuls etwa gleichzeitig auftreten. Sind in diesem Fall die Impulse hinsichtlich Höhe und Dauer gleich und treten sie genau gleichzeitig auf, so löschen sie oder ihre Krafteinwirkung auf das bewegliche Teil 8 sich gegenseitig aus. Ist dagegen ein Impuls länger oder stärker als der andere, dann kann der gestrichelt gezeichnete Summenimpuls das bewegliche Teil (Zählwerk) das aufgrund der Erfindung auf geringere Erregerleistungen sehr trägheitsarm reagiert, einen Schritt in der einen oder anderen Richtung (vorwärts oder rückwärts) schalten und damit eine Fehleinstellung (Fehlzählung) hervorrufen (F i g. 6).

Das bewegliche Teil (Zählwerk) kann sogar um zwei Schritte (Ziffern) weiterschalten, wenn der längere Impuls vor dem kürzeren beginnt und nach ihm erst zu Ende ist (s. F i g. 7).

Sind die Impulse verschiedenen Vorzeichens indessen einigermaßen konturengleich, dann sind keine Fehlweiterschaltungen (Fehlzählungen) möglich. Bei Gleichzeitigkeit kompensieren sie sich, wie gesagt, und bei zeitlicher Verschiebung entsteht ein Doppelimpuls mit wechselndem Vorzeichen (F i g. 8). M)

Entweder vermag das bewegliche Teil (Zählwerk) aufgrund seiner geringen Trägheit dem Doppelimpuls zu folgen. Dann schaltet es einen Schritt (Ziffer) vor und einen zurück. Falls das bewegliche Teil jedoch zu träge ist, dann reagiert es überhaupt nicht. In beiden Fällen wird also richtig gezählt.

In jedem Fall ist es vorteilhaft, die Impulsdauer so zu begrenzen, daß das Bewegungselement mit seiner trägen Masse dem Vorgang gerade noch mit Sicherheit zu folgen vermag. Mit besonders niedriger Erregung und sicherer Schrittfortschaltung ist der erfindungsgemäße Motor betreibbar, wenn gemäß F i g. 1 parallel zu dem Permanentmagneten 1 ein magnetischer Nebenschluß 12 vorgesehen ist, der im dargestellten Beispiel aus parallel zum Permanentmagneten 1 angeordneten Eisenwegen 13 u. 14 gebildet wird, die durch Luftspalte 15 u. 16 unterbrochen sind. Diese können beispielsweise auch durch ein nicht magnetisch leitendes Material ausgefüllt sein. Ein solcher magnetischer Nebenschluß bewirkt, daß die äußerst geringe Leitfähigkeit von Permanentmagneten durch Flußpfade mit wesentlich höherer magnetischer Leitfähigkeit überbrückt wird. Infolgedessen kann aufgrund des Nebenschlusses der Permanentmagnet 1 bei Übererregung nicht ummagnetisiert werden, was zur Unbrauchbarkeit des Motors führen würde. Aber nicht nur eine Ummagnetisierung, sondern auch eine Verlagerung des Arbeitspunktes, wird durch den Nebenschluß, sofern er kräftig genug ist, verhindert. Aufgrund des Nebenschlusses wird genereil erreicht, daß ein wesentlich größerer Erregerfluß in den Polschuhen des Stators und somit auch in den Polschuhen des beweglichen Teils erzielt wird, ohne hierfür eine sonst notwendige extrem große Erregung aufzubringen.

Eine Anwendung des erfindungsgemäßen Motors auf ein Rollenzählwerk ist in F i g. 9 dargestellt. Hier besteht das bewegliche Teil aus einem um eine Achse 17 drehbaren Rotor 18, der zugleich Bestandteil einer Ziffernrolle 19 ist. Den Polschuhen dieses Rotors 18 ist angrenzend ein E-förmiger Stator 20 zugeordnet, der prinzipiell die Ausbildung des Stators 7 in F i g. 1 besitzt. Die Wirkungsweise dieses Antriebs gemäß Fig.9 entspricht infolgedessen auch dem beschriebenen Antrieb gemäß F i g. 1.

Ein weiteres Anwendungsbeispiel des erfindungsgemäßen Motors ist in Fig. 10 dargestellt, die das Prinzip eines selbstanlaufenden Synchronmotors veranschaulicht. Der Rotor 21 dieses Synchronmotors besteht aus einem Kreiszylinder mit zwei gegenüberliegenden, abgeflachten Flächen 22 u. 23, wobei die nichtabgeflachten Zylindermantelflächen 24 u. 25 die ersten Polschuhe des beweglichen Teils darstellen. Im übrigen entspricht der Antriebsmechanismus dem anhand F i g. 1 dargestellten. Zur Erzeugung einer Drehbewegung des Rotors 21 ist ein im Prinzip E-förmiger, durch starke ausgezogene Linien dargestellter Stator 26 vorgesehen, der sich gemäß F i g. 10 auf der linken Seite des Rotors 21 befindet. Dieser Stator 26 ist ähnlich dem Stator 7 in F i g. 1 ausgebildet und besitzt die Rückschlußpolschuhe 2' und den Magnetpolschuh 3' u. 4'. Der Dauermagnetfluß aufgrund des auf den Magnetpolschuh 3' einwirkenden Dauermagneten ist durch eine Erregerspule 6' beeinflußbar.

Auf der dem Stator 26 entgegengesetzten Seite des Rotors 21 ist ein in gestrichelten Linien dargestellter und gegenüber dem Stator 26 in Drehachsenrichtung des Rotors 21 seitlich versetzter Stator 27 angeordnet Dieser Stator ist konturengleich mit dem Stator 26. Sein Dauermagnetfluß ist durch eine Erregerspule 6" in seiner Verteilung beeinflußbar.

Im dargestellten Beispiel gemäß Fig. 10 wird die Erregerspule 6' von den positiven Halbwellen einer gleichgerichteten Wechselspannung erregt, die beispielsweise die Verteilung des Dauermagnetflusses im Stator 26 so beeinflußt, daß der Rotor 21 im Uhrzeigersinn gedreht wird. Die mit den negativen

Halbwellen beaufschlagte Erregerspule 6" wirkt auf den Stator 27 derart, daß dieser ebenfalls eine Bewegung des Rotors 21 im Uhrzeigersinn bewirkt. Auf diese Weise wird nicht nur erreicht, daß der Rotor dieses Synchronmotors bei Einschaltung der Erregerspulen 6' u. 6" in einer bestimmten Richtung sich zu drehen beginnt, es wird vielmehr auch erreicht, daß jeweils beide Halbwellen einer gleichgerichteten Wechselspannung zum Antrieb des Rotors 21 in energiegiinstiger Weise ausgenutzt werden. Natürlich würde auch einer der Statoren 26 oder 27 bereits zur Drehung des Rotors 21 in synchroner Weise mit einer angelegten, gleichge-

richteten Wechselspannung ausreichen.

Als Abänderungen von den dargestellten Ausführungsbeispielen können beispielsweise auch bei dem Synchronmotor gemäß F i g. 10 auf jeden Stator 26 u. 27 zwei Erregerwicklungen einwirken. Ebenso können auch die Polschuhe des beweglichen Teils bzw. des Rotors und der Statoren anders ausgebildet sein. Wichtig ist dabei lediglich, daß im Ruhezustand des beweglichen Teils bzw. Rotors durch die Rückschlußpolschuhe des Stators in verschiedene Richtungen weisende Kräfte auf das bewegliche Teil bzw. den Rotor ausgeübt werden.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schrittweise oder kontinuierlich betreibbarer elektrischer Motor, insbesondere Schrittmotor zum Antrieb eines Rollenzählwerkes, mit einem gleich breite und gleich beabstandete erste Polschuhe aufweisenden und aus weichmagnetischem Material bestehenden Teil und mit einem durch ein Dauermagnetfeld vormagnetisierten, zweite Polschuhe aufweisenden Stator, auf dem mindestens eine aus einer Stromquelle impulsweise gespeiste und derartig gepolte Erregerspule angeordnet ist, daß das erzeugte Magnetfeld dem Dauermagnetfeld gleich- oder entgegengerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der ersten Polschuhe (—b, —a, O, +a) voneinander gleich ihrer Breite ist, daß der Stator (7; 20; 26, 27) mindestens eine Gruppe von zweiten Polschuhen einer ungeradzahligen Anzahl besitzt, von denen mindestens einer als Magnetpolschuh (3,3') von den in ihm erzeugten Dauermagnetfeld in der einen Richtung und die übrigen als Rückschlußpolschuhe (2, 4; 2', 4') von dem Dauermagnetfeld in der entgegengesetzten Richtung vormagnetisiert sind und daß, bezogen auf die Ruhelage (Stellung 0 in Fig. 1), der Magnetpolschuh (3,3') am Luftspalt die gleiche Breite wie einer der ersten Polschuhe (— b, —a, 0, +a) aufweist und diesem fluchtend gegenüberliegt und die Rückschlußpolschuhe (2, 4; 2', 4') am Luftspalt die halbe Breite der ersten Polschuhe aufweisen und jeweils derart in den Lücken zwischen zwei ersten Polschuhen angeordnet sind, daß die Hälfte der Rückschlußpolschuhe (2; 2') mit ihrer einen Seitenkante mit der jeweils einen Seitenkante einer entsprechenden ersten Anzahl der ersten Polschuhe und die andere Hälfte der Rückschlußpolschuhe (4; 4') mit ihrer anderen Seitenkante mit der jeweils anderen Seitenkante einer entsprechenden anderen Anzahl der ersten Polschuhe fluchten und daß die Form und die Dauer der Erregerspule (5, 6; 6', 6") zugeführten Impulse der Trägheit des beweglichen Teiles (8; Rotor 18; 21) anpaßbar ist.

2. Elektrischer Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückschlußpolschuhe (2,4; 2', 4') auf beiden Seiten der Magnetpolschuhe (3; 3') angeordnet sind.

3. Elektrischer Motor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetpolschuhe (3; 3') eine in bezug auf die Polachse symmetrische magnetische Leitfähigkeit besitzen.

4. Elektrischer Motor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (7; 20; 26, 27) die Form eines E aufweist, dessen freie Schenkel die zweiten Polschuhe (2, 3, 4; 2', 3', 4') bilden, daß der Magnetpolschuh (3; 3') aus dem mittleren Polschuh besteht und daß die beiden Rückschlußpolschuhe (2, 4; 2', 4') im Abstand ihrer Breite zu dem mittleren Magnetpolschuh angeordnet sind.

5. Elektrischer Motor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedem der beiden Rückschlußpolschuhe (2, 4; 2', 4') je eine Erregerspule (5, 6) zugeordnet ist.

6. Elektrischer Motor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Erregerspulen (5, 6) in Reihe geschaltet sind.

7. Elektrischer Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Dauerma-Knetfeld durch einen Permanentmagneten (1) er-

zeugbar ist.

8. Elektrischer Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (1) durch einen magnetischen Nebenschluß (12) überbrückt ist.

9. Elektrischer Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Teil (8) als Rotor (18, 21) mit kreisförmig gekrümmten Flächen der ersten Polschuhe ausgebildet ist, denen die entsprechend gekrümmten Flächen der zweiten Polschuhe des Stators (20; 26, 27) gegenüberstehen.

10. Elektrischer Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Form und die Dauer der Erregerimpulse derart einstellbar sind, daß das bewegliche Teil (8; Rotor 18; 21) bei Bewegung von der Ruhelage (Stellung 0) bis zur Mittelage (Stellung 2) immer in der gleichen Richtung angetrieben ist.

11. Elektrischer Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu der Erregerspule (6) ein Kondensator (9) geschaltet ist und in Reihe mit dem Kondensator und der Erregerspule ein Vorwiderstand (110) liegt.

12. Elektrischer Motor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorwiderstand (10) veränderbar ist.

13. Elektrischer Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die impulsweise Erregung entgegengesetzte Polarität besitzt.

14. Elektrischer Motor nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch einen Impulsformer, der sämtliche Erregerimpulse konturengleich anpaßt.

15. Elektrischer Motor nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (18) zugleich als Ziffernrolle (19) oder Teil einer Ziffernrolle ausgebildet ist.

16. Elektrischer Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß bei kontinuierlicher Betriebsweise an die Erregerspule bzw. an die Erregerspulen (5, 6; 6', 6") die gleichgerichteten Halbwellen einer Wechselspannung angeschlossen sind.

17. Elektrischer Motor nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (21) aus einem Kreiszylinder mit zwei gegenüberliegenden, abgeflachten Rändern (22, 23) besteht, dessen nichtabgeflachte Zylindermantelflächen (24, 25) die ersten Polschuhe bilden.

18. Elektrischer Motor nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß zwei E-förmige Statoren (26, 27) an gegenüberliegenden Seiten des Rotors (21) vorgesehen sind, die sich mit ihren Rückschlußpolschuhen (2', 4') seitlich überlappen, und daß in mindestens je einem der Rückschlußpolschuhe der beiden Statoren durch die positiven und negativen Halbwellen einer gleichgerichteten Wechselspannung je eine die gleiche Drehrichtung bewirkende Erregung erzeugt wird.