DE2452131A1

DE2452131A1 - Elektrischer kleinmotor

Info

Publication number: DE2452131A1
Application number: DE19742452131
Authority: DE
Inventors: Claude Oudet; Georges Stcherbatcheff
Original assignee: RECH EN MATIERE DE MICROMOTEUR
Current assignee: RECH EN MATIERE DE MICROMOTEUR
Priority date: 1974-07-25
Filing date: 1974-11-02
Publication date: 1976-02-05
Also published as: FR2280232B1; DE2452131C3; FR2280232A1; CH581920A5; JPS5818873B2; JPS5163414A; GB1512732A; DE2452131B2; US4079279A

Description

PATENTANWÄLTE O / C O 1 O 1

Dipl. Ing. HELMUT HUBE-UCH
PFORZHE IK
Wesüiche 31 - Leopoldpl. - Tel. <p7Z3\) 1O23OO

Pforzheim 2 8. Okt.

SOGIE¹I¹E DE HECHERCHES EN ΜΔ.ΤΪΕΕΕ DE HICROMOTEURS ELECTRIQUES

SOCREN Sa₁El

- -nT., BESlNCON (Frankreich)

ELEKTRISCHER KLEINMOTOR

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Kleinmotor mit einem feststehenden Feldmagneten, dessen Luftspalt eine Periodizität N aufweist, mit einer auf dem Feldmagneten angeordneten Erregerspule und mit einem Anker, der einen dünnen, aus hartmagnetischem Material hergestellten Teil aufweist, und bei dem eine ringförmige, im Luftspalt des Feldmagneten angeordnete Zone des dünnen Ankerteils so magnetisiert ist, dass sie N Paare von abwechselnd positiven und negativen Polen aufweist.

Solche Kleinmotoren werden insbesondere in der Uhrentechnik, auf dem Gebiet der Zähler, der Anzeige im allgemeinen, sowie in zahlreichen Anwendungsgebieten verwendet, in denen die Abmessungen und der Verbrauch an elektrischer Energie auf

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ein Minimum reduziert werden müssen. Diese Kleinmotoren können so ausgebildet sein, dass sie beispielsweise als Synchronmotoren oder als von gleichsinnigen Steuerimpulsen erregte Schrittmotoren arbeiten.

Es sind bereits Kleinmotoren der genannten Art bekannt, bei denen der Feldmagnet ein zusätzliches Polstück aufweist, welches mechanisch von den einen Luftspalt der Periodizität N bildenden Teilen getrennt ist, um ein künstliches _t einem bestimmten Gesetz folgendes Ruhedrehmoment zu erzeugen. Der Aufbau eines solchen Feldmagneten ist jedoch reichlich kompliziert und bewirkt eine Erhöhung der Herstellungskosten des Motors.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diesen Nachteil zu beseitigen und einen ein gewünschtes Ruhedrehmoment aufweiserden Kleinmotor besonders einfacher Konstruktion zu verschaffen.

Der erfindungsgemasse Kleinmotor ist dadurch gekennzeichnet, dass der dünne Ankerteil eine zweite ringförmige magnetisierte Zone aufweist, welche N/2 Paare von abwechselnd positiven und negativen Polen aufweist und ebenfalls im Luftspalt des Feldmagneten angeordnet ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Luftspalt des Feldmagneten durch zwei, je N radial gerichtete und einander in Axialrichtung gegenüberliegende Zähne aufweisende Polstücke gebildet, während der Anker aus einer dünnen in Axialrichtung in zwei konzentrischen, ringförmigen Zonen magnetisierten Scheibe gebildet wird.

Eines der beiden Polstücke kann durch Einschnitte gebildete Zähne aufweisen und das andere kann zahnförmige Erhebungen

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aufweisen. In diesem Fall weist der Motor vorzugsweise ein Gehäuse auf, welches Teil des Feldmagneten ist und dessen Boden durch Tiefziehen die entsprechende Zahnform verliehend wird.

Die magnetisierten Teilzonen,welche die Polpaare des Ankers bilden,können beispielsweise die Form von Kreisringsegmenten haben.

Die beigefügte Zeichnung zeigt eine beispielhafte Ausführungsform des elektrischen Kleinmotors gemäss der Erfindung.

Figur 1 ist ein Axialschnitt eines Schritt-Motors der durch gleichsinnige Impulse gesteuert werden kann.

Figur 2 ist eine schematische Draufsicht des Ankers und der Polstücke, aus welcher die Anordnung der magnetisierten Zonen und der Zähne der P.olstücke hervorgeht.

Der in Figur 1 im Axialschnitt dargestellte Kleinmotor weist eine den Feldmagneten bildende Anordnung aus magnetisch leitfähigem Material auf, welche aus einem glockenförmigen Motorgehäuse 1, einer koaxialen ringförmigen Scheibe 2, zwei koaxialen rohrförmigen Teilen 3,4 und einem flachen inneren Polstück 5 besteht. Eine mit den Steuerimpulsen für den Motor beaufschlagte Spule 6 ist koaxial zwischen dem flachen Polstück 5 und dem ringförmigen Teil 2 angeordnet.

Der Boden des Motorgehäuses 1 ist durch Drücken so geformt worden, dass er N in das Motorinnere vorspringende Zähne 1 A bildet, welche radial angeordnet sind und gleichmässig über die ganze ringförmige Fläche des Gehäusebodens verteilt

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sind, wie in Figur 2 schematisch dargestellt. Der innere Polteil 5 weist N ausgeschnittene Zähne 5 A auf, die in ihrer Form denen des Gehäusebodens entsprechen, wobei die beiden Zahnreihen 1 A und 5 A einander gegenüberliegen und einen veränderlichen Luftspalt der Periodizität N bilden.

Eine dünne Scheibe 7 aus hartmagnetischem Material von hoher Koerzitivkraft , beispielsweise aus einer Platin-Kobalt-Legierung, bildet den wirksamen Teil des Ankers. Sie wird durch eine zentrale Achse 8 im Luftspalt des Feldmagneten gehalten, wobei die Achse 8 drehbar in den beiden Lagern und 10 gelagert ist. Wie Figur 2 zeigt, weist die Scheibe 2N parallel zur Achse magnetisierte Zonenteile 7a auf, welche die Form von Kreisringsegmenten besitzen und N Paare abwechselnd positiver und negativer magnetischer Pole bilden. Der Aussendurchmesser der ringförmigen Zonen 7 a ist praktisch gleich dem Durchmesser der dünnen Scheibe, während der Innendurchmesser dieser Zonen beispielsweise 3/5 des Aussendurchmesser beträgt. Der Zentrumswinkel der magnetisierten Segmente dieses äusseren Kreisrings ist gleich 2 ΉΤ/Ν.

In der vorliegenden Ausführungsform des Motors weist die dünne Ankerscheibe ferner eine zweite Reihe von parallel zur Achse magnetisierten Segmenten 7b auf, die N/2 Polpaare von abwechselnd positiven und negativen Polen bilden. Der Aussendurchmesser dieser zweiten magnetisierten Ringes ist etwas kleiner als der Aussendurchmesser des äusseren Ringes und sein Innendurchmesser entspricht demjenigen der Zähne des Feldmagneten, welcher durch die technische Ausführbarkeit dieser Zahnung begrenzt ist. Der Zentrumswinkel der magnetisierten Segmente des inneren Ringes ist gleich 2 7Γ/Ν.

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Die N äusseren Polpaare 7 a des Ankers liefen in Zusammenwirkung mit dem Feldmagneten beim Durchgang eines Steuerstromes durch die Motorspule ein stromabhängiges Antriebsdrehmoment .

Die N/2 inneren Polpaare 7 b des Ankers liefern das künstliche Ruhedrehmoment, das für den Betrieb als durch gleichsinnige Antriebsimpulse gesteuerten Schrittmotor notwendig ist. Diese inneren Pole 7 b wirken mit den in Radialrichtung betrachtet inneren Teilen der Zähne 1 a und 5 a zusammen, wobei zu bemerken ist, dass im Prinzip eine einzige Zahnreihe zur Erzeugung des notwendigen Moments genügen würde. Die Verwendung von zwei zu beiden Seiten der magnetisierten Scheibe angeordneten Zahnreihen vermeidet eine axiale Beanspruchung, die im Fall der Verwendung einer einzigen Zahnreihe auftreten würde,

Die geeignete Winkelstellung der Pole des inneren Ringes in bezug auf diejenigen des äusseren Ringes wird anlässlich der Magnetisierung festgelegt und bestimmt die Phase der erwähnten Drehmomente was deren sinusförmige Komponenten gleicher Frequenz betrifft.

Aus dem Vorhergehenden ergibt sich, dass beim vorliegenden Motor die zur Erzeugung des stromabhängigen Drehmoments notwendigen Mittel in vorteilhafter Weise mit den Mitteln zur Erzeugung des künstlichen Ruhedrehmoments kombiniert sind und zwar derart, dass diese Mittel nicht mehr mechanisch getrennt sind. Ausserdem erlauben die beschriebene Ausbildung des Luftspalts und die Form des Ankers die Verwirklichung eines Kleinmotors sehr geringer Höhe, wobei diese Höhe im wesentlichen durch das Volumen der Wicklung bestimmt ist. Ferner wird die Fläche des Ankers optimal ausgenützt und die Herstellung von Anker und Feldmagnet wird wesentlich vereinfacht.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Elektrischer Kleinmotor mit einem feststehenden Feldmagneten, dessen Luftspalt eine Periodizität N aufweist, mit einer auf dem Feldmagneten angeordneten Erregerspule und mit einem Anker, der einen dünnen, aus hartmagnetischem Material hergestellten Teil aufweist, wobei eine ringförmige, im Luftspalt des Feldmagneten angeordnete Zone des dünnen Ankerteils so magnetisiert ist, dass sie N Paare von abwechselnd positiven und negativen Polen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der dünne Ankerteil eine zweite ringförmige magnetisierte Zone aufweist, welche N/2 Paare von abwechselnd positiven und negativen Polen aufweist und ebenfalls im Luftspalt des Feldmagneten angeordnet ist.

2. Kleinmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Feldmagnet zwei Polstücke mit je N radial gerichteten Zähnen aufweist, welche Polstücke einander axial gegenüberliegend angeordnet sind um den genannten Luftspalt zu bilden, und dass der Anker aus einer dünnen, in Axialrichtung in zwei konzentrischen kreisringförmigen Zonen magnetisierten Scheibe besteht.

3. Kleinmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Polstücke durch radiale Einschnitte gebildete Zähne besitzt und die Zähne des anderen Polstücks als Erhebungen ausgebildet sind.

4. Kleinmotor nach Anspruch 3,dadurch gekennzeichnet, dass er ein Gehäuse aufweist, welches Teil des Feldmagneten ist und dessen Boden die als Erhebungen ausgebildeten Zähne aufweist.

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5. Kleinmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die durch Magnetisierung des Ankers erzeugten Pole die Form von kreiszylindrischen Segmenten besitzen.

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