DE2539473A1 - Polarisierter, elektromagnetischer schrittmotor - Google Patents

Polarisierter, elektromagnetischer schrittmotor

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DE2539473A1
DE2539473A1 DE19752539473 DE2539473A DE2539473A1 DE 2539473 A1 DE2539473 A1 DE 2539473A1 DE 19752539473 DE19752539473 DE 19752539473 DE 2539473 A DE2539473 A DE 2539473A DE 2539473 A1 DE2539473 A1 DE 2539473A1
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    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K37/00Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors
    • H02K37/10Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of permanent magnet type
    • H02K37/12Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of permanent magnet type with stationary armatures and rotating magnets
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    • G04C13/10Slave-clocks actuated intermittently by electromechanical step advancing mechanisms
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Description

  • Polarisierter, elektromagnetischer Schrittmotor Die Erfindung betrifft einen polarisierten, elektromagnetischen Schrittmotor, mit einem schrittweise durch alternierende Stromimpulse fortstellbaren, permanent-magnetischen, zylindrischen Rotor, wobei sich im Jochsystem des Schrittmotors durch die Bestromung einer Antriebswicklung ein elektrischer Magnetfluß einstellt, welcher den Rotor Uber diesen umschließende Polelemente und über radiale, in Drehrichtung des Rotors sich verringernde Luftspalte magnetisch beaufschlägt und diesen zur Einnahme einer bestimmten Polstellung relativ zu den Polelementen veranlaßt, welche nach dem Ende der Bestromung bis zum Auftreten eines neuen Stromimpulses entgegengesetzter Polarität im wesentlichen beibehalten wird.
  • Zweck der Erfindung ist es, polarisierte, elektromagnetische Schrittmotoren mit geringen Außenabmessungen zur Verwendung für Meß- und Anzeigezwecke, insbesondere in der Uhrentechnik geeignet auszugestalten.
  • Es sind Schrittmotoren, insbesondere zur Verwendung in der Uhrentechnik bekannt, mit in etwa U-förmigen Jochsystemen, welche längs eines ihrer Schenkel durch wenigstens eine aufgebrachte Wicklung oder Spule derart inudziert werden, daß sich längs des Jochsystemes ein elektrischer Magnetfluß ausbildet, welcher den permanent-magnetischen Rotor über diesen umschließende, beidseitig zu einem radialen, hinterzogenen Luftspalt herangefUhrte Polschenkel beaufschlägt, wobei der Rotor mit seiner Achse senkrecht zur Jochebene angeordnet ist.
  • Derartige polarisierte, elektromagnetische Schrittmotoren sind in den verschiedensten Ausführngen, insbesondere für die Anwendung bei sogenannten Nebenuhren bzw. bei elektronischen Quarzuhren mit analoger Zeigeranzeige über ein Schrittschaltwerk bekanntgeworden.
  • In beiden Fällen wird ein Zeigerwerk durch den Schrittmotor angetrieben. Im ersten Falle werden die zur Fortschaltung dienenden alternierenden Spannungs- bzw. Stromimpulse durch eine Hauptuhr mit Kontaktvorrichtung und nachgeordnetem Verteilernetz, im zweiten Falle durch eine Quarzschwingschaltung mit nachgeordnetem Frequenzteiler und Verstärker verabfolgt.
  • Diese bekannten Schrittmotoren kennzeichnen sich durch einen ziemlich gestreckten, flachen Aufbau, welcher in dieser Form für manche Anwendungsfälle zweckmäßig ist, für andere hingegen wieder nicht.
  • So ist ein flacher Aufbau des Jochsystemes, beispielsweise bei einem Nebenuhrwerk erwUnscht, welches in einem flachen Wandgehäuse untergebracht werden soll, und wobei die seitlichen Ausdehnungen des Jochsystemes keine allzugroße Rolle spielen. Durch die Ausdehnungen des Jochsystemes in seiner Ebene wird bei einem derartigen Nebenuhrwerk im allgemeinen auch die auf der Spule aufgebrachte Wicklung in ihren Abmessungen nicht wesentlich eingeengt, so daß es möglich ist, die erforderliche Durchflutung innerhalb des Jochsystemes bei der Erregung eines derartigen Nebenuhrwerkes durch Aufbringen einer Wicklung mit einer ausreichenden Anzahl Windungen mittlerer Drahtstärke zu realisieren.
  • Andererseits jedoch haben die weitgestreckten Abmessungen des Jochsystemes in dessen Ebene zur Folge, daß längs des Magnetweges magnetische Streuungen auftreten, welche zu nicht unerheblichen Verlusten in der Antriebskraft eines derartigen zu einem Nebenuhrwerk ausgebildeten polarisierten Schrittmotores führen können.
  • Kritischer werden die Verhältnisse bei der Anwendung eines derartigen vorbeschriebenen Schrittmotores als Antriebssystem bei einem Nebenuhrwerk, wenn diess für Uhren kleinerer Abmessungen, so beispielsweise für Tisch- und Einbauuhren verwendet werden soll. Hier gesellt sich zu den bereits vorstehend erwähnten nachteiligen magnetischen Streuungen des Jochsystemes noch eine verhältnismäßig klein-dimensionierte Spule hinzu, welche mit verhältnismäßig vielen Windungen dünneren Drahtes bewickelt werden muß, um zu den erwUnschten Spulendaten zu gelangen.
  • Hier machen sich die für kleinere I)rahtstärken erheblich ansteigenden Drahtpreise und der mit diesen dünneren Drahtstärken einhergehende ungünstigere Füllfaktor der Wicklung bereits bemerkbar.
  • Krasser werden die Verhältnisse bei noch kleineren Abmessungen eines Schrittmotors der vorgenannten Art. Dies gilt insbesondere dann, wenn ein derartiger Schrittmotor, z.B. zur Bestückung von Quarzuhrwerken kleiner Abmessungen verwendet werden soll.
  • Zwar ist hier noch der flache Jochsystemaufbau teilweise von Vorteil, da er verhältnismäßig flach mit einem Platinengestell gepaart werden kann; hingegen ist ein sehr flacher Aufbau gar nicht immer von wesentlicher Bedeutung, denn dabei verschieben sich die Wickeldaten zu noch teueren Drahtstärken hin, die noch schwieriger zu wickeln sind und einen noch schlechteren Füllfaktor aufweisen.
  • Die räumlichen Vorteile, welche einen Schrittmotor der vorbeschriebenen Art bei gewissen Anwendungen bietet, treten also hinter den kritischen Spulen- und magnetischen Streuverhältnissen dann zurück, wenn sehr kleine Abmessungen des Schrittmotors bzw. seines Spulen- und Jochsystemes verwirklicht werden sollen.
  • Es sind andererseits ferner durch Netzwechselstrom angetriebene bzw. gespeiste Kleinstsynchronmotoren bekannt, welche aus einem topfförmAgen Jochsystem bestehen, in dessen Zentrum eine auf einem Magnetkern aufgewickelte Antriebsspule aufgebracht ist. Der Rand des aus einem Material guter magnetischer Leitfähigkeit gezogenen Topfsystemes sowie ein vorne auf dem Magnetkern aufgebrachtes Polteil bilden zusammen ein ineinandergreifendes Klauenpolsystem, zu welchem zentrisch ein drehbar gelagertes Dauermagnetteil mit zu dem Klauenpolsystem korrespondierender Polausbildung zugeordnet ist. Durch die Beaufsdtagung des Dauermagnetteiles vermittels des vom Netzwechselstrom periodisch erzeugten Statorfeldes folgt ersteres durch eine kontinuierliche Drehung synchron der Netzfrequenz nach anfänglich pulsierenden Anlaufbewegungen.
  • Durch ein zugeordnetes Anschlaggesperr, welches nur eine Drehung des als Dauermagnetteil ausgebildeten Rotors in einer Drehrichtung erlaubt, wird einmal die zunächst pulsierende Anlaufbewegung zeitlich verringert, und der Rotor in die zulässige Drehrichtung umgesteuert.
  • Der vorzitierte Kleinstsynchronmotor hat verschiedentlich Anwendung zum Antrieb von Registriergeräten, Schaltuhren und von der reinen Zeitanzeige dienenden Uhren gefunden. Zur Anwendung als Schrittmotor ist diese Motoranordnung jedoch nicht geeignet, weil die Drehrichtung des Rotors bei einer intermittierend erfolgenden alternierenden elektromagnetischen Beaufschlagung weder eindeutig noch bleibend ist. Der Gleichlauf zwischen durchlaufenem Drehwinkel des Rotors und beaufschlagender Impulsfolge wird nur bei einer Beaufschlagung in der Größenordnung der Netzwechselstromfrequenz gewahrt und auch nur dann, wenn die Anlaufphase überwunden und durch die zugeordneten Mittel das Einschlagen einer bestimmten Drehrichtung des Rotors erzwungen ist.
  • Es ist außerdem ein polarisiertes elektrisches Nebenuhrwerk bekannt, bei welchem das Jochsystem aus einer einen Magnetkern tragenden runden Platte, mit zwei seitlich an dieser angeformten und abgebogenen magnetflußftihrenden Polteilen bzw. Polschuhen und einem auf dem freien Ende des Magnetkernes angeordneten, um 900 gegenüber dem ersten versetzten doppelten Pol system besteht. Durch den von einer auf dem Magnetkern angeordneten Spule erzeugten Magnetfluß wird über die vier Pol schuhe eine zentrisch zum Magnetkern angeordnete große Scheibe aus permanent-magnetischem Material, die längs ihres Umfanges abwechselnd vierpolig magnetisiert ist, radial beaufschlagt.
  • Bei dieser Anordnung eines Schrittmotors ist der scheibenähnliche, permanent-magnetische Rotor auf Grund seiner großen radialen Ausdehnung mit einem erheblichen Trägheitsmoment behaftet, welches die sichere Ubertragung einer höheren Impulsfrequenz verhindert. Dieses System eignet sich zwar zur Verwendung als minütlich fortgeschaltetes Nebenuhrsystem; es ist aber zu einer Anwendung bei einer Impulsfolge von 1 Sekunde oder darunter, nicht mehr oder nur noch sehr bedingt geeignet. Durch die enge winkelmäßige Begrenzung der Polschuhe und durch die eben solche Begrenzung der Polbereiche längs des Umfanges der beaufschlagten, als Rotor dienenden Magnetscheibe, leidet außerdem die Anlaufsicherheit, so daß ein sicherer Betrieb dieses Systemes nur bei erhöhtem Energieaufwand gewährleistet sein dürfte.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, einen polarisierten, elektromagnetischen Motor zu schaffen, der auch bei kleinen Gesamtabmessungen einen günstigen Energieverbrauch aufweist, durch eine geringe Streuung im Magnetsystem gekennzeichnet ist, über günstige Spulendaten verfügt, ein ausreichendes Drehmoment aufweist, sowie durch einen geschützten Aufbau gekennzeichnet ist, der eine Montage bzw. einen Anbau des Motors von außen gestattet.
  • Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Stator durch ein topfförmiges Teil gebildet ist, in welchem zentrisch ein von der Spule umgebener Magnetkern angeordnet ist, daß quer zur Achse des Magnetkernes an dessen vorderem freien Ende ein den Rotor magnetisch beaufschlagendes, dieses teilweise umschließendes Jochteil angeordnet ist, daß in den Stator eine ringförmige Jochplatte eingelegt ist, welche eine der BeauSschlagung des Rotors dienende Anformung aufweist, die diesen teilweise umschließt, daß in die Öffnung des Stators ein ringförmiges Formteil eingesetzt ist, welches der Halterung der ringförmigen Jochplatte dient und durch und einen fixierten Deckel verschlossen ist daß der permanentmagnetische Rotor achsparallel zwischen Magnetkern und Statorwand angeordnet und einerseits in dem ringförmigen Formteil und andererseits in dessen Deckel gelagert ist.
  • Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung wird darin gesehen, daß das ringförmige Formteil Anformungen aufweist, welche nach außen ragen und zur Befestigung; des Schrittmotors verwendbar sind, wobei durch weitere Anformungen eine Positionsfixierung des Schrittmotors auf dem diesen aufnehmenden Teil oder Gerät gesichert ist.
  • Eine andere Ausgestaltung der Erfindung wird darin gesehen, daß das Jochteil und die ringförmige Jochplatte aus mehreren gestanzten Blechteilen geschichtet sind.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß zwischen ringförmigem Formteil und dem dieses verschließenden Deckelteil weitere, dem Rotor nachgeordnete Getriebeteile angeordnet und an diesen Teilen gelagert sind, wobei das letzte Getriebeglied eine aus dem Deckelteil herausführende Leistungswelle aufweist.
  • Andere Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dieser Patentanmeldung niedergelegt.
  • Der polarisierte, elektromagnetische Schrittmotor nach der Erfindung ist insbesondere in der Uhrentechnik vielseitig einsetzbar. Er kinn in der Fertigung leicht und kostengünstig und auch in sehr kleinen Abmessungen problemlos produziert werden.
  • In den beigegebenen Zeichnungen ist die Erfindung im einzelnen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert.
  • Es stellen dar: Fig. 1 eine Draufsicht von vorne in den aufgeschnittenen Motor nach der Schnittlinie A-F der Fig. 2.
  • Fig. 2 eine Schnittdarstellung des Schrittmotors nach der Erfindung nach der Schnittlinie Kder Fig. 1.
  • In den Fig. 1 und 2 stellt 1 den topfförmigen Stator dar, welcher zweckmäßig aus einem geeigneten Werkstoff mit guten magnetischen Eigenschaften im Tiefziehverfahren hergestellt ist.
  • Koaxial zu diesem Stator 1 ist ein zylindrischer Magnetkern 2 angeordnet, der zweckmäßig in einer Bohrung 3 des Stators 1 durch Vernietung eines Ansatzes 4 gehaltert ist. Am entgegengesetzten freien Ende des Magnetkerns 2 ist ein weiterer Ansatz 5 vorgesehen, auf welchem das Jochteil 6 angeordnet und durch Vernietung auf diesem schwer verdrehbar gehaltert ist. Auf dem Magnetkern 2 ist eine Spule 7 aufgebracht, die im wesentlichen den Raum zwischen Magnetkern 2 und dem Stator 1 ausfüllt. Da der Schrittmotor nach der Erfindung im wesentlichen zur Steuerung durch Impulse geringerer Spannung gedacht ist, wird zweckmäßig eine spulenkörperfreie Wicklung verwendet, um den zur Verfügung stehenden Wickelraum besser auszunutzen bzw.
  • den Füllfaktor zu verbesser!l.
  • Hierzu kann z.B. ein verklebtes Wicklungspaket Anwendung finden. Die Anschlüsse der Wicklung 7 werden vermittels Durchführungen 8 und 9, die im Statorboden 1o vorgesehen sind, nach außen geführt.
  • Auf Grund des so ausreichend zur Verfügung stehenden Wickelraumes wird ein günstiger Leistungsfaktor der Wicklung erreicht; außerdem wird auch bei höherer Betriebsspannung noch eine Drahtstärke des Wickeldrahtes erzielt, welche bei gutem Füllfaktor noch problemlos und damit preiswert herstellbar ist.
  • Auf der offenen Seite des Stators 1 ist ein ringförmiges Formteil 11 vorgesehen, welches zweckmäßig aus Kunststoff gefertigt und zusammen mit der ringförmigen Jochplatte 12 in den Stator 1 eingesetzt ist. Jochteil 6 und ringförmige Jochplatte 12 bestehen aus mehreren gestanzten Einzelblechen, welche übereinandergeschichtet angeordnet sind. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 sind hierzu jeweils 2 Bleche übereinander angeordnet.
  • Das ringförmige Formteil 11 ist auf der einen Seite durch den Boden 13'und auf der anderen, nach außen schauenden, offenen Seite durch ein Deckelteil 14 abgeschlossen, welches zweckmäßig ebenfalls aus Kunststoff besteht und mit seinem Ansatz 15 in den Rand 16 des ringförmigen Formteiles 11 einige preBt bzw. eingesprengt ist.
  • Es ist vorgesehen, daß das Deckelteil 14 nur in einer bestimmten relativen Stellung zum ringförmigen Formteil 11 aufsetzbar bzw. einsprengbar ist.
  • Im Boden 13 des ringförmigen Formteiles 11 und im Deckelteil 14 sind Lager 17, 18 vorgesehen, in welchen der Rotor 19 des polarisierten, elektromagnetischen Schrittmotors nach der Erfindung gelagert ist. Der Rotor 19 besteht aus dem hohlzylindrischen Dauermagnetkörper 20, der mit dem Trieb 21 drehfest verbunden ist. Zweckmäßig werden Dauermagnetkörper 20 und der Trieb 21 im Kunststoffspritzverfahren miteinander verbunden, wobei gleichzeitig der Trieb 21 zusammen mit der Nabe 22 durch den Spritzvorgang ausgeformt werden. Danach wird in einer im Trieb 21 und der Nabe 22 vorgesehene Bohrung die gehärtete und polierte Lagernadel 23 eingepreßt. Es ist jedoch denkbar, die Halterung derNadel 23 mit in den Spritzvorgang einzubeziehen.
  • Der Dauermagnetkörper 20 besteht aus einem Dauermagnetwerkstoff hoher Koerzitivkraft und ist zweckmäßig diametral 2-polig magnetisiert. Es sind jedoch auch mehrpolige Magnetisierungen möglich.
  • Das Jochteil 6 ist an den zylindrischen Dauermagnetkörper 20 herangeführt und umschließt diesen um ca. 1800. Hierbei ist zwischen beiden Teilen ein Luftspalt 24a vorgesehen, der sich in Drehrichtung des Rotors 19 stetig verringert.
  • Es ist jedoch - insbesondere bei mehrpolpaarigen Magnetisierun gen des Dauermagnetkörpers 20 eine sprunghafte Verringerung bzw. Änderung des Luftspaltes 24a längs der Peripherie des Dauermagnetkörpers 20 möglich bzw. zweckmäßig.
  • In entsprechender Weise verfügt die ringförmige Jochplatte 12 über nach innen ragende Anformungen 25, 26, welche an die Peripherie des Dauermagnetkörpers 20 von der dem Jochteil 6 gegenüberliegenden Seite'herangeführt sind und diesen (20) ebenfalls um ca. 18o0 umschließen. Hierbei ist zwischen Dauermagnetkörper 20 und der ringförmigen Jochplatte 12 ebenfalls ein Luftspalt 24b vorgesehen, welcher sich in Drehrichtung des Rotors verringert und in seinem Verlauf mit dem Luftspalt 24a übereinstimmt.
  • Das ringförmige Formteil 11 ist mit der ringförmigen Jochplatte 12 vereinigt. Hierzu sind entlang der Peripherie der ringförmigen Jochplatte 12 Ausnehmungen 27 vorgesehen, welchen von Stegen 28 des ringförmigen Formteiles 11 ausgefüllt werden. Hierzu ist die ringförmige Jochplatte 12 mit dem ringförmigen Formteil 11 im Kunststoffspritzverfahren vereinigt. Die verbleibenden Anformungen 29 der ringförmigen Jochplatte 12 stehen in unmittelbarem Magnet schluß mit der Innenwandung des Stators 1, um einen streuungsarmen Übergang des Magnetflusses von dem Stator 1 auf die ringförmige Jochplatte zu gewährleisten.
  • Die ringförmige Jochplatte 12 und der Stator 1 sind zu diesem Zweck mit einer entsprechend spielfreien Passung zusammengefügt. Im Bereich der Anformungen 25, 26 bzw. des Luftspaltes 24b, zwischen dem Rotor 19 und der ringförmigen Jochplatte 12, ist an letzterer eine geschlossene Anformung 30 vorgesehen, um an dieser Stelle den wirksamen magnetischen Übergangsquerschnitt der Jochplatte 12 zu begünstigen.
  • Das ringförmige Formteil 11 weist seitlich vom Stator 1 wegführende Anformungen 31, 32 auf, welche zur ufnahme von Befestigungsmitteln für die Halterung des Schrittmotors an dem diesen aufnehmenden bzw. tragenden Teil oder Gerät gedacht sind. An den Anformungen 31, 32 können Fixierungsmittel, z.B.
  • angeformte Warzen oder dgl. vorgesehen sein, welche zur Fixierung des Schrittmotors auf seiner Aufnahme dienen. Hierzu könnte auch der Außendurchmesser 33 des Randes 16 des ringförmigen Formteiles 11 dienen, welcher den Schrittmotor in einer entsprechenden Ausnehmung seiner Aufnahm«tixieren würde.
  • Durch die kunststoffspritztechnische Vereinigung des ringförmigen Formteiles 11 mit der ringförmigen Jochplatte 12 ist - da auch die Lager 17, 18 des Rotors 19 in dem Formteil 11 festgelegt sind - die Relativposition der ringförmigen Jochplatte 12 zum Rotor 19 eindeutig bestimmt. Demgegenüber ist die Position des Jochteiles 6 gegenüber dem Rotor 19 einzujustieren. Zu diesem Zweck ist das Jochteil 6 schwer verdrehbar auf dem Ansatz 5 des Magnetkernes 2 angeordnet.
  • Durch einen Exzenterbolzen 34, der durch einen Fortsatz 35 verdrehbar in einem Ansatz 36 des Formteiles 11 geführt ist und der durch einen Schraubenschlitz 37 verstellbar ist, kann eine Verstellung bzw. Justierung des Jochteiles 6 durch dessen Verschwenkung um die Achse des Magnetkernes 2 vorgenommen werden. Hierzu ist das Jochteil 6 mit einer Verlängerung 38 versehen, die mit dem Schlitz 39 den Exzenterbolzen 34 eng umschließt. Durch ein Verdrehen des Exzenterbolzens 34 ist das Jochteil 6 nach beiden Seiten verschwenkbar und somit der Luftspalt 24a zwischen dem Dauermagnetkörper 20 und dem Jochteil 6 verstellbar bzw.
  • korrigierbar.
  • Das ringförmige Formteil 11 ist zusammen mit der ringförmigen Jochplatte 12 im Stator 1 durch die Vernietung des Jochteiles 6 auf dem Ansatz 5 des Magnetkernes 2 mitgesichert. Dies erfolgt durch den Ansatz 36, welcher der Führung des Exzenterbolzens 34 dient und der mit seiner Stirnfläche an dem Jochteil 6 zur Anlage bzw. zum Anschlag gelangt. Dadurch werden die vereinigten Teile 11, 12 in ihrer Position innerhalb des Stators 1 fixiert.
  • Hierbei stützt sich das Formteil 11 mit seinen Amformungen 31, 32 am stirnseitigen Rand des Stators 1 ab.
  • Im Ruhezustand des Schrittmotors nach der Erfindung orientiert sich der Dauermagnetkörper 2c des Rotors 19 relativ zu der Jochplatte 12 und zu dem Jochteil 6 solchermaßen, daß sich der Durchmesser der diametralen Magnetisierung des Rotors 19 in Richtung etwa der gegenüberliegenden engsten Stellen der -Luftspalte 24a, 24b einstellt. Bei der nachfolgenden alternierenden Bestromung der Wicklung oder der Spule 7 verstellt sich der Dauermagnetkörper 20 und damit der Rotor 19 zunächst um etwa 170° (bei 2-poliger Magnetisierung), um nach dem Impulsende in der neuen Position zur Orientierung nach der engsten Stelle der Luftspalte 24a, 24b schließlich eine gegenüber der vorhergehenden um 1800 fortgestellte Schrittposition einzunehmen. Derselbe Vorgang.wiederholt sich bei der nächsten alternierenden Impulsbeaufschlagung.
  • Es ist möglich, die Schrittbewegungen des Rotors 20 durch eine Verlängerung der Lagernadel 23, welche das Deckelteil 14 durchstößt und außerhalb desselben mit einem Ritzel oder ähnlichem bestückt ist, auf nachgeordnete, außerhalb befindliche Getriebeglieder zu übertragen bzw. weiterzuleiten.
  • Gemäß einer zweckmäßigen Ausführungsform des Schrittmotors nach der Erfindung sind zwischen dem ringförmigen Formteil 11 und dessen Deckelteil 14 weitere Getriebeglieder angeordnet und drehbar gelagert. Diese stehen miteinander und mit dem Trieb 21 des Rotors 19 in Eingriff, während das letzte Getriebeglied mit einer verlängerten, dem Abtrieb dienenden Welle versehen ist, welche das Deckelteil 14 durchstößt und außen kuppelbar ist.
  • Durch den vergleichsweise geringen Durchmesser des Rotors 20 ist dessen Trägheitsmoment sehr klein. Die durch das verbleibende Trägheitsmoment und die magnetische Rückstellkraft in den Jochteilen sich ergebende Eigenfrequenz liegt deshalb sehr hoch, so daß der Schrittmotor nach der Erfindung eine vergleichsweise hohe Schrittfrequenz verarbeiten kann.
  • Diese Schrittfrequenz kann zusätzlich noch durch eine Dämpfungserhöhung des Rotors 19 noch verbessert werden. Dies kann gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung dadurch vorgenommen werden, daß in den durch das ringförmige Formteil 11 und dessen Deckelteil 14 gebildeten Raum eine dämpfende Flüssigkeit, z.B. Öl eingefüllt wird. Hierzu muß natürlich eine hermetische Abdichtung zwischen dem Formteil 11 und dem Deckelteil 14 einerseits und dem Formteil 11 und dem Magnetkern 2 andererseits gewhhrleistet sein. Dies läßt sich jedoch ohne weiteres, z.B. durch die Zuordnung von entsprechenden Dichtungselementen zwischen dem Boden 13 und dem Magnetkern 2 erreichen. Die Ölfüllung hat zusätzlich den großen Vorteil, daß durch diese auch die Schmierung der Lagerstellen sowohl des Rotors 19 als auch ggf. weiterer diesem nachgeordneter Getriebeglieder gewährleistet wird. Dies ist vor allem bei einem Dauerbetrieb des Schrittmotors bei hoher Impulsfrequenz von Bedeutung.
  • Eine andere zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung besteht darin, anstelle von nur einem Rotor 19 deren mehrere, z.B.
  • 2, 3 oder 4 innerhalb des Formteiles und des Jochsystemes anzuordnen.
  • Hierzu müßte das Jochteil 6 und das Formteil 11 bzw. die Jochplatte 12 entsprechend ausgestaltet sein, so daß von dem Stator 1 mehrere Rotoren 19 gemeinsam beaufschlagt werden können. Die Anordnung kann hierbei so getroffen werden, daß von den mehreren Rotoren 19 ein gemeinsames Rad beaufschlagt wird, mit dessen Verzahnung die Rotoren 19 durch ihre Triebe 21 in Eingriff stehen. Durch eine solche Maßnahme kann eine entsprechende Erhöhung des Drehmomentes erreicht werden.
  • Es ist jedoch auch eine derartige Anordnung denkbar, daß die einzelnen Rotoren getrennte Abtriebe aufweisen und mit voneinander unabhängigen Getriebefolgen verbunden sind. Hierbei können bei den einzelnen Rotoren auch unterschiedliche Drehzahlen, welche durch unterschiedliche Polpaarungen erreichbar sind, erzielt werden.
  • Durch das Formteil 11 und das Deckelteil 14 ist der Innenraum des Stators 1 praktisch hermetisch verschloseen, da das Formteil 11 zusammen mit der Jochplatte 12 in enger Passung an der Innenwand des Stators 1 anliegen. Ein Eindringen von Staub, Feuchtigkeit ist auf diese Weise weitgehend unterbunden.
  • Durch die topfartige Form des Stators 1 wird eine sehr kompakte Ausgestaltung des Schrittmotors nach der Erfindung möglich.
  • Der den Schrittmotor weitgehend umschließende Stator 1 verhindert ferner unerwünschte magnetische Störfeldausstreungen in den unmittelbar umgebenden Raum.
  • P e ppUche

Claims (9)

  1. Patentansprüche 1. Polarisierter, elektromagnetischer Schrittmotor, mit einem schrittweise durch alternierende Stromimpulse fortstellbaren, permanent-magnetischen, zylindrischen Rotor, wobei sich in einem zugeordneten Jochsystem durch die Bestromung einer Antriebswicklung ein elektrischer Magnetfluß einstellt, welcher den Rotor über diesen umschließende Polelemente und über radiale in Drehrichtung des Rotors sich verringernde Luftspalte magnetisch beaufschlägt und diesen zur Einnahme einer bestimmten Polstellung relativ zu den Polelementen veranlaßt, welche auch nach der Bestromung bis zum Auftreten eines neuen Stromimpulses entgegengesetzter Polarität im wesentlichen beibehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator durch ein topfförmiges Teil (1) gebildet ist, zu welchem zentrisch ein von der Spule (7) umgebener Magnetkern (2) angeordnet ist, daß am vorderen Ende des Magnetkernes (2) quer zu dessen Achse ein den Rotor (19) magnetisch beauS-schlagendes, diesen teilweise umschließendes Jochteil (6) angeordnet ist, daß in den Stator (1) eine ringförmige Jochplatte (12) eingelegt ist, welche eine der radialen magnetischen Beaufschlagung des Rotors (19) dienende Anformung (25, 26; 30) aufweist, die diesen teilweise umschließt; daß in die Öffnung des Stators (1) ein ringförmiges Formteil (11) eingesetzt ist, das der Halterung der ringförmigen Jochplatte (12) dient und durch einen fixierten Deckel (14) verschlossen ist, und daß der permanent-magnetische Rotor (19) achsparallel zwischen dem Magnetkern (2) und der Statorwand (1) angeordnet und einerseits in dem ringförmigen Formteil (11) und andererseits in dessen Deckel (14) gelagert ist.
  2. 2. Polarisierter, elektromagnetischer Schrittmotor, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Formteil (11) Anformungen (31, 32) aufweist, welche nach außen ragen und zur Aufnahme von Befestigungsmitteln für den Schrittmotor verwendbar sind, wobei durch weitere Anformungen eine Positionsfixierung des Schrittmotors auf dem aufnehmenden Teil oder Gerät gesichert ist.
  3. 3. Polarisierter, elektromagnetischer Schrittmotor, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Jochteil (6) und die ringförmige Jochplatte (12) aus mehreren gestanzten Blechteilen geschichtet sind.
  4. 4. Polarisierter, elektromagnetischer Schrittmotor, nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen ringförmigem Formteil (11) und dem dieses verschließenden Deckelteil (14) weitere, dem Rotor (19) nachgeordnete Getriebeteile angeordnet und in diesen Teilen (11, 13; 14) gelagert sind, wobei das letzte Getriebeglied eine aus dem Deckelteil (14) herausführende Leistungswelle aufweist.
  5. 5. Polarisierter, elektromagnetischer Schrittmotor, nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Formteil (11) im Kunststoffspritz verfahren hergestellt und mit der ringförmigen Jochplatte (12) im gleichen Arbeitsverfahren vereinigt ist und daß das ringförmige Formteil (11) zusammen mit der ringförmigen Jochplatte (12) mit satter Passung im topfförmigen Stator (1) eingesetzt sind.
  6. 6. Polarisierter, elektromagnetischer Schrittmotor, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Jochteil (6) auf dem Magnetkern (2) schwer verschwenkbar angeordnet und bezüglich des durch dieses Jochteil (6) mit dem Rotorumfang (19,20) gebildeten Luftspaltes (24a) durch einen verdrehbaren Exzenterbolzen (34, 35, 37) einstellbar ist.
  7. 7. Polarisierter, elektromagnetischer Schrittmotor, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der Innenraum zwischen ringförmigem Formteil (11) und dem Deckelteil (14) mit einer die Rotorschwingungen dämpfenden Flüssigkeit, z.B. Öl, ausgefüllt ist.
  8. 8. Polarisierter, elektromagnetischer Schrittmotor, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Rotoren (19),zumindest aber zwei, vorgesehen sind, welche elektromagnetisch gemeinsam beaufschlagt sind.
  9. 9. Polarisierter, elektromagnetischer Schrittmotor, nach Anspruch 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren, zumindest zwei Rotoren (19) wenigstens teilweise mit ihren Antriebsritzeln (21) mit der Verzahnung eines gemeinsamen Antriebsrades verbunden sind.
    Leerseite
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