DE2560152C2 - Zweiphasen-Schrittmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Zwciphasen-Schrittmotor gemäß dem Oberbegriff des Palentanspruchs.

Die US-PS 36 93 034 beschreibt einen derartigen Zweiphasen-Schrittmotor, weist einen auf seiner Oberfläche in einer gleichmäßig abwechselnden Folge von Nordpolen und Südpolen magnetisierten Pcrmancntmagneistator auf. sowie zwei Sätze von aus einem magnetisch weichen Material bestehenden Poh'.ähnen aufweisende Rotoranordnung, in der die Polzahne des einen Satzes jeweils gegenüber denen des anderen Satzes um einen elektrischen Winkel von 90" versetzt sind, sowie zwei von unterschiedlichen Phasen erregten Erregerspulen. Bei dem bekannten Zweiphasen-Schrittmotor besteht die Rotoranordnung aus zwei einzelnen, gemeinsam auf der Welle des Rotors angeordneten Rotorelementen, wobei auf einem die Polzähne des einen Satzes und auf dem anderen die Polzähne des anderen Satzes ausgebildet sind. Diese zweiteilige Ausführung der Rotoranordnung ist jedoch mit einem verhältnismäßig hohem Herstellungsaufwand verbunden, da die Rotorelemente getrennt hergestellt und bei Zusammenbau des Zweiphasen-Schrittmotors paarweise zusammengesetzt und gegeneinander justiert werden müssen.

Die US-PS 34 67 845 offenbart einen Wechselstromgenerator, dessen Rotor in Form eines Nnbenkreuzes bO einstückig ausgebildet ist. Auch die Herstellung eines derartigen Rotors ist mit erheblichen Kosten verbunden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Zweiphascn-.Schrittmotor eier galtungsgemäUen Art h^r, den Aufwand für die Herstellung, die Montage und die Justierung der Rohranordnung erheblich zn vermindern.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Zweiphasen-Schritlmoior mit den Merkmalen des Kennzeichens des Patentanspruchs.

Die Rotoranordnung des erfindungsgemäßen Zweiphasen-Schrittmotors wird durch ein sehr einfaches und sehr einfach herstellbares einziges Teil gebildet, das auch als einziges auf die Weile der Rotoranordnung aufgesetzt werden muß. Die Notwendigkeit erier wechselseitigen Justierung der beiden Sätze von Polzähncn entfällt.

Kin Ausführungsbcispicl der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Ks zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch die Ausführungsform eines Zweiphasen-Schriiiniotors,

I"ig. 2 eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform der Roioranordnung des Zweiphasen-Schrittmotors nach Fig. I.

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung einer andercn Ausführungsform der Rotoranordnung ähnlich derjenigen der F i g. 2.

Fig.4a eine perspektivische Darstellung des permanentmagnetischen Stators, der im Zweiphasen-Schrittmotor nach F i g. 1 Verwendung findet,

Fig.4b einen Schnitt durch den permanentmagnetischen Stator nach F i g. 4a. und

Fig. 5 ein Schaltungsdiagramm der Erregerspulen desZweiphasenschriumoiorsnach Fig. 1.

Die F i g. 1 bis 3 zeigen eine einstückige Rotoranordnung eines Zweiphascn-Schrittmotors. die aus weichem magnetischem Material besteht und konzentrisch auf einer Welle i sitzt. Die Rotoranordnung hat einen kreisförmigen Abschnitt 12, der in einer radialen Ebene durch die Welle 1 liegt, sowie einen Ansatz 12'. welcher sich in einer Richtung parallel zur Welle I vom Umfang des kreisförmigen Abschnitts 12 aus erstreckt. Der kreisförmige Abschnitt 12 ist in Umfangsriehtung in eine Vielzahl von Polzahnen \Zd und 12c unterteilt, die gleiche Winkclabständc voneinander haben, und zwar durch Ausnehmungen 12;;. Der Ansatz 12' ist in Umfangsrichiung in eine Vielzahl von Polzähnen 12t/'und 12c'unterteilt, dir gleiche Winkclabstände voneinander haben, und zwar durch ähnliche Ausnehmungen 12a' (vgl. F i g. 2 und 3). Die auf diese Weise auf dem Ansatz 12' der Rotoranordnung gebildeten Polzähne 12c/'und 12e' haben dieselbe elektrische Phasenbeziehung bzw. sind um einen elektrischen Winkel von 90' in bezug auf die entsprechenden Polzahne 12c/ und 12c des kreisförmigen Abschnitts 12 versetzt. Die Anzahl der Polzahne 12(/'und 12c'ist dieselbe wie diejenige der Polzahne 12c/ und 12c. Obwohl die Polzahne 12c/. 12e. Ud' und 12c gemäß F i g. 2 und 3 auf gleichen Winkelabständcn angeordnet sind, können einige davon entfallen. Wenn es erforderlich ist. kann entweder der Satz von Polzähnen 12c/und 12coder der Satz von Polzähnen 12c/'und 12e' gewöhnliche Polzahne aufweisen, welche nicht gleichzeitig in entgegengesetzten Polaritäten magnetisiert sind.

Ein Permancntmagnetsialor 11, welcher aus Bariumferrit hergestellt ist. hai Rächen ll.iund 116. die jeweils so magnetisiert sind, daß abwechselnd Nord- und Südpolc auf gleichen Winkelabstiinden in Stellungen gebildet werden, welche den Polzähnen 12c/und 12c bzw. den Polzühnen I2c/'und 120'gegcnijbcrsiehcn. jeder Pol auf der magnciisicrten (lache II,/ ist mit einem entsprechenden Pol auf tier maj-'netisierten I lache Wh in (!er radialen Richtung Niithlcml ungeordnet und im in en ι weder derselben oder de ι eiiti.'ci.'eni.'i.-sei/teM Polarilai

zu dem fluchtenden Pol auf derl'lächc iib magnetisiert. Ringförmige Erregerspulen 9 und 9' sind konzentrisch zu der Welle 1 angeordnet, und zwar an Stellen, wo sie den Polzähnen 12c/ und 12eauf dem kreisförmigen Abschnitt und den Polzähnen 12c/'und 12c'auf dem Ansatz jeweils gegenüberstehen. Diese Erregerspulen 9 und 9' sind gemäß F i g. 5 geschaltet. Veränderbare Widerstände können vorzugsweise mit den jeweiligen Erregerspulen 9 und 9' ve^rbunden sein, um das Magnetfeld zu steuern, das durch die Erregerspulen 9 und 9' erzeugt wird, so daß dadurch die Wechselwirkungen zwischen den Polzähnen 12c/, 12e und der Magnetisierungsfläche 11a und zwischen den Polzähnen XId', 12e'und der Magnetisierungsfläche 116 aufeinander abgestimmt werden. Ein Joch 4', welches aus einem weichen magnetischen Material besteht, ist zwischen den zwei Erregerspulen 9 und 9' angeordnet, um getrennte abwechselnde Magnelkreise zu bilden, welche durch die Erregung der Erregerspulen 9 und 9' hervorgerufen werden. Das Joch 4' dient auch als magnetische Abschirmung zwischen den Magnetfeldern, welche durch die jeweiligen Erregerspulen 9 und 9' hervorgerufen werden. Andere Abschnitte dieses Motors sind in ähnlicher Weise wie bei den Motoren der obigen Ausführungsbeispiele aufgebaut

In dem auf diese Weise aufgebauten Motor werden zwei abwechselnde Magnetkrciise gebildet, nämlich ein Kreis, welcher durch das Gehäuse 8, das Joch 4, das Nabenelement 7, den Mittelabschnitt der Rotoranordnung, das Joch 4' und das Gehäuse 8 gebildet wird, und ein weiterer Kreis, welcher durch das Gehäuse 10, das Gehäuse 8, das Joch 4'. den Ansatz des Rotors 12 und das Gehäuse 8 gebildet wird.

Der Ansatz 12' der Rotoranordnung und demgemäß die Polzähne 12c/'und 12c' können in derselben Ebene wie der kreisförmige Abschnitt 12 der Rotoranordnung liegen. In diesem Falle wird der Permanentstuior 11 an Stellen magnetisiert, welche jeweils den Polzähnen 12c/ und 12e bzw. den Polzähnen 12c/'und 12e'gegenüberstehen, und die ringförmigen Erregerspulen 9 und 9' sind konzentrisch zu der Welle 1 an solchen Stellen angeordnet, welche jeweils den Polzähnen YId und 12c sowie den Polzähnen 12c/' und 12e' gegenüberstehen, und zwar gegenüber von den magnetisierten Flächen 11a und 116 des Stators in bezug auf den Rotor 12. Das loch 4' ist zwischen den Erregerspulen 9 und 9' angeordnet, um durch die Erregerspulen 9 und 9' zwei getrennte alternierende magnetische Kreise zu bilden.

Der Motor kann dünner ausgebildet sein als einer der zwei Rotoren hat, und er kann leichter hergestellt werden als dieser, weil es bei diesem letztgenannten Motor erforderlich ist, daß die Winkel zwischen den Polzähncn der jeweiligen Rotoren in der Motoranordnung entsprechend justiert werden, während die Polzähnc durch Spritzen oder Pressen bei der Ausführung der Erfindung leicht und genau hergestellt werden können und eine Notwendigkeit der Justierung entfällt.

Gemäß der obigen Ausführungen werden gemäß der Ausführungsform der Erfindung die Polzähne des Rotors gleichzeitig in entgegengesetzten Polaritäten magnetisiert, und zwar im wesentlichen über die gesamte Oberfläche, was von dem magnetischen Fluß abhängt, der durch die ringförmige Erregerspule erzeugt wird, und die Anordnung wird einer magnetischen Wechselwirkung über die gesamte gegenüberliegende Oberflüche des Permanentmagneten ausgesetzt, wodurch der magnetische Wirkungsgrad wesentlich vergrößert wird, so daß dadurch die abstoßende ebenso wie die anziehende Kraft vergrößert wird. Aufgrund dieser Verbesserung kann ein Rotor mit einem großen Trägheitsmoment verwendet werden, um den Wirkungsgrad zu verbessern. Der Motor gemäß der Erfindung kann im Vergleich zu einem herkömmlichen Motor mit geringerer Energie betrieben werden, wenn ein Motor mit demselben Trägheitsmoment verwendet wird.

Weiterhin werden der magnetische Wirkungsgrad und die Abstoßungs- und Anziehungskräfte in der Weise erhöht, daß der Rotor gemäß der Erfindung auf eine viel höhere Frequenz ansprechen kann als ein herkömmlicher Rotor mit demselben Trägheitsmoment, so daß auf diese Weise der Frequenzgang stark verbessert werden kann.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Zweiphasen-Sehrittmotor mit einem auf seiner Oberfläche in einer gleichmäßig abwechselnden FoI- > ge von Nord- und Südpolen nugnetisicrien Pernianentmagnetstator, einer zwei Sätze von aus einem magnetisch weichen Material bestehenden Polzähnen aufweisenden Rotoranordnung, in der jeweils die Polzähne des einen Salzes gegenüber den Pol- to zähnen des anderen Salzes um einen elektrischen Winkel von 90 Grad versetzt sind, wobei die Statorpolteilung gleich der Teilung der Polzähne der Rotoranordnung ist. und zwei konzentrisch zur Welle angeordneten, von unterschiedlichen Phasen erreg- ti ten Erregerspulen, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotoranordnung einstückig aus einem kreisförmigen Abschnitt (12) und einem sich vom Umfang des kreisförmigen Abschnittes (12) aus erstreckenden Ansatz (12') ausgebildet ist, wobei dieser Ansatz (12') die Form eines konzentrisch zur Drehachse angeordneten zylindrischen Ringes besitzt, daß der eine Salz von Polzähnen (12c/, \2c) durch eine Anzahl von im wesentlichen radial verlaufenden, die Polzähne (12c/, YIc) begrenzenden Ausnehmungen (12a^ in dem kreisförmigen Abschnitt (12) und der andere Satz von Polzähnen (12c/', \2e') durch eine Anzahl entsprechender Ausnehmungen (\2a') an dem Ansatz 12') ausgebildet ist. und daß sich der Permanentmagnetstator (11) der to Form der rvotoranordnung anpaßt.