DE2646895A1

DE2646895A1 - Miniature sync. hysteresis motor - with axial displacement of rotor when machine is excited

Info

Publication number: DE2646895A1
Application number: DE19762646895
Authority: DE
Inventors: Hans Engelmann
Original assignee: ART ANTRIEBS und REGELTECHNIK
Current assignee: ART ANTRIEBS und REGELTECHNIK
Priority date: 1976-10-18
Filing date: 1976-10-18
Publication date: 1978-04-20

Abstract

The motor comprises a coil (22) on a former (2) mounted on a central magnetic core (15) through which the tubular holder (14) for the rotor shaft passes. Ferromagnetic claw pole plates are magnetically and mechanically joined to the core (15) at one side (8, 10) but only magnetically at the other (6). An armature (12) fixed to the shaft tube (14) is placed in the gap (5) between core (15) and claw poles plates (6). The rotor (1) has hysteresis material inserts (20) and runs externally round the claw poles. When current is applied to the coil the armature moves axially towards the core against the action of the springs (7). The rotor runs up and the output sprocket (19) is engaged. There are few moving parts on the machine and these also have low mass so that operating power is reduced together with wear, and also, due to the low inertia the on-off frequency can be raised.

Description

Synchron-Kleinstmotor mit Verschiebeläufer Synchronous micro motor with sliding rotor

Die Erfindung betrifft einen Synchron-Kleinstmotor, insbesondere Hysteresis-Synchron-Kleinstmotor, mit einem Ständereisen, das aus beiderseits der Ständerwicklung angeordneten ferromagnetischen Klauenpolblechen und einem axial verlaufenden ferromagnetischen rohrförmigen Verbindungsteil besteht und mit einem in der Motorachsrichtung verschiebbaren Verschiebeläufer, wobei ein ferromagnetischer Anker vorgesehen ist, der zusammen mit dem Verschiebeläufer verschiebbar ist und vom Magnetfeld des Ständers in Richtung der Einrückbewegung des Verschiebeläufers magnetisch angezogen wird, und wobei das Ständereisen im Wege seines im wesentlichen ferromagnetisch geschlossenen Magnetflußkreises außer dem zwischen seinen Polblechzacken vorhandenen Hauptluftspalt einen Arbeitsluftspalt aufweist, bei solcher Zueinanderordnung und Ausbildung dieses Arbeitsluftspaltes und des Ankers, daß während des Einrückens des Verschiebeläufers in seine Betriebsstellung der Anker in das magnetische Kraftfeld des Arbeitsluftspaltes hineingezogen wird und diesen kurzschließt.The invention relates to a synchronous miniature motor, in particular a hysteresis synchronous miniature motor, with a stator iron, which consists of ferromagnetic ferromagnetic elements arranged on both sides of the stator winding Claw pole plates and an axially extending ferromagnetic tubular connecting part and with a sliding rotor that can be moved in the direction of the motor axis, wherein a ferromagnetic armature is provided, which together with the sliding armature is displaceable and from the magnetic field of the stator in the direction of the engagement movement the sliding armature is magnetically attracted, and the stator iron in the way its essentially ferromagnetically closed magnetic flux circuit besides that a working air gap between its pole plate prongs has, with such an arrangement and formation of this working air gap and the anchor that during the engagement of the sliding carriage in its operating position the armature in the magnetic force field of the working air gap is drawn in and short-circuits it.

Bei einer bekannten Ausführungsform mit diesen Merkmalen (Dt-PS 1 172 354) sind die beiderseits der Spule angeordneten Klauenpolbleche auf zwei in der Mitte durch ein Isolierstück miteinander verbundenen rohrförmigen Verbindungsteilen gehaltert, die ihrerseits wiederum auf lagern fUr die läuferwelle angeordnet sind. Der Anker ist unmittelbar auf der Verschiebewelle angeordnet und deckt beim Einziehen des Iijufers in den Streufeldbereich, der von dem zwischen den rohrförmigen Verbindungsteilen vorhandenen Arbeltsluftspalt gebildet wird. Bei einer Weiterentwicklung dieser bekannten Äusfilhrungsform (Dt-PS 1 181 308) ist innerhalb des rohrförmigen Verbindungsteiles eine aus einem nichtmagnetisierbarem Werkstoff bestehende Zwischenhülse, auf der ein Teil des geteilten rohrförmigen Verbindungsteil-es verschiebbar angeordnet ist, wobei mit diesem verschiebbaren Teil die eine Hälfte der Klauenpolbleche verdrehgesichert angebracht ist. Das eine Teilrohr bildet somit den Anker, wobei zwischen den beiden Teilen des Rohres der Arbeitsluftspalt gebildet wird. Die beiden Peilrohre werden bei Erregung der Erregerwicklung entgegen der Kraft einer Feder zusammengedrUckt, die sich im Raum zwischen der Spule und den Teilrohren befindet.In a known embodiment with these features (Dt-PS 1 172 354), the claw pole plates arranged on both sides of the coil are arranged on two in the middle by an insulating piece interconnected tubular connecting parts supported, which in turn are arranged on bearings for the rotor shaft. The anchor is arranged directly on the sliding shaft and covers when it is pulled in of the Iijufers in the stray field area, that of the between the tubular connecting parts existing working air gap is formed. In a further development of this well-known Äusfilhrungsform (German Patent 1 181 308) is within the tubular connecting part an intermediate sleeve made of a non-magnetizable material on which a part of the split tubular connecting part - it is slidably arranged, one half of the claw pole plates secured against rotation with this movable part is appropriate. One part of the tube thus forms the anchor, with between the two Parts of the pipe the working air gap is formed. The two wells are when the excitation winding is excited, it is compressed against the force of a spring, which is located in the space between the coil and the partial tubes.

Der wesentliche Nachteil dieser bekannten Ausführungsform besteht darin, daß durch die konstruktive Ausbildung des Motors eine Vielzahl von Teilen bewegt werden und somit ein erhöhter Verschleiß auftritt, wobei außerdem unnötig große Massen beschleunigt werden müssen, so daß dadurch die mechanische Zeitkonstante der Kuppelbewegung ungünstig ist.The main disadvantage of this known embodiment is in that the structural design of the engine has a large number of parts are moved and thus increased wear occurs, which is also unnecessary large masses have to be accelerated, so that thereby the mechanical Time constant of coupling movement is unfavorable.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Motor der eingangs genannten Art so auszubilden, daß unter wesentlicher Verbesserung der Schalthiiufigkeit die mechanische Zeitkonstante der Kuppelbewegung erheblich geringer ist.The invention has for its object to provide a motor of the initially to train said type so that with a substantial improvement in switching frequency the mechanical time constant of the coupling movement is considerably lower.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Klauenpolbleche auf der einen Seite mechanisch und magnetisch mit dem den Spulenkern bildenden rohrförmigen Teil verbunden sind, während die auf der anderen Seite angeordneten Klauenpolbleche magnetisch davon getrennt am Spulenkörper befestigt sind, daß der Anker in diesen Klauenpolblechen durch einen ringförmigen Hilfsluftspalt getrennt ist, und daß der zwischen der einen Stirnfläche des Ankers und des rohrförmigen Teiles gebildete Arbeitsluftspalt bei der EinrUckbewegung geschlossen wird. -Eine vorteilhafte Aus£Whrungsform besteht darin, daß die den Läufer in der Ruhestellung ausgerückt haltende Feder außerhalb des Motorständers angebracht ist.This object is achieved according to the invention in that the claw pole plates on the one hand mechanically and magnetically with the tubular which forms the coil core Part are connected, while the claw pole plates arranged on the other side are magnetically attached separately to the bobbin that the armature in this Klauenpolblechen is separated by an annular auxiliary air gap, and that the formed between one end face of the armature and the tubular part Working air gap is closed during the engagement movement. -An advantageous form of currency consists in the fact that the spring holding the runner disengaged in the rest position mounted outside the engine stand.

Weiterhin ist; es vorteilhaft, daß als Feder mehrere radial vom Anker nach außen verlaufende und sich an den betreffenden Klauenpolblechen bzw. dem Spulenkörper abs tUtzende Federarme vorgesehen sind.Furthermore is; it is advantageous that as a spring several radially from the armature extending outwards and attached to the relevant claw pole plates or the coil body Abs supporting spring arms are provided.

Schließlich wird vorgeschlagen, daß an der den magnetisch getrennten Klauenpolblechen zugewandten Stirnseite des Spulenkörpers Schnapphalter angebracht sind, die die Klauenpolbleche haltern.Finally, it is proposed that the magnetically separated Snap holder attached to the end face of the coil body facing the claw pole plates that hold the claw pole plates.

Die Erfindung bringt den wesentlichen Vorteil, daß durch die besondere Ausbildung und Anordnung des Ankers sowie der Klnuenpolbleche bei Erregung der Wicklung keine so großen Massen beschleunigt werden müssen, so daß die mechanische Zeitkonstante der Kuppelbewegung gering ist.The invention has the significant advantage that by the special Formation and arrangement of the armature and the Klnuenpolbleche when the winding is excited no such large masses have to be accelerated, so that the mechanical time constant the coupling movement is low.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der Anker nicht verdrehgesichert gelagert werden muß, wobei dadurch, daß die Feder als Blattfeder ausgebildet ist und außerhalb des Motorständers angebracht ist, kein zusätzlicher Raum beansprucS wird. Bei der Schaltbewegung wirdsder Anker nebst damit verbundener Teile progressiv gedämpft, sodaß der Verschleiß der Lagerstellen und dgl. vermindert ist.Another advantage is that the armature is not secured against rotation must be stored, characterized in that the spring is designed as a leaf spring and is attached outside of the engine stand, does not take up any additional space will. During the switching movement, the armature and the parts connected to it become progressive attenuated, so that the wear of the bearings and the like. Is reduced.

Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausfahrungsbeispiels näher erläutert.The invention is in the following description based on a The exemplary embodiment shown in the drawing is explained in more detail.

In der Zeichnung ist eine AusfUhrungsform des erfindungsgemäßen Motors im Querschnitt dargestellt. Der Motor besitzt eine auf einem Spulenkörper 2 angeordnete Ständerwicklung 22, die auf einem rohrförmigen Verbindungsteil 15 aufgesteckt ist. Das rohrförmige Verbindungsteil 15 besitzt an der einen Seite magnetisch und mechanisch verbunden Klauenpolbleche 8, 10, zwischen denen eine Zwischenscheibe 9 zur Phasenverschiebung des magnetischen Flusses angeordnet ist. Zur Befestigung dient ein außen angeordnetes Halterungsblech 11. Die Ifohlachse 14, die an beiden Seiten Lagerbuchsen 18 trägt, ist in dem rohrförmigen Verbindungsteil 15 gelagert. In den Lagerbuchsen 18 ist die Läuferwelv le 19 gelagert, die den Läufer 1 mit einem Blechstreifen 20 aus Hysteresis-Werkstoff trägt. An dieser Seite des Motors sind die weiteren Klauenpolbleche 6 mechanisch mit dem Spulenkörper 2 verbunden, jedoch magnetisch von dem Verbindungsteil 15 getrennt, wobei die mechanische Verbindung mit Hilfe von Schnapphaltern 23 erfolgt, die an den Spulenkörper 2 angeformt sind. Diese Schnapphalter 23 ergreifen eine der Scheibe 9 entsprechende Scheibe 24, die sich zwischen den beiden Klauenpolblechen 6 befindet, an dem diese befestigt sind. Am Ende der Hohlachse 14 und zwar im Bereich des Läufers 1 bzw. der Klauenpolbleche 6.ist ein ringförmiger Anker 12 befestigt, der in einen durch eine Ausdrehung der Klauenpolbleche 6 gebildeten zylindrischen Hohlraum einschiebbar ist. Dieser Hohlraum bildet den Ärbeitsluftspalt 5, der somit zwischen der Stirnfläche 21 und der gegenüberliegenden Stirnfläche des Verbindungsteils 15 liegt. An dieser Stirnfläche des Teils 15 befindet sich außerdem Cill Kurzsclllut3ring 13 aus elektriscii gut leitendem Werkstoff, der eim Phrl3envcrsclliebung des Magnetflusses zwischen dem vom Ring umschlossenen und dem den Ring umschließenden ferromagnetischen Werkstoff bewirkt und in I3ctriebsstellung des Motors ein Prequenzbrummen verhindert bzw. stark vermindert. Ferner befindet sich zwischen dem Innendurchmesser der Elauenpolbleche 6 und dem Anker 12 ein schmaler Ringspalt 4, der als Hilfsluftepalt dient, um eine freie mechanische Bewegung zu ermöglichen. Mit Hilfe von Federarmen 7, die einerseits am Anker sternförmig nach außen verlaufend befestigt sind und andererseits am Spulenkörper 2 bzw. am äußeren Klauenpolblech 6 anliegen, wird eine Kraft entgegen der Verschiebebewegung erzeugt. Die Halterung der Hohlachse 14 im Teil 15 erfolgt mit Hilfe eines Sprengringes 17, wobei auf dieser Seite der Welle 19 das Kuppelzahnrad 3 aufgesteckt ist.The drawing shows an embodiment of the motor according to the invention shown in cross section. The motor has a arranged on a bobbin 2 Stator winding 22 which is pushed onto a tubular connecting part 15. The tubular connecting part 15 has magnetic and mechanical properties on one side connected claw pole plates 8, 10, between which an intermediate disk 9 for phase shifting of the magnetic flux is arranged. An externally arranged one is used for fastening Bracket plate 11. The hollow axle 14, which carries bearing bushes 18 on both sides, is mounted in the tubular connecting part 15. In the bearing bushes 18 is the rotor shaft 19 mounted, which the rotor 1 with a sheet metal strip 20 made of hysteresis material wearing. The other claw pole plates 6 are mechanical on this side of the motor connected to the bobbin 2, but magnetically from the connecting part 15th separated, the mechanical connection being made with the aid of snap holders 23, which are molded onto the bobbin 2. These snap holders 23 take a the disk 9 corresponding disk 24, which is located between the two claw pole plates 6 is located to which they are attached. At the end of the hollow axle 14 in the area An annular armature 12 is attached to the rotor 1 or the claw pole plates 6. the one formed by a turning of the claw pole plates 6 cylindrical Cavity can be inserted. This cavity forms the working air gap 5, which thus between the end face 21 and the opposite end face of the connecting part 15 lies. On this end face of the part 15 there is also a Cill Kurzschlut3ring 13 made of electrically conductive material, the love of magnetic flux between the ferromagnetic one enclosed by the ring and the one surrounding the ring Material and prevents a frequency hum in the drive position of the motor or greatly reduced. Furthermore, there is between the inner diameter of the Elauen pole plates 6 and the armature 12 a narrow annular gap 4, which serves as an auxiliary air gap to a allow free mechanical movement. With the help of spring arms 7, the one hand are attached to the armature in a star shape extending outwards and on the other hand to the coil body 2 or rest on the outer claw pole plate 6, a force is applied against the displacement movement generated. The hollow axle 14 is held in part 15 with the aid of a snap ring 17, the coupling gear 3 being attached to this side of the shaft 19.

Rei Erregung der Wicklung 22 läuft der Motor an und es wird gleichzeitig der Läufer eingerückt, wobei durch das durch den Arbeitsluftapalt 5 erzeugte Streufeld eine entsprechende Verschiebekraft erzeugt wird.When the winding 22 is energized, the motor starts and it is simultaneously the rotor is engaged, with the stray field generated by the Arbeitsluftapalt 5 a corresponding displacement force is generated.

Außen auf dem Anker 12 sitztüber der Feder 7 eine Scheibe 25 aus magnetisch leitendem Material, die bei angezogenan Daufer den durch den Hilfsluftspalt 4 vorhandenen Streufluß vermindert und damit das Drehmomentverhalten des Motors positiv beeinflußt.On the outside of the armature 12, a washer sits above the spring 7 25th made of magnetically conductive material, which when attracted to the through the auxiliary air gap 4 existing leakage flux and thus the torque behavior of the engine positively influenced.

Claims

Claims 1) synchronous miniature motor, in particular EIysteresis synchronous miniature motor, with a stator iron, which consists of ferromagnetic ferromagnetic elements arranged on both sides of the stator winding Claw pole plates and an axially extending ferromagnetic tubular connecting part and with a sliding rotor that can be moved in the direction of the motor axis, wherein a ferromagnetic armature is provided, which together with the sliding armature is displaceable and from the magnetic field of the stator in the direction of the engagement movement the sliding armature is magnetically attracted, and the stator iron in the way its essentially ferromagnetically closed magnetic flux circuit besides that a working air gap between its pole plate prongs has, with such an arrangement and formation of this working air gap and the armature that during the engagement of the sliding armature in its operating position the armature is drawn into the magnetic force field of the working air gap and short-circuits it, characterized in that the claw pole plates (8, 10) on the one hand mechanically and magnetically with the tubular which forms the coil core Part (15) are connected, while the claw pole plates arranged on the other side (6) are magnetically attached separately to the bobbin (2) that the armature (12) in these claw pole plates (6) through an annular auxiliary air gap (4) is separated, and that between the one end face (21) of the armature (12) and of the tubular part (15) formed working air gap (5) during the engagement movement is closed.

2) Motor according to claim 1, characterized in that the rotor (1) holding disengaged in the rest position Spring (7) outside the motor stand (6, 8, 10, 15, 2) is attached.

3) Motor according to claim 1 and 2, characterized in that as a spring (7) several radially outwardly extending from the armature (12) and attached to the relevant Claw pole plates (6) or the coil body (2) supporting spring arms are provided are.

4) Motor according to claim 1 to 3, characterized in that on the the magnetically separated claw pole plates (6) facing the end face of the coil former (2) Snap holders (23) are attached that hold the claw pole plates (6).