DE2912688C2

DE2912688C2 -

Info

Publication number: DE2912688C2
Application number: DE19792912688
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: COPAL ELECTRONICS Co Ltd TOKIO/TOKYO JP
Current assignee: COPAL ELECTRONICS Co Ltd TOKIO/TOKYO JP
Priority date: 1978-08-11
Filing date: 1979-03-30
Publication date: 1988-12-08
Also published as: DE2912688A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Schrittmotor nach den Oberbe griffen der Ansprüche 1, 2 oder 3 gemäß der AT-PS 2 21 169 (Anspruch 1) bzw. gemäß der DE-AS 15 38 791 (Ansprüche 2 und 3).

Aus der AT-PS 2 21 169 ist ein Schrittmotor mit einem Rotor bekanntgeworden, welcher einen ringförmigen Dauermagneten aufweist, der auf seinem äußeren Umfang mit einer geraden Anzahl wechselweise angeordneter Nord- und Südpole versehen ist. Weiterhin sind eine ringförmige, zur Läuferachse zen trisch angeordnete Feldspule aus zwei, quer zur Rotorachse verlaufende Scheiben mit sich der Länge nach erstreckenden Polstücken vorgesehen, welche zwischen der Feldspule und dem ringförmigen Dauermagneten des Rotors angeordnet sind. Die Polschuhe bestehen aus rechtwinklig wechselweise aus den beiden Scheiben herausgebogenen Ansätzen, welche alle eine gleiche Dreiecksform aufweisen. Die Spitze eines auf der einen Scheibe angeordneten Polstückes berührt ein gegenüber liegendes, an der anderen Scheibe angeordnetes Polstück. Im einzelnen befindet sich bei der bekannten Ausführungsform der Rotor in einem Gehäuse, das durch einen Lagerdeckel verschlossen ist. Die Läuferwelle läuft auf Kugellagern, die jeweils in dem Gehäuseboden und in den Lagerdeckel eingebaut sind. Der Läufer besteht aus einem ringförmigen Dauerma gneten, der auf dem äußeren Umfang mit einer geraden Anzahl von N- und S-Polen versehen ist. Ein ringförmiger Dauerma gnet, der zum Vormagnetisieren dient, und eine Feldspule sind in dem Raum zwischen dem Gehäuse und den beiden Scheiben ein gebaut, wobei die eine vom Gehäuse und die andere durch den Dauermagneten und den Lagerdeckel fixiert wird. Spule und ra dial magnetisierter Dauermagnet sind in das Gehäuse eingepaßt.

Aus der DE-OS 19 32 641 ist weiterhin ein Schrittschaltmotor bekanntgeworden, bei dem innerhalb einer hohlzylindrischen Erregerspule ein Läufer drehbar gelagert ist, welcher magne tisiert ist, und bei der zwischen den Läufer und der Erreger spule von den Stirnseiten des Motors her wechselseitig hineinragende, in Umfangsrichtung des Läufers asymmetrische Polzacken vorgesehen sind. Die Polzacken haben eine parallel zur Welle verlaufende Kante und eine schräg zu derselben ver laufende Kante.

Aus der FR 12 20 467 ist ein Schrittmotor bekannt, der mit dem Schrittmotor nach der AT-PS 2 21 169 vergleichbar ist, bei dem aber der Dauermagnet im Stator axial magnetisiert ist und koaxial zur Feldspule angeordnet ist.

Aus der DE-OS 21 03 227 ist ein elektromagnetischer Schritt motor bekanntgeworden, der im wesentlichen aus einem Stator mit einer Erregerspule, einem Eisenringkern, Polscheiben und einem Permanentmagneten mit weiteren Polscheiben besteht. Durch die Anordnung der magnetisch empfindlichen Materialien im um den Stator angeordneten Rotor wird eine Drehrichtung erzwungen und ein entsprechender Schritt vollendet, wobei dann der Rotor in der Endstellung bis zum Eintreffen des nächsten Strompulses von dem Dauermagnetfeld festgehalten wird.

Aus der DE-AS 15 38 791 ist weiterhin ein elektrischer Schrittmotor bekannt, bei dem auf den Rotor Permanentmagnete aufgesetzt sind und zwischen den Permanentmagneten Pole aus weichmagnetisiertem Werkstoff sitzen. Die Permanentmagnete und die Pole sind abwechselnd angeordnet, wobei gleichnamige Pole einander gegenüberliegen. Die Statorpole sind mit Stroman schlüssen versehen und durch eine Isolierschicht elektrisch vom gemeinsamen Joch getrennt. Sie liegen in einem senkrecht zur Richtung des sie durchfließenden elektrischen Erreger stromes verlaufenden, radialen Permanentmagnetfeld des Rotors.

Aus der DE-OS 26 44 238 ist ein Schrittmotor bekannt geworden, bei dem der Rotor als Ringscheibe ausgebildet ist.

Aus den Entgegenhaltungen AT-PS 2 21 169, FR 12 20 467 und DE-OS 19 32 641 sind weiterhin Statorpolzähne für die beiden Statoren in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. Bevorzugt wird eine dreieckige oder trapezförmige Ausbildung, bei der eine Seitenfläche des Zahnes kürzer ist und im wesentlichen parallel zur Achse des Rotors verläuft, während die andere Seitenkante länger ist und schräg zur Rotorachse verläuft.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Schrittmotoren der in Rede stehenden Art hinsichtlich ihres Aufbaus zu verein fachen und kostengünstiger zu gestalten.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der An sprüche 1, 2 oder 3 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert, es zeigt

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines Schrittmotors in vergrößerter Schnittansicht und

Fig. 2 in Explosionsansicht;

Fig. 3 ein Spannungs-Zeitdiagramm;

Fig. 4 u. 5 Abwicklungsdarstellungen zur Verdeutlichung der Wirkungsweise des Schrittmotors;

Fig. 6 einen durch Anlegen einer vorgegebenen Spannung erzeugten zusammengesetzten Kraftfluß;

Fig. 7 ein anderes Ausführungsbeispiel in Schnittansicht und

Fig. 8 in Explosionsansicht;

Fig. 9 eine Abwicklungsdarstellung zur Verdeutlichung der Wirkungsweise des Schrittmotors gemäß Fig. 7 bzw. 8;

Fig. 10 einen durch einen Dauermagneten des in Fig. 8 ge zeigten Rotors erzeugten Flußverlauf;

Fig. 11 eine Abwicklungsdarstellung zur Verdeutlichung der Wirkungsweise des in Fig. 8 gezeigten Schrittmotors;

Fig. 12 einen durch Anlegen einer Spannung an den in Fig. 8 verdeutlichten Schrittmotor erzeugten zusammengesetzten Kraftflußverlauf;

Fig. 13 eine Abwicklungsdarstellung mit einer im Ver gleich zur Fig. 11 umgekehrten Anordnung des Stators;

Fig. 14 eine Schnittansicht eines Schrittmotors, wobei der Rotor außen und die Statoren innen ange ordnet sind;

Fig. 15 eine Explosionsansicht eines anderen Rotors mit eingepaßten Dauermagneten sowie Magnetelementen;

Fig. 16 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Schritt motors in Schnittansicht und

Fig. 17 in Explosionsansicht, sowie

Fig. 18 u. 19 Abwicklungsdarstellungen zur Verdeutlichung der Wirkungsweise des in Fig. 16 bzw. 17 gezeigten Schrittmotors.

Ein drehfest auf einer Welle 2 angebrachter zylindrischer Rotor 1 besitzt an seiner Umfangsfläche einen Dauermagneten mit Nordpolen 1 b, 1 d, 1 f und Südpolen 1 a, 1 c, 1 e. Diese Nord- und Südpole sind jeweils gegenüber Polzähnen 3 a, 3 b, 3 c . . . , die einen Magnetpol 3 eines ersten Stators A bilden, und Pol zähnen 4 a, 4 b, 4 c . . . , die einen Magnetpol 4 eines zweiten Stators B bilden, angeordnet.

In einem zylindrischen, aus magnetischem Werkstoff bestehen den Gehäuse, das einen Gehäuseteil 5 sowie eine Lagerscheibe 6 aufweist, sind der Rotor 1, eine einzige Spule 8, der erste Stator A, der zweite Stator B und ein Dauermagnet 7 unterge bracht.

Die Welle 2, auf der der Rotor 1 befestigt ist, ist mit Hilfe zweier Wellenlager 9 a und 9 b drehbar abgestützt. Das erste Wellenlager 9 a ist in eine Öffnung 5′ des Gehäuseteils 5, in eine Öffnung 7′ des Dauermagneten 7, sowie in eine Öffnung h′ des ersten Stators A fest eingepaßt. Das zweite Wellenlager 9 b hingegen ist in eine Öffnung 6′ der Lagerscheibe 6 und in eine Öffnung h des zweiten Stators B eingepaßt.

Von einer kreisförmigen Platte 3′ des ersten Stators A stehen die Polzähne 3 a, 3 b, 3 c . . . ab, die somit den Rotor 1 umfas sen. Jeder dieser Polzähne 3 a, 3 b, 3 c . . . konvergiert zu seinem freien Ende hin und ist nach innen gebogen, wodurch im wesentlichen eine Trapezform mit zwei gekrümmten Kanten ent steht. Die Polzähne 3 a, 3 b, 3 c . . . weisen, wie in Fig. 5 ge zeigt, jeweils vier Seitenkanten a, b, c und d auf. Die Sei tenkante d verläuft dabei in einem vorbestimmten Winkel dia gonal und ist länger als die übrigen Seitenkanten a, b und c. Ebenso wäre eine Dreicksform für die Polzähne möglich. Der Dauermagnet 7 liegt zwischen der kreisförmigen Platte 3′ des ersten Stators A und der Stirnwand des Gehäuseteils 5 und steht somit mit beiden Teilen 3′ und 5 in Berührung. Der Dau ermagnet 7 dient zur Ausbildung eines magnetischen Kreises, in dem z. B. die Polzähne 3 a, 3 b, 3 c . . . des Pols 3 des ersten Stators A einen Südpol, die Polzähne 4 a, 4 b, 4 c . . . des Pols 4 des zweiten Stators B einen Nordpol gegenüber dem Gehäuse teil 5 ausbilden.

Der zweite Stator B ist so angeordnet, daß er dem ersten Sta tor A entsprechend gegenüber liegt. Dieser Stator B weist Polzähne 4 a, 4 b, 4 c . . . auf, die den Pol 4 bilden und die von einer kreisförmigen Platte 4′ des zweiten Stators B derart abstehen, daß diese den Rotor 1 umfassen. Die Form der Pol zähne 4 a, 4 b, 4 c . . . entspricht der der Polzähne 3 a, 3b, 3 c . . . Die Polzähne 4 a, 4 b, 4 c sind derart aufgebaut, daß sie eine magnetische Leitfähigkeit in bezug auf die Lagerscheibe 6 aufweisen.

Um den ersten und zweiten Stator A, B, die beide im zylindri schen Gehäuse untergebracht sind, ist eine einzelne Spule 8 angeordnet. Gelangt ein Gleichspannungsimpuls an die Spule 8, so dreht sich die Polarität der Polzähne 3 a, 3 b, 3 c . . . und 4 a, 4 b, 4 c . . . der beiden Statoren A, B, die bereits durch den Dauermagneten 7 magnetisiert wurden, um. Wird eine vorbe stimmte Spannung an die Spule 8 angelegt, so bildet sich ein Magnetkreis aus, wobei z. B. die Polzähne 3 a, 3 b, 3 c . . . , die den Pol 3 des ersten Stators A bilden, einen Nordpol, bzw. die Polzähne 4 a, 4b, 4 c . . . , die den Pol 4 des zweiten Stators B bilden, einen Südpol darstellen.

Um den Dauermagneten 7 mit gleicher Wirkung zu ersetzen, kann die Spule 8 mit zwei Wicklungen versehen werden. Eine dieser Wicklungen kann mit einem Gleichstrom gespeist werden, so daß z. B. die den Pol 3 des ersten Stators A bildenden Polzähne 3 a, 3 b, 3 c . . . den Südpol darstellen. Auf diese Weise wirkt die Schaltung wie ein Dauermagnet. Der Einbau eines separaten Dauermagneten erübrigt sich somit.

Die Wirkungsweise des ersten Ausführungsbeispiels wird im folgenden unter Bezugnahme auf die in den Fig. 4 und 5 aufge zeigten Abwicklungsdarstellungen beschrieben.

Wird während des Zeitintervalls 0-t ₁ eine Spannung V, wie in Fig. 3 gezeigt, an die einzelne Spule 8 angelegt, so wird ein magnetischer Fluß Φ ₂ erzeugt, der den durch die Pol zähne 3 a, 3 b, 3 c . . . und 4 a, 4 b, 4 c . . . gebildeten magne tischen Kreis durchsetzt. Dieser magnetische Fluß Φ ₂ erreicht dabei einen festgelegten Wert, der größer ist als der Wert des magnetischen Flusses Φ ₁, der durch den Dauermagneten 7 erzeugt wird und die Polzähne 3 a, 3 b, 3 c . . . und 4 a, 4 b, 4 c . . . durchsetzt. Ein zusammengesetzter magne tischer Fluß Φ ₃, der die Polzähne 3 a, 3 b, 3 c . . . und 4 a, 4 b, 4 c . . . während des Zeitintervalls 0-t₁ durchsetzt, fließt, wie aus Fig. 6 zu entnehmen, in gleiche Richtung wie der magnetische Fluß Φ ₂ in Fig. 4. Zu diesem Zeit punkt bilden die Polzähne 3 a, 3 b, 3 c . . . des Stators A Nordpole aus, denen die Südpole 1 a, 1 c, 1 e . . . des Rotors 1 entsprechend gegenüberliegen, während die Polzähne 4 a, 4 b, 4 c . . . des Stators B Südpole ausbilden, denen die Nordpole 1 b, 1 d, 1 f . . . des Rotors 1 entsprechend gegenüberliegen.

Wird nach dem Zeitintervall 0-t₁, wie aus Fig. 3 zu ersehen, die Spannungszufuhr während des Zeitintervalls t ₁-t ₂ unterbrochen, so werden die Polzähne 3 a, 3 b, 3 c . . . und 4 a, 4 b, 4 c . . . der beiden Statoren A, B nur von dem durch den Dauermagneten 7 erzeugten magnetischen Fluß Φ ₁ durch setzt. Zu diesem Zeitpunkt bilden die Polzähne 3 a, 3 b, 3 c . . . des ersten Stators A Südpole, die Polzähne 4 a, 4 b, 4 c . . . des zweiten Stators B währenddessen Nordpole aus. Demnach werden die während des Zeitintervalls 0-t ₁ vorliegenden Polari täten des Pols 3 des ersten Stators A sowie des Pols 4 des zweiten Stators B während des Zeitintervalls t ₁-t ₂ umge kehrt. Dadurch wird der Rotor 1 in Richtung der langen, diagonal verlaufenden Seitenkanten d der Polzähne gedreht, und zwar in Übereinstimmung mit dem Abfall des magnetischen Leitwerts, der zwischen den gegenüberliegenden Polzähnen der Statoren A und B erzeugt wird. Wie aus Fig. 5 ersichtlich, wird demnach der Rotor 1 in Pfeilrichtung gedreht und an einer Stelle angehalten, bei der die Nordpole 1 b, 1 d, 1 f . . . des Rotors 1 den Polzähnen 3 a, 3 b, 3 c . . . des ersten Stators A, sowie die Südpole 1 c, 1 e, 1 e des Rotors 1 den Polzähnen 4 a, 4 b, 4 c . . . des zweiten Stators B gegenüberliegen.

Nach Ablauf des Zeitintervalls t ₁-t ₂, d. h. während des Zeitintervalls t ₂-t ₃, wird in gleicher Weise wie bei dem Zeitintervall 0-t ₁ eine Spannung V angelegt, woraus ein gleiches Ansprechen des Rotors resultiert. Durch Anlegen oder Unterbrechen der Spannung V, d. h. durch den Vorgang des Einschaltens und Ausschaltens von Impulsen, wird der Rotor schrittweise in Pfeilrichtung weitergedreht.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 7-11 wird im folgenden ein weiteres Ausführungsbeispiel beschrieben. Ein zylindrischer Rotor 11 besteht aus einem Dauermagneten. Dieser Dauermagnet weist auf seiner Umfangsfläche Nordpole 11 a, 11 b, 11 c . . . und Südpole 11 a′, 11 b′, 11 c′ auf, wobei beide Gruppen gegenüber liegend angeordnet sind, d. h. jedem Nordpol steht ein Südpol gegenüber. Diesen beiden Gruppen stehen weiterhin eine einen Pol 14 des ersten Stators C ausbildende Gruppe von Polzähnen 14 a, 14 b, 14 c . . . bzw. eine einen Pol 15 eines zweiten Stators D ausbildende Gruppe von Polzähnen 15 a, 15 b, 15 c . . . gegenüber. Der Rotor 11 ist drehfest auf einer Welle 13 aus nichtmagnetischem Material befestigt.

Eine aus magnetischem Werkstoff bestehende Polgruppe 12 des Rotors 11 weist Polzähne 12 a, 12 b, 12 c . . . auf, die in der Außenumfangsfläche des Rotors 11 parallel zwischen den Nord- und Südpolen des Rotors 11 angeordnet sind. Auf diese Weise wird ein gewünschter magnetischer Widerstand zwischen diesen Polzähnen aufrechterhalten.

Der erste zylindrische Stator C ist mit einem aus magneti schem Werkstoff gefertigen Pol 14 ausgestattet. Dieser Pol 14 weist Statorpolzähne 14 a, 14 b, 14 c . . . auf, die von einer kreisförmigen Platte C′ des ersten Stators C abstehen und somit den Rotor 11 umfassen. Der zweite Stator D besteht aus einer ebenen flachen Scheibe mit einem Pol 15. Dieser Pol 15 ist aus magnetischem Werkstoff gefertigt und weist Stator polzähne 15 a, 15 b, 15 c . . . auf, die von der Platte in Richtung zum Pol 14 des Stators D abstehen und somit den Rotor 11 um fassen. Jeder Polzahn besitzt eine Seitenkante e, die im rechten Winkel zur kreisförmigen Platte des Stators steht, wohingegen eine Seitenkante f diagonal in bezug auf die kreisförmige Platte des Stators ausgebildet ist. Wie aus Fig. 9 ersichtlich, sind die Statorpolzähne 14 a, 14 b, 14 c . . . und 15 a, 15 b, 15 c der beiden Statoren C und D paarweise gegenüberliegend angeordnet.

Die Bauteile dieses Ausführungsbeispiels sind derart angeordnet, daß der magnetische Widerstand zwischen den Nord- und Südpolen des Dauermagneten, die den Rotor 11 bilden, und der magnetische Widerstand zwischen den Nord- und Südpolen des Dauermagneten und den benachbarten Rotor polzähnen 12 a, 12 b, 12 c größer ist als der magnetische Widerstand zwischen den Statorpolzähnen 14 a, 14 b, 14 c . . . und 15 a, 15 b, 15 c . . . des ersten und zweiten Stators C, D und den Nord- und Südpolen des Dauermagneten oder den diesen gegenüberliegenden Rotorpolzähnen 12 a, 12 b, 12 c . . .

Eine einzelne, um die Pole 14 und 15 der beiden Statoren C und D angeordnete Spule 16 bildet gleichsam ein zylind risches Gehäuse. Ein Lager 17 a ist in eine Öffnung a in der kreisförmigen Scheibe C′ des ersten Stators C, ein Lager 17 b hingegen in eine Öffnung β in dem zweiten Stator D fest eingepaßt. Mit Hilfe dieser Lager 17 a, 17 b, wird die Welle 13 auf der der Rotor 11 befestigt ist, drehbar abgestützt. Der Rotor 11 ist dabei von den beiden Polen 14 und 15 des ersten und zweiten Stators C, D umgeben. Ebenso können mehrere Kombinationssätze von Rotor und Statoren wie oben beschrieben in gleicher Weise auf dieselbe Welle befestigt werden.

Im folgenden wird die Wirkungsweise des obigen Ausführungs beispiels mit Bezug auf die Fig. 9-10 beschrieben.

Ist keine Spannung an die Spule angelegt, so bildet sich, wie in Fig. 10 gezeigt, ein magnetischer Fluß 18 a, 18 b aus, der beispielsweise in dem Nordpol 11 a und dem Südpol 11 a′ des Dauermagneten des Rotors 11 erzeugt wird. Dadurch hält der Schrittmotor die in Fig. 9 angedeutete Lage bei.

Wird hingegen eine Spannung V an die Spule 16 für ein Zeitintervall 0-t ₁ entsprechend Fig. 3 angelegt, so daß der in der Spule 16 erzeugte magnetische Fluß von dem Pol 14 des Stators C zu dem Pol 15 des Stators D gelangt, so wird z. B. der Rotorpolzahn 12 a des Rotors 11 an einer Stelle angehalten, bei der der magnetische Leitwert zwischen den Statorpolzähnen 14 a, 15 a der Statoren C, D und dem Rotorpol zahn 12 a den höchsten Wert erreicht; d. h., an einer Stelle, bei der der Rotorpolzahn 12 a, wie in Fig. 11 gezeigt, den Sta torpolzahn 14 a und 15 a gegenüberliegt. In gleicher Weise wird der Rotorpolzahn 12 b bzw. 12 c des Rotors 11 gegenüber den Polzähnen 14 b, 15 b bzw. 14 c, 15 c der Statoren C, D angehalten. Zu diesem Zeitpunkt fließen, wie in Fig. 12 gezeigt, die in den Statorpolzähnen 14 a . . . und 15 a . . . der Statoren C, D erzeugten magnetischen Flüsse 19 a, 19 b in den Magnetkreis, der die Polzähne 12 a . . . einschließt. Auf diese Weise wird die in Fig. 11 gezeigte Stellung bzw. Lage aufrechterhalten.

Nach dem Zeitintervall 0-t ₁, d. h. während des Zeitinter valls t ₁-t ₂, bei dem, wie in Fig. 3 gezeigt, die Spannung V den Wert 0 annimmt, wird der beispielsweise in Fig. 11 gezeigte Rotorpolzahn 12 a von dem Einfluß der Statorpolzähne 14 a, 15 a der Statoren C, D befreit. Somit wird der Rotor 11 mit der Welle 13 zu einer Stelle bewegt, bei der der magneti sche Leitwert zwischen den Dauermagneten, d. h. dem Nordpol 11 b und dem Südpol 11 b′ des Rotors 11 und den Statorpolzähnen 14 a, 15 a der Statoren C, D den höchsten Wert erreicht.

Demgemäß werden der Nordpol 11 b und der Südpol 11 b′ des Rotors 11 in Pfeilrichtung bewegt und an der Stelle ange halten, bei der diese Pole 11 b und 11 b′ gegenüber den Stator polzähnen 14 a bzw. 15 a der Statoren C, D liegen. Ebenso wer den der Nordpol 11 c und der Südpol 11 c′ des Rotors 11 an einer Stelle angehalten, bei der diesen die Statorpolzähne 14 b bzw. 15 b der Statoren C, D gegenüberstehen. Das in Fig. 3 gezeigte und in der oben beschriebenen Art durchgeführte Ein- und Ausschalten des Impulses ermöglicht, wie in Fig. 11 gezeigt, eine schrittweise Drehung des Rotors 11 in Pfeil richtung.

Um den Rotor 11 in Gegenrichtung drehen zu können, werden die Bauteile des Schrittmotors, wie in Fig. 13 gezeigt, angeord net, wobei eine Betätigung des Motors in gleicher Weise, wie oben erwähnt, erfolgt. Der Schrittmotor ist demnach so aus gebildet, daß er entweder im Uhrzeiger- oder Gegenuhrzeiger sinn gedreht werden kann.

In den beiden bis jetzt beschriebenen Ausführungsbeispielen sind die Rotoren derart angeordnet, daß sie sich innerhalb der Statoren drehen können. Mit anderen Worten: der erste und der zweite Stator sind um die Umfangsfläche des Rotors angeordnet.

Jedoch ist es auch möglich bei dem Schrittmotor den Rotor außerhalb der beiden Statoren anzuordnen, wie dies Fig. 14 zeigt. Das Bauteil 21 entspricht dabei dem Dauermagneten des Rotors 11 in Fig. 7 und die Bauteile 22 den Polzähnen 12 des Rotors 11. In gleicher Weise entspricht das Bauteil 23 der Rotorwelle 13, sowie die Rotorpole 24 und 25 den Statorpolen 14 bzw. 15. Eine zylindrische Röhre 23′ verbindet die Rotor pole 24 und 25 mechanisch und elektrisch.

Eine Spule 26 entspricht der Spule 16, sowie zwei Wellenlager 27 a und 27 b den beiden Lagern 17 a und 17 b des vorerwähnten Ausführungsbeispiels. Zwei Distanzstücke 29 a, 29 b bestehen aus nichtmagnetischem Werkstoff. Das Bauteil 30 zeigt eine Abdeckplatte.

Der Betrieb des in Fig. 14 gezeigten Motors kann in gleicher Weise wie bei dem in Verbindung mit den in Fig. 7 und 8 beschriebenen Motor erfolgen.

Ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Einführung eines geson derten Dauermagneten zwischen dem Pol 3 und dem Gehäuseteil 5 entfällt, ist in Fig. 15 gezeigt. Mehrere längsverlaufende Nuten 11′ sind in der Umfangsfläche eines Rotors 10′, der vor zugsweise aus Kunststoff hergestellt ist, vorgesehen. Diese Nuten 11′ sind derart ausgelegt, daß darin magnetische Elemente 12′ aufgenommen und unbeweglich festgelegt werden können. Weiterhin verlaufen mehrere Aussparungen 13′ längs durch den Rotor hindurch. Diese Aussparungen 13′ verlaufen jeweils wechselweise zwischen zwei benachbarten Längsnuten 11′ und sind derart ausgebildet, daß Dauermagnete 14′ aufge nommen und festgelegt werden können.

Weiterhin kann ein flacher Scheibenrotor vorgesehen werden, zu dessen beiden Seiten Magnetpolzähne und Pole eines Dauer magneten angeordnet sind.

So zeigen die Fig. 16 und 17 ein weiteres Ausführungsbei spiel, bei dem ein flacher Rotor Anwendung findet. Ein Rotor 31 besteht aus einem scheibenförmigen Dauermagneten, der auf der Oberseite Nordpole 31 a, 31 b, 31 c . . . und auf der Unter seite Südpole 31 a′, 31 b′, 31 c′ . . . (in der Zeichnung nicht gezeigt) aufweist, wobei die Nordpole 31 a, 31 b, 31 c . . . mit den Südpolen 31 a′, 31 b′, 31 c′ . . . entsprechend fluchten. Ein Pol 32 des Rotors 31 weist Rotorpolzähne 32 a, 32 b, 32 c . . . auf, die zwischen den auf der Ober- und Unterseite des Rotors 31 befindlichen Nord- und Südpolen angeordnet sind. Auf diese Weise wird ein entsprechender magnetischer Widerstand erhalten.

Ein erster zylindrischer Stator E weist einen aus magneti schem Werkstoff bestehenden Pol 34 auf, der aus im Quer schnitt L-förmig gebogenen Polzähnen 34 a, 34 b . . . besteht. Diese Polzähne 34 a, 34 b . . . stehen von der Stirnöffnung E′ in dem ersten Stator E nach unten ab, so daß der Rotor 31 sand wichartig zwischen den waagerechten Teilen der Polzähne 34 a, 34 b . . . und den Polzähnen eines zweiten Stators F gehalten wird.

Der zweite Stator F ist mit einem aus magnetischem Werkstoff gefertigten Pol 35 versehen, der von diesem zum Pol 34 des ersten Stators E hin absteht. Der Pol 35 weist ebenso im Quer schnitt L-förmig gebogene Statorpolzähne 35 a, 35 b, 35 c . . . auf.

Die Bauteile des beschriebenen Ausführungsbeispiels sind derart angeordnet, daß der magnetische Widerstand zwischen den Nord- und Südpolen des Dauermagneten des Rotors 31 und den benachbarten Rotorpolzähnen 32 a, 32 b . . . größer ist als der magnetische Widerstand zwischen den Polen 34, 35 des ersten und zweiten Stators E, F und den gegenüberliegenden Nordpolen, Südpolen, sowie den Rotorpolzähnen 32 a, 32 b, 32 c des Rotors 31.

Um die Pole 34, 35 des ersten und zweiten Stators E, F ist, wie aus Fig. 16 zu ersehen, eine einzelne Spule 36 angeord net, die in einem durch den ersten und den zweiten Stator E, F ausgebildeten bzw. zusammengesetzten zylindrischen Gehäuse liegt. In eine in dem Stator E vorgesehene Öffnung E′ ist ein Lager 37 a und in eine in dem Stator F vorgesehene Öffnung F′ ist ein Lager 37 b fest eingepaßt. Die Welle 33, auf die der Rotor 31 befestigt ist, ist mittels dieser Lager 37 a und 37 b drehbar abgestützt. Wie in Fig. 16 gezeigt, ist der Rotor 31 somit innerhalb des zylindrischen Gehäuses drehbar angeordnet und wird sandwichartig zwischen den Polen 34 und 35 der Sta toren E, F gehalten.

Ebenso können mehrere derart aufgebaute Rotor-Statorensätze auf der gleichen Welle befestigt werden.

Das Wirkungsprinzip dieses Ausführungsbeispiels, dessen Aufbau oben beschrieben wurde, wird anhand der in Fig. 18 ge zeigten Abwicklung verdeutlicht.

Wird während eines Zeitintervalls 0-t ₁ eine Spannung V, wie in Fig. 3 gezeigt, an die Spule 36 angelegt, um einen magne tischen Fluß zu erzeugen, der über den Pol 34 des Stators E zu dem Pol 35 des Stators F fließt, so hält der aus magne tischem Werkstoff bestehende Rotorpolzahn 32 a des Rotors 31 an einer Stelle an, bei der der magnetische Leitwert, der zwischen den Polen 34, 35 der Statoren E, F und dem Rotorpol zahn 32 a ausgebildet wird, seinen höchsten Wert erreicht. Der Rotor 31 wird somit, wie in Fig. 18 gezeigt, angehalten, so bald der Rotorpolzahn 32 a den Statorpolzähnen 34 a und 35 a der Statoren E, F gegenüberliegt. Gleichzeitig liegt der Rotor polzahn 32 b den Polzähnen 34 b, 35 b und der Rotorpolzahn 32 c den Statorpolzähnen 34 c, 35 c gegenüber.

Nach Ablauf des Zeitintervalls 0-t ₁, d. h. während des Zeit intervalls t ₁-t ₂, bei dem die Spannung, wie in Fig. 3 ge zeigt, Null ist, wird der Polzahn 32 a des Rotors 31, wie in Fig. 18 gezeigt, vom Einfluß der Statorpolzähne 34 a, 35 a der Statoren E, F befreit mit dem Ergebnis, daß der Rotor 31 mit einer Welle 33 in eine Stellung gedreht wird, bei der der magnetische Widerstand zwischen den Polen 31 a, 31 a′ des Rotors 31 und den Statorpolzähnen 34 a, 35 a der Statoren E, F den höchsten Wert erreicht.

Die Pole 31 a, 31 a′ des Rotors 31 werden in Pfeilrichtung ge dreht und halten an einer Stelle an, bei der sie den Polzäh nen 34 a bzw. 35 a der Statoren E, F gegenüberstehen. Gleich zeitig werden die Pole 31 b, 31 b′ und 31 c, 31 c′ des Rotors 31 derart bewegt, daß sie den Polzähnen 34 b, 35 b bzw. 34 c, 35 c der Statoren E, F gegenüberstehen.

Somit wird der Rotor 31, wie in Fig. 18 gezeigt, schritt weise in Pfeilrichtung entsprechend dem Ein- und Ausschalten der Spannungsquelle gedreht.

Um den Rotor 31 in Gegenrichtung drehen zu können, werden die Bauteile des Ausführungsbeispiels, wie in Fig. 19 gezeigt, angeordnet. Ein derart aufgebauter Impuls- bzw. Schrittmotor kann auf gleiche Weise in Übereinstimmung mit dem obig be schriebenen Prinzip betätigt werden.

Claims

1. Schrittmotor mit einem eine Welle aufweisenden Rotor, der parallel zur Achse verlaufende Dauermagnete mit ab wechselnden Nord- und Südpolen besitzt, mit zwei Statoren, welche je aus einer eine Öffnung enthaltenden Grundplatte mit abstehenden Polzähnen bestehen, wobei die Polzähne der beiden Statoren den Rotor klauenpolartig umschließen, mit einer um die Polzähne der Statoren angeordneten Spule und mit einem weiteren Dauermagneten, der die beiden Statoren mit entgegengesetzten Polaritäten vormagnetisiert, wobei der Rotor, die Statoren, die Spule und der weitere Dauermagnet in einem aus einem zylindrischen Gehäuseteil mit einem ersten Wellenlager und einer das Gehäuseteil verschließenden Lager scheibe mit einem zweiten Wellenlager bestehenden Gehäuse montiert sind und wobei die Welle in den beiden Lagern ab gestützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere, axial magnetisierte Dauermagnet (7) zwischen dem ersten Stator (A) und dem Gehäuseteil (5) angeordnet ist, daß das erste Wellenlager (9 a) in eine jeweilige Öffnung (5′, 7′, h′) des Gehäuseteils (5), des Dauermagneten (7) und des ersten Stators (A) fest eingepaßt ist, und daß das zweite Wellenlager (9 b) in eine jeweilige Öffnung (6′, h) der Lagerscheibe (6) und des zweiten Stators (B) eingepaßt ist (Fig. 1, 2).

2. Schrittmotor mit einem eine Welle aufweisenden Rotor, der neben Dauermagneten Rotorpolzähne aufweist und mit zwei Stato ren mit abstehenden Statorpolzähnen, wobei die Welle in Lagern gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (11) auf seiner Umfangsfläche im Abstand vonein ander angeordnete, axial einander gegenüberstehende Nord- und Südpole (11, 11 a′; 11 b, 11 b′; 11 c, 11 c′) besitzt, zwischen de nen parallelliegend die Rotorpolzähne (12 a, 12 b, 12 c) ange ordnet sind, daß zwei zylindrische Statoren (C und D) mit ihren Statorpolzähnen (14 a, 14 b, 14 c; 15 a, 15 b, 15 c) den Rotor (11) klauenpolartig umschließen, daß die Lager (17 a, 17 b) in Öffnungen ( α,β ) der Statoren (C, D) eingesetzt sind und daß eine ein zylindrisches Gehäuse bildende Spule (16) die Statorpolzähne (14, 15) der beiden Statoren (C, D) umschließt (Fig. 7-8).

3. Schrittmotor mit einem eine Welle aufweisenden Rotor, der neben Dauermagneten Rotorpolzähne aufweist, mit zwei Statoren mit abstehenden Statorpolzähnen, wobei die Welle in Lagern gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (31) aus einem scheibenförmigen Dauermagneten besteht, der auf seiner einen Stirnfläche Nordpole (31 a, 31 b, 31 c . . .) und auf der gegenüberliegenden Stirnfläche entspre chend fluchtende Südpole (31 a′, 31 b′, 31 c′ . . .) besitzt, wobei zwischen den Nord- und Südpolen die Rotorpolzähne (32 a, 32 b, 32 c . . .) angeordnet sind, daß ringförmige Statoren (E, F) vor gesehen sind, die im Querschnitt L-förmige Statorpolzähne (34 a, 34 b, 34 c . . . ; 35 a, 35 b, 35 c . . .) besitzen, die in die Ringöffnung des zugeordneten Stators (E, F) ragen, wobei der Rotor (31) zwischen den senkrecht zur Achse verlaufenden Ab schnitten der Statorpolzähne liegt, ferner daß die beiden Statoren (E, F) ein zylindrisches Gehäuse bilden, in welchem eine die Statorpolzähne umschließende Spule (36) angeordnet ist und daß in die Stirnöffnungen (E′, F′) der ringförmigen Statoren (E, F) die Lager (37 a, 37 b) eingesetzt sind (Fig. 16 und 17).

4. Schrittmotor nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß der Rotor mit seinem Dauer magneten (21) und seinen Rotorpolzähnen außerhalb der Statoren (24, 25) und diese umschließend angeordnet ist (Fig. 14).

5. Schrittmotor nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß ein vorzugsweise aus Kunst stoff bestehender Rotor (10′) mehrere längsverlaufende Nuten (11′) an seiner Umfangsfläche, in die ferromagnetische Materialien (12′) eingeschoben sind, um die Rotorpolzähne zu bilden, und in seinem Zylinderkörper in Achsrichtung durch gehende Löcher (13′) zwischen den Nuten (11′) besitzt, in welchen die Dauermagnete (14′) untergebracht sind (Fig. 15).