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Synchronkleinmotor, insbesondere Schrittmotor in
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Klauenpolbauart Die Erfindung bezieht sich auf einen Synchronkleinmotor,
insbesondere Schrittmotor in Klauenpolbauart gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs
1.
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Bei einem bekannten derartigen Synchronkleinmotor (DE-AS 16 13 780,
Sp. 2, Z. 32 bis 43) sind die Polzähne der Ständerpolbleche durch Aus stanzen und
Umbiegen zungenförmiger Streifen aus der Polblechplatine gebildet.
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Die mögliche Polzahnlänge ist bei gegebenen Maßen des Außendurchmessers
des Motors und der die Polzähne umgebenden Erregerspule im wesentlichen durch stanztechnische
Fertigungsforderungen und dem dabei gegebenen Biegedurchmesser begrenzt. Eine Erhöhung
des Motormomentes bei möglichst kleinem Rotorträgheitsmoment könnte durch axiales
Anfügen weiterer Ständersysteme erfolgen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, auf fertigungstechnisch
einfache und aufwandsarme Weise ohne Hinzufügen weiterer kompletter Ständersysteme
die Leistungsausbeute des Motors ohne wesentliche Erhöhung des Rotorträgheitsmomentes
und insbesondere ohne Vergrößerung des für den Motor notwendigen radialen Einbauraums
erhöhen zu können. Derartige Motoren eignen sich insbesondere für Positionierantriebe
in der Bürotechnik, bei denen aufgrund der spezifischen Beschleunigungs- und Bremsvorgänge
hohe Motormomente bei möglichst kleinen Rotorträgheitsmomenten verlangt werden.
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Die Lösung der gestellten Aufgabe ist bei einem Synchronkleinmotor
der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des
Hauptanspruchs
möglich. Das Verlängern der von in üblicher Weise
lediglich gestanzten und dann umgebogenen Zähnen bis über das Doppelte der herkömmlichen
Zahnlänge erfolgt in fertigungstechnisch besonders vorteilhafter Weise durch topfförmiges
Tiefziehen des entsprechenden Polblechteils vor oder nach dem Stanzen der Polzähne
bzw.
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Ausstanzen der Polzahnlücken.
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Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung
werden im folgenden anhand schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele in der
Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen: Fig. 1 den gesamten Motor mit seinen wesentlichen
Bauteilen in einer perspektivischen "Explosions"-Darstellung, Fig. 2 eine ebene
Polblech-Platine mit vier gestanzten Pol zähnen, Fig. 3 in einem Schnittbild das
Polblech gemäß Fig. 2 nach dem Hochbiegen der Polzähne, Fig. 4 das Polblech gemäß
Fig. 2 nach dem axialen Verlängern der Polzähne durch Strecken, Fig. 5 bis 7 den
Herstellungsablauf der gestreckten Pol zähne aus einem in Form eines kegelstumpfförmigen
Topfes tiegezogenen Polblechteil mit anschließendem Stanzen und Hochbiegen der Zähne.
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Fig. 8 bis 10 den Herstellungsablauf der gestreckten Pol zähne aus
einem in Form eines zylindrischen Topfes tiefgezogenen Polblechteil mit anschließendem
Stanzen, Fig. 11 bis 13 den Herstellungsablauf der gestreckten Polzähne aus einem
in Form eines kegelstumpfförmigen Topfes tiefgezogenen Polblechteil mit vorherigem
Ausstanzen der Polzahnlücken und anschließendem Ausstanzen des Topfbodens und Hochbiegens
der Zähne.
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Figur 1 zeigt die wesentlichen Bauteile eines Schrittmotors in Klauenpolbauart
mit zwei Statorsystemen in einem gemeinsamen zylindrischen Gehäuse 7. In das gemeinsame
zylindrische Gehäuse 7 werden bei der Montage von der linken vorderen Stirnseite
ein erstes Ständersystem 3, 8, 3 und von der hinteren rechten Stirnseite ein zweites
Ständersystem 3, 9, 3 eingesteckt, der dauermagnetische Läufer 10 eingebracht und
anschließend das Gehäuse 7 beidseitig durch je eine Lagerplatte 1 bzw. 6 geschlossen,
wobei die Welle des Motorläufers 10 in Lagern 12 bzw. 62 der Lagerplatten 1 bzw.
6 gelagert ist. Jedes Ständersystem 3, 8, 3 bzw. 3, 9, 3 besteht aus je zwei Polblechen
3 mit axial gegeneinander abgebogenen Pol zähnen. Die Polbleche eines Ständersystems
sind im fertigmontierten Zustand in geringem tangentialen Abstand zueinander derart
ineinander geschachtelt, daß sich am Umfang die Fole der beiden Polbleche eines
Ständersystems einander abwechseln. Die Pole der derart zusammengesteckten Polbleche
werden außen von je einer ringförmigen, von einem Spulenkörper 81 bzw. 91 getragenen
Erregerspule 8 bzw. 9 umschlungen.
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Zur richtigen axialen und tangentialen gegenseitigen Positionierung
sämtlicher vier in das Gehäuse eingesteckter Einzelpolbleche 3 und somit auch der
beiden Ständersysteme zueinander, sind in dem gemeinsamen Gehäuse 7 für jedes Polblech
drei spezifische axiale stirnseitig offene Schlitzöffnungen 71,72,74,75 vorgesehen
und an die Polbleche 3 den drei verschiedenen Schlitzöffnungen 71,72,74,75 entsprechende
drei am Umfang verteilte radiale Nasen 35 einstückig angestanzt.
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Hinsichtlich einer aufwandsarmen Fertigung, weitreichenden Bauteilnormierung
und einfachen Montage ist nun der Gegenstand einer Ausgestaltung der Erfindung dadurch
gekennzeichnet, daß sämtliche Polbleche 3 einschließlich der angestanzten radialen
Nasen 35 gleichartig
ausgebildet und pro Polblech 3 mehrere am Umfang
unsymmetrisch verteilte radiale Nasen 35 und an den Stirnseiten des gemeinsamen
Gehäuses 7 entsprechend ausgebildete und verteilte axiale Schlitzöffnungen 71, 72
bzw. 74, 75 vorgesehen sind und die gegenseitige axiale Positionierung der vier
Polbleche 3 allein durch die axiale Tiefe der Schlitzöffnungen 71, 72 bzw.
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74, 75 und die gegenseitige tangentiale Ausrichtung der vier Polbleche
3 allein durch eine je Polblech 3 spezifische Lagefiguration der Schlitzöffnungen
71, 72 bzw. 74, 75 am Umfang des gemeinsamen Gehäuses festgelegt ist. Die stirnseitig
offenen, am Umfang verteilten Schlitzöffnungen dienen also gleichzeitig der axialen
verkantungsfreien Anlage und der tangentialen Positionierung zur Sicherung der notwendigen
Verdrehung der Polbleche und der beiden Statorsysteme zueinander; gleichzeitig sind
die Polbleche so gestanzt, daß sie mit ihrer übrigen Außenkontur an dem Innenumfang
des Gehäuses radial zentrierbar sind.
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Wird nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung bei Beibehaltung
der identischen Ausbildung der vier Polbleche je Polblech eine der drei Nasen eines
jeden Polblechs und die entsprechende Schlitzöffnung im Vergleich zu den übrigen
Nasen bzw. Schlitzöffnungen der gleichen Lagefiguration tangential breiter oder
schmaler ausgebildet, so kann eine spezifische Lagefiguration des einzusteckenden
Polblechs auch bei symmetrischer Verteilung der drei Nasen am Umfang erreicht werden;
sowohl bei symmetrischer als auch bei unsymmetrischer Verteilung der Nasen gibt
die unterschiedlich ausgebildete eine Nase bzw. der unterschiedlich ausgebildete
eine Schlitz bei der Montage des Polblechs eine gut sichtbare Orientierungshilfe
für die tangentiale Winkellage des auf die stirnseitige axial geschlitzte Öffnung
des Gehäuses zu bewegenden Polblechs. Die zuvor beschriebene, auf einfache Weise
erzielbare Sicherung
der notwendigen Verdrehung der vier Polbleche
zueinander, ist insbesondere zur Festlegung des Drehsinnes des Motorläufers erforderlich.
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In fertigungstechnisch besonders günstiger Weise ist weiterhin vorgesehen,
daß das gemeinsame Gehäuse 7 aus einem gerollten Biegestanzteil besteht und die
axialen Schlitzöffnungen 71 bis 75 vor dem Rollen in die ebenen Gehäuseblech-Platine
eingestanzt sind. Die nach dem Rollen voreinander liegenden Längskanten der Gehäuseblech-Platine
können entweder stumpf voreinanderstoßen oder in an sich bekannter Weise durch gegebenenfalls
nachträglich verstemmte Schwalbenschwanz-Verbindungen miteinander formschlüssig
verbunden werden.
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Wie aus Figur 1 ersichtlich, weist das gemeinsame Gehäuse 7 von der
linken Stirnseite her tiefeintauchende Längsschlitze 71 und von der rechten Stirnseite
her tiefeintauchende Längsschlitze 72 auf. In die insgesamt drei am Umfang verteilten
Längsschlitze 71 werden bei der Montage jeweils die korrespondierenden drei Nasen
35 des rechten Polbleches 3 des linken Ständersystems 3, 8, 3 bis zur axialen Anlage
eingesteckt; die axialen Schlitzöffnungen 72 dienen in entsprechender Weise zur
tangentialen Führung und entsprechenden Positionierung des linken Polbleches 3 des
rechten Ständersystems 3, 9, 3. In die kurz eintauchenden axialen Schlitzöffnungen
72 an der linken Stirnseite des gemeinsamen Gehäuses 7 tauchen die Nasen 35 des
linken Polbleches 3 des linken Ständersystems 3, 8, 3 bis zur axialen Anlage ein;
entsprechend werden in die kurz eintauchenden axialen Schlitzöffnungen 74 an der
rechten Stirnseite des gemeinsamen Gehäuses 7 die radialen Nasen 35 des rechten
Polbleches 3 der Ständersysteme 3, 9, 3 eingesteckt.
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In vorteilhafter Weise werden die jeweils kurz eintauchenden axialen
Schlitzöffnungen 72 bzw. 74 zum Einstecken entsprechend der Nasen 11 bzw. 61 an
den Lagerdeckeln 1 bzw. 6 mitbenutzt. Die Lagerdeckel 1, 6 werden zweckmäßigerweise
anschließend durch Verstemmen der axial außen in den Schlitzöffnungen 72 bzw. 74
liegenden Nasen 11 bzw. 61 mit dem Gehäuse 7 gehaltert und sichern somit auf einfache
Weise den Zusammenhalt des aus normierten Einfachbauteilen zusammengesteckten Klauenpolmotors.
Aus hier nicht interessierenden Grün-0 den ist die linke Lagerplatte 1 in Figur
1 um ca. 120 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht dargestellt. Die am linken Lagerdeckel
1 radial überstehenden gekröpften Ohren 13 tauchen an ihren Abbiegungsstellen in
korrespondierende axiale Schlitzöffnungen 73 an der linken Stirnseite des gemeinsamen
Gehäuses 7 ein.
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Es dürfte ersichtlich sein, daß durch ein als Biegestanzteil gerolltes
gemeinsames Gehäuse mit vor dem Rollen in die Gehäuseblech-Platine in bestimmter
axialer Tiefe und bestimmter tangentialer Lagefiguration am Umfang verteilter axialer
Schlitzöffnungen und entsprechender an die Polbleche mitangestanzter radialer Nasen
eine herstellungs- und fertigungstechnisch besonders günstige Konstruktion eines
Klauenpolschrittmotors möglich ist. In vorteilhafter Weise können die axialen Schlitzöffnungen,
insbesondere die großer axialer Tiefe zusätzlich zum Herausführen der Leitungen
der Erregerspulen benutzt werden.
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Die vorbeschriebene Konstruktion mit ihrer in einem gemeinsamen Gehäuse
durch schlitzförmige Öffnungen einerseits und Nasen andererseits mögliche radiale,
axiale und tangentiale Führung dcr vier Polbleche zweier Statorsysteme kann besonders
in einfacher Weise den veränderten Verhältnissen angepaßt werden, wenn von dem Motor
eine größere Leistungsausbeute, insbesondere eine Erhöhung des Motormomentes bei
kleinem Motorträgheitsmoment ohne das Anfügen weiterer Ständersysteme verlangt wird
und dazu die Polbleche lediglich dahingehend geändert werden, daß die Polzähne bei
unverändertem übrigen Polblech durch Strecken oder Tiefziehen verlängert werden.
Dies wird im folgenden anhand der übrigen Zeichnungen näher erläutert.
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Fig. 2 zeigt eine Polblechplatine 2, aus der durch Ausstanzen von
vier gleichmäßig über dem Umfang verteilten Polzahnlücken 26 hier zunächst noch
in der Ebene angeordnete Polzähne 22 bis 25 gebildet sind, die an ihrer Wurzel am
radial äußeren Rand einstückig in das übrige Polblech 21 übergehen. Gemäß Fig. 3
sind die Polzähne 22 bis 25 an ihrer Wurzel axial abgebogen. In Fig. 4 sind die
derart lediglich durch Aus stanzen aus der ebenen Polblech-Platine 2 gestanzten
und gemäß Fig. 3 axial abgebogenen Polzähne 22 bis 24 (gestrichelte Kontur) durch
Strecken zu Polzähnen 221, 231, 241 axial verlängert.
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Eine besonders vorteilhafte Ausführung zur Erzielung derartiger axial
über die gestanzte Länge hinaus verlängerter Polzähne zeigen die Figuren 5 bis 7;
gemäß Fig. 5 ist der zur Streckung vorgesehene Polblechteil gegenüber dem übrigen
eben verbleibenden Polblech 31 zu einem kegelstumpfförmigen Topf tiefgezogen; gemäß
Fig. 6 sind aus dem kegelstumpfförmigen Topf aus dessen Mantelfläche 38 Polzahnlücken
36 und der Topfboden 37 weggestanzt bzw. weggeschnitten, so daß durch die
verbleibenden
Teile der Mantelfläche 38 gemäß Fig. 5 die Zähne 32, 33, 34 gebildet werden, die
anschließend gemäß Fig. 7 in ihre axiale Endlage abgebogen sind. In verfahrenstechnisch
vorteilhafter Weise ist dabei vorgesehen, daß der Topfboden und die Polzahnlücken
durch ein axial angesetztes Werkzeug, vorzugsweise in einem Arbeitsgang ausgestanzt
bzw. ausgeschnitten werden.
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Zur Bildung der gestreckten Polzähne ist gemäß Fig. 8 bis 10 nach
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die Polzähne 42, 43,
44 aus der Mantelfläche 48 eines aus dem Polblechteil tiefgezogenen zylindrischen
Topfes gebildet sind, aus dem nach dem Tiefziehen der Topfboden 47 und die Polzahnlücken
46 ausgestanzt sind. Bei dieser Ausführung erübrigt sich somit ein zusätzliches
Abbiegen der Polzähne in die axiale Lage. Zum Ausstanzen bzw. Wegschneiden des Topfbodens
47 einerseits bzw. der Polzahnlücken 46 andererseits wird zweckmäßigerweise das
Werkzeug zur Entfernung des Topfbodens axial und das Werkzeug zur Entfernung der
Polzahnlücken radial angesetzt.
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Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung gemäß den Figuren 11
bis 13 werden aus der ebenen Polblech-Platine zunächst Polzahnlücken 56 entfernt,
derart daß zwischen den Polzahnlücken 56 Stege für die noch zu streckenden Polzähne
verbleiben, die an ihrer Wurzel in das übrige ebene Polblech 51 übergehen. Nach
dem Teilausschneiden der Polzahnlücken 56 werden der zu streckende Polblechteil
entweder in Form eines kegelstumpfförmigen oder eines zylindrischen Topfes tiefgezogen,
anschließend der Topfboden 57 entfernt und im Falle des kegelstumpfförmigen Tiefziehens
die Polzähne 52, 53, 54 gemäß Fig. 13 in ihre endgültige axialgerichtete Lage abgebogen.
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