DE3026004C2

DE3026004C2 - Elektromagnetischer Schrittmotor mit zwei Drehrichtungen

Info

Publication number: DE3026004C2
Application number: DE3026004A
Authority: DE
Inventors: Jean Neuenburg Depery; Claude La Chause-de-Fonds Laesser; Roberto Lugano Zafferi
Original assignee: Eta Sa Fabriques D'ebauches Grenchen/granges Ch; Eta Sa Fabriques D'ebauches Grenchen/granges
Current assignee: Ebauchesfabrik ETA AG
Priority date: 1979-07-06
Filing date: 1980-07-07
Publication date: 1986-01-16
Also published as: GB2054978A; GB2054978B; US4361790A; DE3050997C2; HK35287A; US4371821A; DE3026004A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Schrittmotor mit zwei Drehrichtungen ent

sprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein ähnlicher Schrittmotor ist aus der DE-AS 23 60 370 bekanntgeworden, der vier Pole aufweist. Wenn sich der Rotor dieses Motors nicht in der Stellung befindet die er am Beginn eines Motorimpulses haben müßte, setzt sich der Rotor in der entgegengesetzten Richtung zu der vorgesehenen in Bewegung und behält dann diese Drehrichtung bei.

Weiter ist aus der Zeitschrift »Elektronik 19/4«, H. 6, ίο S. 193, Bild la ein Schrittmotor mit zwei Drehrichtungen dargestellt, wobei zwei besondere Statoren vorgesehen sind, die jeweils zwei Polschuhe haben. Ein solcher Motor ist in einer Uhr praktisch nicht verwendbar, weil die beiden Statoren sich kreuzen müssen, was die Dicke des Motors steigert oder erforderlich macht, diesen Statoren eine nicht ebene Form zu geben, damit ihre Polschuhe sich in einer gleichen Ebene befinden.

Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen elektromagnetischen Schrittmotor mit zwei Drehrichtungen der im Oberbegriff des Patentanspruchs I angegebenen Art so auszugestalten, daß er sich für die Verwendung in einer Uhr eignet, ohne die Bauart der Uhr hinsichtlich der Dicke zu beeinflussen oder Sonderkonstruktionen für die Statoren erforderlich zu machen, die ihre Herstellung komplizieren und unnötig verteuern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Kennzeichen des Patentanspruchs ! angegebenen Mitteln gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen des Erfindungsgegenstandes näher erläutert Es zeigen
F i g. 1 bis 4 schematisch eine erste Ausführungsform eines Motors in den vier Formen seiner Arbeitsweise,

F i g. 5 ein Diagramm der Stromimpulse in den Motorspulen der F i g. 1 bis 4,

F i g. 6 einen Speiseschaltkreis für die Motorspulen,
Fig.7a und 7b zwei Tabellen mit einer Zusammenstellung der Arbeitsweise dieses Motors,

F i g. 8 eine Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform entsprechend der Erfindung,

Fig.9 einen Schnitt entlang der Linie X-X in Fig.8 der zweiten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 10 eine Draufsicht auf eine dritte Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 11 und 12 vertikale Schnitte entlang der Linien XH-XII bzw. XIII-XHI der Fig.9 der dritten Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 13 eine Ansicht einer Einzelheit der Fig.8 und 9. die eine Abwandlung der Polschuhe darstellt

Der in den F i g. 1 bis 4 dargestellte Motor umfaßt einen Stator 1 aus einem Teil aus weichem Magnetmaterial mit der allgemeinen Form eines gleichschenkeligen Trapezes, dessen Basis bei 2a unterbrochen ist. Die beiden Enden dieses Teils stellen jeweils einen Polschuh dar, wobei der eine mit la und der andere mit ib bezeichnet ist, während der dem Spalt 2a gegenüberliegende Teil einen Polschuh Ic bildet. Diese drei Polschuhe liegen in diesem Beispiel im wesentlichen mit 120° zueinander angeordnet in bezug auf einen Punkt 3, der das Zentrum des Motorrotors 4 bildet, und begrenzen zwei weitere Spalte 2b und 2c. Der Rotor umfaßt einen Permanentmagneten, dessen diametral gegenüberliegende Pole mit Λ/und S bezeichnet sind. Die Polschuhe la, ib und Ic nehmen jeweils einen im beschriebenen Beispiel leicht unter 120° liegenden Winkei ein. Die von

jedem der Polschuhe eingenommenen Winkel können aber auch erheblich anders sein, abhängig von den für den Motor erstrebten Eigenschaften, seinen Ausmaßen oder den gewählten Materialien. Auf jeden Fall sind die von den beiden Polschuhen la und Xb eingenommenen Winkelstellungen im wesentlichen gleich. Die Polschuhe la und Xb haben im übrigen eine solche Form, daß die Spaltbreite, die sie mit dem Rotor 4 bilden, eine variable Größe hat, die ιτη kleinsten nahe dem Spalt 2a und am größten nahe den Spalten 26 und 2c ist. Der Polschuh Ic seinerseits hat eine Form, daß der Spalt, den er mit dem Rotor 4 begrenzt, ebenfalls variabel ist, mit einem Minimum in der Mitte Xd des Polschuhs Ic und maximaler Größe nahe den Spalten 2ö und 2c. Der Stator 1 hat, wie in F i g. 1 dargestellt, eine Symmetrieachse 7, die durch die Mitte Xd des Polschuhs Ic, durch die Achse 3 des Rotors 4 sowie durch die Mitte des Spalts 2a verläuft

Es ist festzustellen, daß die besondere Form des Polschuhs Ic mit dem Magneten des Rotors 4 die Entstehung eines Einstellmoments hervorruft. Dieses letztere drangt dem Rotor 4 bei Fehlers eir.es jeden anderen Magnetfeldes als das des Magneten selbst τν.ζ\ Gleichgewichtssteilungen auf, die die beiden Stellungen sind, in denen die Pole N und 5 des Magneten sich auf der Symmetrieachse 7 befinden.

Der Stator 1 trägt zwei Spulen 5 und 6, von denen die eine zwischen den Polschuhen la und Ic und die andere zwischen letzterem, den die beiden Spulen so gemeinsam haben, und dem Polschuh Xb liegt. Wenn d^e Spulen 5 und 6 von den Strömen I₅ und h durchlaufen werden, unterwerfen sie den Rotor 4 Magnetfeldern Äs bzw. R₆, deren Richtungen im wesentlichen symmetrisch in bezug auf einen Durchmesser des letzteren verlaufen und unterschiedlich zueinander, d. h, daß der Winkel, den die beiden Richtungen bilden, verschieden von 0 und 180° ist Die Richtungen dieser Felder bilden vorteilhafterweise miteinander einen Winkel von 90°. Die Richtung der Ströme I₅ und /₆ bestimmt die Richtung der Felder

A₅ und K₆-Vier Fälle jind möglich:

1. Wenn, wie in F i g. 1 dargestellt, die Ströme /₅ und I₆ eine Richtung haben (die im folgenden als positive Richtung bezeichnet wird), so daß im Inneren der Spule 5 das Feld von dem Bereich des Polschuhs Ic zum Bereich des Polschuhs la ^Pfeil 11) gerichtet ist, und wenn im Inneren der Spule 6 das Feld vom Bereich des Polschuhs \b zum Bereich der Polschuhs Ic (Pfeil 12) gerichtet ist, erzeugen diese Ströme außerhalb de> Spulen Felder R₅ bzw. R₆, die vom Polschuh Xa zum Polschuh Ic und vom Polschuh iczum Polschuh Xbgerichtet sind. Die Richtung dieser Felder wird ebenfalls als positiv bezeichnet. Das sich ergebende Feld R₅-t durchläuft den Bereich des Rotors 4 in einer zumindest in einer ersten Annäherung im wesentlichen senkrecht zur Symmetrieachse 7 verlaufenden Richtung und richtet sich vom Polschuh la, der die Rolle eines Nordpols (N)spielt, zum Polschuh Xb, der die Rolle eines Südpols (^spielt.

2. Wenn, wie in F i g. 2 dargestellt, der Strom /5 eine gegenüber der oben beschriebenen Richtung entgegengesetzte Richtung aufweist, d. h. wenn er negativ ist, und wenn der Strom l_b positiv ist, werden die diese Ströme in den Spulen erzeugenden Felder entsprechend dem Pfeil 15 bzw. dem Pfeil 16 ausgerichtet. Die Felder A; und R_b außerhalb der Spulen werden dann von Ic nach la bzw. Ic nach Xb gerichtet. D?.s sich ergebende Feld /?_ä_₆ durchläuft dann den Bereich des Rotors 4 in einer im wesentlichen parallel zur Symmetrieachse 7 verlaufenden Richtung und richtet sich vom Polschuh Ic, der die Rolle eines Nordpols (N) spielt, zu den Polschuhen la und Xb, die gemeinsam die Rolle eines Südpols fö> spielen.

3. Wenn, wie in F i g. 3 dargestellt, die Ströme I₅ und I_b beide negativ sind, so daß sie Felder R₅ und R_b bilden, die in Richtung der Pfeile 9 und 10 verlaufen, richtet sich das sich daraus resultierende Feld R₅-_b senkrecht zur Symmetrieachse 7 aus vom Polschuh Xb, der die Rolle eines Nordpols (N) spielt, zum Polschuh Ic, der die Rolle eines Südpols (S) einnimmt

4. Wenn, wie schließlich in Fig.4 dargestellt, der Strom /5 positiv und der Strom /:, negativ ist, wobei sie entsprechend den Pfeilen 13 und 14 ausgerichtete Felder Rs und Rt bilden, dann verläuft das sich ergebende Feld R₅-e parallel zw Symmetrieachse 7 iinH richtet sich von ösn\ Poischu*r**n ^^α ^mA ι α /-iie gemeinsam die Rolle eines Nordpols (N) spielen, zum Polschuh Xc, der die Rolle eines Südpols (S) spielt

Man ersieht daraus, daß man in dem Bereich des Rotors ein Magnetfeld bilden kann, das entsprechend den in den Spulen 5 und 6 zirkulierenden Strömen vier verschiedene Richtungen einnehmen kann. Durch günstiges Umschalten der Richtung dieser beiden Ströme kann man dieses Feld in der einen oder der anderen Richtung drehen lassen, was den Rotor in der gleichen

Richtung mitnimmt, wie nachstehend erläutert wird.

Zu Beginn wird angenommen, daß der Rotor 4 wie in F i g. 1 dargestellt ausgerichtet ist, d. h. mit seinem Nordpol nahe dem Polschuh Ic. Um den Rotor 4 in der nachstehend als positive Richtung bezeichneten Richtung des Pfeiles 8 drehen zu lassen, genüg* es, mittels eines geeigneten elektronischen Steuerschaltkreises gleichzeitig in beide Spulen 5 und 6 die positiven Ströme /5 ii-.d 4 zu senden. Das resultierende Feld R₅-_b wirkt dann auf den Rotormagneten so ein, daß sein Nordpol sich dem Polschuh Xb nähert. Das so geschaffene Kräftepaar läßt den Rotor in positiver Richtung drehen, natürlich unter der Voraussetzung, daß es größer ist als die Summe des Einstellmoments und des Widerstandsmoments, das durch die mechanischen Elemente, die der Motor betätigen soll, ausgeübt wird. Wenn der Rotor 4 sich um etwa 90° gedreht hat und sich annähernd in der Stellung der F i g. 2 befindet, dreht der Steuerschaltkreis die Richtung des Sroms /5 um, der dann negativ wird, ohne aber die Richtung des Stroms k zu verändern. Das Feld R₅-_b ist dann so wie in F i g. 2 ausgerichtet, was erneut ein Kräftepaar in gleicher Richtung wie das vorerwähnte erzeugt. Der Rotor setzt seine Drehung immer in positiver Richtung fort, bis er die in Fig.3 dargestellte Stellung einnimmt, d.h. die Stellung, in der sein Südpol nahe dem Polschuh Ic liegt. Der Rotor hat auf jiese Weise einen ersten Schritt von 180° ausgeführt, und die Ströme I₅ und /_b können dann unterbrochen werden.

Um den Rotor 4 einen zweiten Schritt von 180° ausführen zu lassen, schickt der Steuerschaltkreis negative Ströme in die Spulen 5 und 6. Das sich ergebende Feld R₅-6 hat dann die in /ig.3 gezeigte Stellung und erzeugt so mit dem Magneten des Rotors 4 ein Paar, das diesen Rotor erneut in positiver Richtung drehen läßt. Wenn der Rotor sich ungefähr um einen halben

Schritt gedreht hat, dreht der Steuerschaltkreis den Strom h um, der positiv wird, und das sich ergebende Feld Ä5-6 nimmt die in F i g. 4 dargestellte Stellung ein. Der Rotor 4 dreht sich in positiver Richtung weiter und beendet seinen zweiten Schritt von 180°. Der Steuerschaltkreis unterbricht dann die Ströme /5 und /₆. Die Aufeinanderfolge dieser Ströme ist in Fig.5a dargestellt.

Um den Rotor ausgehend von der Stellung der F i g. 1 in umgekehrter, d. h. negativer Richtung drehen zu lassen, sendet der Steuerschaltkreis negative Ströme in die beiden Spulen 5 und β. Das Feld /?5_₆ nimmt dann die Richtung entsprechend F i g. 3 ein, und der Rotor macht einen ersten Halbschritt um 90° in negativer Richtung. In diesem Moment befindet sich der Rotor in der in F i g. 4 dargestellten Stellung, und der Steuerschaltkreis dreht die Richtung des Stroms k um, die dann positiv wird. Das Feld R%-f, wird dann wie in F i g. 2 dargestellt micaprir*htAt Q(*p Qrttsir *f*t-rt cpinp Drohnn» in nenoti.

ver Richtung fort, bis er seinen zweiten Halbschritt beendet hat und sich in der in F i g. 3 dargestellten Stellung befindet. Der Steueriichaltkreis unterbricht dann die beiden Ströme I₁ und k.

Um den Rotor einen erneuten Schritt in negativer Richtung machen zu lassen, sendet der Steuerschaltkreis positive Ströme /5 und k in die Spulen 5 und 6. Das Feld /?5_6 nimmt dann die Richtung wie in Fig. 1 ein, und der Rotor dreht um einen Halbschritt in negativer Richtung. Der Steuerschaltkreis dreht die Richtung des Stroms 4 um, die negativ wird, und das Feld /?s_6 nimmt die Richtung ein, die sie in Fig.4 hat. Der Rotor beendet seinen Schritt und befindet sich in seiner Ausgangsstellung. Der Steuerschaltkreis kann die Ströme /5 und k unterbrechen.

F i g. 5b stellt die Aufeinanderfolge dieser Ströme dar. F i g. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Schaltkreises, der es ermöglicht, in den Spulen 5 und 6 des Motors die Stromimpulse zirkulieren zu lassen, wie sie in F i g. 5 dargestellt sind.

In diesem Beispiel haben die Impulse sine Periode von einer Sekunde und eine Dauer von 7,8 ms.

Die Spulen 5 und 6 sind jeweils mit den Ausgängen zweier Umwandler I₁ und I₂ bzw. /₃ und U verbunden, die jeweils aus zwei komplementären MOS-Transistoren bestehen. Wenn sich die Eingänge dieser Umwandler im gleichen logischen Zustand befinden, zirkuliert keinerlei Strom in den Spulen 5 und 6. Wenn der Eingang des Umwandlers I_x bzw. /₃ sich im logischen Zustand 0 befindet, während der Umwandler /2 bzw. U sich im logischen Zustand 1 befindet, zirkuliert ein Strom in der Spule 5 bzw. 6 mit durch dir Pfeile /angezeigter Richtung.

Wenn die Eingangszustände der Umwandler /1 und I₂ bzw. /₃ und U umgekehrt sind, zirkuliert in der entsprechenden Spule ein Strom in umgekehrter Richtung des Pfeils f.

Ein logischer Schaltkreis Cerhält von einer durch den Oszillator A und einen Frequenzteiler B gebildeten Zeitbasis zwei Signale mit einer Frequenz von 1 Hz bzw. 128 Hz. Er verwendet diese beiden Signale sowie ein Steuersignal S der Drehrichtung des Rotors, um alle Sekunden den Umwandlern l\ bis /«. die an seine Ausgänge C\ bis Ci angeschlossen sind, die logischen Zustände zu erteilen, die erforderlich sind, damit die gewünschten Ströme in den Spulen 5 und 6 zirkulieren. Der logische Schaltkreis C ist nicht im einzelnen beschrieben, weil seine Realisierung dem Fachmann bekannt ist. Es ist einfach festzustellen, daß das von ihm erhaltene Signal mit 1 Hz die Periode der Stromimpulse bestimmt, die in den Spulen zirkulieren, und das Signal mit 128 Hz ihre Dauer bestimmt. Die Periode dieses letzteren Signals entsprichi tatsächlich 7,8 ms.

Die Tabelle Ta faßt den gesamten Motorbetrieb zusammen. In dieser Tabelle sind die positiven Ströme durch das Zeichen + und die negativen Ströme durch das Zeichen — bezeichnet. Die mit /?5_6 überschriebene Spalte gibt für jede (Combination der Ströme /5 und k die Feldrichtung an, die sie in dem Rotor 4 erzeugen, so wie es in den F i g. 1 bis 4 dargestellt ist. Die beiden Spalten »Rotor Start« und »Rotor Halt« geben ebenfalls durch Pfeile die Anlauf- und Ankunftstellung des Rotors 4 an. Diese Pfeile sind vom Südpol zum Nordpol des Rotormagneten 4 gerichtet.

Der vorliegende Motor hat den erheblichen Vorteil, sich stets in der gewünschten Richtung zu drehen, selbst wenn der Rotor einen Schritt ausgelassen oder einen zuviel gemacht hat. Die Tabelle der F i g. 7b zeigt einen

Pail Kai HAm cir»h Hpr P/ttnr mic irerpnripinpm OrtinHp in

der umgekehrten Stellung zu derjenigen befindet, in der er sich im Augenblick entsprechend der ersten Zeile der Tabelle befinden sollte. Wenn der Steuerschaltkreis die beiden Ströme /5 und I₆ in positiver Richtung abschickt, macht der Rotor 4 einen Halbschritt in negativer Richtung. Wenn die Richtung des Stroms / umgekehrt wird, macht er einen Halbschritt in positiver Richtung und befindet sich wieder in seiner Ausgangsstellung, die genau dieje Hge ist, in der er sich in diesem Augenblick des Zyklus befinden soll. Von da an dreht er dann in gewünschter Richtung. Man sieht daraus, daß der Rotor in all diesen Fällen die gewünschte Drehrichtung in einer entsprechenden Art aufnimmt, gleichgültig, wie diese Drehrichtung aussieht und in welchem Augenblick des Zyklus er sich befindet, wenn der Fehler auftritt, der diesen Rotor in eine falsche Stellung bringt.

Es ist ersichtlich, daß jeder der Ströme /5 und I₆. bevor sie am Ende eines ersten Halbschritts umgekehrt werden, während eines bestimmten Zeitraums unterbrochen werden kann, wobei die Trägheit des Motors 4 ihm erlaubt, diesen Halbschritt zu beenden und den zweiten Halbschritt zu beginnen. Ebenso könnten die Ströme /5 und h unterbrochen werden, bevor der Rotor 4 seinen Schritt wirksam beendet hat. Das Einstellmoment und die Trägheit des Motors erlauben dem Rotor 4, seinen Schritt zu beenden. Ebenso könnten die Spulen 5 und 6 durch den Steuerschaltkreis zwischen den Schritten kurzgeschlossen werden, um das Einstellmoment des Rotors zu erhöhen und seine Schwingungen um seine Gleichgewichtsstellung am Ende der Schritte zu dämpfen. Die Anwendung dieser Maßnahmen, die es ermöglicht, eine Energieeinsparung vorzunehmen, hängi im wesentlichen von der Konstruktion des Motors und der Last ab, die er mitnehmen muß, und muß im Augenblick der Entwicklung der Gesamtkonstruktion entschieden werden, deren Teil der Motor ist

Es ist noch festzustellen, daß aufgrund der Tatsache, daß die beiden Spulen 5 und 6 stets gleichzeitig gespeist werden und gemeinsam zur Bildung des das an den Rotor angelegte Moment erzeugenden Magnetfeldes dienen, ihre Größe bezüglich derjenigen von Spulen, die abwechselnd gespeist werden, erheblich verringert werden kann. Mit anderen Worten: Für eine gegebene Gesamtgröße kann das an den Rotor angelegte Moment wesentlich gesteuert werden.

Nach seiner zweiten Ausführungsform entsprechend den F i g. 8 und 9 umfaßt der Motor einen Stator, dessen Armatur aus zwei Teilen aus weichem Magnetmaterial gebildet ist. Das eine der Teile, das mit 23 bezeichnet ist.

hat die Form eines E, dessen drei Schenkel mit /3a, 23b und 23c bezeichnet sind. Das andere Teil, das mit 24 bezeichnet ist, hat im wesentlichen die Form eines geradlinigen Stabes mit drei quer verlaufenden Vorsprüngen, von denen zwei, nämlich 24a und 246, an seinen Enden liegen, während der dritte, 24c, in seiner Mitte liegt. Diese beiden Teile 23 und 24 der Armatur des Stator sind in bezug zueinander in der in der Zeichnung dargestellten Stellung angeordnet, d. h., sie liegen sich gegenüber. Die Schenkel 23a, 23b und 23cdes Teils 23 in Ε-Form sind gegen die Vorsprünge 24a, 24b bzw. 24c des Teils 24 des Stators angelegt. Der Zusammenbau wird durch zwei Schrauben 25 gewährleistet, von denen die eine durch den Schenkel 23a verläuft und in dem Vorsprung 24a verschraubt ist, während die andere durch den Schenkel 236 verläuft und im Vorsprung 246 verschraubt ist.

Ein kreisförmiges Loch 26 ist in das Teil 23 in E-Form eingebracht duri, wo der Mitteiscnenkel 23c beginnt. Dieses Loch weist drei verdünnte Teile 23t/, 23e und 23f in Form von schmalen Stellen auf, die drei Polschuhe miteinander verbinden. Der erste Polschuh besteht aus dem Schenkel 23c. Die beiden anderen bestehen aus dem eigentlichen Körper des Teils 23 und liegen zwischen den schmalen Stellen 23d und 23e bzw. 23e und

Der Motorrotor umfaßt eine Welle 27, die drehbar zwischen den beiden Elementen 28 und 29 des Apparatgestells angeordnet ist, das ein Uhrengestell sein kann oder auch nicht, und mit dem vorliegenden Motor ausgestattet ist. Diese Welle trägt einen zweipoligen Permantenmagneten 30, dessen diametral gegenüberliegende Pole in F i g. 8 mit Nund S bezeichnet sind.

Der beschriebene und dargestellte Motorstator umfaßt zwei koaxiale Spulen 31 und 32, die auf den beiden geradlinigen Teilen 24a des Teils 24 der Armatur verlaufen. Die eine liegt zwischen dem Vorspur!" 24a und dem Vorsprung 24c des Teils 24 und die andere zwischen dem Vorsprung 246 und dem Vorsprung 24c desselben. Die von diesen Spulen in der Bewehrung erzeugten Magnetfe'der sind schematisch in F i g. 8 dargestellt, wo sie mit R₉ und R₁₀ bezeichnet sind.

Wenn sie den Rotor 30 durchlaufen, verlaufen diese beiden Magnetfelder R₉ und Ai₀ schräg zueinander und symmetrisch im Verhältnis zum Durchmesser des Rotors, der die Schnittebene X-X durchläuft. Die Richtungen dieser Felder bilden vorteilhafterweise zwischen sich einen Winkel von 90°.

Entsprechend der Richtung des Stroms, der die beiden Spulen 31 und 32 durchläuft, können die beiden Felder R₉ und Λ_]ο auseinanderlaufen, wie dies durch die Pfeile in F i g. 8 angedeutet ist, wobei in diesem Fall das entstehende Feld diametral mit der Schnittebene X-X zusammenfällt und nach oben in F i g. 8 gerichtet ist. Sie können auch zusammenlaufend sein, wobei in diesem Fall das entstehende Feld diametral ebenfalls mit der Schnittebene X-X zusammenfällt, aber nach unten in F i g. 8 gerichtet ist. Sie können aber auch in umgekehrten Richtungen ausgerichtet sein, wobei in diesem Fall das entstehende Moment diametral aber senkrecht in der einen oder anderen Richtung zur Schnittebene X-X verläuft

Daraus ergibt sich, daß bei vernünftigem Umschalten der Richtung der beiden die beiden Spulen 31 und 32 durchlaufenden Ströme das sich ergebende Feld in der es einen oder anderen Richtung drehen kann, was den Rotor in der gleichen Richtung mitnimmt Noch allgemeiner gesprochen, der Betrieb dieser zweiten Ausführungsform des Motors ist identisch mit dem der ersten Ausführungsform.

Es ist festzustellen, daß die Tatsache, daß der Magnet 30 zweipolig ist, während die Bewehrung des Stators drei Polschuhe aufweist, eine Gleichgewichtsstellung des Rotors bestimmt, der an der Stelle des Polschuhs zwischen den Schmalstellen 23d und 23/ liegt, d. h. des Polschuhs, durch den der Magnetfluß des Magneten 30 des Rotors einem Weg mit geringstem magnetischen Widerstand folgt.

In dem Fall des Motors nach F i g. 8 und 9 werden die beiden Teile 23 und 24 der Bewehrung aneinander angelegt, wobei diese Teile in verschiedenen Ebenen liegen, wie dies insbesondere aus F i g. 9 hervorgeht. Diese Anordnung unterscheidet sich vom Fall der Abwandlung der F i g. 10 bis 12, wo die beiden Teile der Stator-Armatur, die mit 33 und 34 bezeichnet sind, in einer gleichen Ebene liegen. Das Teil 33 in Ε-Form hat drei Schenkel 33a, 33b und 33t, während da» gci uuiiuigc Teil 34 drei Vorsprünge 34a, 34b und 34c hat. Die Enden der Schenkel 33a und 336 sind bei 35 auf halbe Dicke ausgeklinkt, während die Vorsprünge 34a und 346 bei 36 ebenfalls auf halbe Dicke ausgeklinkt sind. Die ausgeklinkten Teile werden aufeinandergelegt und von Befestigungsschrauben 37 durchquert, wie dies F i g. 10 zeigt.

Was den mittleren Schenkel und den mittleren Vorsprung der beiden Teile 33 und 34 der Armatur betrifft, so sind diese nicht auf halbe Dicke ausgeklinkt, sondern der Vorsprung 34c hat eine halbkreisförmige Einkerbung 38, in die ein Vorsprung 33d des Mittelschenkels 33c des Teils 33 der Armatur von entsprechender Form eingreift (F ig. 10 bis 12).

Die Spulen dieser Abwandlung sind nicht dargestellt, entsprechen aber den Spulen 31 und 32 der Ausführungsform nach F i g. 8 und 9 und dienen dazu, den Rotor 30 in gleicher Art mitzunehmen, wie dies in Verbindung mit der ersten Ausführunesform beschrieben wurde.

Fig. 13 zeigt schließlich eine Abwandlung der Motorarmaturen der Fig.8 und 10. Entsprechend dieser Abwandlung sind Einkerbungen 41, 42 und 43 in die Armatur 23 (oder 33) in den verengten Teilen 23d bis 23f eingebracht. Diese Einkerbungen dienen einerseits zur Einstellung des Rotors. Andererseits trennen sie die Polschuhe magnetisch voneinander.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektromagnetischer Schrittmotor mit zwei Drehrichtungen, mit einem einen Dauermagnet enthaltenden Rotor, der drehbar um eine Achse angeordnet ist, und mit einem zwei durch eine Armatur mit dem Rotor magnetisch gekoppelte Spulen aufweisenden Stator, dadurch gekennzeichnet, daß die Armatur (1) drei um den Rotor (4) angeordnete Polschuhe (la, ib.ic) aufweist, daß ein erstes Joch vorgesehen ist, um den ersten Polschuh (ic) mit dem zweiten Polschuh (ta) zu verbinden, und auf dem eine der Spulen (5; 31) angeordnet ist und daß ein zweites Joch vorgesehen ist, um den ersten Polschuh (ic) mit dem dritten Polschuh (ib) zu verbinden, und auf dem die andere Spule (6; 32) angeordnet ist, wobei die Polschuhe (la, Ib, ic) so angeordnet sind, daß die Magnetfelder, die duich in den Spults₆(5,6; 31,32) fließende Ströme zwischen dem ersten (ic) und dem zweiten (Is,¹ Polschuh bzw. zwischen dem ersten (IcJ und dem dritten (ib) Polschuh erzeugt werden, nicht-parallele Richtungen aufweisen, die in bezug auf eine durch die Rotationsachse (3; 27) und durch die Mitte des ersten Polschuhs (ic) verlaufende Gerade im wesentlichen symmetrisch sind.

2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Armatur drei verdünnte Abschnitte (23t/, 23e, 23/? aufweist, die die Polschuhe verbinden, wobei die Pobchtihe und die verdünnten Abschnitte eine öffnung (26) bilden und den Rotor vollständig umgeben.

3. Motor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Armatur aus zwei Stücken (23, 24) besteht, von denen das eine (23) eine Ε-Form hat und das andere (24), das im wesentlichen geradlinig ist und zwei Teile aufweist, die drei Schenkel des E verbindet, wobei die Spulen (31, 32) koaxial verlaufen und auf den beiden Teilen des geradlinigen Stükkes (24) der Armatur angeordnet sind, die jeweils zwischen dem einen der äußeren Schenkel des E-förmigen Teils und des Mittelschenkels dieses liegen, und wobei die öffnung sich in dem E-förmigen Teil an der Stelle befindet, wo der Mittelschenkel beginnt.

4. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Armatur außerdem Mittel aufweist, um zwei Gleichgewichtsstellungen des Rotors zu bestimmen.

5. Motor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichgewichtsstellungen bestimmenden Mittel einen sich nahe dem Rotor befindenden Mittelabschnitt des ersten Polschuhs aufweisen.

6. Motor nach Ansprüchen 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichgewichtsstellungen bestimmenden Mittel Einkerbungen (41, 42, 43) aufweisen, die in den verdünnten Abschnitten (23d, 23e, 23/? eingebracht sind.

7. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtungen einen Winkel in der Größenordnung von 90° bilden.