DE3143923A1

DE3143923A1 - Homopolar permanenterregter einstatorschrittmotor

Info

Publication number: DE3143923A1
Application number: DE19813143923
Authority: DE
Inventors: Christian Dr.-Ing. DDR 8045 Dresden Richter
Original assignee: ELEKTROMASCH FORSCH ENTW
Current assignee: ELEKTROMASCH FORSCH ENTW
Priority date: 1980-12-23
Filing date: 1981-11-05
Publication date: 1982-07-22
Also published as: DD155747A1; GB2091496B; GB2091496A; NL8104999A; JPS57126266A

Description

'Xitel der Erfindung

Homopolar permanenterregter üiinstatorschrittmotor

Anwendungsgebiet der JBrfindunp,

Der von der Erfindung betroffene horrurpolar permanenterregbe üLnstatorschrittmotor isb insbesondere für den Einsatz von Permanentmagneten mit niedrigen Heiaanenzinduktionen geeignet·

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Schrittmotoren mit homopolar erregten Rotoren haben gegenüber anderen Schrittmotoren den Vorteil, daß trotz niederpoliger Ausführung sehr kleine Schrittwinkel erzeugt und reproduziert worden können, nachteilig wirkt sich bei diesen Schrittmotoren aus, daß der magnetische Fluß iia Stünder prinzipbedingt irn-ner eine axiale Komponente aufweist.

Dieser axialen Komponente des magnetischen Flusses wird durch die Blechung des Statorkörpers ein hoher magnetischer Widerstand entgegengesetzt, der den magnetischen Fluß reduziert. Gleichzeitig bewirkt der senkrecht zur Blechebene verlaufende magnetische Fluß Wirbelströme, die zu Verlusten und zur Verschlechterung der Dynamik des Schrittmotors führen.

Um diese Nachteile zu reduzieren, sind bereits verschiedene Vorschlage unterbreitet worden. So ist es nach der D3-AS 2 7O3 79"¹ bekannt geworden, Permanentmagnete mit

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hohen Remanenzinduktionen, beispielsweise AIiTiCo-Magnete einzusetzen, da damit trotz den hohen magnetischen Widerstandes im Ständer ein ausreichend hoher magnetischer Fluß erzielt wird, nachteilig bei dieser Lösung ist, daß die Wirbelströme und damit der nachteilige .Einfluß auf die Verluste und die Dynamik bestehen bleiben.

Nach der US-PS 2 931 929 und auch nacli der DE-OS 1 468 691 ist es bekannt, den magnetischen Widerstand des Ständers durch ein Stahlgehäuse zu verringern, das den axialen Fluß leitet. Durch diese Maßnahme sind zwar Magnetwerkstoffe mit niedrigen Remanenzinduktionen einsetzbar, aber die Verluste durch Wirbelströme und deren nachteilige Wirkung auf die Dynamik des Motors bleiben auch nach dieser Lösung erhalten.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung becbeht in der Verringerung der Verluste und der Verbesserung der Dynamik von homopolar permanenterregten EinstatorSchrittmotoren.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung für den magnetischen Kreis zu finden, mit der die Aus- ■ bildung von Wirbelströmen im Stator weitestgehend unterdrückt wird»

Ausgehend von einem homopolar permanenterregten Einstatorschrittmotor, dessen Stator aus einem geblechten Magnetkörper mit ausgeprägten Polen und Arbeitswicklungen besteht und dessen Rotor einen axial magnetisieren Ringmagneten aufweist, der an den Polen mit am Umfang genuteten Flußleitscheiben verbunden ist, die gegeneinander um eine halbe Kutteilung vex- sch oben sind, wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Rotor auf der gleichen Statorlänge in axialer Richtung mindestens zwei jeweils durch Flußleitscheiben getrennte Ringmagnete mit entgegengesetzter Polfolge aufweist, die ein Durch-

niesser-Längenverhältnia von mindestens 2,5 * 'i aufweisen und dessen Flußleitscheiben abwechselnd um eine halbe I'Iuttoilung gegeneinander verschoben sind.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die sich in azdaler Richtung mit den Flußleitscheiben abwechselnden Ilingmagnete mit einem Durchmesser-Längenverhältnis von 10 : 1 ausgeführt· Wird das Durchmesser-Längenverhältnis von 2,5 '· 1 bis etwa 6 ; 1 gewählt, ist es zur Flußverteilung im Luftspalt zweckmäßig, daß die Flußleitscheiben am Umfang breiter ausgeführt: sind als im Durchmesserboreich der Ringmagnete·

Durch die erfindungsgemäße Ausführung des Rotors wird erreicht, daß der Fluß im Ständer gleitend von Blech zu Blech übergeht und dadurch überraschend die durch axiale Anteile des magnetischen Flusses verursachten Wirbelströme wesentlich reduziert werden. Als Folge dessen werden die Verluste wesentlich gesenkt und die Dynamik des Schrittmotors erheblich verbessert.

Der erfinderische Effekt nimmt mit größer werdendem Durchmesser-Längenverhältnis der Ringmagnete zu, was jedoch zu Erzielung eines entsprechenden Momentes die Parallelschaltung mehrerer durch Flußleitscheiben getrennter Ringmagnete erforderlich macht.

Dadurch ist eine ökonomische Grenze für die Anwendung der Erfindung durch den technologischen Aufwand gegeben.

Die or "findung sg emäßc Lösung ist insbesondere für die Anwendung von preiswertem Permanentmagrietmaterial, wie beispielsweise Hartferriten vorteilhaft.

Au sführunp; sbe i syie 1

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die Zeichnung zeigt einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäß ausgeführten homopolar permanenterregten Sclirittmotor.

Der Stator 1 ist wie "bei elektrischen Maschinen üblich geblecht ausgeführt und weist ausgeprägte Pole 2 auf, welche die Arbeitswicklung 3 tragen. Je nach su realisierendem Schrittwinlcel kann dio zum Luftspalt 4 zeigende Oberfläche der Pole 2 eine Nutung aufweisen.

Auf einer unmagnetischen Welle 5 sind als tragende Körper vier Flußleitscheiben 6 angeordnet, die am Umfang eine ITutung 7 aufweisen. Die Hutung 7 ist an benachbarten Flußleitscheiben 6 um eine halbe llutteilung verschoben.

Zwischen den Flußleitacbeiben 6 sind drei axial magnetisiert^ Ringmagnete 8 angeordnet. Sie werden von Bunden 9 am äußeren Umfang der Flußleitscheiben 6 zentriert. Die zueinander weisenden Flächen der Ringmagnete 8 weisen die gleiche Polung auf, so daß in axialer Richtung stets eine abwechselnde Polfolge eintritt.

Als Material für die Ringmagnete ist ein anisotropes Hartferrit mit axialer Vorzugsrichtung eingesetzt.

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Aufstellung der Bezugszeichen zur Patentanmeldung "Homopolar permanenterregter Schrittmotor"

1	btator
2	Pol
3	Ärbeitswicklung
	Luftspalt
r-	Welle
6	Flußleitscheibe
7	ITutung
O	Ringmagnet
9	Bund

Claims

Erfindungsanspruch

1. Jjjlomopolar permanenterregter Einstatorschrittmotor,

ssen Stator aus einem geblechten Magnetkörper mit ausgeprägten Polen besteht, welche die Arbeitswicklung tragen und dessen Rotor aus einem axial magnetisiertem Ringmagnet und mit den Polen verbundenen am Umfang genuteten Flußleitscheiben besteht, die gegeneinander um eine halbe Nutteilung verschoben sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor auf der gleichen Statorlänge in axialer Richtung mindestens zwei jeweils durch Flußleitscheiben getrennte Ringmagnete mit entgegengesetzter Polfolge aufweist, die ein Durchmesser-Längenverhältnis von mindestens 2,5 ! 1 aufweisen und dessen Flußleitscheiben abwechselnd um eine halbe llutteilung gegeneinander verschoben sind.

2. Homopolar permanenterregter ßinstatorschrittmotor nach Punkt 1", dadurch gekennzeichnet, daß die Ringmagnete ein Durchmesser-Längenverhältnis von 10 : 1 haben.

3. Homopolar permanenterregter ßinstatorschrittmotor nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Durchmesser-Längenverhältnis von 2,5-6 die Flußleitscheiben am Umfang breiter als im Durchmesserbereich der Ringmagnete ausgebildet sind.