DE3213263A1 - Einphasenschrittmotor - Google Patents

Description

1. Moskovsky Energetichesky Institut, Moskau

2. 1-y Moskovsky chasovoi zavod imeni S.M.Kirova, Moskau

3. 2-oi Moskovsky chasovoi zavod, Moskau

UdSSR

Einphasenschrittmotor

Die Erfindung bezieht sich auf einen Einphasenschrittmotor der im Anspruch 1 angegebenen Gattung, der im diskreten Elektroantrieb weitgehende Anwendung findet (US-PS 3 370 189).

Es ist ein Einphasenschrittmotor bekannt, der aus drei Haupteinheiten besteht: aus einer Spule mit einem Kern, einem Stator-Magneteisen mit einer Öffnung und mit magnetisch asymmetrischen Polen und aus einem Rotor mit diametral magnetisiertem Permanentmagneten und mit einer Buchse aus unmagnetischem Werkstoff mit zwei Lagern. Der Rotor ist in der Öffnung des Stator-Magneteisens untergebracht. Die Buchse aus unmagnetischem Werkstoff mit zwei Lagern schützt den Rotor vor Staub. Dieser Einphasenschrittmotor weist einen komplizierten Aufbau des Magneteisens auf, eine genaue Axial-

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einstellung des Rotors in bezug auf den Stator und eine genaue Zentrierung der Rotorwelle in bezug auf den Außenbelastungs-Mechanismus sind erschwert. Der Zusammenbau des Motors ist kompliziert.

In der GB-PS 1 459 981 ist ein gattungsgemäßer Einphasenschrittmotor beschrieben, der einfacher aufgebaut ist. Dieser Motor enthält einen Stator mit einer Wicklung und einem Magneteisenkern. Ein Blech weist durch Stege verbundene magnetische asymmetrische Statorpole und zwischen diesen eine öffnung auf. Der Rotor besteht aus einem radial magnetisierten Permanentmagneten. Der Wirkungsgrad dieses Motors ist jedoch gering, weil durch die Stege zwischen den Statorpolen sich mehr als 20 % des Magnetflusses des Rotormagneten schließt, was das elektromagnetische Moment vermindert. Darüber hinaus sind im Motor keine Elemente zur genauen Axialeinstellung des Rotors in bezug auf die Statorpole und zur Zentrierung der Rotorwelle in bezug auf die angetriebenen Bauteile vorhanden, wodurch sich die Zuverlässigkeit des Motors verringert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Einphasenschrittmotor mit einem einheitlichen Rotorteil anzugeben, der es ermöglicht, den Wirkungsgrad und die Zuverlässigkeit des genannten Motors zu erhöhen, dessen Zusammenbau zu vereinfachen und die Reparaturfähigkeit sicherzustellen.

Diese Aufgabe wird bei einem Einphasenschrittmotor, enthaltend einen Stator mit einer Wicklung und einem Magneteisen, das einen Kern und ein Blech mit einer durch Stege verbundene Statorpole mit magnetischer Asymmetrie bildenden Öffnung besitzt, sowie einen Rotor mit einem diametral magnetisierten Permanentmagneten

und mit Lagerungen gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Rotor mit den Lagern in einer Kapsel untergebracht ist, die als Gehäuse mit einem Deckel ausgeführt und in der öffnung des Blechs eingesetzt ist, wobei die Kapsel einen zum Rotor gleichachsig angeordneten zylindrischen Außenansatz aufweist und das Gehäuse mit einem Stützflansch versehen ist, durch den der Rotor gegenüber den Polen des Statormagneteisens ausgerichtet wird.

Zweckmäßig wird der Durchmesser des Kapselgehäuses um einen Toleranzwert größer als der Durchmesser der Öffnung im Blech ausgeführt, um einen Sitz der Kapsel in der öffnung des Bleches mit Übermaß zu sichern,

Der Stützflansch des Kapselgehäuses kann zweistufig ausgeführt werden. Der Kapseldeckel kann dreistufig ausgeführt werden, wobei eine der Stufen sich in dem Kapselgehäuse befindet.

Die Ausführung des Exnphasenschrxttmotors mit einem einheitlichen Rotorteil ermöglicht es, seinen Zusammenbau zu vereinfachen, den Wirkungsgrad und die Zuverlässigkeit zu erhöhen sowie seine Reparaturfähigkeit zu verbessern.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Gesamtansicht eines Einphasenschrittmotors;

Fig. 2 einen Axialschnitt II-II in Fig. 1, wobei der zylindrische Ansatz der Kapsel

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auf dem Deckel ausgeführt ist;

Fig. 3 einen Einphasenschrittmotor, bei dem

der zylindrische Ansatz am Kapselgehäuse ausgeführt ist und der Deckel drei Stufen aufweist;

Fig. 4 einen Einphasenschrittmotor mit zweistufigem Stützflansch;

Fig. 5 einen Einphasenschrittmotor, bei dem der Stützflansch des Kapselgehäuses an seiner Verbindungsstelle mit dem Deckel ausgeführt ist.

Bei dem Einphasenschrittmotor ist der Stator aus einem eine Wicklung 1 tragenden Magneteisenkern 2 und einem Magneteisenblech 3 zusammengebaut, in dem eine Öffnung und magnetisch asymmetrische Statorpole vorgesehen sind. In der Öffnung ist zwischen eingekerbten Stegen 5, welche die Statorpole darstellen, eine Kapsel 4 untergebracht. Das Blech 3 ist durch Schrauben 7 mit dem Kern 2 verbunden.

Die Kapsel 4 besteht aus einem Gehäuse 8 (Fig. 2) und einem Deckel 9. An der Kapsel 4 gibt es einen zylindrischen Außenansatz 10, während das Gehäuse 8 einen Stützflansch 11 aufweist, mit dem der Rotor 12 bezüglich des Blechs 3 ausgerichtet wird. Der Rotor 12 weist einen an der Achse 14 befestigten Permanentmagneten 13 auf und ist in Lagern 15 und 16 im Gehäuse 8 bzw. im Deckel 9 gelagert.

Der Durchmesser des Gehäuses 8 kann um eine Toleranz-

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größe größer als der der Öffnung sein, um einen Sitz der Kapsel in der öffnung mit Übermaß zu gewährleisten. Dabei dehnen sich die Stege 5, 6 (Fig. 1) aus, so daß ihr Querschnitt abnimmt, der magnetische Widerstand des Rotors zunimmt, wodurch der sich durch die genannten Stege schließende Rotor-Magnetfluß verringert wird, was zur Erhöhung des Wirkungsgrades des Einphasenschrittmotors führt.

Der Flansch 11 gewährleistet eine hohe Genauigkeit der axialen Einstellung des Rotors 12 bezüglich dem Blech 3, während der Ansatz 10 der Kapsel 4 eine genaue Zentrierung der Welle 14 des Rotors 12 bezüglich des angetriebenen Mechanismus ermöglicht, wodurch sich die Zuverlässigkeit des Einphasenschrittmotors erhöht.

Die dreistufige (9¹, 9", 9¹¹¹) Ausführung des Deckels 9 gemäß Fig. 3 oder des zweistufigen Flansches 11 mit Ansätzen 11' gemäß Fig. 4 und 11" verbessert die Reparaturfähigkeit des Einphasenschrittmotors, da die Demontage des Rotorteils ermöglicht wird.

Fig. 5 zeigt die in der Öffnung des Blechs 3 untergebrachte Kapsel 4 mit dem Rotor 12. Der Flansch 11 des Gehäuses 8 ist an der Verbindungsstelle des Gehäuses 8 mit dem Deckel 9 ausgeführt.

Der Motor arbeitet wie folgt:

Wenn die Wicklung 1 stromlos ist, stellt sich der Rotor 12 unter Einwirkung des Magnetflusses des Permanentmagneten 13 (Fig. 2) in eine solche Lage ein, bei der der magnetische Widerstand des für den Permanentmagneten äußeren Magnetkreises minimal ist, d. h. die Magnetisie-

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rungsachse des Rotors 12 unter einem Winkel zu der magnetischen Achse des Blechs 3 steht. Gespeist wird der Motor mit Impulsen wechselnder Polarität. Wenn durch die Wicklung ein Stromimpuls fließt, durch den die Statorpole gleichnamig wie die Pole des Magneten 13 gepolt werden, so wirkt auf den Rotor 12 ein Moment in einer Richtung,die den kürzesten Weg bis zur Lage sichert, bei der die Magnetachsen des Rotors und des Stators zusammenfallen. Hört der Stromimpuls auf, so nimmt der Rotor 12 unter der Wirkung des Magnetflusses des Magneten 13 eine Lage ein, die diametral entgegengesetzt zur Ausgangslage ist. Wird die Wicklung von einem nächstfolgenden Stromimpuls umgekehrter Polarität durchflossen, so wiederholt sich der Vorgang und der Rotor 12 führt eine volle Umdrehung aus, womit sich ein ganzer Arbeitszyklus vollzieht.

Da die Kapsel 4 mit dem Ansatz 10 (Fig. 2) und dem Flansch 11 in der öffnung des Blechs 3 mit Übermaß angeordnet ist, wird der Wirkungsgrad des Einphasenschrittmotors wesentlich erhöht, es vermindert sich die Zahl seiner Montageeinheiten, der Rotorteil kann unabhängig von dem Stator zusammengebaut und geprüft werden, wobei sich die Ausrichtung des Rotors 12 bezüglich der Pole des Stators vereinfacht. Es wird verhindert, daß äußerer Staub in die Zone der rotierenden Elemente des Rotors 12 gelangen kann, was den Zusammenbau des Einphasenschrittmotors vereinfacht und seine Zuverlässigkeit und Reparaturfähigkeit erhöht.

Leerseite

Claims (4)

1. Ansprüche

   Iy Einphasenschrittmotor, dessen Stator einen Kern mit einer Wicklung und ein Blech mit durch Stege verbundenen magnetisch asymmetrischen Statorpolen an einer Öffnung im Blech aufweist und dessen Rotor einen diametral magnetisierten Permanentmagneten und Lager enthält,

   dadurch gekennzeichnet,

   daß der Rotor (12) in einer als Gehäuse (8) mit Deckel (9) ausgeführten und in der Öffnung des Blechs (3) eingesetzten Kapsel (4) untergebracht ist, wobei die Kapsel (4) einen mit dem Rotor (12) koaxial angeordneten zylindrischen Außenansatz (10) und das Kapselgehäuse (8). einen Stützflansch (11) aufweisen, durch den der Rotor (12) gegenüber den Statorpolen ausgerichtet wird.
2. 2. Einphasenschrittmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

   daß der Durchmesser (11) des Gehäuses (8) der Kapsel (4) größer ist als der Durchmesser der öffnung des Blechs (9) um eine Toleranzgröße, die den Sitz der Kapsel (4) in der Öffnung des Blechs (3) mit Übermaß gewährleistet.

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3. 3. Einphasenschrittmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützflansch (11) des Gehäuses (8) der Kapsel (4) zweistufig ausgeführt ist.
4. 4. Einphasenschrittmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (9) der Kapsel (4) dreistufig (9', 9", 9¹¹¹) ausgeführt ist, wobei eine von diesen Stufen sich im Gehäuse (8) der Kapsel (4) befindet.