DE3306322A1

DE3306322A1 - Schrittschaltmotor mit einem in grenzen axial verstellbaren rotor

Info

Publication number: DE3306322A1
Application number: DE19833306322
Authority: DE
Inventors: Harry G. Princeton Ind. Manson
Original assignee: Imc Magnetics Corp 11753 Jericho NY; IMC Magnetics Corp
Current assignee: NMB USA Inc
Priority date: 1982-02-24
Filing date: 1983-02-23
Publication date: 1983-09-01
Also published as: IT1158801B; GB8303844D0; CA1197278A; FR2522215B1; GB2115617B; GB2115617A; FR2522215A1; US4438361A; DE3306322C2; JPS58157366A; IT8367201A0

Description

9 J 26 P 118

Anmelder; IMC Magnetics Corp.,

Jericho Quadrangle, Jericho, New York 11753, USA

Bezeichnung der

Erfindung; Schrittschaltmotor mit einem in Grenzen

axial verstellbaren Rotor

Beschreibung;

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Schrittschaltmotor, wie er in den üS-PSen No.Re.28,705 (insbesondere Fig.6 und 8) und No. 3,633,055 dargestellt und beschrieben ist. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf die Begrenzung der Axialbewegung, üblicherweise als "Endspiel" bezeichnet, des Rotors des Motors gegenüber den Lagern, in denen der Rotor drehbar gelagert ist.

Die Rotorwelle erstreckt sich üblicherweise über die Lager hinaus, in denen die Rotorwelle drehbar gelagert ist. Häufig ist die Welle mit einer Ringnut versehen, die einen Sprengring aufnimmt. Das Zusammenwirken des Sprengringes mit dem ihm nächstliegenden Rotorlager begrenzt das Endspiel des Rotors gegenüber seinen Lagern. Da jedoch im allgemeinen die Breite des Sprengringes in Längsrichtung der Rotorwelle kleiner ist als die Weite der Umfangsnut, liegt trotz des Sprengringes immer noch ein begrenztes Endspiel der Rotorwelle vor. Auch dieses Endspiel kann

23. Februar 1983 - 2 -

vermieden werden, wenn an der Stelle des Sprengringes ein Kragen mit einer Stellschraube oder ein selbst mittels eines Schraubgewindes einstellbarer Kragen verwendet wird; beide Alternativen sind relativ teuer.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Schrittschaltmotor mit einem sehr kostengünstig herstellbaren Mittel zur Begrenzung der Axialbewegung zwischen dem Rotor und seinen Lagern zu versehen, wobei dieses Mittel jegliche Bewegung zwischen Rotor und Lagern vermeidet oder diese Bewegung auf einen gewünschten geringen Wert begrenzt.

Im wesentlichen dient der Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß ein einfacher Zapfen, der im Preßsitz in eine Bohrung am einen Ende der Rotorwelle eingesetzt ist.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnung, in der darstellen

Fig.l einen Teil eines MittellMngsschnittes eines erfindungsgemäß ausgestalteten Schrittschaltmotors und

Fig. 2 eine weitere Ausführungsform der Erfindung in einer Fig.l entsprechenden Darstellung.

Der zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung ausgewählte

J 26 P 118

23. Februar 1983 - 3 -

'V-

Schrittschaltmotor entspricht in seinem Grundaufbau den Motoren, wie sie in der US-Anmeldung mit der Serial No.285,657 beschrieben und dargestellt sind. Der Motor weist zwei Statorplatten 10 und 11 und zwei Statorkappen 12 und 13 auf. Die Statorplatten sind im wesentlichen identisch und haben die Form eines Kreisringes. Eine Anzahl von sich verjüngenden Polen 15 umgeben die zentrale öffnung der Statorplatte 10 unter Einhaltung gleicher Abstände voneinander in Umfangsrichtung der·zentralen öffnung. Alle Pole 15 stehen in der gleichen Richtung senkrecht von der Ebene der Platte 10 weg. Der äußere Umfangsrand 16 der Platte ist in der Richtung aus der Ebene der Platte herausgeformt, in der die Pole 15 aus der Plattenebene herausrageh..

Die Statorplatte 11 ist im wesentlichen der Statorplatte 10 gleich und die Teile der Platte 11, die denen der Platte 10 entsprechen, sind mit den oben verwendeten Bezugszeichen versehen, des Schrittschaltmotors zu bilden, sind die Statorplatten 10 und 11 Rücken an Rücken angeordnet und in dieser Lage dauerhaft miteinander verbunden, beispielsweise miteinander verschweißt oder mittels eines geeigneten Klebstoffes miteinander verklebt.

Die Statorkappe 12 hat ,ebenfalls die Form eines Kreisringes und weist eine zentrale öffnung in seiner Rückwand 24 auf. Eine Anzahl sich verjüngender Pole 25 ist in gleichmäßigen Abständen voneinander auf den Umfang der zentralen öffnung in der Rückwand

J 26 P 118

23. Februar 1983 - 4 -

verteilt. Alle diese Pole 25 stehen in der gleichen Richtung senkrecht von der Ebene der Rückwand 24 der Statorkappe 12 ab. Eine ümfangsseitenwand 26 steht in der,gleichen Richtung von der Rückwand ab, wie die Pole 25. Der freie Rand 27 der ümfangsseitenwand 26 ist in Durchmesserrichtung nach außen aufgeweitet, so daß der Innendurchmesser des freien Randes 27 der Kappe 12 etwa gleich ist dem Außendurchmesser der Statorplatte 10, so daß der Unifangsrand 16 der Platte 10 spiellos innerhalb des Randes 27 der Kappe 12 liegt.

Die Statorkappe 13 ist im wesentlichen der Kappe 12 identisch, und die Teile der Kappe 13, die denen der Kappe 12 entsprechen, sind mit den oben verwendeten Bezugszeichen unter Hinzufügung eines Indexes gekennzeichnet. An der Außenseite der Rückwand 24 der Statorkappe 12 ist eine Lagertragplatte 28 mit einer zentralen Öffnung 29 befestigt, beispielsweise angeschweißt oder mittels eines geeigneten Klebstoffes angeklebt. In entsprechender Weise ist eine Lagertragplatte 33 mit einer zentralen Öffnung 35 der Außenseite der Rückwand 24* der Statorkappe 13 zugeorndet. Die Platte 33 kann in dem Maße größer als die Platte 28 sein, daß sie unter Verwendung nicht dargestellter Montagelöcher nahe ihrem Außenrand als Montageplatte für den Schrittschaltmotor dienen kann und dieser mit der Platte 28 an einer Tragkonstruktion festgelegt werden kann.

J 26 P 118

23. Februar 1983 - 5 -

Eine Wicklung aus elektrisch leitendem Draht 31 ist auf einen Spulenkörper 32 gewickelt, der die Pole 15 und 25 der Platte 10 bzw. Kappe 12 umgibt. Eine entsprechende Wicklung 31' ist um einen Spulenkörper 32' gewickelt, der die Pole 15" und 25' der Platte 11 bzw. Kappe 13 umgibt. Die freien Ränder 27 und 27' sind in den Spalt 19 hineingebogen, um so eine dauerhafte mechanische Verbindung der Statorkappen 12 und 13 mit ihrer jeweiligen Statorplatte 10 bzw. 11 zu ergeben.

Der mit dem beschriebenen Stator zusammenwirkende Rotor weist eine Welle 40 auf, auf der konzentrisch eine Hülse 41 befestigt ist, mit der wiederum konzentrisch ein ringförmiges Tragelement 42 befestigt ist. Mit dem Tragelement 42 ist ein dieses konzentrisch umgebender rohrförmiger Permanentmagnet 43 verbunden. Die Welle 40 ist drehbar in zwei Kugellagern 44 und 45 gelagert, die in der Längsrichtung der Welle 40 einen vorgegebenen Abstand voneinander haben. Auf einem Teil zwischen den Lagern 44,45 ist die Welle 40 von einer Druckfeder 48 umgeben, die sich mit ihrem einen Ende um einen Kragen 49 legt, in dem die Welle drehbar angeordnet ist, während sie sich mit ihrem anderen Ende unter Vorspannung an der Hülse 41 abstützt. Da sich die Hülse 41 dreht, während das Lager 44 stillsteht, ist zwischen dem Lager 44 und der Hülse 41 eine reibungsmindernde Scheibe 50 eingelegt.

J 26 P 118

23. Februar 1983 - 6 -

Die Lagerplatte 28 ist so ausgebildet, daß sie einen nach innen gerichteten Bund 51 aufweist, der die öffnung 29 umgibt. Mit seiner Außenfläche ist das Lager 44 in dem Bund 51 befestigt. Entsprechend ist die Lagerplatte 33 mit einem nach innen gerichteten Bund 52 versehen, der die öffnung 35 umgibt. Mit seiner Außenfläche ist das Lager 45 in dem Bund 52 befestigt.

Das dem Lager 44 zugehörige Ende der Welle 40 ist mit einer Axialbohrung 55 versehen. In dem an das äußere Ende der Welle 40 anschließenden Abschnitt 55a ist der Durchmesser der Axialbohrung 55 größer als im übrigen Teil der Bohrung. In dem im Durchmesser kleineren Abschnitt der Bohrung 55 ist mit Preßsitz ein gehalten, dessen äußeres Ende zu einem plattenförmigen Kopf 57 erweitert ist. Zumindest im Bereich des dem Kopf 57 abgewendeten, äußeren Endes ist der Schaft des Zapfens mit einer Aufrauhung 58 versehen, um den Reibschluß zwischen Zapfen 56 und Wand der Bohrung 55 zu erhöhen.

Der Durchmesser des Kopfes 57 ist in dem Maße größer als der des Zapfenschäftes, daß der Kopf im Bereich seines äußeren Randes gleichachsig zur Drehachse der Welle 40 zumindest am Innenring des Kugellagers 44 anliegt. Im erweiterten Bereich 55a der Bohrung 55 wirkt die Bohrungswand nicht mit dem Schaft des Zapfens 56 zusammen, wenn letzterer in die Bohrung 55 eingesetzt ist, und außerdem erstreckt sich der Endabschnitt der Welle 40

J 26 P 118

23. Februar 1983 - 7 -

nicht über den vom Innenring des Kugellagers umgebenen Bereich hinaus. Auf diese Weise wird der Innenring des Lagers nicht verspannt, wenn der Zapfen 56 in die Bohrung 55 eingesetzt wird.

Bei der Lösung gemäß Fig.l liegt das Ende der Welle 40 im erweiterten Abschnitt 55a der Bohrung 55 etwas hinter der Außenseite des Lagers 44. Hierdurch liegt der Kopf 57 des Zapfens 56 zuverlässig spiellos an der Außenfläche des Innenringes des Lagers 44 an, weshalb jede axiale Bewegung bzw. das Endspiel des Rotors gegenüber dem Lager und damit gegenüber dem Stator vermieden ist.

Bei der Lösung gemäß Fig.2 sind die mit Teilen der Lösung gemäß Fig.l identischen Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Teile gleichartiger Funktion tragen die in Fig.l verwendeten Bezugszeichen, denen jedoch die Ziffer ^Ml" vorangestellt ist.

Bei der Lösung nach Fig.2 sind Hülsenlager 144 und 145 an der Stelle von Kugellagern verwendet. Die Hülsenlager können aus gesinterter Bronze gefertigt sein. Sie sind in Lageröffnungen 129 und 135 von Lagertragplatten 128 und 133 angeordnet. Das Lager 144 ist mit einer ümfangsnut zur Aufnahme der Kante der Platte 128 versehen, die die öffnung 129 umgibt. Das Lager 145 ist mit einer Ümfangsnut zur Aufnahme der Kante der Platte 133 versehen, die die öffnung 135 umgibt.

J 26 P 118

23. Februar 1983 - 8 -

-•ar -

Ai

Das Ende der Welle 40 mit der Bohrung 55 erstreckt sich über die Außenseite des Lagers 144 hinaus, wenn dem Schrittschaltmotor Energie zugeführt wird. Der Zapfen 56 wird in die Bohrung 55 eingetrieben, bis der Kopf 57 das Ende der Welle berührt. Der Zwischenraum zwischen dem Kopf 57 und dem Lager 144 bestimmt das Maß der möglichen Axialbewegung bzw. des Endspieles zwischen dem Rotor und seinen Lagern während des Betriebes des Motors.

Die Erfindung ist dargestellt und beschrieben an Ausführungsbeispielen, die zwar bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind, die Erfindung trotzdem aber nur erläutern und nicht über den aus den Patentansprüchen sich ergebenden Schutzumfang hinaus beschränken sollen.

Zusammenfassend kann die Erfindung nochmals wie folgt dargestellt werden.

Gegenstand der Erfindung ist ein Schrittschaltmotor mit einem Stator und einem Rotor, wobei der Rotor eine Welle mit einer Axialbohrung aufweist. Ein Paar Lager sind im Stator gehalten und nehmen drehbar die Rotorwelle auf. In der Bohrung ist ein Zapfen befestigt, der mit einem Kopf größeren Querschnittes gleichachsig zumindest zu einem Teil der Lager über den Außenurafang der Rotorwelle hinausragt. Das Zusammenwirken zwischen dem Zapfenkopf und dem Lager begrenzt die Axialbewegung des Rotors gegenüber dem Lager.

J 26 P 118

23. Februar 1983

Leerseite

Claims

J 26 P 118

Anmelder; IMC Magnetics Corp.,

Jericho Quadrangle, Jericho, New York 11753, USA

Bezeichnung der

Erfindung: Schrittschaltmotor mit einem in Grenzen

axial verstellbaren Rotor

Patentansprüche;

/Ώ Schrittschaltmotor, gekennzeichnet durch

1.1 einen Stator (10 bis 13);

1.2 einen Rotor (40 bis 43), der gegenüber dem Stator (10 bis 13) drehbar ist und eine mit einer Längsbohrung (55) versehene Welle (40) aufweist;

1.3 ein Paar dem Stator (10 bis 13) zugeordnete Lager (44,45;144,145) zur drehbaren Lagerung der Rotorwelle (40);

1.4 einen in der Längsbohrung (55) der Rotorwelle (40) befestigten Zapfen (56) , der einen im Querschnitt gegenüber dem Schaft erweiterten Kopf (57) aufweist, der sich in radialer Richtung über den Außenumfang der Rotorwelle hinaus erstreckt, um axial symmetrisch vor zumindest einem Teil der Lager zu liegen derart,

1.5 daß durch das Zusammenwirken zwischen dem Zapfen (56) und dem zugehörigen Lager (44;144) die Axialbewegung des Rotors (40 bis 43) gegenüber dem Lager begrenzt ist.

23. Februar 1983 - 2 -

-- 2

w Jt · · · «

2. Schrittschaltmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Längsbohrung (55) vom einen Ende der Rotorwelle (40) aus nur über einen Teil der Länge der Rotorwelle erstreckt.

3. Schrittschaltmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf (57) des Zapfens (56) in axialem Abstand vor dem der Längsbohrung (55) zugehörigen Ende der Rotorwelle (40) liegt und an dem Lager (44) dieses Wellenendes anliegt, um jede Axialbewegung des Rotors (40 bis 43) gegenüber diesem Lager auszuschließen.

4. Schrittschaltmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf (57) des Zapfens (56) an dem der Längsbohrung (55) zugehörigen Ende der Rotorwelle (40) anliegt und zwischen dem Lager (144) dieses Wellenendes und dem Zapfenkopf bei stillstehendem Motor ein begrenztes Axialspiel vorliegt, das begrenzte Axialbewegungen des Rotors (40 bis 43) gegenüber diesem Lager zuläßt.

5. Schrittschaltmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen (56) durch Reibschluß in der Bohrung (55) gehalten ist.

6. Schrittschaltmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

J 26 P 118

23. Februar 1983 - 3 -

daß der Zapfen (56) auf seinem Schaft mit einer reibungserhöhenden Oberflächenausbildung (58) versehen ist, um den Reibschluß zwischen Zapfenschaft und Bohrungswand zu erhöhen..

7. Schrittschaltmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (55) am äußeren Ende mit einem Abschnitt (55a) größeren Querschnittes versehen ist.

J 26 P 118

23. Februar 1983