DE3321254C2 - Verfahren zur Herstellung eines Schrittmotors - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schrittmotor mit mindestens zwei in vorbestimmter Winkellage axial aneinander drehfest befestigten, nach dem Klauenpolprinzip aufgebaute Ständereinheiten, welche mit einem gemeinsamen Läufer zusammenwirken. Die Lösung der Aufgabe, den Schrittmotor der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß auch bei kleinen Schrittwinkeln eine größere Übereinstimmung der aufeinanderfolgenden Schrittwinkel erreicht wird, gelingt dadurch, daß vorläufige Befestigungsmittel vorgesehen sind, welche die Ständereinheiten koaxial zentrieren und axial nebeneinander halten, daß relative Drehbewegungen nur bei Drehmomenten möglich sind, welche größer als die maximal möglichen Betriebsdrehmomente des Schrittmotors sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 auf ein Verfahren zur Herstellung eines Schrittmotors.

Nach dem Klauenpolprinzip aufgebaute Ständereinheiten weisen jeweils eine Ringspule auf, welche zur Umkehrung der Durchflutungsrichtung auch aus zwei gleichartigen Teilen bestehen kann. Diese Spule wird von ferromagnetischen Klauenpolblechcn umschlossen, welche zum dauermagnetisch erregten Läufer hin von einer Seite her klauenartige Pole einer Polarität und von der anderen Seite her klauenartige Pole der anderen Polarität bilden. Solche Schrittmotoren sind besonders einfach und wirtschaftlich herstellbar.
Die Ständereinheiten müssen relativ zueinander um einen Verschiebungswinkel γ verschoben sein, welcher bei zwei Ständereinheiten (Zweiphasensystem) 90° eL und allgemein 360° el72m beträgt, wobei m die Anzahl der axial verbundenen Ständereinheiten ist.

ίο Wenn man den Motor zur Erzielung kleinerer Schrittwinkel im Halbschrittbetrieb betreibt oder in jeder Schrittstellung nur eine Phasenwicklung erregt stellt man insbesondere bei hohen Polzahlen fest, daß sich die τ ufeinanderfolgenden Schrittwinkel eines Motors erheblich unterscheiden können. Das wird anhand der in F i g. 1 dargestellten Prinzipskizze erläutert, welche das Modell eines zweipoligen Schrittmotors mit den Ständereinheiten 1 und 2 sowie dem Läufer 3 mit den dauermagnetisierten Polen N (Nordpol) und 5 (Südpol) andeutet Da die Ständereinheiten um den Winkel β von der idealen Verschiebungslage (γ = 90°) abweichen, ergeben sich unsymmetrisch verteilte Schrittstellungen 50 bis 54 der Läufermagnetachse NS. Der Schrittwinkel von der dargestellten Ausgangsstellung 50 (nur Systern 2 erregt) zur Zwischenstellung 51 (beide Systeme gleich erregt) betritt «q = 45° — ßli. Der nächste Schrittwinkel zur Stellung 52 (nur System 1 erregt) beträgt wiederum nur 45° — ß/2, während die beiden folgenden Winkelschritte zu den Stellungen 53 und 54 jeweils 45° + ßll betragen. Für zahlreiche Anwendungsfälle ist es aber erforderlich, daß alle Schrittwinkel untereinander gleich sind (im Beispiel jeweils genau 45°). Diese Bedingung läßt sich wegen unvermeidbarer Fertigungstoleranzen mit Klauenpolsystemen nur bei relativ großen Schrittwinkeln bzw. kleinen Polzahlcn mit hinreichender Genauigkeit einhalten.

Durch die DE-AS 25 35 149 ist ein Schrittmotor bekannt, der aus zwei gleichartigen, axial nebeneinander durch Schweißen befestigten Baugruppen besteht Dabei weist jede Baugruppe einen m?tallischen Zylindermantel und eine Stirnscheibe auf, welche mit radialen Vorsprüngen in axiale Ausnehmungen des Zylindermantels eingreift. Diese beiden Baugruppen können in unterschiedlicher und den jeweiligen Betriebsverhältnissen angepaßter Winkellage miteinander verbunden werden. Diese Verbindung ist eine auch in Umfangsrichtung völlig starre Verbindung.

Durch die AEG-Druckschrift »Kleinstmotoren 1977/78« (L 2.2 128a) sind Schrittmotoren nach dem Klauenpolprinzip bekannt, die zwei oder mehr, jeweils starr miteinander verbundene, unterschiedlich verdrehte Ständereinheiten aufweisen.

Durch die DE-AS 24 51 876 ist als Befestigungsmittel für derartige Ständereinheiten eine Nietverbindung vorgesehen. Durch diese Nietverbindung werden zwei ringartige Statorplatten eines Schrittmotors miteinander fest verbunden. Schließlich zeigt die DE-AS 23 04 358 einen Motor mit zwei Ständereinheiten, deren benachbarte weichmagnetische Teile mit Merkbohrungen versehen sind. Diese dienen bei der Montage der Gehäuseteile zur Aufnahme eines Montagedorns, wobei die Gehäuseteile nebeneinander gelegt und beispielsweise durch Punktschweißen verbunden werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß auf einfache Weise auch bei kleinen Schrittwinkeln eine größere Übereinstimmung der aufeinanderfolgenden Schrittwinkel erreicht wird. Die Lösung dieser Aufgabe

gelingt durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet

Somit kann im Rahmen des Herstellungsverfahrens der relative Winkel zwischen den Ständereinheiten mittels am Motor vorgesehener Befestigungsmittel justiert werden, die in Drehrichtung nicht absolut starr sind. In vorteilhafter Weise sind dabei die Befestigungsmittel, die an sich die Ständereinheiten nur verbinden sollen, gleichzeitig so gestaltet, daß sie eine Drehjustierung ermöglichen.

Duich die Erfindung ergibt sich die Möglichkeit einer einfachen Nachjustierung auf den optimalen Verschiebungswinkel in Verbindung mit einer Messung der Schrittwinkel unter Betriebsbedingungen.

Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung erläutert

F i g. 2 zeigt die erfindungsgemäße Verbindung zweier Ständereinheiten, die aus topfförmigen Polblechen aufgebaut sind.

Fig.3 zeigt eine abgewandelte Verbindungsart für zwei Ständereinheiten, welche jeweils el:en Rückschlußring und zwei Polbleche aufweisen.

F i g. 4 zeigt eine Verbindungsmöglichkeit mittels eines Zwischenbauteils, welches radiale Speichen aufweist

In F i g. 2 wirkt der magnetisierte Läufer 4 mit zwei Ständereinheiten zusammen, welche jeweils aus einer Ringspule 5 bzw. 5a, einem inneren Polblech 6 bzw. Sa und einem äußeren Polblech 7 bzw. 7 a mit einem Mantelteil 8 bzw. 8a bestehen. Die inneren und äußeren Polbleche jeder Ständereinheit sind starr miteinander verbunden. Die inneren Polbleche 6 und 6a sind durch tangentiale Langlöcher durchdrungene Niete 9 in koaxialer Lage derart reibschlüssig aneinander befestigt daß zunächst nur eine Drehverscbiebung der Ständereinheiten möglich ist, wobei Drehmomente erforderlich sind, welche größer als die maximal möglichen Betriebsdrehmomente des Schrittmotors sind. Nach der genauen Einstelliiiig der relativen Winkellage der Ständereinheiten erfolgt durch Verschweißen oder Verkleben an den Umfangsstellen 10 eine starre drehfeste Verbindung.

Bei der abgewandelten Ausführungsart nach F i g. 3 weisen die ringförmigen Mantelteile 11 bzw. 11a der beiden Ständereinheiten Lappen \2 bzw. 12a auf, welche über den Mantelteil der benachbarten Ständereinheit ragen und an diesem mit solcher Kraft anliegen, daß eine vorläufige, gegen Verdrehung durch Betriebsmomente sichere Halterung möglich ist. Nach der Einjustierung der optimalen Winkellage werden die Ständereinheiten an Stellen 13 miteinander verschweißt.

F i g. 4 zeigt ein ringscheibenförmiges Zwischenbauteil 14, welches dazu dient, solche Ständereinheiten erfindungsgemäß aneinander zu befestigen, welche an sich nicht zur vorläufigen Befestigung eingerichtet sind. Eine Ständereinheit, z. B. das innere Polblech 6 nach F i g. 2 an den Stellen 15 oder auch ein Mantelteil, wird mit dem Zwischenbauteil 14 verschweißt. Die andere Ständereinheit, z. B. Polblech 6a nach F i g. 2 oder ein ringförmiger Mantelteil 11a nach Fi g. 3, wird mit den radial äußeren Enden der radialen Arme 16 verschweißt Die Einjustierung der richtigen Winkellage erfolgt durch tangentiales Verbiegen der Arme 16, deren Biegesteifigkeit so gewählt wsrden kann, daß keine nachfolgenden Maßnahmen zur starren Befestigung erforderlich sind.

Das anhand der Fi/;,-. 4 beschriebene Befestigungs-DrinziD kann auch durch entsprechende Gestaltung der inneren Polbleche ohne ein zusätzliches Zwischenbauteil verwirklicht werden, wenn zumindest an einem der inneren Polbleche radiale Arme entsprechend Pos. 16 nach F i g. 4 angestanzt sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Schrittmotors, bei welchem mindestens zwei nach dem Klauenpolprinzip aufgebaute und mit einem gemeinsamen Läufer zusammenwirkende Ständereinheiten in vorbestimmter Winkellage aneinander durch Befestigungsmittel befestigt werden, welche die Ständereinheiten koaxial zentrieren und axial nebeneinander testlegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsmittel (9, 12, 12a, 16) nur bei Drehmomenten, die größer als die maximalen Betriebsdrehmomente des Schrittmotors sind, eine relative Drehverschiebung der Ständereinheiten zulassen, und daß die Schrittwinkel des Schrittmotors nach einer vorläufigen Befestigung der Ständereinheiten gemessen werden und daß daraufhin die Ständereinheitti·. so weit gegeneinander justierend verdreht werden, daß die aufeinanderfolgenden Schrittwinkel praktisch gleich groß sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ständereinheiten nach der Justierung durch zusätzliche Befestigungsmittel (10, 13) starr und insbesondere unverdrehbar aneinander befestigt werden.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsmittel (Schrauben oder Nieten (9)) die aneinanderliegenden Stirnebrnente (6, 6a) der Ständereinheiten durchdringen, wobei die Durchgangsbohrungen für die Befestigungsmittel (9) in nVindestens einem Stirnelement (6 bzw. 6a) eim.r Ständel einheit als sich in Umfangsrichtung erstreckende Langlöcher ausgebildet sind (F ig. 2).

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Befestigungsmittel axiale Vorsprünge (12, \2a) einer Ständereinheit verwendet werden, welche mit radial nach innen wirkender Kraft an der Umfangsfläche (11 bzw. Haider anderen Ständereinheit reibschlüssig anliegen (F ig-3).

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ständereinheiten an in tangentialer Richtung plastisch verformbaren, in radialer Richtung jedoch steifen Bauelementen miteinander befestigt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die verformbaren Bauteile radiale Speichen (16) sind, welche aus einem ringscheibenförmigen Bauteil freigestanzt sind, wobei eine Ständereinheit mit dem verbleibenden Teil des ringscheibenförmigen Bauteils starr und die freien Enden der radialen Speichen (16) mit der anderen Ständereinlieit verbunden sind (F i g. 4).