DE3514895A1

DE3514895A1 - Schrittmotor sowie verfahren zur herstellung

Info

Publication number: DE3514895A1
Application number: DE19853514895
Authority: DE
Inventors: Günter 7633 Seebach Heine; Claus 7632 Friesenheim Schäfer
Original assignee: Berger & Co Gerhard GmbH
Current assignee: Berger & Co Gerhard GmbH
Priority date: 1985-04-25
Filing date: 1985-04-25
Publication date: 1986-10-30
Also published as: DE3514895C2

Description

Schrittmotor sowie Verfahren zur Herstellung Die Erfindung betrifft einen Schrittmotor, insbesondere einen 2-phasigen Schrittmotor, mit einem Rotor, einem je Phase Zweipolkränze aufweisenden Stator', wobei die jeweils zu einer Phase gehörenden Polkränze etwa axial gerichtete und zueinander in Umfangsrichtung versetzte Pol zähne aus Blech aufweisen sowie mit wenigstens einer Spule für jede Phase.
Bei Schrittmotoren nach der bekannten "Dosen"-Bauart sind die beiden Polkränze jeder Phase durch zwei ringnapfförmige Teile gebildet, die zusammengefügt eine Statorkammer bilden, in der eine Phasen-Spule eingesetzt ist. Wenigstens zwei solcher Statorkammern werden mechanisch miteinander verbunden und bilden dann im wesentlichen den Stator eines 2-phasen-Schrittmotors.
Die Güte eines solchen Schrittmotors ist in starkem Maße von der Einzelteil- und Zusammenfügungsgenauigkeit der einzelnen Polkränze abhängig. Um eine geforderte Schrittwinkelgenauigkeit einhalten zu können, muß ein erheblicher Aufwand erbracht werden, um die auftretenden Toleranzen kleinzuhalten.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Schrittmotor der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei dem Schrittwinkelungenauigkeiten insbesondere durch Polverschiebungsfehler weitgehend vermieden werden. Außerdem soll der Aufbau und auch die Montage vereinfacht sein.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß insbesondere vorgeschlagen, daß wenigstens die Polkränze einer Phase einstückig miteinander verbunden sind und eine gemeinsame Polzahn-Hülse bilden. Durch diese einstückige Ausbildung der Polkränze ist die Schrittwinkelgenauigkeit unabhängig von der Fügegenauigkeit, da hierbei die Polkränze von vorneherein miteinander einstückig verbunden sind.
Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Polzahn-Hülse bei einem 2-Stator-Motor an ihren beiden axialen Enden sowie im Mittelbereich umlaufende Ringteile aufweist, an denen zueinander weisende Polzähne zur Bildung von Polkränzen axial vorstehen und wobei zwischen einzelnen Pol zähnen und benachbarten Ringteilen Verbindungsstege vorgesehen sind.
Eine solche Polzahn-Hülse bildet dann einstückig verbunden die vier Polkränze dieses Motors, wobei die Lage der einzelnen Polzähne relativ zueinander festgelegt ist.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Polzahn-Hülse mit einem sie umgebenden Spulenkörper verbunden und insbesondere innenseitig in den Spulenkörper vorzugsweise etwa bündig eingelassen. Durch diese "Einbettung" ist die Polzahn-Hülse zusätzlich stabilisiert und bildet mit dem Spulenkörper zusammen eine gut handhabbare Montageeinheit.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen der Polkränze eines Stators, ggf. eines Rotors, insbesondere für einen Schrittmotor. Dieses Verfahren ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, daß in einen flachen Blechstreifen entsprechend der Umrißform von Polzähnen für wenigstens eine Phase, Durchbrüche gestanzt werden und daß anschließend der Blechstreifen zu einer Polzahn-Hülse geformt wird. Dieses Herstellungsverfahren läßt sich einfach durchführen, wobei nach dem Stanzen bereits die genaue Zuordnung der Polzähne zueinander vorgegeben ist.
Zusätzliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen aufgeführt. Nachstehend ist die Erz in dung mit ihren wesentlichen Einzelheiten nahand der Zeichnung noch näher erläutert.
Es zeigt: Fig. 1 eine Seitenansicht eines zum Teil aufgebrochen dargestellten, 2-phasigen Schrittmotors, Fig. 2 eine Seitenansicht einer gerollten Polzahn-Hülse, Fig. 3 die in Fig.2 gezeigte Polzahn-Hülse in Stirnseitenansicht, Fig. 4 eine Aufsicht einer Abwicklung der in Fig.2 u. 3 gezeigten Polzahn-Hülse und Fig. 5 eine andere Ausführungsform einer Polzahn-Hülse in Abwicklungs-Darstellung.
Ein Schrittmotor 1 (Fig.1) weist einen mit einer Abtriebswelle 2 verbundenen Rotor 3 auf, der von einem im ganzen mit 4 bezeichneten Stator umgeben ist. Bei dem dargestiten 2-phasigen Schrittmotor 1 sind zwei Statorkammern 5 mit darin befindlichen Spulen 6 vorgesehen. Außerdem hat der Stator 4 Polkränze 7 mit Polzähnen 8 (vgl. auch Fig.2). Zu jeder Phase bzw. jeder Spule 6 gehören zwei benachbarte Polkränze 7, deren etwa axial gerichtete Polzähne 8 zueinanderweisen und in Umfangsrichtung zueinander versetzt sind. An diesen Polzähnen 8bilden sich bei magnetischer Erregung an einem Polkranz Nordpole und am gegenüberliegenden Polkranz Südpole aus. Der Rotor 3 weist Permanentmagnete auf. Je nach Erregung der Spulen 6 stellen sich unterschiedlihe Lagen des Rotors 3 ein, wobei dieser als kleinste Bewegung einen Schritt ausführen kann.
Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, daß die Polkränze 7 des Stators 4 einstückig miteinander verbunden sind und eine gemeinsame Polzahn-Hülse 9 bilden, wie dies gut in Fig. 2 u. 3 erkennbar ist. Die hier gezeigte Polzahn-Hülse 9 hat vier jeweils mit Polzähnen 8 versehene Polkränze 7. Dazu weist die Hülse 9 an ihren beiden axialen Enden 10 sowie im Mittelbereich 11 umlaufende Ringteile 14 auf, an denen jeweils zueinander weisende und in Umfangsrichtung zueinander versetzte Polzähne 8 axial vorstehen. An dem im Mittelbereich 11 angeordneten Ringteil 14 stehen beidseitig axial Polzähne 8 vor, so daß hier das mittige Ringteil 14 gleichzeitig Teil von zwei Polkränzen 7 ist. Die einzelnen Polkränze 7 sind untereinander einstückig miteinander verbunden. Dadurch ist sichergestellt, daß die relative Lage der Polzähne 8 zueinander von vorneherein festgelegt ist. Polverschiebungsfehler sowie ein Mittenversatz zwischen den einzelnen Polkränzen können somit vermieden werden.
Als Verbindungen zwischen den einzelnen Polkränzen 7 sind Verbindungsstege 12 vorgesehen. Diese sind von ihrer Anzahl und ihrem Querschnitt her so bemessen, daß sie einerseits eine genügend stabile Verbindung zwischen den Polkränzen 7 ergeben, daß andererseits aber unerwünschte Magnetverluste so klein wie möglich gehalten werden. Fig. 4 zeigt eine aus einem gestanzten Blechstreifen 13 bestehende Abwicklung einer Polzahn-Hülse 9, bei der zwischen benachbarten Polkränzen 7 jeweils nur zwei Verbindungsstege 12 vorgesehen sind.
Gut erkennbar ist auch, daß die zwischen einzelnen Pol zähnen und benachbarten Ringteilen 14 befindlichen Verbindungsstege 12 sehr schmal und insbesondere erheblich schmaler als die Polzahn-Enden ausgebildet sind. Bei einer Breite der schmalen Polzahn-Enden von z.B. 3 mm kann die Breite der Verbindungsstege 12 etwa 0,5 mm betragen.
Bei der abgewandelten Ausführungsform nach Fig. 5 sind zwischen benachbarten Polkränzen 7 jeweils drei Verbindungsstege 12 vorgesehen, wobei sich vorzugsweise jeweils an den Umfangsenden 15 und etwa im Mittelbereich der Längserstreckung des Blechstreifens 13 solche Verbindungsstege 12 befinden.
Die etwa zick-zack-förmigen Durchbrüche 16 und auch die Umrißkontur zumindest an den Enden des Blechstreifens 13 werden mittels eines Stanzwerkzeuges eingebracht. Anschließend wird dieser gestanzte Blechstreifen 13 zu einer Polzahn-Hülse 9 gerollt, wie dies in Fig. 2 und 3 erkennbar ist. Die stirnseitigen Umfangsenden 15 werden dabei stumpf gegeneinander ausgerichtet und können ggf. miteinander verschweißt oder anderweitig verbunden werden.
Wie in Fig. 1 erkennbar, ist die Polzahn-Hülse 9 innerhalb des oder der Spulenkcrper 17 für die Spulen 6 gelagert und nach außenhin auch abgestützt. Innenseitig greifen insbesondere aus Kunststoff bestehende Lagerformteile in die Hülse 9 ein, so daß diese auch von innen her abgestützt und festgelegt ist.
Die Polzahn-Hülse 9 kann zusammen mit dem Rotor 3 sowie mit der Hülse 9 verbundenen Lagern eine z.B. durch Rastmomentmessung prüfbare Baugruppe bilden.Diese Baugruppe kann dann für eine Endmontage des Schrittmotors 1 mit den übrigen Bauteilen - Erregerspulen, Rückschlußbleche, Gehäuse und dgl. -versehen werden. Dabei können diese Zusatzteile unabhängig von der die Polzahn-Hülse 9 und den Rotor 3 aufweisenden Baugruppe dimensioniert werden. Dadurch kann auf einfache Weise die Motorlänge, der Motordurchmesser und auch die Abgabeleistung variiert werden. Ferner können damit auch sehr dünne und lange Schrittmotoren 1 für spezielle Einbauverhältnisse, z.B. bei Schreibmaschinenwalzen, realisiert werden.
Nach einer etwas abgewandelten Ausführungsform der Erfindung kann die Polzahn-Hülse 9 innenwandseitig in den sie umgebenden Spulenkörper 17 eingebettet sein. Dies kann in einem Spritzverfahren beim Herstellen des Spulenkörpers erfolgen.
Die Einbettungstiefe der Hülse 9 kann etwa deren Blechdicke entsprechen, so daß die in die Durchbrüche 16 der Hülse 9 eingreifenden Spulenkörper-Innenwandteile und die Innenwand der Hülse 9 bündig sind. Dadurch kann ein sehr kleiner Luftspalt zwischen Rotor 3 und Polzahn-Hülse 9 realisiert werden.
Ggf. kann die Hülse 9 auch etwas weiter im Spulenkörper eingelassen sein, wobei dann die-Innenwand dieser Einheit durch eine die Hülse 9 innenseitig etwas überdeckende Kunststoffhaut gebildt ist. Dadurch ist die Hülse 9 vollständig ummantelt und gut geschützt und isoliert untergebracht.
Durch die Verwendung und Ausbildung einer Polzahn-Hülse 9 und die dadurch erzielte hohe Präzision hinsichtlich von Polverschiebungsfehlern und Mittenversatz, kann der mechanische Luftspalt zwischen Rotor und Stator kleiner als bei der bisherigen Bauweise gehalten werden. Weiterhin besteht die Möglichkeit, die Erregerspulen als sogenannte Flachspulen auszubilden und dadurch näher an den Luftspalt anordnen zu können. Dadurch wird eine bessere Flußkopplung erreicht. Insgesamt trägt dies zu einer guten Abgabeleistung des Schrittmotors 1 bei.
Erwähnt sei noch, daß der Schrittmotor 1 auch als Glockenankermotor ausgiildet sein kann, wobei dann die Polzahn-Hülse 9 den Rotor bildet.
Alle in der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
Zusammenfassung

Claims

Schrittmotor sowie Verfahren zur Herstellung Ansprüche 1. Schrittmotor, insbesondere 2-phasiger-Schrittmotor, mit einem Rotor, einem je Phase zwei Polkränze aufweisenden Stator, wobei die jeweils zu einer Phase gehörenden Polkränze etwa axial gerichtete und zueinander in Umfangsrichtung versetzte Polzähne aus Blech aufweisen, sowie mit wenigstens einer Spule für jede Phase, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß wenigstens die Polkränze (7) einer Phase einstückig miteinander verbunden sind und eine gemeinsame Polzahn-Hülse (9) bilden.
2. Schrittmotcr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Polkränze (7) des Schrittmotors (1) zu einer gemeinsamen Polzahn-Hülse (9) einstückig verbunden sind.
3. Schrittmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Polzahn-Hülse (9) bei einem 2-Stator-Motor an ihren beiden axialen Enden (10) sowie im Mittelbereich (11) umlaufende Ringteile (14) aufweist, an denen zueinanderweisende Polzähne (8) zur Bildung von Polkränzen (7) axial vorstehen und daß zwischen einzelnen Polzähnen (8) und benachbarten Ringteilen (14) Verbindungsstege (12) vorgesehen sind.
4. Schrittmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstege (12) einen geringeren Querschnitt als die Zahnenden aufweisen, vorzugsweise z.B. bei einer Zahnenden-Breite von etwa 3 mm, 0,5 mm betragen.
5. Schrittmotor nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen benachbarten Polkränzen (7) wenigstens zwei, vorzugsweise drei Verbindungsstege (12) vorgesehen sind und daß sich vorzugsweise an den Umfangsenden der Polzahn-Hülse (9) solche Verbindungsstege (12) befinden.
6. Schrittmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die stirnseitigen Umfangsenden (15) der Polzahn-Hülse (9) stumpf gegeneinander gerichtet sind.
7. Schrittmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Polzahn-Hülse (9) aus einem gerollten Blechstanzstreifen besteht und daß die Hülse (9) ggf.

an ihrer Trennstelle verbunden, insbesondere ve-rschweißt ist.
8. Schrittmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, däß er als Glockenanker-Schrittmotor ausgebildet ist und daß die Polzahn-Hülse (9) den Rotor bildet.
9. Schrittmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Polzahn-Hülse (9) mit einem sie umgebenden Spulenkörper (17) verbunden und insbesondere innenseitig in den Spulenkörper vzw. etwa bündig eingelassen ist.
10. Verfahren zum Herstellen der Polkränze eines Stators, ggfs. eines Rotors, insbesondere für einen Schrittmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in einen flachen Blechstreifen (13) entsprechend der Umrißform von Polzähnen (8) für wenigstens eine Phase, Durchbrüche (16) gestanzt werden und daß anschließend der Blechstreifen zu einer Polzahn-Hülse (9) geformt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Blechstreifen (13) nach dem Stanzen zu einer Polzahn-Hülse gerollt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die stirnseitigen Enden (15) des Blechstreifens (13) beim Formen der Hülse (9) stumpf gegeneinander ausgerichtet und ggfs. miteinander verschweißt werden.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Polzahn-Hülse (9) innenwandseitig in einen sie umgebenden Spulenkörper (17) eingebettet, vorzugsweise bei einem Spritzverfahren des Spulenkörpers (17) mit eingespritzt wird.

- Beschreibung -