DE3735732A1

DE3735732A1 - Stepping motor with a permanent-magnet phase

Info

Publication number: DE3735732A1
Application number: DE19873735732
Authority: DE
Inventors: Manfred Prof Dr Sc Techn Rauch; Thomas Dr Ing Gottwald; Holger Dipl Ing Felber
Original assignee: KARL MARX STADT TECH HOCHSCHUL
Current assignee: KARL MARX STADT TECH HOCHSCHUL
Priority date: 1986-11-06
Filing date: 1987-10-22
Publication date: 1988-05-11
Also published as: DD255824A1; CH677710A5

Abstract

The invention relates to a stepping motor with a permanent-magnet phase which is used for converting discrete electrical signals into mechanical movement. It is characterised in that one phase is activated by permanent magnets, without any electrical excitation. It can be used advantageously especially wherever mechanical positioning tasks are characterised by long and frequent dwell times, such as in the case of printer roller drives, moving drilling heads, etc. The aim and object of the invention are to develop a stepping motor which can produce a holding force at rest without having to use energy continuously to do so. According to the invention, the stepping motor has a continuously permanent-magnet-excited phase magnet system and further phase magnet systems which can be excited electrically and whose pitch offset deviates in a defined manner from their phase angle. Only the permanent-magnet-excited phase magnet system acts when no current is flowing. When current is flowing through a phase magnet system which can be excited electrically, its effect is added to that of the permanent-magnet-excited phase magnet system, so that the corresponding phase is adjusted.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schrittmotor mit permanentmagnetischer Phase, der zur Umwandlung diskreter elektrischer Signale in mechanische Bewegung dient. Er ist insbesondere ueberall dort vorteilhaft anwendbar, wo mechanische Positionieraufgaben zu erfuellen sind, die durch digital arbeitende elektronische Systeme gesteuert werden sollen und durch lange und haeufige Verweilzeiten gekennzeichnet sind. Solche Motoren sind fuer den Einsatz in der Druck-, Bearbeitungs- und Handhabetechnik geeignet und koennen zum Beispiel Drucker- und Schreibmaschinenwalzen, Belichtungskoepfe, Bohrer, Greifer und andere Werkzeuge bewegen.The invention relates to a stepper motor with permanent magnetic Phase leading to the conversion of discrete serves electrical signals in mechanical movement. He is particularly applicable everywhere there, where mechanical positioning tasks have to be performed, through digitally working electronic systems to be controlled and by long and frequent Dwell times are marked. Such engines are for use in printing, processing and handling technology suitable and can for example printer and typewriter rollers, exposure heads, drills, Move the gripper and other tools.

Ueblicherweise werden Permanentmagnete in Schrittmotoren eingesetzt, um elektrische Wicklungen bipolar nutzen zu koennen. Eine Haltekraft im stromlosen Zustand kann dabei nicht zu den entscheidenden Effekten gezaehlt werden.Usually permanent magnets are used in stepper motors used to bipolar electrical windings to be able to use. A holding force in the currentless Condition can not be the decisive effects be counted.

Bei einigen Hybridmotoren ist diese Erscheinung in geringem Masse zu beobachten. Indem sich die Magnetfluesse nicht voellig gleichmaessig auf die Motorpole aufteilen, entstehen Restkraefte bzw. Restmomente, die jedoch nur etwa 6% bis 10% der elektrisch erregbaren Kraefte bzw. Momente ausmachen (BRAEMER: Einfluss von Exzentrizitaeten auf das Schrittverhalten von Hybrid- Schrittmotoren, VDI-Berichte Nr. 482, 1983, S. 105ff; und WEINBECK: Der Schrittmotor als Antriebsaggregat in Geraeten der Datenverarbeitung, feinwerktechnik + micronic 78 (1974) 4, S. 146ff). In den meisten Faellen genuegen diese geringen Selbsthaltekraefte bzw. -momente nicht, um das zu positionierende Objekt sicher zu fixieren. Auf herkoemmliche Art wird deshalb das betreffende Magnetsystem des Schrittmotors fortwaehrend mit Strom beaufschlagt. Das ist vor allem dort energetisch sehr unguenstig, wo der Einsatzfall des Schrittmotors ein haeufiges laengeres Verweilen vorsieht. In einer bekannt gewordenen Loesung werden Linearschrittmotoren mit Haltekraft im stromlosen Zustand beschrieben. Der spezielle Vorteil dieser Motoren, nur eine einzige Steuerwicklung zu benoetigen, wird dort durch den Nachteil erkauft, dass keine elektrische Schrittweiten-Halbierung moeglich ist. Zudem ist der Wirkungsgrad der dort beschriebenen Anordnungen noch sehr gering.With some hybrid engines, this phenomenon is in to be observed to a small extent. By the magnetic fluxes not completely even on the motor poles divide, there are residual forces or moments that however only about 6% to 10% of the electrically excitable Make up forces or moments (BRAEMER: Influence of Eccentricities on the step behavior of hybrid Stepper Motors, VDI Reports No. 482, 1983, p. 105ff; and WEINBECK: The stepper motor as a drive unit in Devices of data processing, precision engineering + micronic 78 (1974) 4, pp. 146ff). In most cases these low self-holding forces or moments are sufficient not to securely position the object to be positioned fix. In a conventional way, the one in question becomes Continuous magnet system of the stepper motor supplied with electricity. That is especially energetic there very unfavorable where the use of the stepper motor a frequent long stay provides. In One solution that has become known is linear stepper motors described with holding force in the de-energized state. The special advantage of these motors, only one only need tax winding is through there bought the disadvantage that no electrical step size halving is possible. In addition, the efficiency the arrangements described there still very much low.

Ziel der Erfindung ist es, den durchschnittlichen Energieverbrauch von Schrittmotoren, deren Betrieb durch relativ grosse Verweilzeiten gekennzeichnet ist, wesentlich zu senken.The aim of the invention is the average energy consumption of stepper motors whose operation by relatively long dwell times are marked, significantly lower.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schrittmotor zu entwickeln, der im Stillstand eine erhebliche Haltekraft bzw. ein Haltemoment erzeugen kann, ohne dabei staendig Energie zu verbrauchen, und der gleichzeitig die Vorteile herkoemmlicher Schrittmotoren, wie Feinpositionierung, aufweist.The object of the invention is to provide a stepper motor develop a considerable holding force at standstill or can generate a holding torque without doing so constantly consuming energy, and at the same time the advantages of conventional stepper motors, such as fine positioning, having.

Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass ein Schrittmotor ausser zwei oder mehr mit Steuerwicklungen versehenen, elektrisch erregbaren Phasen-Magnetsystemen ein mit einem Permanentmagnet ausgestattetes und damit staendig erregtes Phasen-Magnetsystem besitzt. Die Versaetze der Verzahnungen der elektrisch erregbaren Phasen-Magnetsysteme innerhalb einer Verzahnungs-Periode weichen dabei definiert von der Phasenlage der betreffenden Systeme ab. Die Verzahnungen der elektrisch erregbaren Phasen-Magnetsysteme sind dabei um ein Viertel der Periode plus die Haelfte des die betreffende Phase kennzeichnenden Versatzes gegenueber der Verzahnung des permanent erregten Phasen-Magnetsystems versetzt. Im Falle beispielsweise eines dreiphasigen erfindungsgemaessen Schrittmotors enthaelt dieser ein permanent erregtes und zwei elektrisch erregbare Phasen-Magnetsysteme, deren Verzahnungen um +5/12 bzw. -5/12 der Verzahnungs-Periode gegenueber der Verzahnung des permanent erregten Phasen-Magnetsystems versetzt sind. Im Falle eines vierphasigen erfindungsgemaessen Schrittmotors enthaelt dieser ein permanent erregtes und drei elektrisch erregbare Phasen-Magnetsysteme, von denen eins um +3/8, ein weiteres um -3/8 und das dritte um 1/2 der Verzahnungs-Periode gegenueber dem permanent erregten Phasen- Magnetsystem versetzt verzahnt sind.According to the invention, the object is achieved by that a stepper motor except two or more with Control windings provided, electrically excitable phase magnet systems one equipped with a permanent magnet and thus constantly excited phase magnet system owns. The offsets of the gears of the electrical excitable phase magnet systems within a toothing period differ from defined the phase of the systems concerned. The gears the electrically excitable phase magnet systems are around a quarter of the period plus half of the offset characterizing the phase in question compared to the interlocking of the permanently excited Phase magnet system offset. In the case, for example of a three-phase stepper motor according to the invention this contains one permanently excited and two electrically excitable phase magnet systems, their teeth by +5/12 or -5/12 of the gear period compared to the teeth of the permanently excited phase magnet system are offset. In the case of a four-phase stepper motor according to the invention this one permanently excited and three electrically excitable phase magnet systems, one of which is around +3/8, another by -3/8 and the third by 1/2 of the gear period compared to the permanently excited phase Magnet system are staggered.

Beim vierphasigen erfindungsgemaessen Schrittmotor kann ferner das dritte, um 1/2 der Verzahnungs-Periode versetzt verzahnte elektrisch erregbare Phasen-Magnetsystem gegebenenfalls fortgelassen werden, wobei dessen Wirkung durch gleichzeitige Aktivierung der benachbarten beiden elektrisch erregbaren Phasen-Magnetsysteme hervorzurufen ist.In the four-phase stepper motor according to the invention the third, offset by 1/2 of the gear period toothed electrically excitable phase magnet system may be omitted where appropriate Effect by simultaneous activation of the neighboring two electrically excitable phase magnet systems is to be caused.

Der erfindungsgemaesse Schrittmotor kann so aufgebaut sein, dass alle Phasen-Magnetsysteme einen gemeinsamen ferromagnetischen Rueckschluss besitzen. Ebensogut kann dieser gemeinsame Rueckschluss entfallen, wobei ferromagnetische Teile des permanent erregten Phasen-Magnetsystems den elektrisch erregbaren Phasen-Magnetsystemen mit als Rueckschluss dienen, und das permanent erregte Magnetsystem einen eigenen Rueckschluss besitzt.The stepper motor according to the invention can be constructed in this way be that all phase magnet systems have a common one have ferromagnetic inference. Can just as well this common inference is omitted, with ferromagnetic Parts of the permanently excited phase magnet system the electrically excitable phase magnet systems serve as a conclusion, and that permanently excited Magnet system has its own inference.

Zur Aktivierung einer anderen als der permanentmagnetischen Phase wird das betreffende elektrisch erregbare Phasen-Magnetsystem bestromt. Die Amplitude der Kraft/Weg-Funktion des elektrisch erregten Phasen- Magnetsystems muss dabei den 2 sin(Phi/2)-fachen Wert der des permanent erregten Phasen-Magnetsystems aufweisen, wobei Phi der die betreffende Phase kennzeichnende Versatz ist (eine volle Periode entspricht Phi = 360 Grad). Die Superposition der Kraft/Weg-Funktion des permanent erregten und der des elektrisch erregten Phasen-Magnetsystems ergibt dann eine Kraft/Weg-Funktion, deren Amplitude der des permanent erregten Phasen-Magnetsystems entspricht und deren Nullstelle, welche die magnetische Rast des Laeufers bestimmt, mit der die betreffende Phase kennzeichnenden Auslenkung Phi des Laeufers identisch ist. Voraussetzung dafuer ist, dass alle Kraft/Weg-Funktionen einen annaehernd sinusfoermigen Verlauf besitzen.To activate a magnet other than the permanent one Phase becomes the relevant electrically excitable Phase magnet system energized. The amplitude of the Force / displacement function of the electrically excited phase Magnet system must be 2 sin (Phi / 2) times the value that of the permanently excited phase magnet system, where Phi is the characterizing phase Offset is (a full period corresponds to Phi = 360 Degree). The superposition of the force / displacement function of the permanently excited and that of the electrically excited Phase magnet system then results in a force / displacement function, whose amplitude is that of the permanently excited phase magnet system corresponds and their zero, which determines the magnetic catch of the runner with the deflection characterizing the phase in question Phi of the runner is identical. Prerequisite for this is that all force / displacement functions approximate one have a sinusoidal course.

Der erfindungsgemaesse Schrittmotor kann sowohl als Linear- als auch als Rotationsschrittmotor aufgebaut sein.The stepper motor according to the invention can be used both as Built as a linear as well as a rotary stepper motor be.

Der besondere Vorteil des erfindungegemaessen Schrittmotors besteht in der Kombination der Eigenschaft permanenter Haltekraefte im stromlosen Zustand in einer Stellung pro Periode mit der Faehigkeit der Feinpositionierung. Zudem sind nach Wunsch drei-, vier-, fuenf- und mehrphasige Motoren der erfindungsgemaessen Art moeglich. Im Falle eines vierphasigen Schrittmotors ist sogar eines der drei elektrisch erregbaren Phasen- Magnetsysteme redundant ohne Einschraenkung der Funktionsfaehigkeit, wodurch Material gespart und Masse und Volumen verringert werden koennen. The particular advantage of the stepper motor according to the invention consists in the combination of the property permanent Holding forces when de-energized in one Position per period with the ability of fine positioning. In addition, three, four, five and multi-phase motors of the type according to the invention possible. In the case of a four-phase stepper motor even one of the three electrically excitable phase Magnetic systems redundant without restriction of functionality, which saves material and mass and Volume can be reduced.

Die Erfindung wird an drei Ausfuehrungsbeispielen und anhand von sechs Zeichnungen naeher erlaeutert. Dabei zeigenThe invention is based on three exemplary embodiments and based on six drawings. Show

Fig. 1 eine Ausfuehrung als vierphasiger Linearschrittmotor Fig. 1 is an embodiment as a four-phase linear stepper motor

Fig. 2 eine Ausfuehrung als dreiphasiger Linearschrittmotor ohne gemeinsamen Rueckschluss Fig. 2 is an embodiment as a three-phase linear stepper motor without common inference

Fig. 3 eine Ausfuehrung als dreiphasiger Rotationsschrittmotor ohne gemeinsamen Rueckschluss Fig. 3 shows an embodiment as a three-phase rotary stepper motor with no common Rueckschluss

Fig. 4 das Zeigerbild eines dreiphasigen erfindungsgemaessen Schrittmotors Fig. 4, the pointer image a three-phase stepping motor according to the invention

Fig. 5 das Zeigerbild eines vierphasigen erfindungsgemaessen Schrittmotors Fig. 5, the pointer image of a four-phase stepping motor according to the invention

Fig. 6 die Kraft/Weg-Funktion eines vierphasigen erfindungsgemaessen Schrittmotors ueber eine Periode Fig. 6 shows the force / distance function of a four-phase stepping motor according to the invention over a period

Das erste Ausfuehrungsbeispiel stellt einen vierphasigen Linearschrittmotor mit gemeinsamem Rueckschluss dar (Fig. 1). Dieser besitzt eine verzahnte Statorschiene, welche den ferromagnetischen Rueckschluss 1 des erfindungsgemaessen Schrittmotors bildet. Entlang dieser Statorschiene bewegt sich der Laeufer, welcher vier Phasen-Magnetsysteme enthaelt, wovon eins ein permanent erregtes Phasen-Magnetsystem 10 a ist und einen Permanentmagnet 14 besitzt, waehrend die anderen, elektrisch erregbaren Phasen-Magnetsysteme 10 b, 10 c, 10 d jeweils mit Steuerwicklungen 13 bestueckt sind. Die Verzahnungen 15 a, 15 b, 15 c, 15 d der Phasen-Magnetsysteme 10 a, 10 b, 10 c, 10 d stehen der Verzahnung 5 des ferromagnetischen Rueckschlusses 1 nahe gegenueber und sind untereinander versetzt. Die Verzahnung 15 b ist gegenueber der Verzahnung 15 a um 3/8 der Verzahnungs- Periode versetzt, die Verzahnung 15 c um 1/2 und die Verzahnung 15 d um 5/8 (= -3/8). Unter der Periode der Verzahnung wird bei Schrittmotoren der Abstand der Mitte eines Zahnes zur Mitte eines benachbarten Zahnes verstanden.The first exemplary embodiment represents a four-phase linear stepper motor with common inference ( FIG. 1). This has a toothed stator rail, which forms the ferromagnetic inference 1 of the stepper motor according to the invention. Along this stator rail moves the runner, which contains four phase magnet systems, one of which is a permanently excited phase magnet system 10 a and has a permanent magnet 14 , while the other, electrically excitable phase magnet systems 10 b , 10 c , 10 d each are equipped with control windings 13 . The teeth 15 a , 15 b , 15 c , 15 d of the phase magnet systems 10 a , 10 b , 10 c , 10 d are close to the teeth 5 of the ferromagnetic inference 1 and are offset from one another. The toothing 15 b is offset from the toothing 15 a by 3/8 of the toothing period, the toothing 15 c by 1/2 and the toothing 15 d by 5/8 (= -3/8). In stepper motors, the period of the toothing is understood to mean the distance between the center of one tooth and the center of an adjacent tooth.

Die Funktion des Schrittmotors nach dem ersten Ausfuehrungsbeispiel soll anhand Fig. 5 verdeutlicht werden. Den vier Phasen sind Laeuferpositionen bei 0, 1/4, 1/2 und 3/4 der Periode innerhalb derselben eigen. Unter Beruecksichtigung des Umstandes, dass das Phasen-Magnetsystem 10 a staendig wirksam ist, muessen die Komponenten, die von den Phasen-Magnetsystemen 10 b, 10 c, 10 d geliefert werden, um 1/4 + Phi/2 versetzt sein (d. h. 3/8, 1/2 und 5/8) und den 2 sin(Phi/2)-fachen Betrag aufweisen (d. h. , 2, ). Voraussetzung fuer die Funktionsfaehigkeit ist ein etwa sinusfoermiger Verlauf der statischen Kraft/Weg-Funktionen der einzelnen Phasen-Magnetsysteme. Fig. 6 zeigt die Verlaeufe 30 a (Phasen-Magnetsystem 10 a) und 30 b, 30 c, 30 d (jeweils Phasen-Magnetsystem 10 b, 10 c bzw. 10 d gemeinsam mit 10 a erregt). Die Kraft/Weg-Funktionen sind von der Zahngeometrie der Verzahnung abhaengig. Die in Fig. 6 dargestellten Funktionen wurden fuer eine Verzahnung mit 0,6 mm Zahnbreite und 0,6 mm Zahnlueckenbreite und einer Zahntiefe von 0,5 mm ermittelt.The function of the stepper motor according to the first exemplary embodiment is to be illustrated with reference to FIG. 5. The four phases have runner positions at 0, 1/4, 1/2 and 3/4 of the period within them. Taking into account the fact that the phase magnet system 10 a is continuously effective, the components supplied by the phase magnet systems 10 b , 10 c , 10 d must be offset by 1/4 + Phi / 2 (ie 3rd / 8, 1/2 and 5/8) and 2 sin (Phi / 2) times the amount (ie, 2,). A prerequisite for the functionality is an approximately sinusoidal course of the static force / displacement functions of the individual phase magnet systems. Fig. 6 shows the courses 30 a (phase magnet system 10 a) and 30 b , 30 c , 30 d (each phase magnet system 10 b , 10 c and 10 d excited together with 10 a ). The force / displacement functions depend on the tooth geometry of the toothing. The functions shown in FIG. 6 were determined for a toothing with a tooth width of 0.6 mm and a tooth gap of 0.6 mm and a tooth depth of 0.5 mm.

Im Falle eines vierphasigen erfindungsgemaessen Schrittmotors kann das dem permanent erregten Phasen- Magnetsystem 10 a gegenueberstehende elektrisch erregbare Phasen-Magnetsystem 10 c auch gaenzlich entfallen. Dessen Funktion wird ersetzt, indem an dessen Stelle die beiden anderen elektrisch erregbaren Phasen-Magnetsysteme 10 b und 10 d gleichzeitig erregt werden. Die Summe der von ihnen erzeugten Kraefte entspricht in Betrag und Richtung der Kraft, die von dem fortgelassenen Phasen-Magnetsystem erzeugt werden sollte.In the case of a four-phase stepper motor according to the invention, the electrically excitable phase magnet system 10 c opposite the permanently excited phase magnet system 10 a can also be omitted entirely. Its function is replaced by the two other electrically excitable phase magnet systems 10 b and 10 d being excited simultaneously in its place. The sum of the forces generated by them corresponds in magnitude and direction to the force that should be generated by the omitted phase magnet system.

Als zweites Ausfuehrungsbeispiel wird ein dreiphasiger Linearschrittmotor mit permanentmagnetischer Phase ohne gemeinsamen Rueckschluss aller Phasen-Magnetsysteme beschrieben (Fig. 2). Das permanent erregte Phasen- Magnetsystem 10 a ist hierbei als Statorschiene ausgebildet, welche zwei eine Verzahnung 5 tragende ferromagnetische Leitstuecke enthaelt, zwischen denen sich ein oder mehrere gleichsinnig gepolte Permanentmagnete 14 befinden. Den ferromagnetischen Rueckschluss des Phasen-Magnetsystems 10 a bildet eine kurze Bruecke, die im Laeufer des Schrittmotors untergebracht ist und ueber ihre Verzahnung 15 a die beiden ferromagnetischen Leitstuecke der Statorschiene verbindet. Die elektrisch erregbaren Phasen-Magnetsysteme 10 b und 10 c sind ebenfalls im Laeufer angeordnet und tragen Steuerwicklungen 13. Ihre Verzahnungen 15 b, 15 c sind gegenueber der Verzahnung 15 a um 5/12 bzw. 7/12 (= -5/12) versetzt. Als Rueckschluesse benutzen sie ferromagnetische Leitstuecke des Phasen-Magnetsystems 10 a, die den Stator bilden. Welche der beiden Leitstuecke benutzt werden, ist dabei nicht von Belang. Es sollte jedoch bei der raeumlichen Gestaltung Sorge getragen werden, dass Streufluesse zwischen den beiden ferromagnetischen Leitstuecken der Statorschiene nicht oder sehr wenig die Pole 15 b und 15 c mit durchdringen, da sie dort an den Verzahnungen stoerende Zusatzkraefte bewirkten.As a second exemplary embodiment, a three-phase linear stepper motor with a permanent magnetic phase without common conclusion of all phase magnet systems is described ( FIG. 2). The permanently excited phase magnet system 10 a is designed as a stator rail, which contains two ferromagnetic guide pieces carrying a toothing 5 , between which there are one or more permanent magnets 14 with the same polarity. The ferromagnetic inference of the phase magnet system 10 a forms a short bridge, which is accommodated in the rotor of the stepper motor and connects the two ferromagnetic guide pieces of the stator rail via their teeth 15 a . The electrically excitable phase magnet systems 10 b and 10 c are also arranged in the rotor and carry control windings 13 . Your teeth 15 b , 15 c are offset from the teeth 15 a by 5/12 or 7/12 (= -5/12). As inferences they use ferromagnetic guide pieces of the phase magnet system 10 a , which form the stator. Which of the two control pieces is used is irrelevant. However, care should be taken in the spatial design that stray fluxes between the two ferromagnetic guide pieces of the stator rail do not or only very little penetrate the poles 15 b and 15 c , since they cause additional forces which disrupt the toothing there.

Als drittes Ausfuehrungsbeispiel wird ein dreiphasiger Rotationsschrittmotor mit permanentmagnetischer Phase ohne gemeinsamen Rueckschluss aller Phasen-Magnetsysteme beschrieben (Fig. 3). Das permanent erregte Phasen-Magnetsystem 10 a ist hierbei als Rotor ausgebildet, welcher zahnradartige ferromagnetische Leitstuecke enthaelt, zwischen denen sich ein oder mehrere gleichsinnig gepolte Permanentmagnete 14 befinden. Diese Leitstuecke tragen jeweils die Verzahnung 5. Den ferromagnetischen Rueckschluss des Phasen-Magnetsystems 10 a bildet wiederum eine kurze Bruecke, die im Stator des Schrittmotors untergebracht ist und ueber ihre Verzahnung 15 a die beiden ferromagnetischen Leitstuecke des Rotors verbindet. Die elektrisch erregbaren Phasen-Magnetsysteme 10 b und 10 c sind ebenfalls im Stator angeordnet und tragen Steuerwicklungen 13. Ihre Verzahnungen 15 b, 15 c sind gegenueber der Verzahnung 15 a um 5/12 bzw. 7/12 (= -5/12) versetzt. Als Rueckschluesse benutzen sie ebenfalls die ferromagnetischen Leitstuecke des Phasen-Magnetsystems 10 a, die hier als zahnradartige Teile den Rotor bilden. Welche der beiden Leitstuecke benutzt werden, ist dabei wiederum nicht von Belang.As a third exemplary embodiment, a three-phase rotary stepping motor with a permanent magnetic phase is described without the common conclusion of all phase magnet systems ( FIG. 3). The permanently excited phase magnet system 10 a is designed as a rotor, which contains gear-like ferromagnetic guide pieces, between which there are one or more permanent magnets 14 with the same polarity. These guide pieces each have the toothing 5 . The ferromagnetic inference of the phase magnet system 10 a in turn forms a short bridge, which is accommodated in the stator of the stepper motor and connects the two ferromagnetic guide pieces of the rotor via its toothing 15 a . The electrically excitable phase magnet systems 10 b and 10 c are also arranged in the stator and carry control windings 13 . Your teeth 15 b , 15 c are offset from the teeth 15 a by 5/12 or 7/12 (= -5/12). As inferences, they also use the ferromagnetic guide pieces of the phase magnet system 10 a , which here form the rotor as gear-like parts. Which of the two control pieces are used is again irrelevant.

Anhand Fig. 4 kann die Funktionsweise der Schrittmotoren des zweiten und dritten Ausfuehrungsbeispiels erklaert werden. Den drei Phasen sind Laeuferpositionen bei 0, 1/3 und 2/3 der Periode innerhalb derselben eigen. Unter Beruecksichtigung des Umstandes, dass das Phasen-Magnetsystem 10 a staendig wirksam ist, muessen die Komponenten, die von den Phasen-Magnetsystemen 10 b bzw. 10 c geliefert werden, wie beim ersten Ausfuehrungsbeispiel um 1/4 + Phi/2 versetzt sein (d. h. hier 5/12 bzw. 7/12) und ebenfalls wieder den 2 sin(Phi/2)-fachen Betrag aufweisen, was hier jeweils ergibt. Auch hier ist etwa sinusfoermiger Verlauf der Kraft/Weg-Funktionen der einzelnen Phasen- Magnetsysteme die Voraussetzung fuer die ordnungsgemaesse Arbeitsweise.The operation of the stepper motors of the second and third exemplary embodiment can be explained on the basis of FIG. 4. The three phases have intrinsic positions at 0, 1/3 and 2/3 of the period within them. Taking into account the fact that the phase magnet system 10 a is constantly effective, the components supplied by the phase magnet systems 10 b and 10 c must be offset by 1/4 + Phi / 2 as in the first exemplary embodiment ( ie here 5/12 or 7/12) and also again the 2 sin (Phi / 2) times the amount, which results here in each case. Here too, a sinusoidal course of the force / displacement functions of the individual phase magnet systems is the prerequisite for the correct functioning.

Claims

1. stepper motor with permanent magnetic phase, consisting of magnetically non-coupled, toothed poles containing phase magnet systems and associated toothed ferromagnetic yokes, characterized in that a permanently excited phase magnet system ( 10 a) contains a permanent magnet ( 14 ) reinforced with ferromagnetic guide pieces, while the other two or more phase magnet systems as electrically excitable phase magnet systems ( 10 b , 10 c , 10 d) consist of guide pieces provided with a control winding ( 13 ), the toothings ( 15 b , 15 c , 15 d) of electrically excitable phase magnet systems ( 10 b , 10 c , 10 d) are offset from the toothing ( 15 a) of the permanently excited phase magnet system ( 10 a) by a quarter of the period plus half of the offset characterizing the phase in question, whereby Under the period of the toothing to understand the distance from the center of a tooth to the center of an adjacent tooth hen is.

2. Stepper motor according to claim 1, characterized in that the stepper motor has three phase magnet systems, the teeth ( 15 b , 15 d) of two electrically excitable phase magnet systems ( 10 b , 10 d) by +3/8 or - 3/8 of the toothing period with respect to the toothing ( 15 a) of the permanently excited phase magnet system ( 10 a) are offset.

3. stepper motor according to claim 1 or 2, characterized in that the stepper motor as a linear stepper motor is constructed.

4. stepper motor according to claim 1 or 2, characterized in that the stepper motor is a rotary stepper motor is constructed.