DE4124094C2 - Elektromagnetisches Drehstellglied - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektromagnetisches Drehstellglied gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein solches, aus der EP-A-0 329 471 bekanntes Drehstellglied weist einen Rotor auf, der eine Stützscheibe aus einem nicht-magnetischen Material umfaßt und mit einer Achse senkrecht zu seiner Ebene drehbar ist. Dieser ist an seinem Umfang mit Einsätzen versehen, welche kreissymmetrisch verteilt sind. Diese Einsätze sind aus einem permanentmagnetischen Material hergestellt und in paralleler Zuordnung zur Achse abwechselnd gegensinnig magnetisiert. Ein Stator umfaßt ein zylindrisches Gehäuse aus einem nicht-magnetischen Material, welches eine erste Stirnwand und eine zweite Stirnwand hat. Die Innenfläche der ersten Stirnwand des Gehäuses ist mit einer ersten, ringförmigen Scheibe aus einem nicht-permanentmagnetischen Material bedeckt, welches Spulen trägt, die kreissymmetrisch verteilt angeordnet sind. Die Innenfläche der zweiten Stirnwand des Gehäuses ist mit einer zweiten, ringförmigen Scheibe aus magnetischem Material bedeckt. Die Stützscheibe umfaßt ein Mittelnabenteil, das zwischen den ersten und zweiten, ringförmigen Scheiben angeordnet und mittels eines ersten Lagers und eines zweiten Lagers drehbeweglich gelagert ist, welche angrenzend an die ersten und zweiten Stirnwände jeweils angeordnet sind. Bei diesem Stellglied besteht ein Nachteil darin, daß ein beträchliches mechanisches Geräusch erzeugt wird, wenn der Rotor durch die Spulen beim Anlegen von elektrischen Wechselimpulsen angezogen wird.

Aus der US-PS 4 874 976 ist ein Spindelmotor für magnetooptische Platten bekannt, der Statorwicklungen und Feldmagnete aufweist, die ringförmig gegenüberliegend von den Statorwicklungen angeordnet sind. Eine Drehwelle wird von zwei Lagern gelagert, die mittels Tellerfedern in axialer Richtung auseinandergedrückt werden.

Aus der DE-A-33 44 249 ist es bekannt, bei einem Motor die Einstellung des Axialspiels eines Gleitlagers bzw. der Anpreßkraft eines Kugellagers gegen einen Wellenbund in Axialrichtung mittels einer Einstellscheibe mit Auflagestufen, die sich an einem Nocken abstützt und einer Federscheibe, die Wellenberge und Wellentäler aufweist, vorzunehmen.

Aus der DE-AS 12 07 482 ist ein Elektromotor bekannt, bei dem ein wellenförmig ausgebildetes Federelement zum Ausgleich zwischen Gehäuse und Lager angeordnet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Drehstellglied der gattungsgemäßen Art so zu verbessern, daß die Geräuschemission des Drehstellgliedes auf einfache Weise wirksam reduziert wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanpruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Ein Rotor weist eine Stützscheibe aus einem nicht-magnetischen Material auf, und ein Stator aus einem nicht-magnetischen Material weist eine erste und zweite Stirnwand auf. Ein erstes Lager ist angrenzend an die erste Stirnwand angeordnet, und ein zweites Lager ist beabstandet vom ersten Lager angrenzend an die zweite Stirnwand angeordnet. Die Stützscheibe weist ein Mittelnabenteil auf, das zwischen ersten und zweiten Lager angeordnet ist und das ein Ende hat, das dem ersten Lager gegenüberliegt und ein gegenüberliegendes Ende hat, das dem zweiten Lager gegenüberliegt.

Erfindungsgemäß ist eine federnd nachgiebige Unterlegscheibe zwischen dem gegenüberliegenden Ende des Mittelnabenteils und dem zweiten Lager angeordnet. Damit wirkt die Federkraft der Unterlegscheibe derart, daß diese auf das zweite Lager und auf das gegenüberliegende Ende des Mittelnabenteils wirkt, um das Mittelnabenteil vom zweiten Lager wegzudrücken und das Mittelnabenteil gegen das erste Lager hinzudrücken, um ein Spiel zwischen dem Ende des Mittelnabenteils und dem ersten Lager zu vermeiden. Somit wird auf einfache Weise eine Geräuschemission des Drehstellgliedes auf ein Minimum verringert.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt

Fig. 1 eine Axialschnittansicht einer ersten be­ vorzugten Ausführungsform eines elektro­ magnetischen Drehstellglieds nach der Er­ findung,

Fig. 2 eine Radialschnittansicht längs der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 und 4 Radialschnittansichten zur Verdeutlichung der Zuordnung zwischen Radialarmen, Kernen und Einsätzen eines Rotors,

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer federnd nachgiebigen Unterlegscheibe,

Fig. 6 eine weitere Ausführungsform einer federnd nachgiebigen Unterlegscheibe, und

Fig. 7 eine Fig. 1 ähnliche Ansicht zur Verdeutli­ chung einer zweiten bevorzugten Ausführungs­ form des elektromagnetischen Drehstellglieds nach der Erfindung.

Das in den Fig. 1 und 2 gezeigte elektromagnetische Dreh­ stellglied umfaßt im wesentlichen einen Stator 30 und einen Rotor 34. Der Rotor 34 wird in einfacher Weise von einer Stützscheibe 44a gebildet, die aus einem gegossenen Kunstharz oder einem anderen nicht-magnetischen Material hergestellt ist. Die Stützscheibe 44a weist ein Mittelnabenteil 44 auf, das mit einer Abtriebswelle 33 senkrecht zur Ebene der Stütz­ scheibe 44a drehbar ist. Das Mittelnabenteil 44 ist passend auf einer Führungshülse 43 angeordnet, deren Enden sich in einem oberen Lager 40 und einem unteren Lager 39 drehen kön­ nen, welche vom Stator 30 getragen werden. Die Abtriebswel­ le 33 bzw. die Abtriebsachse 33 ist in der Führungshülse 43 aufgenommen und mittels eines Splints 33a an dieser festge­ legt.

Die Stützscheibe 44a des Rotors 34 ist mit vier radialen Aus­ nehmungen versehen, welche kreissymmetrisch verteilt ange­ ordnet sind, und welche jeweils mit einem Einsatz aufgefüllt sind, der insgesamt mit dem Bezugszeichen 45 in Fig. 1 ver­ sehen ist. In Fig. 4 sind diese Einsätze mit unterschiedlichen Bezugszeichen 45a, 45b, 45c und 45d bezeichnet. Jeder Einsatz 45a, 45b, 45c und 45d ist trapezförmig ausgelegt, und die gro­ ßen und die kleinen Grundseiten sind krummlinig. Die Einsätze 45a, 45b, 45c und 45d, die einteilig an der Stützscheibe 44a angeformt oder fest mit dieser mit Hilfe einer Klebe- oder Schweißverbindung verbunden sind, sind aus einem permanent- magnetischen Material hergestellt, welches eine anisotrope Struktur aufweist, deren Hauptachse senkrecht zur Ebene der Stützscheibe 44a ist. Diese Einsätze sind in dieser Richtung abwechselnd gegensinnig magnetisiert.

Der Stator 30 wird im wesentlichen von einem zylindrischen Ge­ häuse gebildet, welches aus zwei schalenförmigen Teilen 36, 37 zusammengesetzt ist, welche aus Kunstharz oder einem anderen nicht-magnetischen Material hergestellt sind. Diese Teile 36, 37 sind auf der jeweiligen Seite des Rotors 34 angeordnet, und die Umfangsteile derselben sind passend zueinander ausgelegt. Das schalenförmige Teil 37 oder die untere Schale umfaßt einen zentralen Ringvorsprung 37b mit einer Bohrung 37c, in der die Abtriebswelle bzw. Abtriebsachse 33 angeordnet ist und an dem das zweite oder untere Lager 39 am oberen Ende des zentralen Ringvorsprungs 37b und eine Ringdichtung 38 fest vorgesehen sind, welche in den zentralen Vorsprung 37b und eine dort vor­ gesehene Ausnehmung eingelegt ist. Das schalenförmige Teil 36 oder die obere Schale umfaßt einen Mittelvorsprung und trägt das obere Lager 40. Auf der Innenfläche einer Stirnwand des schalenförmigen Teils 36 ist eine ringförmige Scheibe 31 aus nicht-permanentmagnetischem Material angeordnet, welche sechs Spulen 50c trägt, welche jeweils einen Spulenkörper 50b umgeben, der auf einen Kern 50a aus magnetischem Material auf­ gesetzt ist. Wie in Fig. 4 gezeigt ist, sind sechs Kerne 50a kreissymmetrisch verteilt angeordnet und bilden ein Teil ei­ ner elektromagnetischen Anordnung, die insgesamt mit 50 be­ zeichnet ist. Auf der Innenfläche einer Stirnwand des scha­ lenförmigen Teils 37 ist eine ringförmige Scheibe 46 aus magne­ tischem Material angeordnet. Auf der zweiten, ringförmigen Scheibe 46 ist ein Ring 32 aus magnetischem Material angeordnet. Wie am deutlichsten aus Fig. 3 zu ersehen ist, umfaßt der Ring 32 ein ringförmiges Band, welches den Außenumfang bildet und sechs radiale Arme 32a, welche kreissymmetrisch verteilt angeordnet sind. Die Außenumfangsteile der ringförmigen Schei­ be 46 und des Rings 32 sind in einer Ausnehmung des schalen­ förmigen Teils 37 aufgenommen. Die sechs Kerne 50a und die sechs Arme 32a sind kreissymmetrisch verteilt angeordnet und sind auf den jeweils zugeordneten Seiten des Rotors 34 vorge­ sehen.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist zu ersehen, daß der Ro­ tor 34 zwischen den ringförmigen Scheiben 31 und 46 angeord­ net ist und mit Hilfe des oberen Lagers 40, das in der Nähe der Stirnwand des schalenförmigen Teils 36 angeordnet ist und mit Hilfe des unteren Lagers 39, das in der Nähe der Stirn­ wand des schalenförmigen Teils 37 angeordnet ist, drehbar ge­ lagert ist. Wie am deutlichsten aus Fig. 1 zu ersehen ist, ist das Mittelnabenteil 44 zwischen den oberen und unteren Lagern 40 und 39 angeordnet und es hat ein oder ein oberes axia­ les Ende, welches dem Lager 40 gegenüberliegt, und ein gegen­ überliegendes oder unteres axiales Ende, welches dem Lager 39 gegenüberliegt. Zwischen dem Lager 40 und dem benachbar­ ten Ende des Mittelnabenteils 44 ist eine Unterlegscheibe 41 angeordnet. Zwischen dem Lager 39 und dem benachbarten En­ de des Mittelnabenteils 44 ist eine federnd nachgiebige Un­ terlegscheibe 42 angeordnet. Wie am deutlichsten aus Fig. 5 zu ersehen ist, ist die federnd nachgiebige Unterlegscheibe 42 aus einem federnd nachgiebigen Material hergestellt und hat die Form eines Ringkörpers mit Wellungen, um drei Wel­ lenberge 42a und drei Wellentäler 42b zu bilden, die abwech­ selnd und kreissymmetrisch verteilt angeordnet sind. Die fe­ dernd nachgiebige Unterlegscheibe 42 belastet das Mittelna­ benteil 44 in Richtung des oberen Lagers 40 vor. Durch diese Auslegung wird ein Axialspiel zwischen dem oberen Lager 40 und dem benachbarten Ende des Mittelnabenteils 44 vermieden. Der Reaktion durch die federnd nachgiebige Unterlegscheibe 42 wirkt das Gesamtgewicht des Rotors 34 entgegen, und diese Reaktions­ wirkung ist größer und es wirkt eine Kraft entgegen, mit der der Rotor 34 die zweite Scheibe 46 und den darauf befindlichen Ring 32 anzieht. Somit wird das erste Lager 40 immer in Kon­ takt mit dem benachbarten Ende des Mittelnabenteils 44 gehalten.

Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform einer federnd nach­ giebigen Unterlegscheibe 242. Ähnlich wie bei der in Fig. 5 gezeigten Form ist die federnd nachgiebige Unterlegscheibe 242 aus einem Federmaterial hergestellt und hat die Form eines Ringkörpers mit Wellengestalt, um zwei Wellenberge und zwei Wellentäler zu bilden, welche kreissymmetrisch verteilt ange­ ordnet sind.

Die Spulen 50c werden mit elektrischen Impulsen wechselnder Polarität über eine gedruckte Schaltungsplatte 47 und einen Kabelstrang 48 versorgt, welcher mit der gedruckten Schaltungs­ platte 47 verbunden ist und über eine Durchführungstülle 49 nach außen geführt ist.

Wenn die Spulen 50c mit elektrischen Impulsen wechselnder Po­ larität versorgt werden, wird durch die Wechselwirkung zwi­ schen den Magnetfeldern, welche diese erzeugen und jenen, die durch die Permanentmagnete 45a, 45b, 45c und 45d des Rotors 34 erzeugt werden, eine schrittweise Fortschaltung des letztge­ nannten sichergestellt. Beim Anlegen von elektrischen Impul­ sen wechselnder Polarität wird der Rotor 34 durch die Spulen 50c angezogen und somit wird das Mittelnabenteil 44 des Rotors 34 derart mit einer Druckkraft beaufschlagt, daß es in festen Kontakt mit dem Lager 40 kommt. Da wie voranstehend beschrieben, kein Axialspiel aufgrund des Anordnens der federnd nachgiebigen Unterlegscheibe 42 vorhanden ist, wird kein nennenswertes Geräusch erzeugt, wenn elektrische Impulse wechselnder Polarität angelegt werden.

Wenn keine elektrischen Impulse wechselnder Polarität angelegt werden, liegen die Permanentmagnete 45a, 45b, 45c und 45d auf den radialen Armen 32a auf, da die Kraft, mit der die Magnete 45a, 45b, 45c und 45d die ringförmige Scheibe 46 anziehen, grö­ ßer als die Kraft ist, mit der die erstgenannten die Kerne 50a anziehen. Dies resultiert aus der Tatsache, daß die Fläche ei­ ner Oberfläche der ringförmigen Scheibe 46, die den Permanent­ magneten 45a, 45b, 45c und 45d des Rotors 34 gegenüberliegt größer als die Gesamtfläche der Oberflächen der Kerne 50a ist, welche dem Permanentmagneten des Rotors gegenüberliegen.

In Fig. 7 wird eine zweite bevorzugte Ausführungsform eines Drehstellgliedes gezeigt. Diese bevorzugte Ausführungsform stimmt im wesentlichen mit der ersten bevor­ zugten Ausführungsform abgesehen davon überein, daß hierbei eine gestürzte Anordnung gegenüber der ersten bevorzugten Aus­ führungsform gewählt ist. Die Anordnung zwischen einem Stator 30 und einem Rotor 34 ist dahingehend modifiziert, daß der Ro­ tor 34 mit der Oberseite nach unten weisend zwischen den ring­ förmigen Scheiben 31 und 46 angeordnet ist. In Abweichung von der ersten bevorzugten Ausführungsform ist die ringförmige Scheibe 31 welche die Spulen 50c umfaßt, auf einem unteren, schalenförmigen Teil 37 angeordnet, während die ringförmige Scheibe 46 auf einem oberen, schalenförmigen Teil 36 angeord­ net ist. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform ist eine Un­ terlegscheibe 41 zwischen einem unteren Lager 39 und dem be­ nachbarten axialen Ende eines Mittelnabenteils 44 angeordnet, und eine federnd nachgiebige Unterlegscheibe 42 ist zwischen einem oberen Lager 40 und dem benachbarten, axialen Ende des Mittelnabenteils 44 angeordnet. Die federnd nachgiebige Unter­ legscheibe 42 ist derart gewählt, daß ihre Reaktionskraft die resultierende Kraft, erhalten durch die Subtraktion einer Kraft infolge des Gewichts des Rotors 34 von einer Kraft, mit der die Permanentmagnete 45 die ringförmige Scheibe 46 anziehen, überwindet.

Claims (2)

1. Elektromagnetisches Drehstellglied, mit
einem Rotor (34), welcher eine Stützscheibe (44a) aus nicht-magnetischem Material aufweist, mit einer Achse bzw. Welle (33), die senkrecht zu dessen Ebene drehbar ist und an seinem Umfang mit Einsätzen (45a, 45b, 45c, 45d) versehen ist, die kreissymmetrisch verteilt sind, wobei die Einsätze (45a, 45b, 45c, 45d) aus permanentmagnetischem Material hergestellt sind und in paralleler Zuordnung zur Welle (33) abwechselnd gegensinnig polarisiert sind,
einem Stator (30), welcher ein zylindrisches Gehäuse aus zwei schalenförmigen Teilen (36, 37) aus nicht-magnetischem Material aufweist, das eine erste Stirnwand und eine zweite Stirnwand aufweist,
einem ersten Lager (40), das angrenzend an die erste Stirnwand angeordnet ist,
einem zweiten Lager (39), das beabstandet vom ersten Lager (40) und angrenzend an die zweite Stirnwand angeordnet ist,
wobei die Innenfläche der ersten Stirnwand des Gehäuses mit einer ersten Ringscheibe (31) aus einem nicht-permanentmagnetischen Material bedeckt ist, welche Spulen (50c) trägt, welche in kreissymmetrisch verteilter Anordnung vorgesehen sind, wobei die Innenfläche der zweiten Stirnwand des Gehäuses mit einer zweiten Ringscheibe (46) aus einem magnetischen Material bedeckt ist, und
wobei die Stützscheibe (44a) ein Mittelnabenteil (44) umfaßt, das zwischen dem ersten und zweiten Lager (40, 39) angeordnet ist und das ein Ende hat, das dem ersten Lager (40) gegenüberliegt und ein gegenüberliegendes Ende hat, das dem zweiten Lager (39) gegenüberliegt, dadurch gekennzeichnet,
daß eine federnd nachgiebige Unterlegescheibe (42; 242) zwischen dem gegenüberliegenden Ende des Mittelnabenteils (44) und dem zweiten Lager (39) angeordnet ist.

2. Elektromagnetisches Drehstellglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die federnd nachgiebige Unterlegscheibe (42; 242) in Form eines Ringes mit Wellen ausgebildet ist, wobei Wellenberge (42a) und Wellentäler (42b) kreissymmetrisch verteilt angeordnet sind.