DE69212226T2

DE69212226T2 - Schrittmotor

Info

Publication number: DE69212226T2
Application number: DE1992612226
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Nakagawa
Original assignee: Shinko Electric Co Ltd
Current assignee: Shinko Electric Co Ltd
Priority date: 1991-05-14
Filing date: 1992-05-14
Publication date: 1997-01-09
Anticipated expiration: 2012-05-15
Also published as: DE69212226D1

Description

Diese Erfindung betrifft einen Schrittmotor, wie beispielsweise einen Motor, der für eine FA-Maschine (Fabrikautomatisierungsmaschine), wie einen Industrieroboter, geeignet ist, für welche eine relativ große Drehkraft erforderlich ist.
Fig. 1 zeigt einen ersten Schrittmotor, den die vorliegende Anmelderin früher entwikkelt hat. Ein zylindrischer Motor 1 besteht aus magnetischem Material. Schlitzartige Nuten 2b, 2b ... sind in einer regelmäßigen Winkelteilung im Umfangsabschnitt des Rotors 1 ausgebildet.
So sind zwischen den schlitzartigen Nuten 2b, 2b ... jeweils Zähne 2a, 2a ... ausgebildet. Permanentmagnete 3, 3 ... sind in die schlitzartigen Nuten 2b, 2b ... eingesetzt. Eine Welle 4 ist an einem mittigen Loch des Rotors 1 fixiert und drehbar gelagert.
Paare von Magnetpolen (6U, 6U), (6V', 6V'), (6W, 6W), (6U', 6U'), (6V, 6V) und (6W', 6W') sind bezüglich der Achse der Welle 4 in dem inneren Umfangsabschnitt eines zylindrischen Stators 5 aus magnetischem Material in Symmetrie ausgebildet. Wicklungen (nicht gezeigt) sind auf die Magnetpole 6U bis 6W' aufgewickelt.
Pulsströme werden ihrerseits den Wicklungen zugeführt. Der Rotor 1 dreht sich schrittweise. Das Prinzip des Arbeitens dieses Schrittmotors ist im einzelnen in der japanischen Patentanmeldung Nr.260 923/19B9 (JP-A-3 124 254) beschrieben.
Allgemein wird ein solcher Schrittmotor in der Weise einer offenen Schleife gesteuert und kann so eine Apparatur mit hoher Genauigkeit positionieren. Demnach kann er für den Antrieb eines Laufwerks in einem Drucker verwendet werden, welcher ein Beispiel einer FA- Maschine ist. Die Dreh kraft ist jedoch unzureichend für andere Typen von FA-Maschinen, wie Industrieroboter, die eine relativ hohe Drehkraft erfordern. Der Grund für diese unzureichende Drehkraft ist folgender. Die Zähne 2a, 2a erstrecken sich in radialen Richtungen. Demnach sind Bereiche magnetischer Wege, durch welche Magnetfluß H geht, näher an der Mitte des Rotors 1 oder der Welle 4, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Die Abschnitte 7 der Zähne 2a, 2a, 2a die zu den inneren Enden der Permanentmagnete 3 hinblicken, sind am nächsten. Die Menge des Magnetflusses ist daher begrenzt. Sie kann nicht größer als die sättigbare Flußmenge sein. So kann die Drehkraft nicht größer als die Drehkraft entsprechend der gesättigten Flußmenge sein.
Fig. 3 zeigt einen zweiten Schrittmotor, der von der vorliegenden Anmelderin entwikkelt wurde, von einem dreiphasigen Typ mit Innenrotor.
Ein zylindrischer Rotor 11 aus einem magnetischen Material ist an einer Welle 16 an ihrem mittigen Loch fixiert. Wie bei dem ersten Schrittmotor von Fig. 1 sind alternierend mit einer regelmäßigen Winkelteilung in dem peripheren Abschnitt des Rotors 11 Zähne 12a, 12a.. und schlitzartige Nuten 12b, 12 ... ausgebildet. Permanentmagnete 13, 13 ... sind in die schlitzartigen Nuten 12b, 12b ... eingesetzt.
Sechs Magnetpole 14A, 14B, 14C, 14A', 14B' und 14C' sind in einer regelmäßigen Winkelteilung in dem inneren Umfangsabschnitt eines zylindrischen Stators 14 aus magnetischem Material ausgebildet. Die Magnetpole 14A', 14B' und 14C' werden in entgegengesetzter Polarität zu den Magnetpolen 14A, 14B bzw. 14C erregt. Wicklungen 15A, 15B, 15C, 15A', 15B' und 15C' sind jeweils auf die Magnetpole 14A, 4B ... bzw.14C' aufgewikkelt. Magnetzähne 14Aa, 14Ba, 14Ca, 14A'a, 14B'a und 14C'a sind in den oberen Endabschnitten der Magnetpole 14A, 14B, 14C, 14A', 14B' bzw. 14C' ausgebildet. Pulsströme mit entgegengesetzten Polaritäten werden den Wicklungen 15A, 15A' für A-Phase und A'- Phase, Wicklungen 15B, 15B' für B-Phase und B'-Phase und Wicklungen 15C und 15C' für C- Phase und C'-Phase zugeführt.
Es gibt jedoch das gleiche Problem mit diesem Schrittmotor wie mit dem ersten Schrittmotor von Fig. 1.
Wie in Fig. 4 gezeigt ist, sind Wege für Magnetfluß H näher bei der Achse oder Welle 16 des Rotors 11. So ist die resultierende Drehkraft für bestimmte Anwendungen nicht zufriedenstellend.
Fig. 5 zeigt einen dritten Schrittmotor, der von der vorliegenden Anmelderin entwickelt wurde, von einem dreiphasigen Typ mit Außenrotor. Magnetzähne 22a, 22a ... sind in einer regelmäßigen Winkelteilung in einer Innenoberfläche eines zylindrischen Rotors 21 aus Magnetmaterial ausgebildet. Magnetpole 25A für A-Phase, 25B für B-Phase, 25C für C-Phase, 25A' für A'-Phase, 25B' für B'-Phase und 25C' für C'-Phase sind in einer regelmäßigen Winkelteilung in einem Umfangsabschnitt eines zylindrischen Stators 24 aus magnetischem Material ausgebildet. Wicklungen 26A, 26B, 26C, 26A', 26B' und 26C' sind auf die Magnetpole 25A, 25B, 25C, 25A', 25B' bzw. 25C' aufgewickelt. Die Magnetpole 25A', 25B' und 25C' werden mit zu den Magnetpolen 25A, 25B und 25C entgegengesetzter Polarität mit Strom versorgt.
Zähne 28, 28 ... und schlitzartige Nuten 29, 29 sind alternierend mit einer regelmäßigen Winkelteilung in Oberflächen am oberen Ende der Magnetpole 25A, 25B, 25C, 25A', 25B' bzw. 25C' ausgebildet. Permanentmagnete 23 sind in die schlitzartigen Nuten 29 derart eingesetzt, daß die Zähne 28, 28 alternierend in entgegengesetzter Polarität polarisiert sind. Eine Welle 27 ist an dem Stator 24 an dem mittigen Loch fixiert.
Pulsströme werden ihrerseits in Wicklungen 26A, 26B, 26C, 26A', 26B' und 26C' zugeführt. Der Sekundärrotor 21 wird schrittweise nach dem bekannten Prinzip gedreht, welches im einzelnen in der japanischen Patentanmeldung Nr. 301965/1988 (und der entsprechenden EP-A-0 373 987) beschrieben ist.
Dieser Schrittmotor hat den gleichen Nachteil wie die oben beschriebenen Schrittmotoren der Fig.1 und 3.
Wie klar in Fig. 6 gezeigt ist, erstrecken sich die Zähne 28, 28 ... und die Permanentmagnete 23, 23 ... in radialen Richtungen. Demnach sind die Bereiche der Magnetwege am nächsten bei den Abschnitten 28' der Zähne 28, 28 ... entsprechend den inneren Enden der Permanentmagnete 23, 23 .... Die Mengen des Magnetflusses sind an jenen Stellen begrenzt. Wenn der Magnetfluß dort größer als sein vorbestimmter Wert ist, erreicht er Sättigung. Eine größere Drehkraft kann nicht erhalten werden.
Da die sechs Wicklungen gemäß der Anzahl der Magnetpole erforderlich sind, ist außerdem das Gewicht des Schrittmotors groß und sind seine Kosten hoch.
Es ist mühsam, die Wicklungen um die Magnetpole zu befestigen und erfordert viel Arbeit und Zeit.
Da der Raumfaktor groß sein kann, erfordert das Aufwickeln der Wicklungen auch viel Zeit und Arbeit.
Gemäß dieser Erfindung bekommt man einen Schrittmotor mit
A. einer ersten zylindrischen Magnetbahn-bildenden Einrichtung aus magnetischem Material,
B. einer zweiten zylindrischen Magnetbahn-bildenden Einrichtung aus magnetischem Material, die in die erste zylindrische Magnetbahn-bildende Einrichtung konzentrisch eingesetzt ist, wobei die erste zylindrische Magnetbahn-bildende Einrichtung oder die zweite zylindrische Magnetbahn-bildende Einrichtung drehbar gehalten ist,
C. schlitzartigen Nuten, die in einer regelmäßigen Winkelteilung P/2 in einem peripheren Abschnitt einer der ersten und zweiten zylindrischen Magnetbahn- bildenden Einrichtung ausgebildet sind,
D Zähnen, die zwischen diesen schlitzartigen Nuten ausgebildet sind,
E. Permanentmagneten, die in die schlitzartigen Nuten eingesetzt und so angeordnet sind, daß die Polaritäten dieser Zähne abwechselnd umgekehrt sind,
F. Magnetpoleinrichtungen mit Magnetpolen, die in einer regelmäßigen Winkelteilung in der anderen der ersten und zweiten zylindrischen Magnetbahn-bildenden Einrichtungen ausgebildet sind, wobei diese Magnetpoleinrichtungen den Zähnen mit einem konstanten Luftspalt (G) gegenüberliegen und
G. einer Wicklungseinrichtung, die auf den ersten und zweiten zylindrischen Magnetbahnbildenden Einrichtungen so vorgesehen ist, daß sie einen Magnetfluß durch den Luftspalt erzeugt,
der dadurch gekennzeichnet ist, daß die erste oder zweite zylindrische Magnetbahn-bildende Einrichtung mehrere zylindrische Kernabschnitte umfaßt, die in der axialen Richtung der ersten und zweiten zylindrischen Magnetbahn-bildenden Einrichtungen angeordnet sind, und die Magnetpole der Magnetpoleinrichtungen in mehreren Reihen angeordnet sind, die auf der ersten oder zweiten zylindrischen Magnetbahn-bildenden Einrichtung ausgebildet sind, wobei die Magnetpole jeder betreffenden Reihe in Bezug auf eine andere um eine vorbestimmte Winkelteilung P/n, worin n eine ganze Zahl ist, im Winkel verschoben sind.
Wenigstens einige der Ausführungsformen der nachfolgende beschriebenen Erfindung liefern einen Schrittmotor, der eine große Drehkraft erzeugen kann, was leicht bewerkstelligt werden kann und/oder niedrigere Kosten ergibt.
Spezielle Beispiele der Erfindung werden nun beispielsweise unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben, in welcher
Fig. 1 eine schematische Vorderansicht eines ersten Schrittmotors nach dem Stand der Technik ist,
Fig. 2 eine vergrößerte Vorderansicht eines Teils des Schrittmotors von Fig. 1 zur Erklärung von dessen Problem ist,
Fig. 3 eine schematische Vorderansicht eines zweiten Schrittmotors nach dem Stand der Technik ist,
Fig. 4 eine vergrößerte Vorderansicht eines Teils des Schrittmotors von Fig. 3 zur Erklärung von dessen Problem ist,
Fig. 5 eine schematische Vorderansicht eines dritten Schrittmotors nach dem Stand der Technik ist,
Fig. 6 eine vergrößerte Vorderansicht eines Teils des Schrittmotors von Fig. 5 zur Erklärung von dessen Problem ist,
Fig. 7 eine schematische Vorderansicht eines Schrittmotors nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist,
Fig. 8 eine Querschnittsdarstellung entlang der Linie VIII-VIII in Fig. 7 ist,
Fig. 9 eine schematische Vorderansicht des Schrittmotors von Fig. 7 ist, um dessen Wicklungswindungen zu zeigen,
Fig. 10 eine Karte der Antriebsströme für zweiphasige Erregung ist,
Fig. 11 eine schematische Vorderansicht des Schrittmotors von Fig. 7 zur Erläuterung von dessen Betrieb ist, in welchem eine Gruppe der Wicklungen in einer Stromrichtung mit Energie versorgt wird,
Fig. 12 eine schematische Vorderansicht des Schrittmotors von Fig. 7 zur Erklärung von dessen Betrieb ist, in welchem eine andere Gruppe der Wicklungen in einer Stromrichtung mit Energie versorgt wird,
Fig. 13 eine schematische Vorderansicht des Schrittmotors nach Fig. 7 zur Erklärung von dessen Betrieb ist, in welchem die eine Gruppe der Wicklungen in einer anderen Stromrichtung mit Energie versorgt wird,
Fig. 14 eine schematische Vorderansicht des Schrittmotors von Fig. 7 zur Erklärung von dessen Betrieb ist, in welchem die andere Gruppe der Wicklungen in der anderen Stromrichtung mit Energie versorgt wird,
Fig. 15 eine vergrößerte Querschnittsdarstellung entlang der Linie XV-XV in Fig. 11 ist, um die Magnetflußschleife zu erklären, wenn Strom zugeführt wird,
Fig. 16 eine vergrößerte Querschnittsdarstellung eines wichtigen Teils eines Schrittmotors nach einer zweiten Ausführungsform dieser Erfindung ist,
Fig. 17 eine schematische Vorderansicht eines Schrittmotors nach einer dritten Ausführungsform dieser Erfindung ist,
Fig. 18 eine vergrößerte Querschnittsdarstellung entlang der Linie XVIII-XVIII in Fig. 17 ist,
Fig. 19A eine schematische Vorderansicht eines Schrittmotors nach einer vierten Ausführungsform dieser Erfindung ist,
Fig. 19B eine schematische Vorderansicht eines hinteren Teils des Schrittmotors von Fig. 19A ist,
Fig. 20 eine Querschnittsdarstellung des Schrittmotors von Fig. 19A entlang der Linie XX-XX ist,
Fig. 21 eine Querschnittsdarstellung ähnlich Fig. 20 ist, in welcher ein Pulsstrom in einer Richtung der einen Wicklung zugeführt wird, um deren Betrieb zu erklären,
Fig. 22 eine schematische Vorderansicht ähnlich Fig. 19A zur Erklärung von deren Betrieb ist,
Fig. 23 eine vergrößerte Querschnittsdarstellung ähnlich Fig. 20 ist, in welcher ein Pulsstrom in einer Richtung der anderen Wicklung zugeführt wird, um deren Betrieb zu erklären,
Fig. 24 eine schematische Vorderansicht ähnlich Fig. 19A zur Erklärung von deren Betrieb ist,
Fig. 25 eine vergrößerte Querschnittsdarstellung ähnlich Fig. 20 ist, in welcher ein Pulsstrom in der anderen Richtung der einen Wicklung zugeführt wird, um deren Betrieb zu erklären,
Fig. 26 eine schematische Vorderansicht ähnlich Fig. 19A zur Erklärung von deren Betrieb ist,
Fig. 27 eine vergrößerte Querschnittsdarstellung ähnlich Fig. 20 ist, in welcher ein Pulsstrom in einer anderen Richtung der anderen Wicklung zugeführt wird, um deren Betrieb zu erklären,
Fig. 28 eine schematische Vorderansicht ähnlich Fig. 19A zur Erklärung von deren Betrieb ist,
Fig. 29 eine schematische Darstellung eines Schrittmotors nach einer fünften Ausführungsform dieser Erfindung ist,
Fig. 30 eine Querschnittsdarstellung entlang der Linie XXX-XXX in Fig. 29 ist,
Fig. 31 eine schematische Vorderansicht eines Schrittmotors nach einer sechsten Ausführungsform dieser Erfindung ist,
Fig. 32 eine Querschnittsdarstellung entlang der Linie XXXII-XXXII in Fig. 31 ist,
Fig. 33 eine vergrößerte Vorderansicht eines Teils des Schrittmotors von Fig. 31 ist,
Fig. 34 eine vergrößerte Querschnittsdarstellung eines Teils des Schrittmotors von Fig. 32 ist,
Fig. 35 eine vergrößerte Querschnittsdarstellung eines wichtigen Teils eines Schrittmotors nach einer siebten Ausführungsform dieser Erfindung ist,
Fig. 36 eine schematische Vorderansicht eines Schrittmotors nach einer achten Ausführungsform dieser Erfindung ist,
Fig. 37 eine Querschnittsdarstellung entlang der Linie XXXVII-XXXVII in Fig. 36 ist,
Fig. 38 eine schematische Vorderansicht eines Schrittmotors nach einer neunten Ausführungsform dieser Erfindung ist,
Fig. 39 eine Querschnittsdarstellung entlang der Linie XXXIX-XXXIX in Fig. 38 ist,
Fig. 40 eine schematische Draufsicht ist, um die Beziehungen unter den betreffenden Teilen des Schrittmotors von Fig. 38 zu zeigen,
Fig. 41 eine Querschnittsdarstellung ähnlich Fig. 39 zur Erklärung des Betriebs des Schrittmotors von Fig. 38 ist, worin ein vorbestimmter Pulsstrom in einer Richtung der einen Wicklung zugeführt wird,
Fig. 42 eine Querschnittsdarstellung ähnlich Fig. 39 zur Erklärung des Betriebs des Schrittmotors von Fig. 38 ist, worin ein vorbestimmter Pulsstrom in einer Richtung den anderen Wicklungen zugeführt wird,
Fig. 43 eine Querschnittsdarstellung ähnlich Fig. 39 zur Erklärung des Betriebs des Schrittmotors von Fig. 38 ist, worin ein vorbestimmter Pulsstrom in der anderen Richtung den einen Wicklungen zugeführt wird,
Fig. 44 eine Querschnittsdarstellung ähnlich Fig. 39 zur Erklärung des Betriebs des Schrittmotors von Fig. 38 ist, worin ein vorbestimmter Pulsstrom in der anderen Richtung der anderen Wicklung zugeführt wird,
Fig. 45 eine schematische Vorderansicht eines Schrittmotors nach einer zehnten Ausführungsform dieser Erfindung ist, und
Fig. 46 eine Querschnittsdarstellung entlang der Linie XXXXVI-XXXXVI in Fig. 45 ist. Fig. 7 zeigt einen Schrittmotor nach einer ersten Ausführungsform dieser Erfindung. Ein zylindrischer Rotor 41 (sekundär) aus magnetischem Material ist konzentrisch in einen zylindrischen Stator 40 (primär) aus magnetischem Material eingesetzt. Eine Welle 33 aus magnetischem Material ist an einem mittigen Loch des Rotors 41 fixiert und durch nichtgezeigte Lager drehbar gelagert. Der Rotor 41 kann in den durch einen Pfeil M gezeigten Richtungen gedreht werden. Zähne 42a, 42a ... und schlitzartige Nuten 42b, 42b ... sind abwechselnd in einer regelmäßigen Winkelteilung P/2 in einem Umfangsabschnitt des Rotors 41 ausgebildet. Permanentmagnete 43 sind in die schlitzartigen Nuten 42b, 42b ... derart eingesetzt, daß die Zähne 42a, 42a ... abwechselnd in entgegengesetzten Polaritäten magnetisiert werden.
Eine erste Reihe von Magnetpolen 44Aa, 44Ba, 44Ca, 44Da, 44Ea, 44Fa, 44Ga und 44Ha und eine zweite Reihe von Magnetpolen 44Ab, 44Bb, 44Cb, 44Db, 44Eb, 44Fb, 44Gb und 44Hb sind in einem inneren Umfang eines Eisenkerns 44 ausgebildet, der den Stator 40 darstellt. Wicklungen 45A, 45Ba, 45Ca, 45Da, 45Ea, 45Fa, 45Ga und 45Ha sind auf die Magnetpole 44A, 44Ba, 44Ca, 44Da, 44Ea, 44Fa, 44Ga bzw. 44Ha aufgewickelt, während Wicklungen 45Ab, 45Bb, 45Cb, 45Db, 45Eb, 45Gb und 45Hb auf die Magnetpole 44Ab, 44Bb, 44Cb, 44Db, 44Eb, 44Fb, 44Gb bzw. 44Hb aufgewickelt sind. Der Stator 40 besteht aus dem Eisenkern 44, der zylindrische Kernabschnitte 44a und 44b und Wicklungen 45Aa bis 45Ha, 45Ab bis 45Hb umfaßt. Die Magnetpole 44Aa bis 44Ha, 44Ab bis 44Hb blicken zu dem Rotor 41 bei einem konstanten Luftspalt G hin. Die Winkelteilung der in der gleichen Polarität magnetisierten Zähne 42a ist gleich P. Demnach sind die Magnetpole 44Ba, 44Ca, 44Da, 44Ea, 44Fa, 44Ga und 44Ha in den Phasenunterschieden P/4, 2P/4, 3P/4, O, P/4, 2P/4 und 3P/4 in bezug auf den Magnetpol 44Aa angeordnet. Die Phasenunterschiede zwischen den benachbarten Magnetpolen 44Aa und 44Ba, 44Ba und 44Ca, ... sind 90º. Ähnlich sind die Phasenunterschiede zwischen den benachbarten Magnetpolen 44Ab und 44Bb, 44Bb und 44Cb, ... 90º in der zweiten Reihe. Die erste in dem ersten zylindrischen Kernabschnitt 44a gebildete Reihe der Magnetpole 44Aa bis 44Ha wird um eine vorbestimmte Länge 5 von der zweiten in dem zweiten zylindrischen Kernabschnitt 44b gebildeten Reihe der Magnetpole 44Ab bis 44Hb in axialer Richtung gewechselt, wie in Fig. 8 gezeigt ist, und der Phasenunterschied zwischen der ersteren und der letzteren ist gleich P/2.
Die Wicklungen 45Aa und 45Ab werden in einer solchen Richtung aufgewickelt, daß Magnetfluß in entgegengesetzten Richtungen in den Magnetpolen 44Aa bzw. 44Ab erzeugt wird. Ähnlich werden die Wicklungen 45Ba und 45Bb, 45Ca und 45Cb ... und 45Ha und 45Hb in einer solchen Richtung aufgewickelt, daß Magnetkräfte in entgegengesetzten Richtungen in den Magnetpolen 44Ba und 44Bb, ... bzw. 44Ha und 44Hb erzeugt werden.
Wenn kein Strom allen der Wicklungen 45Aa bis 45Ha und 45Ab bis 45Hb zugeführt wird, sind die magnetischen Schaltkreise in den Innersten Magnetschleifen, die zwischen der N-Polarität der Permanentmagnete 43 und der S-Polarität derselben ausgebildet sind, kurzgeschlossen, wie durch die gestrichelte Linie c jeweils in bezug auf den Magnetpol 44Aa in Fig. 7 gezeigt ist.
Die Wicklungen 45Aa bis 45Ha und 45Ab bis 45Hb sind in der in Fig. 9 gezeigten Weise verbunden. Anschlüsse Ta und Tb sind mit den gepaarten Magnetpolen 45Aa und 45Ab, 45Ca und 45Cb, 45Ea und 45Eb sowie 45Ga und 45Gb verbunden. Anschlüsse Tc und Td sind mit den gepaarten Magnetpolen 45Ba und 45Bb, 45Da und 45Db, 45Fa und 45Fb sowie 45Ha und 45Hb verbunden.
Ein Pulsstrom wird alternativ durch die Anschlüsse Ta und Tb und Tc und Td zugeführt. So wird der Schrittmotor in einer einphasigen Erregungsmethode angetrieben.
(1) Wie in Fig. 11 gezeigt ist, wird ein vorbestimmter Strom den gepaarten Wicklungen 45Aa und 45Ab, 45Ca und 45Cb, 45Ea und 45Eb sowie 45Ga und 45Gb in der durch die Markierungen (x) und (.) gezeigten Richtung durch die Endanschlüsse Ta und Tb zugeführt. Wie bekannt, bedeutet die Markierung (x), daß der Strom von der Vorderseite des Zeichnungspapiers zu dessen Rückseite fließt, und die Markierung (.) bedeutet, daß der Strom von der Rückseite des Zeichnungspapiers zu dessen Vorderseite fließt. Hauptmagnetflußschleifen a, c, e und g werden zwischen dem Stator 40 und dem Rotor 41 gebildet, wie in Fig. 11 gezeigt ist. In der Magnetflußschleife a fließt der Magnetfluß auf dem Weg Magnetpol 44Ab des Eisenkerns 44 T Luftspalt T S-polarisierte Zähne 42a des Rotors 41 T Permanentmagnet 43 T N-polarisierte Zähne 42a des Rotors 41 in Nachbarschaft zu den gleichen S-polarisierten Zähnen 42a T axialer Weg d, wie in Fig. 15 gezeigt T Luftspalt G T Magnetpol 44Aa T anderer Axialweg d&sub2;, wie in Fig. 15 gezeigt T Magnetpol 44Ab. Die anderen Magnetflußschleifen c, e und g werden in ähnlicher Weise gebildet. Als das Ergebnis nimmt der Rotor 41 eine solche magnetisch stabile Position ein, daß die Endoberflächen der Magnetpole 44Aa, 44Cb, 44Ea und 44Gb direkt zu den Endoberflächen der N-polarisierten Zähne 42a des Rotors 41 hinblicken und die Endoberflächen der Magnetpole 44Ab, 44Ca, 44Eb und 44Ga direkt zu den Endoberflächen der S-polarisierten Zähne 42a des Rotors 41 hinblicken.
(2) Wie in Fig. 12 gezeigt, wird ein vorbestimmter Strom den gepaarten Wicklungen 45Ba und 45Bb, 45Da und 45Db, 45Fa und 45Fb sowie 45Ha und 45Hb in der durch die Markierungen (x) und (.) gezeigten Richtung durch die Anschlüsse Tc und Td zugeführt. Hauptmagnetflußschleifen b, d, f und h werden zwischen dem Stator 40 und dem Rotor 41 gebildet, wie in Fig. 12 gezeigt ist. In der Magnetflußschleife b geht der Magnetfluß auf dem Weg Magnetpol 44Bb des Eisenkerns 44 T Luftspalt G T S-polarisierte Zähne 42a des Rotors 41 T Permanentmagnet 43 T N-polarisierte Zähne 42a des Rotors 41 in Nachbarschaft zu den gleichen S-polarisierten Zähnen 42a T Axialweg, wie in Fig. 15 gezeigt T Luftspalt G T T Magnetpol 44Ba T anderer Axialweg, wie in Fig. 15 gezeigt T Magnetpol 44Bb. Die anderen Magnetflußschleifen d, f und h werden in ähnlicher Weise gebildet. Als das Ergebnis nimmt der Rotor 41 eine solche magnetisch stabile Position ein, daß die Endoberflächen der Magnetpole 44Ba, 44DB, 44Fa und 44Hb direkt zu den Endoberflächen der N- polarisierten Zähne 42a des Rotors 41 hinblicken und die Endoberflächen der Magnetpole 44Bb,44Da, 44Fb und 44Ha direkt zu den Endoberflächen der S-polarisierten Zähne 42a des Rotors 41 hinblicken.
(3) Wie in Fig. 13 gezeigt, wird ein vorbestimmter Strom den gepaarten Wicklungen 45Aa und 45Ab, 45Ca und 45Cb, 45Ea und 45E8 sowie 45Ga und 45Gb in der durch die Markierungen (x) und (.) gezeigten Richtung durch die Endanschlüsse Ta und Tb zugeführt. Hauptmagnetflußschleifen a', c', e' und g' werden zwischen dem Stator 40 und dem Rotor 41 gebildet, wie in Fig. 13 gezeigt ist. In der Magnetflußschleife a' fließt der Magnetfluß in der entgegengesetzten Richtung zu der Magnetflußschleife a. Er fließt auf dem Weg Magnetpol 44Aa des Eisenkerns 44 T Luftspalt G T S-polarisierte Zähne 42a des Rotors 41 T Permanentmagnet 43 T N-polarisierte Zähne 42a des Rotors 41 in Nachbarschaft zu den gleichen S-polarisierten Zähnen 42a T Axialweg T Luftspalt G T Magnetpol 44Ab T Axialweg, wie in Fig. 15 gezeigt (aber in entgegengesetzter Richtung) T Magnetpol 44Aa. Die anderen Magnetflußschleifen c', e' und g' werden in ähnlicher Weise gebildet. Als Ergebnis nimmt der Rotor 41 eine solche magnetisch stabile Position ein, daß die Endoberflächen der Magnetpole 44Aa, 44Cb, 44Ea und 44Gb direkt zu den Endoberflächen der S- polarisierten Zähne 42a des Rotors 41 hinblicken und die Endoberflächen der Magnetpole 44Ab, 44Ca, 44Eb und 44Ga direkt zu den Endoberflächen der N-polarisierten Zähne 42a des Rotors 41 hinblicken.
(4) Wie in Fig. 14 gezeigt, wird ein vorbestimmter Strom den gepaarten Wicklungen 45Ba und 45Bb, 45Da und 45Db, 45Fa und 45Fb sowie 45Ha und 45Hb in der durch die Markierungen (x) und (.) gezeigten Richtung durch die Anschlüsse Tc und Td zugeführt. Hauptmagnetflußschleifen b', d', f' und h' werden zwischen dem Stator 40 und dem Rotor 41, wie in Fig. 14 gezeigt, gebildet. In der Magnetflußschleife b' fließt der Magnetfluß auf dem Weg Magnetpol 44Ba des Eisenkerns 44 T Luftspalt G T S-polarisierte Zähne 42a des Rotors 41 T Permanentmagnet 43 T N-polarisierte Zähne 42a des Rotors 41 in Nachbarschaft zu den gleichen S-polarisierten Zähnen 42a T Axialweg, wie in Fig. 15 gezeigt T Luftspalt T Magnetpol 44Bb Axialweg, wie in Fig. 15 gezeigt T Magnetpol 44Ba. Die anderen Magnetflußschleifen d', f' und h' werden in der gleichen Weise gebildet. Als das Ergebnis nimmt der Rotor 41 eine solche magnetisch stabile Position ein, daß die Endoberflächen der Magnetpole 44Ba, 44Db, 44Fa und 44Hb direkt zu den Endoberflächen der S- polarisierten Zähne 42a des Rotors 41 hinblicken und die Endoberflächen der Magnetpole 44Bb, 44Da, 44Fb und 44Ha direkt zu den Endoberflächen der N-polarisierten Zähne 42a des Rotors 41 hinblicken.
Die Wicklungen werden ihrerseits durch die Pulsströme in der Weise mit Strom versorgt, wie oben mit (1) T (2) T (3) T (4) T beschrieben ist. Der Rotor 41 rotiert im Uhrzeigersinn in der Zeichnung. Wenn die Wicklungen in der Reihenfolge (4) T (3) T (2) T (1) mit Strom versorgt werden, rotiert der Rotor 41 entgegen dem Uhrzeigersinn.
Als nächstes wird nun eine zweite Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 16 beschrieben.
In der ersten Ausführungsform werden die beiden Reihen der Magnetpole 44Aa bis 44Ha und 44Ab bis 44Hb mit dem Phasenunterschied von 180º voneinander in dem Stator 40 gebildet.
In der zweiten Ausführungsform werden die Magnetpole 44Ab bis 44Hb in einem zweiten Kernabschnitt 44b gebildet und die Magnetpole 44Ac bis 44Hc in einem dritten Kernabschnitt 44c gebildet. Zwei Reihen von Magnetpolen 44Ab bis 44Hb und 44Ac bis 44Hc werden an beiden Seiten der mittleren Reihe von Magnetpolen 44Aa bis 44Ha in einem ersten Kernabschnitt 44a gebildet, und sie werden mit der Phase von 180º von der Mittelreihe verschoben. Wicklungen 45Aa bis 45Ha werden nur auf die mittleren Magnetpole 44Aa bis 44Ha aufgewickelt und in der oben beschriebenen Weise mit Strom versorgt. Der Rotor 41 rotiert im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn.
Als nächstes wird eine dritte Ausführungsform dieser Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 17 und 18 beschrieben. Teile in den Fig. 17 und 18, die jenen in Fig. 7 entsprechen, werden mit den gleichen Bezugszeichen versehen, deren Beschreibung weggelassen wird.
In dieser Ausführungsform besteht eine an dem mittleren Loch des Rotors 41 fixierte Welle 33a aus nichtmagnetischem Material, nicht aus magnetischem Material. In den obigen Ausführungsformen fließt der Fluß von der N-Polarität des einen Permanentmagneten 43 direkt zu der S-Polarität desselben (Kurzschluß), wenn er nicht mit Strom versorgt wird. In dieser Ausführungsform steht der Permanentmagnet 43 in Berührung mit der Welle 33a aus nichtmagnetischem Material. Demnach werden die inneren Enden der benachbarten Zähne 42a voneinander magnetisch unterbrochen.
Wenn den Wicklungen 45Aa bis 45Ha und 45Ab bis 45Hb kein Strom zugeführt wird, fließen alle Magnetflüsse von dem Permanentmagneten 43 auf dem Weg N-polarisierte Zähne 42a des Rotors 41 T Luftspalt G T Magnetpole 44Aa bis 44Ha T Axialwege d&sub1; und d&sub2; T Magnetpole 44Ab bis 44Hb T Luftspalt G T S-polarisierte Zähne 42a des Rotors 41. Demnach wird der Rotor 41 in der gezeigten Position durch die Magnetkraft gewaltsam angehalten. Wenn die Wicklungen mit Strom versorgt werden, rotiert der Rotor 41 nach dem gleichen Arbeitsprinzip wie bei den obigen Ausführungsformen.
Die Fig. 19A und 19B zeigen eine vierte Ausführungsform dieser Erfindung. Ein zylindrischer Rotor 51 aus magnetischem Material wird in einen zylindrischen Stator 50 aus magnetischem Material eingesetzt. Der Rotor 51 wird an seiner Mitte durch eine Welle 46 aus magnetischem Material unterstützt. Die Welle 46 wird drehbar von nichtgezeigten Lagern getragen. Die Zähne 52a, 42a ... und die schlitzartigen Nuten 52b, 42b ... sind abwechselnd in einem peripheren Abschnitt des Rotors 51 ausgebildet. Permanentmagnete 52 sind so in die schlitzartigen Nuten 52b, 52b ... eingesetzt, daß die Zähne 52a, 42a ... abwechselnd in entgegengesetzten Polaritäten magnetisiert werden.
Der Stator 50 enthält einen ersten Eisenkern 54 und einen zweiten Eisenkern 56. Die beiden Reihen von Magnetpolen 54Aa bis 54Ja und die Magnetpole 54Ab bis 54Jb sind in regelmäßigen Winkelteilungen in einem inneren Umfangsabschnitt des ersten Eisenkerns 54 ausgebildet. Ähnlich sind die beiden Reihen von Magnetpolen 56Aa bis 56Ja und die Magnetpole 56Ab bis 56Jb in regelmäßigen Winkelteilungen in einem inneren Umfangsabschnitt des zweiten Eisen kerns 56 ausgebildet, wie in Fig. 19B gezeigt ist. Der erste Eisen kern 54 und der zweite Eisenkern 56 bestehen jeweils aus zwei Stücken oder zylindrischen Kernabschnitten 54a, 54b bzw. 56a, 56B. Ringwicklungen 55 und 57 sind in Ringnuten zwischen den beiden Stücken eingesetzt, wie in Fig. 20 gezeigt. Die beiden Stücke sind an den Berührungsoberflächen 56S bzw. 56S aneinander angepaßt. Da der erste und zweite Kern 54 und 56 jeweils aus zwei Stücken oder zylindrischen Kernabschnitten 54a, 54b bzw. 56a, 56b besteht, können die Wicklungen 55 und 57 leicht auf dem ersten und zweiten Kern 54 und 56 befestigt werden. Der Stator 50 besteht aus dem ersten und zweiten Kern 54 und 56 und den Wicklungen 55 und 57.
Die Winkelteilung zwischen den mit der gleichen Polarität magnetisierten Zähnen 52a ist gleich P. Die Magnetpole 54Aa bis 54Ja und 54Ab bis 54Jb werden mit der konstanten Winkelteilung P in jedem der Kernabschnitte 54a, 54b des Kern 54 gebildet. Die eine Reihe der Magnetpole 54Aa bis 54Ja ist mit der Winkelteilung P/2 von der anderen Reihe der Magnetpole 54Ab bis 54Jb verschoben.
Ähnlich werden die Magnetpole 56aa bis 56Ja und 56Ab bis 56Jb mit der konstanten Winkelteilung P in jedem der Kernabschnitte 56a, 56b des anderen Kerns 56 gebildet. Die eine Reihe der Magnetpole 56Aa bis 56Ja ist mit der Winkelteilung P/2 von der anderen Reihe der Magnetpole 56ab bis 56Jb verschoben. Die Magnetpole des efsten Kerns 54 sind um die Winkelteilung P/4 von jenen des zweiten Kerns 56 verschoben. Die Winkelteilung P entspricht dem Phasenunterschied von 360º. Demnach entsprechen die Winkelteilungen P/2 und P/4 180º bzw. 90º.
Wenn den Wicklungen 55 und 57 kein Strom zugeführt wird, sind die Polaritäten der Permanentmagnete 52 in dem innersten Abschnitt des Rotors 51 kurzgeschlossen.
Als nächstes werden Arbeitsweisen des Schrittmotors von Fig. 19A unter Bezugnahme auf die Fig. 21 bis 28 beschrieben.
Die Wicklungen 55 bis 57 werden in der einphasigen Erregungsmethode, in welcher sie alternativ mit Energie versorgt werden, mit Strom versorgt.
(1) Wie in Fig. 21 zeigt ist, wird ein vorbestimmter Strom der Wicklung 55 in der durch die Markierungen (x) und (.) gezeigten Richtung zugeführt. Eine Hauptmagnetflußschleife &sub1; wird entlang dem Weg Magnetpol 54Ab des ersten Eisenkerns 54 T Luftspalt G T S-polarisierte Zähne 52a des Rotors 51 T benachbarte N-polarisierte Zähne 52a des Rotors 51 T Axialweg Luftspalt G T Magnetpol 54Aa des ersten Eisenkerns 54 gebildet. Ähnlich werden andere Hauptmagnetflußschleifen in bezug auf die anderen Magnetpole 54Ba bis 54Ja und 54Bb bis 54Jb ebenfalls gebildet.
Als das Ergebnis nimmt der Rotor 51 eine solche magnetisch stabile Position ein, daß die Endoberflächen der Magnetpole 54Aa bis 54Ja des ersten Eisenkerns 54 zu den N- polarisierten Zähnen 52a des Rotors 51 hinblicken und die Endoberflächen der Magnetpole 54Ab bis 54Jb zu den S-polarisierten Zähnen 52a des Rotors 51 hinblicken, wie in Fig. 22 gezeigt.
(2) Wie in Fig. 23 gezeigt, wird ein vorbestimmter Strom der Wicklung 57 in der durch die Markierungen (x) und (.) gezeigten Richtung zugeführt. Eine Hauptmagnetflußschleife &sub2; wird auf dem Weg Magnetpol 56ab des zweiten Eisenkerns 56 T uftspalt T S-polarisierte Zähne 52a des Rotors 51 T benachbarte N-polarisierte Zähne 52a des Rotors 51 T Magnetpol 56aa des zweiten Eisenkerns 56 gebildet. Ähnlich werden auch Hauptmagnetflußschleifen in bezug auf die anderen Magnetpole 56ba bis 56Ja und 56Bb bis 56Jb gebildet.
Als das Ergebnis nimmt der Rotor eine solche magnetisch stabile Position ein, daß die Endoberflächen der Magnetpole 56Aa bis 56Ja des zweiten Eisenkerns 56 zu den N-polarisierten Zähnen 52a des Rotors 51 hinblicken und die Endoberflächen der Magnetpole 56aB bis 56Jb zu den S-polarisierten Zähnen 52a des Rotors 51 hinblicken, wie in Fig. 24 gezeigt ist.
(3) Wie in Fig. 25 gezeigt, wird der Wicklung 55 in der durch die Markierungen (x) und (.) gezeigten Richtung ein vorbestimmter Strom zugeführt. Eine Hauptmagnetflußschleife &sub3; wird entlang dem Weg Magnetpol 54Aa des ersten Eisenkerns T Lufspalt G T S-polarisierte Zähne 52a des Rotors 51 T benachbarte N-polarisierte Zähne 52a des Rotors 51 T Axialweg T Magnetpol 54Ab des ersten Eisenkerns 54 gebildet. Die Richtung von &sub3; ist entgegengesetzt zu jener von &sub1; Ähnlich werden auch andere Magnetflußschleifen in bezug auf die anderen Magnetpole 54Ba bis 54Ja und 54Bb bis 54Jb gebildet. Als das Ergebnis nimmt der Rotor 51 eine solche magnetisch stabile Position ein, daß die Endoberflächen der Magnetpole 54Aa bis 54Ja des ersten Eisenkerns 54 zu den S-polarisierten Zähnen 52a des Rotors 51 hinblicken und die Endoberflächen der Magnetpole 54Ab bis 54Jb zu den N-polarisierten Zähnen 52a des Rotors 51 hinblicken, wie in Fig. 26 gezeigt.
(4) Wie in Fig. 27 gezeigt, wird ein vorbestimmter Strom der Wicklung 57 in der durch die Markierungen (x) und (.) gezeigten Richtung zugeführt. Eine Hauptmagnetflußschleife 4 wird entlang dem Weg Magnetpol 56aa des zweiten Eisenkerns 56 T Luftspalt G T S- polarisierte Zähne 52a des Rotors 51 T benachbarte N-polarisierte Zähne 52a des Rotors 51 T Axialweg T Luftspalt G T Magnetpol 56Ab des zweiten Eisenkerns 56 gebildet. Ähnlich werden auch Magnetflußschleifen in bezug auf die anderen Magnetpole 56Ba bis 56Ja und 56Bb bis 56Jb gebildet.
As das Ergebnis nimmt der Rotor 51 eine solche magnetisch stabile Position ein, daß die Endoberflächen der Magnetpole 56Aa bis 56Ja des zweiten Eisenkerns 56 zu den S- polarisierten Zähnen 52a des Rotors 51 hinblicken und die Endoberflächen der Magnetpole 56Ab bis 56Jb zu den N-polarisierten Zähnen 52a des Rotors 51 hinblicken, wie in Fig. 28 gezeigt.
Die Pulserregung wird in der obenbeschriebenen Reihenfolge (1) T (2) T (3) T (4) wiederholt. Der Rotor 51 rotiert im Uhrzeigersinn. Wenn die Pulserregung in der Reihenfolge (4) T (3) T (2) T (1) wiederholt wird, rotiert der Rotor 51 entgegen dem Uhrzeigersinn.
Als nächstes wird eine fünfte Ausführungsform dieser Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 29 und 30 beschrieben. Teile in Fig. 29 und 30, die jenen in Fig. 19 und 20 entsprechen, sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen, deren Beschreibung weggelassen werden wird.
Bei dieser Ausführungsform besteht eine an dem Mittelloch des Rotors 51 fixierte Welle 46a aus nichtmagnetischem Material und nicht aus magnetischem Material. Bei der obigen vierten Ausführungsform sind die entgegengesetzten Polaritäten der Permanentmagnete 53 kurzgeschlossen. Bei dieser Ausführungsform berühren die Permanentmagnete 53 die Welle 46a aus nichtmagnetischem Material. Demnach werden die benachbarten Zähne 52a magnetisch voneinander unterbrochen.
Wenn den Wicklungen 55 und 57 kein Strom zugeführt wird, fließen alle Magnetflüsse von den Permanentmagneten 53 auf dem Weg N-polarisierte Zähne 52a des Rotors 51 T Luftspalt T Magnetpole 54Aa bis 54Ha und 56Aa bis 56Ha T Axialwege T Magnetpole 54Ab bis 54Hb und 56Ab bis 56Hb T Luftspalt T S-polarisierte Zähne 52a des Rotors 56. Demnach wird der Rotor 51 in der gezeigten Position durch die Magnetkraft zwangsweise angehalten. Wenn die Wicklungen mit Strom versorgt werden, rotiert der Rotor 51 nach dem gleichen Arbeitsprinzip wie bei der obigen vierten Ausführungsform.
Fig. 31 zeigt eine sechste Ausführungsform dieser Erfindung. Ein zylindrischer Rotor 61 aus magnetischem Material ist in einen zylindrischen Stator 60 aus magnetischem Material eingesetzt. Der Rotor 61 ist an seiner Mitte durch eine Welle 56 aus magnetischem Material, die an einem Mittelloch des Rotors 61 fixiert ist, unterstützt und wird drehbar von nichtgezeigten Lagern getragen. Der Rotor 61 kann in den durch einen Pfeil M gezeigten Richtungen gedreht werden. Zähne 62a, 42a ... und schlitzartige Nuten 62b, 42b ... sind abwechselnd mit einer regelmäßigen Winkelteilung P/2 in einem Umfangsabschnitt des Rotors 61 ausgebildet. Permanentmagnete 63 sind in die schlitzartigen Nuten 62b, 62b ... derart eingesetzt, daß die Zähne 62a, 62a ... abwechselnd in entgegengesetzter Polarität magnetisiert sind.
Eine erste Reihe von Magnetpolen 64Aa, 64Ba, 64Ca, 64Da, 64Ea, 64Fa, 64Ga und 64Ha und eine zweite Reihe von Magnetpolen 64Ab, 64Bb, 64Cb, 64Db, 64Eb, 64Fb, 64Gb und 64Hb sind in einem Innenumfang eines Eisenkerns 64 ausgebildet, der den Stator 60 bildet. Wicklungen 65Aa, 65Ba, 65Ca, 65Da, 65Ea, 65Fa, 65Ga und 65Ha sind auf die Magnetpole 64Aa, 64Ba, 64Ca, 64Da, 64Ea, 64Fa, 64Ga bzw. 64Ha aufgewickelt, während Wicklungen 65Ab, 65Bb, 65Cb, 65Db, 65Eb, 65Gb und 65Hb auf die Magnetpole 64Ab, 64Bb, 64Cb, 64Db, 64Eb, 64Fb, 64Gb bzw. 64Hb aufgewickelt sind. Der Stator 60 besteht aus dem Eisenkern 64, der einen ersten zylindrischen Kernabschnitt 64a und einen zweiten zylindrischen Kernabschnitt 64b umfaßt, und den Wicklungen 65Aa bis 65Ha, 65Ab bis 65Hb. Die Magnetpole 64Aa bis 64Ha, 64Ab bis 64Hb blicken zu dem Rotor 61 bei einem konstanten Luftspalt G hin. Die Winkelteilung der Zähne 62a, die in der gleichen Polarität magnetisiert sind, sind gleich P. Demnach sind die Magnetpole 64Ba, 64Ca, 64Da, 64Ea, 64Fa, 64Ga und 64Ha mit den Phasenunterschieden P/2 in bezug auf den Magnetpol 64Aa angeordnet. So sind die Phasenunterschiede zwischen den benachbarten Magnetpolen 64Aa und 64Ba, 64Ba und 64Ca, ... 180º. Ähnlich sind die Phasenunterschiede zwischen den benachbarten Magnetpolen 64Ab und 64Bb, 64Bb und 64Cb, ... 180º in der zweiten Reihe. Die erste Reihe der Magnetpole 64Aa bis 64Ha ist um eine vorbestimmte Länge von der zweiten Reihe der Magnetpole 64Ab bis 64Hb in Axialrichtung verschoben, wie in Fig. 32 gezeigt, und der Phasenunterschied zwischen der ersteren und der letzteren ist gleich P/2.
Die Wicklungen 65Aa und 65Ab sind in einer solchen Richtung aufgewickelt, daß Magnetfluß in entgegengesetzten Richtungen in den Magnetpolen 64Aa bzw. 64Ab erzeugt wird. Ähnlich sind die Wicklungen 65Ba und 65Bb, 65Ca und 65Cb ... sowie 65Ha und 65Hb in einer solchen Richtung aufgewickelt, daß Magnetflüsse jeweils in entgegengesetzten Richtungen in den Magnetpolen 64Ba und 64Bb, ... sowie 64Ha bzw. 64Hb erzeugt werden.
Magnetische Zähne T, T werden in den oberen Enden der Magnetpole 64Aa bis 64Ha und 64Ab bis 64Hb gebildet. Die Breite der magnetischen Zähne T ist im wesentlichen gleich jener der Zähne 62a.
Wenn allen Wicklungen 65Aa bis 65Ha und 65Ab bis 65Hb kein Strom zugeführt wird, sind die magnetischen Schaltkreise durch die innersten Magnetschleifen kurzgeschlossen, die zwischen der N-Polarität der Magnetmagnete 63 und der S-Polarität derselben gebildet sind.
Die Wicklungen 65Aa bis 65Ha und 65Ab bis 65Hb werden in der in Fig. 9 gezeigten Weise verbunden. Nichtgezeigte End anschlüsse für A-Phase sind mit den paarweisen Magnetpolen 65Aa und 65Ab, 65Ca und 65Cb, 65Ea und 65Eb sowie 65Ga und 65Gb verbunden. Nichtgezeigte Endanschlüsse für B-Phase sind mit den paarweisen Magnetpolen 65Ba und 65Db, 65Da und 65Db, 65Fa und 65Fb sowie 65Ha und 65Hb verbunden.
Ein Strom wird abwechselnd durch die Anschlüsse für A-Phase und B-Phase zugeführt. So wird der Schrittmotor in einphasiger Erregungsmethode antrieben.
(1) Ein vorbestimmter Strom wird den paarweisen Wicklungen 65Aa und 65Ab, 65Ca und 65Cb, 6SEa und 65Eb sowie 65Ga und 65Gb zugeführt.
Hauptmagnetflußschleifen werden zwischen dem Stator 60 und dem Rotor 61 gebildet. Der Magnetfluß fließt auf dem Weg Magnetpol 64Ab des Eisenkerns 64 Luftspalt T S-polarisierte Zähne 62a des Rotors 61 T Permanentmagnet 63 T N-polarisierte Zähne 62a des Rotors 61 in Nachbarschaft zu den gleichen S-polarisierten Zähnen 62a T Axialweg T Luftspalt T Magnetpol 64Aa T anderer Axialweg, wie durch d in Fig. 34 T gezeigt Magnetpol 64Ab. Die anderen Magnetflußschleifen werden in ähnlicher Weise gebildet. Als das Ergebnis nimmt der Rotor 61 eine solche magnetisch stabile Position ein, daß die Endoberflächen der magnetischen Zähne T der Magnetpole 64Aa, 64Cb, 64Ea und 64Gb direkt zu den Endoberflächen der N-polarisierten Zähne 62a des Rotors 61 hinblicken und die Endoberflächen der magnetischen Zähne T der Magnetpole 64Ab, 64Ca, 64Eb und 64Ga direkt zu den Endoberflächen der S-polarisierten Zähne 62a des Rotors 61 hinblicken.
(2) Ein vorbestimmter Strom wird den gepaarten Wicklungen 65Ba und 65Bb, 65Da und 65Db, 65Fa und 65Fb sowie 65Ha und 65Hb zugeführt. Hauptmagnetflußschleifen werden zwischen dem Stator 60 und dem Rotor 61 ausgebildet. Der Magnetfluß fließt auf dem Weg Magnetpol 64Bb des Eisenkerns 64 T Luftspalt T S-polarisierte Zähne 62a des Rotors 61 T Permanentmagnet 63 T N-polarisierte Zähne 62a des Rotors 61 in Nachbarschaft zu den gleichen S-polarisierten Zähnen 62a T Luftspalt T Magnetpol 64Ba T Axialweg d, wie in Fig. 34 gezeigt (aber in entgegengesetzter Richtung) T Magnetpol 64Bb. Die anderen Magnetflußschleifen werden in ähnlicher Weise gebildet. Als Ergebnis nimmt der Rotor 61 eine solche magnetisch stabile Position ein, daß die Endoberflächen der Magnetpole 64Ba, 64Db, 64Fa und 64Hb direkt zu den Endoberflächen der N-polarisierten Zähne 62a des Rotors 61 hinblicken und die Endoberflächen der Magnetpole 64Bb, 64Da, 64Fb und 64Ha direkt zu den Endoberflächen der S-polarisierten Zähne 62a des Rotors 61 hinblicken.
The Erregungsweise des obigen Arbeitens (1) und (2) wird wiederholt. Der Rotor 61 rotiert.
Fig. 35 zeigt eine siebente Ausführungsform dieser Erfindung.
Bei dieser Ausführungsform sind drei Reihen von Magnetpolen 64Aa bis 64Ha, 64Ab bis 64Hb sowie 64Ac bis 64Hc auf dem Innenumfang des Eisenkerns 64 in jedem der zylindrischen Kernabschnitte 64a, 64b und 64c ausgebildet. Wicklungen 65Aa bis 65Ha sind nur auf der Mittelreihe von Magnetpolen 64Aa bis 64Ha aufgewickelt. Die beiden Reihen von Magnetpolen 64Ab bis 64Hb und 64Ac bis 64Hc sind um 180º jeweils von den Mittelreihen von Magnetpolen 64Aa bis 64Ha verschoben. Die Magnetpole sind in den betreffenden Reihen in den gleichen Winkelteilungen wie jene der sechsten Ausführungsform von Fig. 31 ausgebildet.
Fig. 36 und 37 zeigen eine achte Ausführungsform dieser Erfindung.
Ein Schrittmotor dieser Ausführungsform ist ein solcher vom Außenrotortyp.
Zähne 80a, 80a, ... und schlitzartige Nuten 80b,80 .... sind mit einer konstanten Winkelteilung P/2 in einem Innenumfang eines zylindrischen Rotors 60 aus magnetischem Material ausgebildet. Permanentmagnete 81, 81 ... sind so in die schlitzartigen Nuten 80b, 80b, ... eingesetzt, daß die Zähne 80a, 80a, ... abwechselnd in entgegengesetzten Polaritäten magnetisiert sind. Ein zylindrischer Stator besteht aus ersten und zweiten zylindrischen Statoren 82, 84 als Kernabschnitte. Der erste zylindrische Stator 82 ist konzentrisch in den zylindrischen Rotor 80 mit einem konstanten Luftspalt G eingesetzt. Sechs Magnetpole 82A, 82B, 82C, 82A', 82B' und 82C' sind mit einer regelmäßigen Winkelteilung in einem Umfang des ersten zylindrischen Stators 82 ausgebildet. Wicklungen 83A, 83B, 83C, 83A', 83B' und 83C' sind jeweils auf die Magnetpole 82A bis 82C' aufgewickelt. Magnetzähne 82Aa, 82Ba, 82Ca, 82A'a, 82B'a und 82C'a sind an den oberen Enden der Magnetpole 82A bis 82C' ausgebildet.
Der zweite zylindrische Stator 84 ist in den zylindrischen Rotor 80 eingesetzt und an der Hinterseite des ersten zylindrischen Stators 82 angeordnet, wie in Fig. 37 gezeigt ist. Sie befinden sich in einem Abstand um eine vorbestimmte Länge in der Axialrichtung. Sechs Magnetpole 84A, 84B, 84C, 84A', 84B' und 84C' sind in einer regelmäßigen Winkelteilung in einem Umfang des zweiten zylindrischen Stators 84 ausgebildet. Wicklungen 85A, 85B, 85C, 85A', 85B' und 85C' sind auf die Magnetpole 84A bis 84C' aufgewickelt. Zähne 84Aa bis 84C'a sind an den oberen Enden der Magnetpole 84A bis 84C' ausgebildet. Eine Welle 89 ist an den fluchtenden Mittellöchern der ersten und zweiten zylindrischen Statoren 82 und 84 fixiert. Die Magnetpole 82Aa bis 82C'a des ersten zylindrischen Stators 82 sind um eine Winkelteilung P/2 von den Magnetpolen 84Aa bis 84C'a des zweiten zylindrischen Stators 84 verschoben. Das Arbeitsprinzip dieser Ausführungsform ist das gleiche wie jenes der sechsten Ausführungsform
Fig. 38 bis 44 zeigen eine neunte Ausführungsform dieser Erfindung.
Ein Schrittmotor dieser Ausführungsform ist ein solcher vom Außenrotortyp und Zweiphasentyp.
Ein zylindrischer Stator 91 aus magnetischem Material, der an einer Welle 97' befestigt ist, ist konzentrisch in einen zylindrischen Rotor 90 aus magnetischem Material mit einem konstanten Luftspalt G eingesetzt. Der zylindrische Rotor 90 wird von einem nichtgezeigten Lagermechanismus drehbar getragen. Er ist in den von dem Pfeil M in Fig. 38 gezeigten Richtungen drehbar.
Der zylindrische Rotor 90 enthält erste und zweite magnetische Abschnitte 94 und 95, die im Abstand voneinander in Axialrichtung angeordnet sind, wie in Fig. 39 gezeigt ist. Der magnetische Abschnitt 94 hat erste und zweite Teile 94a, 94b. Die Magnetzähne 94Aa bis 94Ya sind in dem ersten Teil 94a ausgebildet, und die Magnetzähne 94Ab bis 94Yb sind in dem zweiten Teil 94b ausgebildet. Zwei Reihen von Magnetzähnen 94Aa bis 94Ya und 94Ab bis 94Yb sind an einem Innenumfang des ersten magnetischen Abschnittes 94 ausgebildet. Magnetzähne 94Aa bis 94Ya und 94Ab bis 94Yb sind jeweils in einer regelmäßigen Winkelteilung P ausgebildet, und die Phase der ersteren ist gleich jener der letzteren.
Ähnlich hat der magnetische Abschnitt 95 erste und zweite Teile 95a, 95b. Zwei Reihen von Magnetzähnen 95Aa bis 95Ya und 95Ab bis 95Yb sind auf einem Innenumfang des zweiten magnetischen Abschnitte 95 ausgebildet. Die Magnetzähne 95Aa bis 95Ya sind in dem ersten Teil 95a ausgebildet, und die magnetischen Zähne 95Ab bis 95Yb sind in dem zweiten Teil 95b ausgebildet. Magnetzähne 95Aa bis 95Ya und 95Ab bis 95Yb sind jeweils in einer regelmäßigen Winkelteilung P ausgebildet, und die Phase der ersteren ist gleich jener der letzteren. Demnach sind die Phasen aller Magnetpole 94Aa bis 94Ya, 94Ab bis 94Yb, 95Aa bis 95Ya und 95Ab bis 95Yb untereinander gleich.
Andererseits besteht der zylindrische Stator 91 aus ersten und zweiten Kernen 92 und 93 als zylindrische Kernabschnitte, die voneinander in der Axialrichtung einen Abstand haben. Wie in Fig. 39 gezeigt, sind zwei Reihen von induktiven Zähnen 92Aa bis 92Ya und 92Ab bis 92Yb in einer regelmäßigen Winkelteilung in einem Umfang jeweiliger Kernteile 92a und 92b des ersten Kerns 92 ausgebildet und blicken zu den magnetischen Zähnen 94Aa bis 94Ya und 94Ab bis 94Yb hin. Eine Ringnut ist zwischen den beiden Reihen ausgebildet. Eine Ringwicklung 96 ist auf die Nut aufgewickelt.
Ähnlich sind zwei Reihen von induktiven Zähnen 93Aa bis 93Ya und 93Ab bis 93Yb in einer regelmäßigen Winkelteilung in einem Umfang betreffender Kernteile 93a und 93b des zweiten Kerns 93 ausgebildet und blicken zu den magnetischen Zähnen 95Aa bis 95Ya und 95Ab bis 95Yb hin. Eine Ringnut ist zwischen den beiden Reihen ausgebildet. Eine Ringwicklung 96 ist auf die Nut aufgewickelt.
Wie in Fig. 40 gezeigt, sind Permanentmagnete 98 in schlitzartigen Nuten zwischen den induktiven Zähnen 92Aa bis 92Ya, 92Ab bis 92Yb derart eingesetzt, das die induktiven Zähne 92Aa bis 92Ya, 92Ab bis 92Yb abwechselnd in entgegengesetzten Polaritäten magnetisiert sind. Die Winkelteilungen der induktiven Zähne 92Aa bis 92Ya und 92Ab bis 92Yb sind jeweils gleich P/2. Die einen induktiven Zähne 92Aa bis 92Ya sind um eine Winkelteilung P/4 gegenüber den anderen induktiven Zähnen 92Ab bis 92Yb verschoben.
Ähnlich sind Permanentmagnete 98 in schlitzartigen Nuten zwischen den induktiven Zähnen 93Aa bis 93Ya, 93Ab bis 93Yb derart eingesetzt, daß die induktiven Zähne 93Aa bis 93Yb, 93Ab bis 93Yb abwechselnd in entgegengesetzten Polaritäten magnetisiert sind. Die Winkelteilungen der induktiven Zähne 93Aa bis 93Ya und 93Ab 93Yb sind jeweils gleich P/2. Die einen induktiven Zähne 93Aa bis 93Ya sind um eine Winkelteilung P/4 gegenüber den anderen induktiven Zähnen 93Ab bis 93Yb verschoben.
Die induktiven Zähne 92Aa bis 92Ya und 92Ab bis 92Yb des ersten Eisenkerns 92 sind um eine Winkelteilung P/4 gegenüber den induktiven Zähnen 93Aa bis 93Ya und 93Ab bis 93Yb des zweiten Eisenkerns 93 verschoben.
Pulsströme werden in Wicklungen 96 und 97 in der in Fig. 41 bis 44 gezeigten Reihenfolge zugeführt. Der Rotor rotiert P/4 mal P/4 auf der Basis des Soya-Prinzips, wie beispielsweise in der japanischen Patentanmeldung Nr.301965/19B8 beschrieben ist.
Wie in Fig. 41 bis 44 gezeigt ist, fließen Magnetflüsse durch die Axialkernabschnitte der ersten und zweiten Kerne 92 und 93.
In Fig. 41 geht ein Puisstrom durch die Wicklung 96 in der gezeigten Richtung. Der Magnetfluß fließt auf dem Weg der Magnetzähne 94Ab bis 94Yb in dem erten Eisenkern 94 T Luftspalt T S-polarisierte induktive Zähne 92Ab bis 92Yb T benachbarte N-polarisierte induktive Zähne 92Ab bis 92Yb T axialer Kernabschnitt d&sub1; T S-polarisierte induktive Zähne 92Aa bis 92Ya der anderen Reihe T benachbarte N-polarisierte induktive Zähne 92Aa bis 92Ya T Luftspalt G T Magnetzähne 94Aa bis 94Ya T axiale Kernabschnitte d&sub2; Magnetzähne 94Ab bis 94Yb.
Wenn die Pulsströme den Wicklungen 96 und 97 in der in den Fig. 42 bis 44 gezeigten Weise zugeführt werden, werden die Magnetflußschleifen 4) ähnlich ausgebildet. Der Rotor 90 rotiert schrittweise.
Die Fig. 45 und 46 zeigen eine zehnte Ausführungsform dieser Erfindung. Ein Schrittmotor dieser Ausführungsform ist ein solcher vom Außenrotortyp.
Zähne 100a, 100a, ... und schlitzartige Nuten 100b, 100b, ... sind abwechselnd in einer Winkelteilung P/2 in einem Innenumfang eines zylindrischen Rotors 100 aus magnetischem Material ausgebildet. Permanentmagnete 101, 101, ... sind so in die schlitzartigen Nuten 100b, 100b, ... eingesetzt, daß die Zähne 100a, 100a, ... abwechselnd in entgegengetzten Polaritäten magnetisiert sind.
Ein konzentrisch in den zylindrischen Rotor 100 eingesetzter zylindrischer Stator 180 besteht aus einem ersten Kernabschnitt in der Form eines ersten Eisenkernes 103 und einem zweiten Kernabschnitt in der Form eines zweiten Eisenkerns 104. Zwei Reihen von Magnetpolen 103Aa bis 103Ja und 103Ab bis 103Jb sind in einer regelmäßigen Winkelteilung P in einem Umfang des ersten Eisen kerns 103 ausgebildet. Eine Ringwicklung 105 ist in eine Ringnut eingesetzt, die zwischen den beiden Reihen vorhanden ist, wie in Fig. 46 gezeigt. Der erste und zweite Eisen kern 103 und 104 haben jeweils Zylinderkernteile 103a, 103b und 104a, 104b.
Zwei Reihen von Magnetpolen 104Aa bis 104Ja und 104Ab bis 104Jb sind in einer regelmäßigen Winkelteilung P in einem Umfang des zweiten Eisen kerns 104 ausgebildet. Eine Ring wicklung 106 ist in eine Ringnut eingesetzt, die zwischen den beiden Reihen ausgebildet ist, wie in Fig. 46 gezeigt. Die eine Reihe von Magnetpolen 103Aa bis 103Ja ist um eine Winkelteilung P über der anderen Reihe von Magnetpolen 103Ab bis 103Jb im ersten Eisenkern 103 versetzt. Die Winkelteilung P entspricht 360º.
Ähnlich ist die eine Reihe von Magnetpolen 104Aa bis 104Ja um eine Winkelteilung P gegenüber der anderen Reihe von Magnetpolen 104Ab bis 1 O4Jb in dem zweiten Eisen kern 104 versetzt. Die Winkelteilung P entspricht 360º. Die induktiven Zähne oder Magnetpole 103Aa bis 103Ja des ersten Eisenkerns 103 sind um eine Winkelteilung P/2 gegenüber den induktiven Zähnen oder Magnetpolen 104Ab bis 104Jb des zweiten Eisen kerns 104 versetzt. Die Vorteile der obigen Ausführungsformen sind folgende:
(1) Hauptmagnetflußschleifen gehen über den axialen Magnetweg in dem Stator und Rotor. Der Magnetfluß ist nicht durch den schmalen Weg zwischen den Innenenden der Parmanentmagnete begrenzt. Demnach sind im Gegensatz zu den bekannten Schrittmotoren die Zähne nicht mit Magnetfluß gesättigt. Daher kann eine größere Drehkraft erhalten werden.
(2) Da die Magnetflußschleife nur durch den einen Parmanentmagneten geht, kann die magnetische Antriebskraft durch die Zuführung von Energie zu der Wicklung kleiner als jene des bekannten Schrittmotors sein. Demnach kann der Schrittmotor klein bemessen sein, und die als Material für die Wicklungen erforderliche Kupfermenge kann kleiner als bei den bekannten Schrittmotoren sein. Das Verhältnis der Drehkraft zum Gewicht des Schrittmotors kann verbessert werden.
(3) Die Ringwicklungen werden jeweils in die Ringnuten zwischen den Reihen der Magnetpole oder Zähne bei einigen der Ausführungsformen, wie der Ausführungsform von Fig. 19A, gewickelt. Demnach kann die Anzahl der Wicklungen kleiner sein und die Arbeit des Befestigens der Wicklung vereinfacht werden. Die Herstellung kann leicht sein.
(4) Bei einigen der obigen Ausführungsformen, wie der Ausführungsform von Fig. 38, ist die Flußdichte gering, da der Magnetfluß durch den gesamten Umfangsabschnitt des zweiten Rotors fließt. Demnach kann die Dicke des des Sekundärrotors kleiner sein. Geringere Trägheit und kleinere Abmessung sind möglich.
(5) Die Umfangsoberflächen des Stators und des Rotors, die zueinander blicken, können wirksam zur Erzeugung von Drehkraft verwendet werden. Demnach kann eine größere Drehkraft erhalten werden als bei dem bekannten Schrittmotor.
Obwohl die bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wurden, werden für den Fachmann innerhalb des Gedankens der vorliegenden erfinderischen Konzepte, die durch die folgenden Ansprüche wiedergegeben sind, Abwandlungen auf der Hand liegen.
Beispielsweise werden die Pulsströme den Wicklungen durch die zweiphasige Erregungsmethode in der obigen Ausführungsform zugeführt. Stattdessen können den Wicklungen alternierende Ströme Ia und Ib, wie in Fig. 10 gezeigt, zugeführt werden, die um 90º der Phase voneinander abweichen. Beispielsweise können in der ersten Ausführungsform die alternierenden Ströme Ia und Ib für die A-Phase und die B-Phase den Anschlüssen Ta und Tb bzw. Tc und Td zugeführt werden. Dreiphasige alternierende Ströme, die um 120º in der Phase voneinander abweichen, können für die dreiphasige Erregung verwendet werden.
Ein Sensor kann an dem Stator (pimär) vorgesehen sein, um eine Relativbewegung zu dem Rotor (sekundär) festzustellen. In einem solchen Fall kann der Schrittmotor als Servomotor verwendet werden. Beispielsweise ist in der ersten Ausführungsform der Fig. 7 der Sensor an dem zylindrischen Stator 40 vorgesehen, um die Relativbewegung des Rotors 41 festzustellen.
Weiterhin ist bei der Ausführungsform von Fig. 31 bis 33 die eine Reihe von Magnetpolen 64Aa bis 64Ha um P/2 von der anderen Reihe der Magnetpole 64Ab bis 64Hb versetzt, und dar Schrittmotor ist einphasig. Sie sind an dem einen Eisenkern 64 ausgebildet.
Stattdessen können mehrere (n: ganze Zahl) Kerne in der Axialrichtung angeordnet sein. In jenem Fall sind die Magnetpole an den Kernen um P/n (n-Phase) in einer Umfangsrichtung von jenen der benachbarten verschoben.
Weiterhin enthält bei der Ausführungsform der Fig. 36 und 37 der Stator den ersten Kern 82 und den zweiten Kern 84. Sie ist nicht vom zweiphasigen Typ. Stattdessen können mehrere (n: ganze Zahl) Kerne in der Axialrichtung angeordnet sein. Die Magnetpole an den Kernen sind um P/n (n-Phase) in einer Umfangsrichtung von jenen auf den benachbarten versetzt.
In der ersten bis dritten Ausführungsform ist der Rotor 41 (sekundär) konzentrisch in den Stator 40 (primär) eingesetzt. Der Stator und der Rotor können gegeneinander ausgetauscht werden. In einem solchen Fall wird das äußere zylindrische Teil 40 drehbar gelagert, und das innere zylindrische Teil 41 ist ortfest.
Bei den obigen Ausführungsformen sind die Oberflächen der Magnetpole und Zähne flach und blicken zueinander. Eine Abschrägung oder geneigte Nut kann in den Oberflächen der Magnetpole oder Zähne vorgesehen werden, um die Drehkrafteigenschaften zu verbessern.
Bei der vierten Ausführungsform besteht der Stator 50 aus den ersten und zweiten Eisenkernen 54 und 56, und die Wicklungen 55 und 57 sind auf sie aufgewickelt. So ist der Schrittmotor der vierten Ausführungsform vom zweiphasigen Typ. Die Anzahl der Eisenkerne kann größer sein. Wenn sie drei beträgt (dreiphasig), ist der Phasenunterschied gleich P/3. Wenn er fünf (fünfphasig) ist, ist der Phasenunterschied gleich P/5, und wenn er n (ganze Zahl) ist, ist der Phasenunterschied P/n, obwohl er in der vierten Ausführungsform gleich P/4 ist.
In der neunten Ausführungsform besteht der Stator 91 aus den ersten und zweiten Eisenkernen 92 und 93 und sind die Wicklungen 96 und 97 auf sie aufgewickelt. So ist der Schrittmotor der neunten Ausführungsform vom zweiphasigen Typ. Die Anzahl der Eisen kerne kann größer sein. Wenn sie drei ist (dreiphasig), ist der Phasenunterschied zwischen den Eisen kernen gleich P/3. Wenn er fünf (fünfphasig) ist, ist der Phasenunterschied zwischen den Eisenkernen gleich P/5, und wenn er n (ganze Zahl) ist, ist der Phasenunterschied zwischen den Eisenkernen gleich P/n, obwohl er in der neunten Ausführungsform gleich P/4 ist. In jenem Fall wird die Anzahl der Kernabschnitte (94 und 95 in der neunten Ausführungsform) gemäß der Anzahl der Eisenkerne erhöht.

Claims

1. Schrittmotor mit

A. einer ersten zylindrischen Magnetbahn-bildenden Einrichtung (40) aus magnetischem Material,

B. einer zweiten zylindrischen Magnetbahn-bildenden Einrichtung (41) aus magnetischem Material, die in die erste zylindrische Magnetbahn-bildende Einrichtung (40) konzentrisch eingesetzt ist, wobei die erste zylindrische Magnetbahnbildende Einrichtung (40) oder die zweite zylindrische Magnetbahn-bildende Einrichtung (41) drehbar gehalten ist,

C. schlitzartigen Nuten (42), die in einer regelmäßigen Winkelteilung P/2 in einem peripheren Abschnitt einer der ersten und zweiten zylindrischen Magnetbahnbildenden Einrichtung (40, 41) ausgebildet sind,

D. Zähnen (42a), die zwischen diesen schlitzartigen Nuten (42) ausgebildet sind,

E. Permanentmagneten (43), die in die schlitzartigen Nuten eingesetzt und so angeordnet sind, daß die Polaritäten dieser Zähne (42a) abwechselnd umgekehrt sind,

F. Magnetpoleinrichtungen mit Magnetpolen (44Aa-44Ha, 44Ab-44Hb, 44ac-44hc), die in einer regelmäßigen Winkelteilung in der anderen der ersten und zweiten zylindrischen Magnetbahn-bildenden Einrichtungen (40, 41) ausgebildet sind, wobei diese Magnetpoleinrichtungen den Zähnen (42a) mit einem konstanten Luftspalt (G) gegenüberliegen und

G. einer Wicklungseinrichtung (45Aa-45Ha, 45Ab-45Hb), die auf den ersten. und zweiten zylindrischen Magnetbahn-bildenden Einrichtungen (40, 41) so vorgesehen ist, daß sie einen Magnetfluß durch den Luftspalt (G) erzeugt,

dadurch gekennzeichnet, daß die erste oder zweite zylindrische Magnetbahn- bildende Einrichtung (40, 41) mehrere zylindrische Kernabschnitte (44a, 44b) umfaßt, die in der axialen Richtung der ersten und zweiten zylindrischen Magnetbahn-bildenden Einrichtungen (40, 41) angeordnet sind, und die Magnetpole der Magnetpoleinrichtungen in mehreren Reihen angeordnet sind, die auf der ersten oder zweiten zylindrischen Magnetbahn-bildenden Einrichtung (40, 41) ausgebildet sind, wobei die Magnetpole jeder betreffenden Reihe in Bezug auf eine andere um eine vorbestimmte Winkelteilung P/n, worin n eine ganze Zahl ist, im Winkel verschoben sind.

2. Schrittmotor nach Anspruch 1, in welchem die zweite zylindrische Magnetbahnbildende Einrichtung (41) drehbar durch eine Welle (46) gehalten ist, die an ihrem mittigen axialen Loch befestigt ist, wobei die erste zylindrische Magnetbahn-bildende Einrichtung (40) einen ersten zylindrischen Kernabschnitt (44a) und einen zweiten zylindrischen Kernabschnitt (44b) bildet, die magnetisch miteinander verbunden sind, eine Reihe (44Aa-44Ha) der Magnetpole des ersten zylindrischen Kernabschnittes (44a) von der anderen Reihe (44Ab-44Hb) der Magnetpole des zweiten zylindrischen Kernabschnittes (44b) im Winkel um die Winkelteilung P/2 in einer Drehrichtung verschoben ist und die Wicklungseinrichtung (45Aa-45Ha, 45Ab-45Hb) auf die Magnetpole (44Aa-44Ha, 44Ab-44Hb) der ersten und zweiten zylindrischen Kernabschnitte (44a, 44b) gewickelt ist.

3. Schrittmotor nach Anspruch 1, in welchem die zweite zylindrische Magnetbahnbildende Einrichtung (41) drehbar von einer Welle (46) gehalten ist, die an ihrem mittigen axialen Loch befestigt ist, wobei die erste zylindrische Magnetbahn-bildende Einrichtung (40) einen ersten zylindrischen Kernabschnitt (44a), einen zweiten zylindrischen Kernabschnitt (44b) und einen dritten zylindrischen Kernabschnitt (44c) umfaßt, die magnetisch miteinander verbunden sind, die jeweiligen Reihen der Magnetpole (44Ab-44Hb, 44Ac-44Hc) der zweiten und dritten zylindrischen Kernabschnitte (44b, 44c) im Winkel von der anderen Reihe (44Aa-44Ha) der Magnetpole des ersten zylindrischen Kernabschnittes (44a), der in der Mitte der zweiten und dritten zylindrischen Kernabschnitte (44b, 44c) im Winkel mit der Winkelteilung P/2 angeordnet ist, verschoben sind und die Wicklungseinrichtung Wicklungsteile (45Aa-45Ha, 45Ab-45Hb) umfaßt, die auf die Magnetpole (44Aa-44Ha) des ersten zylindrischen Kernabschnittes (44a) gewickelt sind.

4. Schrittmotor nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, bei dem die Welle (33a) aus nicht magnetischem Material besteht und die schlitzartigen Nuten (42b) sich zu der Welle (33a) erstrecken, wobei die Permanentmagnete (43) die Welle (33a) berührern.

5. Schrittmotor nach Anspruch 2, Anspruch 3 oder Anspruch 4, in welchem die mehreren Polzähne (T) in einer regelmäßigen Winkelteilung in den oberen Endoberflächen der Magnetpole (64Aa-64Ha, 65Ab-65Hb) ausgebildet sind, wobei die Breite der Polzähne (T) im wesentlichen gleich jener der Zähne der zweiten zylindrischen Magnetbahnbildenden Einrichtung (61) ist.

6. Schrittmotor nach Anspruch 1, in welchem die erste zylindrische Magnetbahn-bildende Einrichtung drehbar gehalten ist, die zweite zylindrische Magnetbahn-bildende Einrichtung einen ersten zylindrischen Kernabschnitt und einen zweiten zylindrischen Kernabschnitt umfaßt, die Magnetpole der ersten und zweiten zylindrischen Kernabschnitte in einer regelmäßigen Winkelteilung ausgebildet sind, wobei eine Reihe der Magnetpole des ersten zylindrischen Kernabschnittes von der anderen Reihe der Magnetpole des zweiten zylindrischen Kernabschnittes im Winkel um die Winkelteilung P/2 in einer Drehrichtung verschoben ist, und die Wicklungseinrichtung Wicklungsteile umfaßt, die auf die Magnetpole der ersten und zweiten zylindrischen Kernabschnitte gewickelt sind, und mehrere Polzähne in einer regelmäßigen Winkelteilung in den oberen Endoberflächen der Magnetpole ausgebildet sind, wobei die Breite der Polzähne im wesentlichen gleich jener der Zähne der ersten zylindrischen Magnetbahn-bildenden Einrichtung ist.

7. Schrittmotor nach Anspruch 1, in welchem die zweite zylindrische Magnetbahnbildende Einrichtung (51) drehbar von einer Welle (46) gehalten ist, die an ihrem mittleren Axialloch befestigt ist, die erste zylindrische Magnetbahn-bildende Einrichtung (50) einen ersten zylindrischen Kern (54) und einen zweiten zylindrischen Kern (56) umfaßt, wobei jeder der ersten und zweiten zylindrischen Kerne (54, 56) aus ersten und zweiten zylindrischen Kernabschnitten (54a, 54b, 56a, 56b), die magnetisch miteinander verbunden sind, besteht, die Magnetpole (54Aa- 54Ha, 54Ab-54Hb, 56Aa-56Ha, 56Ab-56Hb) der ersten und zweiten zylindrischen Kernabschnitte (54a, 54b, 56a, 56b) in einer regelmäßigen Winkelteilung ausgebildet sind, wobei eine Reihe der Magnetpole (54Aa-54Ha, 56Aa-56Ha) des ersten zylindrischen Kernabschnittes (54a, 56a) von der anderen Reihe der Magnetpole (54Ab-54Hb, 56Ab-56Hb) des zweiten zylindrischen Kernabschnittes (54b, 56b) im Winkel um die Winkelteilung P/2 in einer Drehrichtung verschoben ist, die Magnetpole (54Aa-54Ha, 54Ab-54Hb) der ersten und zweiten zylindrischen Kernabschnitte (54a, 54b) des ersten zylindrischen Kernes (54) von jenen (56Aa-56Ha, 56Ab-56Hb) des zweiten zylindrischen Kernes (56) im Winkel um die Winkelteilung P/4 in der einen Drehrichtung verschoben sind, und die Wicklungseinrichtung erste und zweite Wicklungsteile (55, 57) umfaßt, die in Ringnuten zwischen den Reihen der Magnetpole der ersten bzw. zweiten zylindrischen Kerne (54, 56) eingesetzt sind.

8. Schrittmotor nach Anspruch 7, in welchem die jeweiligen ersten und zweiten zylindrischen Kernabschnitte der ersten und zweiten zylindrischen Kerne jeweils voneinander trennbar sind.

9. Schrittmotor nach Anspruch 7, in welchem die Welle (46a) aus nicht-magnetischem Material besteht und die schlitzartigen Nuten (52b) sich zu dieser Welle (46a) erstrecken, wobei die Permanentmagnete (53) die Welle (46a) berühren.

10. Schrittmotor nach Anspruch 1, in welchem die erste zylindrische Magnetbahn-bildende Einrichtung (90) drehbar gehalten ist, die zylindrischen Kernabschnitte der ersten zylindrischen Magnetbahn-bildenden Einrichtung (90) einen ersten zylindrischen Kern (94) und einen zweiten zylindrischen Kern (95) umfassen, die Magnetpole (94Aa- 94Ya, 94Ab-94Yb, 95Aa-95Ya, 95Ab-95Yb) in den ersten und zweiten zylindrischen Kernen (94, 95) in zwei Reihen (94a, 94b, 95a, 95b) in regelmäßiger Winkelteilung ausgebildet sind, wobei die eine Reihe (94a, 95a) der Magnetpole der ersten und zweiten zylindrischen Kerne (94, 95) von der anderen Reihe (94b, 95b) der Magnetpole der ersten und zweiten zylindrischen Kerne (94, 95) im Winkel um die Winkelteilung P/2 in einer Drehrichtung verschoben sind, die Magnetpole (94Aa-94Ya) des ersten zylindrischen Kerns (94) von jenen (95Aa-95Ya) des zweiten zylindrischen Kerns (95) im Winkel um die Winkelteilung P/4 in der einen Drehrichtung verschoben sind, die zweite zylindrische Magnetbahn-bildende Einrichtung (91) einen ersten zylindrischen Kernabschnitt (92) und einen zweiten zylindrischen Kernabschnitt (93) umfaßt, wobei jeder der ersten und zweiten zylindrischen Kernabschnitte (92, 93) aus ersten und zweiten zylindrischen Teilen (92a, 92b, 93a, 93b) besteht, die Zähne (92Aa-92Ya, 93Aa-93Ya) in dem ersten zylindrischen Teil (92a, 93a) und dem zweiten zylindrischen Teil (92b, 93b) ausgebildet sind und die Wicklungseinrichtung erste und zweite Wicklungsteile (96, 97) umfaßt, die in Ringnuten zwischen den ersten bzw. zweiten zylindrischen Teilen (92a, 92b, 93a, 93b) eingesetzt sind.

11. Schrittmotor nach Anspruch 1, in welchem die erste zylindrische Magnetbahn-bildende Einrichtung (100) drehbar gehalten ist, die Zähne (looa) in dieser ersten zylindrischen Magnetbahn-bildenden Einrichtung (100) ausgebildet sind, die zweite zylindrische Magnetbahn-bildende Einrichtung (180) einen ersten zylindrischen Kernabschnitt (103) und einen zweiten zylindrischen Kern abschnitt (104) bildet, wobei jeder dieser ersten und zweiten zylindrischen Kernabschnitte (103, 104) aus ersten und zweiten zylindrischen Teilen (103a, 103b, 104a, 104b) besteht, die Magnetpole (103aa-103ja, 103Ab-103Jb, 104Aa-104Ja, 104Ab-104Jb) in den ersten und zweiten zylindrischen Kernabschnitten (103a, 103b, 104a, 104b) in der regelmäßigen Winkelteilung ausgebildet sind, wobei die eine Reihe der Magnetpole (103Aa-103Ja, 104Aa-104Ja) des ersten zylindrischen Kernabschnitts (103a, 104a) von der anderen Reihe der Magnetpole (103Ab-103Jb, 104Ab-1204Jb) des zweiten zylindrischen Kernabschnitts (103b, 104b) im Winkel um die Winkelteilung P/2 in einer Drehrichtung verschoben ist, die Magnetpole (103Aa-103Ja, 103Ab-103Jb) des ersten zylindrischen Kernabschnittes (103) von jenen (104Aa-104Ja, 104Ab-104Jb) des zweiten zylindrischen Kernabschnittes (104) im Winkel um die Winkelteilung P/4 in der einen Drehrichtung verschoben sind, und die Wicklungseinrichtung erste und zweite Wicklungsteile (105, 106) umfaßt, die in Ringnuten zwischen den ersten bzw. zweiten zylindrischen Teilen (103a, 103b, 104a, 104b) eingesetzt sind.

12. Schrittmotor nach Anspruch 1, in welchem die zweite zylindrische Magnetbahnbildende Einrichtung drehbar von einer Welle gehalten ist, die in ihrem mittigen Axialloch befestigt ist, die erste zylindrische Magnetbahn-bildende Einrichtung n zylindrische Kerne umfaßt, wobei n größer als zwei ist, jeder der zylindrischen Kerne aus ersten und zweiten zylindrischen Kernabschnitten besteht, die jeweils magnetisch miteinander verbunden sind, die Magnetpole der ersten und zweiten zylindrischen Kernabschnitte jeweils in einer regelmäßigen Winkelteilung ausgebildet sind, wobei eine Reihe der Magnetpole des ersten zylindrischen Kernabschnittes von der anderen Reihe der Magnetpole des zweiten zylindrischen Kernabschnittes im Winkel um die Winkelteilung P/2 in einer Drehrichtung verschoben ist und die Magnetpole der mehreren zylindrischen Kerne von jenen der benachbarten zylindrischen Kerne im Winkel um die Winkelteilung Pin in der einen Drehrichtung verschoben sind, und die Wicklungseinrichtung Wicklungsteile umfaßt, die in Ringnuten zwischen den Reihen der Magnetpole der ersten bzw. zweiten zylindrischen Teile eingefügt sind.

13. Schrittmotor nach Anspruch 12, in welchem die jeweiligen ersten und zweiten zylindrischen Kernabschnitte der mehreren zylindrischen Kerne voneinander trennbar sind.

14. Schrittmotor nach Anspruch 12, in welchem die Welle aus nicht-magnetischem Material besteht und die schlitzartigen Nuten sich zu der Welle hin erstrecken, wobei die Permanentmagnete die Welle berühren.

15. Schrittmotor nach Anspruch 1, in welchem die zweite zylindrische Magnetbahnbildende Einrichtung drehbar gehalten ist, die erste zylindrische Magnetbahn-bildende Einrichtung mehrere Paare eines ersten zylindrischen Kernabschnittes und eines zweiten zylindrischen Kernabschnittes umfaßt, wobei die Magnetpole der ersten und zweiten zylindrischen Kernabschnitte jeweils in einer regelmäßigen Winkelteilung ausgebildet sind und eine Reihe der Magnetpole des ersten zylindrischen Kernabschnittes von der anderen Reihe der Magnetpole des zweiten zylindrischen Kernabschnittes im Winkel um die Winkelteilung P/2 in einer Drehrichtung verschoben ist, und die Wicklungseinrichtung Wicklungsteile umfaßt, die auf die Magnetpole der ersten bzw. zweiten zylindrischen Kernabschnitte gewickelt sind, und mehrere Polzähne in einer regelmäßigen Winkelteilung in der oberen Endoberfläche der Magnetpole ausgebildet sind, wobei die Breite dieser Polzähne im wesentlichen gleich jener der Zähne der ersten zylindrischen Magnetbahn-bildenden Einrichtung ist, und der Phasenunterschied zwischen den Paaren gleich P/n, n > 1 ist.

16. Schrittmotor nach Anspurch 1, in welchem die erste zylindrische Magnetbahn-bildende Einrichtung (80) drehbar gehalten ist, die zweite zylindrische Magnetbahn-bildende Einrichtung mehrere Kernabschnitte (82, 84) umfaßt, die in der axialen Richtung angeordnet sind, wobei die Magnetpole (82A - 82C, 82A' - 82 C', 84A - 84C, 84A'- 84C') der mehreren Kernabschnitte (82, 84) jeweils in einer regelmäßigen Winkelteilung ausgebildet sind und die Reihen der Magnetpole (82A-82C, 82A'-82C') eines zylindrischen Kernabschnitte (82) von den Reihen der Magnetpole (84A-84C, 84A'- 84C') des benachbarten zylindrischen Kernabschnittes (84) im Winkel um die Winkelteilung P/n in einer Drehrichtung verschoben sind, und die Wicklungseinrichtung Wicklungsteile (83A-83C, 83A'-83C', 85A-85C, 85A'-85C') hat, die jeweils auf die Magnetpole der mehreren zylindrischen Kernabschnitte (82, 84) gewickelt sind, und mehrere Polzähne (82Aa-82Ca, 82A'a-82C'a, 84Aa-84Ca, 84A'a-84C'a) in einer regelmäßigen Winkelteilung in den oberen Endoberflächen der Magnetpole ausgebildet sind, wobei die Breite der Polzähne im wesentlichen gleich jener der Zähne (80a) der ersten zylindrischen Magnetbahn-bildenden Einrichtung (80) ist.

17. Schrittmotor nach Anspruch 1, in welchem die erste zylindrische Magnetbahn-bildende Einrichtung (90) drehbar gehalten ist, die erste zylindrische Magmetbahn-bildende Einrichtung (90) mehrere zylindrische Kerne (94,95) umfaßt, die Magnetpole (94Aa- 94Y5, 94Ab-94Yb, 95Aa-95Ya, 95Ab-95Yb) in den mehreren zylindrischen Kernen (94, 95) in zwei Reihen (94a, 94b, 95a, 95b) jeweils mit regelmäßiger Winkelteilung ausgebildet sind, wobei die eine Reihe (94a, 95a) der Magnetpole der mehreren zylindrischen Kerne (94, 95) von der anderen Reihe (94b, 95b) der Magnetpole der mehreren zylindrischen Kerne (94, 95) im Winkel um die Winkelteilung P/2 jeweils in einer Drehrichtung verschoben sind und die Magnetpole (94Aa-94Ya, 94Ab-94Yb) eines zylindrischen Kerns (94) von jenen (95Aa-95Ya, 95Ab-95Yb) des benachbarten zylindrischen Kerns (95) im Winkel um die Winkelteilung Pin in der einen Drehrichtung verschoben sind, die zweite zylindrische Magnetbahn-bildende Einrichtung (91) mehrere zylindrische Kernabschnitte (92, 93) umfaßt, wobei jeder der zylindrischen Kernabschnitte aus ersten und zweiten zylindrischen Teilen (92a, 92b, 93a, 93b) besteht, die Zähne in dem ersten zylindrischen Teil (92a, 93a) und dem zweiten zylindrischen Teils (92b, 93b) ausgebildet sind und die Wicklungseinrichtung Wicklungsteile (96, 97) umfaßt, die jeweils in Ringnuten zwischen den ersten und zweiten zylindrischen Teilen (92a, 92b, 93a, 93b) eingesetzt sind.

18. Schrittmotor nach Anspruch 1, in welchem die erste zylindrische Magnetbahn-bildende Einrichtung (100) drehbar gehalten ist, die Zähne (looa) in der ersten zylindrischen Magnetbahn-bildenden Einrichtung (100) ausgebildet sind, die zweite zylindrische Magnetbahnildende Einrichtung (180) n zylindrische Kernabschnitte (103, 104) umfaßt, wobei n größer als zwei ist, jeder der zylindrischen Kernabschnitte aus ersten und zweiten zylindrischen Kernteilen (103a, 103b, 104a, 104b) besteht, die Magnetpole (103Aa-103Ja, 104Ab-103Jb, 104Aa-104Ja, 104Ab-104Jb) in den ersten und zweiten zylindrischen Kernteilen jeweils mit der regelmäßigen Winkelteilung ausgebildet sind, die eine Reihe der magnetischen Pole (103Aa-103Ja, 104Aa-104Ja) des ersten zylindrischen Kernteils (103a, 104a) von der anderen Reihe der magnetischen Pole (103Ab-103Jb, 104Ab-104Jb) des zweiten zylindrischen Kernteils im Winkel um die Winkelteilung P/2 in einer Drehrichtung verschoben ist und die Magnetpole (103Aa-103Ja, 103Ab-103Jb) eines zylindrischen Kernabschnittes (103) von jenen (104A-104Ja, 104Ab-104Jb) des benachbarten zylindrischen Kernabschnittes (104) im Winkel um die Winkelteilung P/n in der einen Drehrichtung verschoben sind&sub1; und die Wicklungseinrichtung Wicklungsteile (105, 106) umfaßt, die jeweils in Ringnuten zwischen den ersten und zweiten zylindrischen Teilen (103a, 103b, 104a, 104b) eingesetzt sind.