DE69401665T2 - Mehrphasiger vielpoliger Schnittmotor - Google Patents

Mehrphasiger vielpoliger Schnittmotor

Info

Publication number
DE69401665T2
DE69401665T2 DE1994601665 DE69401665T DE69401665T2 DE 69401665 T2 DE69401665 T2 DE 69401665T2 DE 1994601665 DE1994601665 DE 1994601665 DE 69401665 T DE69401665 T DE 69401665T DE 69401665 T2 DE69401665 T2 DE 69401665T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
rotor
pole piece
pole
motor
zone
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE1994601665
Other languages
English (en)
Other versions
DE69401665D1 (de
Inventor
Michel Schwab
Mai Xuan Tu
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Detra SA
Original Assignee
Detra SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Detra SA filed Critical Detra SA
Publication of DE69401665D1 publication Critical patent/DE69401665D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE69401665T2 publication Critical patent/DE69401665T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K37/00Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors
    • H02K37/10Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of permanent magnet type
    • H02K37/12Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of permanent magnet type with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K37/125Magnet axially facing armature
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K37/00Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors
    • H02K37/22Damping units

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung hat einen vielpoligen mehrphasigen Schrittmotor zum Gegenstand, welcher einen scheibenförmigen Rotor aufweist, welcher N Polpaare aufweist, welche um eine zentrale Achse verteilt sind und in einer Richtung magnetisiert sind, die parallel zu dieser Achse ist, mit einem Statormagnetkreis mit mehreren Phasen.
  • Mehrphasige Schrittmotoren dieses Typs sind bekannt.
  • Im Patent FR-A-2 361 014 ist ein einphasiger einpoliger Schrittmotor beschrieben, der einen scheibenförmigen Rotor aufweist. Dieser Motor besitzt eine Spule in Form einer runden Scheibe, welche unter dem Rotor und den statischen polaren Stücken angeordnet ist. Diese Ausführungsform hat die Unzulänglichkeit eines grossen Höhenverlustes wegen der Stapelung von verschiedenen Elementen, aus welchen der Motor zusammengesetzt ist; im weiteren ist der Motor dieses Typs einphasig, er besitzt nur einen einzigen bevorzugten Rotationssinn.
  • In der Patentschrift CH 653 189 ist ein mehrphasiger vielpoliger Motor beschrieben, welcher einen scheibenförmigen Rotor besitzt. Jede Phase dieses Motors besteht aus zwei U-förmigen Teilen (12', 12"), welche einander gegenüberliegend angeordnet sind und mit einer Phasenspule (13', 13") gekuppelt sind.
  • Eine solche Anordnung kann für einen Motor mit grossen Ausmassen zweckmässig sein, für einen Motor mit kleinen Ausmassen führt diese Anordnung zu einem Höhenverlust und einer beträchtlichen Vergrösserung der mittleren Länge der Spule. Im weiteren sind die Kosten für die Herstellung eines solchen Motors sehr hoch, da eine Anzahl von einzelnen Stücken mit Präzision zusammenzusetzen ist.
  • Im Patent US-4 634 906 ist ein mehrphasiger vierpoliger Motor beschrieben, welcher einen scheibenförmigen Magnet besitzt und einen Satz von Statormagnetkreisen, welche in der gleichen Ebene angeordnet sind. Jeder Statormagnetkreis ist aus zwei ineinandergreifenden polaren Stücken zusammengesetzt. Gemäss der in Betracht gezogenen Phase nimmt die Verzahnung des Stators einen vollständigen Pol in Anspruch (p1 und p4 der Fig. 2) oder einen Teil des Pols (p5 und p9 der Fig. 2). Diese Konstruktion führt unausweichlich zu einem Polschuh, der mechanisch sehr schwach ist (geschwächter Querschnitt in der Ebene des Pols p5 der Fig. 2), vor allem wenn die Anzahl der Pole des Motors erhöht ist.
  • Im Patent CH 683 810 A5 ist ein mehrphasiger vielpoliger Motor beschrieben, welcher einen scheibenförmigen Magneten aufweist und einen Statormagnetkreis, welcher aus zwei Hauptpolschuhen besteht (4a, 5a; 4b, 5b), welche je an einem Ende mit dem Kern der Spule (1a, 1b) verbunden sind und ein Zwischenposchuh (6a; 6b) sich in der gleichen Ebene befindet. Diese Anordnung erlaubt die Lösung des Problems des schwachen Querschnitts, welcher dem Motor des Patentes US-4 634 906 eigen ist; im Gegensatz dazu besitzt sie die Unzulänglichkeit eines verminderten Kupplungsfaktors zwischen dem Magneten und der Spule jeder Phase. In der Tat muss bei dieser Anordnung der Fluss, welcher durch die Statorspule erzeugt wird, zwei aufeinanderfolgende Zwischenräume durchqueren, nämlich den Zwischenraum zwischen dem ersten Hauptpolschuh und dem Zwischenpolschuh und dem zweiten Hauptpolschuh.
  • Eine andere wichtige gemeinsame Unzulänglichkeit der beiden vorzitierten Motoren ist die Abwesenheit eines Aufrechterhaltungsdrehmomentes, wenn die Phasenspulen nicht gespiesen sind. Für gewisse Anwendungen, wie beispielsweise den Antrieb von Nadeln eines Messinstrumentes für eine analoge Anzeige, kann die Abwesenheit eines Aufrechterhaltungsdrehmomentes die permanente Speisung der Phasenspule nötig machen, was zu einem übermässigen Energiekonsum des Instrumentes führt.
  • Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass ein vielpoliger und mehrphasiger Motor vorgeschlagen wird, welcher reduzierte Ausmasse, eine einfache Konstruktion, eine erhöhte Energieausbeute besitzt, dank der Verbesserung des Kupplungsfaktors zwischen dem Magneten und der Phasenspule und dank dem Aufrechterhaltungsdrehmoment in Abwesenheit von Strom in den Spulen.
  • Um dieses Ziel zu erreichen, wird ein vielpoliger mehrphasiger Schrittmotor gemäss den Ansprüchen 1 bis 5 vorgeschlagen.
  • Die Erfindung wird anschliessend mittels von Beispielen, mehreren möglichen Ausführungsformen des erfindungsgemässen Motors unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in welchen:
  • Fig. 1 eine Oberansicht des Magnetkreises einer ersten Ausführungsform des Motors zeigt.
  • Fig. 2 zeigt eine Schnittzeichnung des Kreises der Fig. 1 entlang der Achse I-I der letzteren.
  • Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung des Rotormagneten.
  • Fig. 3' zeigt schematisch die magnetischen Feldlinien, welche durch den Magneten gemäss Fig. 3 erzeugt werden.
  • Fig. 4 stellt eine Oberansicht des Magnetkreises einer zweiten Ausführungsform des Motors dar.
  • Fig. 5 stellt eine dritte Ausführungsform des Motors dar.
  • Fig. 6 stellt eine vierte Ausführungsform des Motors dar.
  • Die Fig. 7 und 7' stellen eine fünfte Ausführungsvariante des Motors dar.
  • Fig. 1 zeigt eine Oberansicht des Magnetkreises einer ersten Ausführungsform des Motors. In diesem Beispiel besitzt der Motor sieben Polpaare und zwei Phasen. Der Mag netkreis jeder Phase ist aus einem externen Polschuh (1, 1') und einem internen Polschuh (2, 2') zusammengesetzt; wobei die zwei Polschuhe in der gleichen Ebene parallel zu derjenigen des Rotors 5, wie in Fig. 2 dargestellt, angeordnet sind. Die beiden Polschuhe jeder Phase sind je an einem Ende mit einem Spulenkern (3, 3'), die eine Spule tragen (4, 4'), verbunden. Der interne Polschuh (2, 2') besitzt eine Verzahnung, deren Zahnteilung 2π/7 beträgt. Der externe Polschuh (1, 1') besitzt zwei unterschiedliche gezahnte Zonen. Die erste gezahnte Zone (d1, d1'), die sich im Innern befindet, besitzt eine Zahnteilung von 2π/7; die Zähne der ersten Zone des externen Stators sind mit denjenigen des internen Stators verzahnt. Diese Struktur schafft unter der Wirkung des Stroms beim Ablauf der Phase eine Aufteilung der Induktion des Stators in der gleichen Periode wie diejenige, welche durch den Magneten des Rotors erzeugt wird und aus diesem Grund ein Wechselwirkungsdrehmoment mit dem Rotormagneten. Die zweite verzahnte Zone des externen Stators, welche sich ausserhalb der ersten Zone befindet, besitzt eine Zahnteilung von 2π/14. Diese zweite gezahnte Zone erzeugt durch Wechselwirkung mit der Induktion des Rotors und unter der Wirkung der Permeanzvariation ein Aufrechterhaltungsdrehmoment mit einer Periode, die zweimal kleiner ist als diejenige des Momentes, welches durch den Strom der ersten Zone erzeugt wird. Man bemerkt, dass die gezahnten Strukturen der zwei Zonen gegeneinander verschoben sind, dies mit dem Ziel ein günstiges Startdrehmoment zu erhalten.
  • Fig. 3 stellt eine schematische Plandarstellung des Magnetes des Rotors mit sieben Polschuhen (N, S) dar, welche um eine zentrale Achse angeordnet sind, rechtwinklig zur Zeichnungsebene.
  • Die Verteilung der Magnetfeldlinie des Magneten ist schematisch in Fig. 3' erläutert.
  • Fig. 4 stellt eine schematische Planansicht des Magnetkreises einer zweiten Ausführungsform des Motors dar. In dieser Ausführungsform bilden zwei interne Polschuhe des Motors eine Einheit, was einerseits eine mechanische Verstärkung dieser Stücke und anderseits eine Erleichterung der Montage dieser Stücke erlaubt. Im weiteren kann man in diesem einheitlichen internen Polschuh eine gezahnte Zone d3 schaffen, welche zum gesamten Aufrechterhaltungsdrehmoment beiträgt.
  • Dem gleichen Ziel, jedoch zur Erleichterung der Montage des Motors, dient eine dritte Ausführungsform des Motors, welche in Fig. 5 dargestellt ist. In dieser Ausführungsform sind die zwei externen Polschuhe des Stators miteinander durch Klammern (a) mit reduzierten Querschnitten verbunden, um ein einheitliches mechanisches Ganzes zu schaffen. Dieses Ganze, welches leicht durch Pressen erhalten wird, erleichtert die Montage der Polschuhe. Die Klammern (a) besitzen mit ihrem verminderten Querschnitt nur eine rein mechanische Funktion und ändern das Funktionieren des Motors nicht.
  • Fig. 6 stellt eine Ausführungsform des Motors dar, in welcher die Spulenkerne ein einheitliches Ganzes mit den externen Polschuhen bilden. In dieser Ausführungsform ist, um eine Überlagerung des Spulenkerns mit dem internen Polschuh zu ermöglichen, der letztere an den Stellen p1 und p2 gefaltet.
  • Bei gewissen Anwendungen ist es erforderlich, dass der Motor mit einer erhöhten Frequenz funktioniert. In dieser Optik ist die Reduktion des Rotordurchmessers zur Verminderung seiner Trägheit wesentlich. Die Schaffung eines Aufrechterhaltungsmomentes durch eine zweite gezahnte Zone führt zu einer Erhöhung des Rotordurchmessers um diese Zone abzudecken, was für gewisse Anwendungen nicht geeignet ist.
  • Die Fig. 7 und 7' stellen eine Ausführungsform des Motors mit einem Rotor mit einem reduzierten Durchmesser dar. In diesem Fall wird ein Aufrechterhaltungsmoment des Motors erhalten, durch eine Reibung zwischen dem Rotor und seiner Lagerung, durch Wirkung der magnetischen Anziehungskraft zwischen dem Rotormagneten und dem statischen Magnetkreis, anstelle des Systems mit einer doppelten Verzahnung des externen Stators der vorherigen Ausführungsformen.
  • Wenn die magnetische Anziehungskraft einen reduzierten Wert besitzt, ist ein klassisches Drehsystem nicht ausreichend, um ein genügendes Aufrechterhaltungsdrehmoment zu erhalten, um die Position des Rotors in Abwesenheit eines Stroms und unter Wirkung von angulären Stössen, welche bei einem Messinstrument auftreten können, zu garantieren. In diesem Fall ist es erforderlich, den Reibungsbereich wesentlich zu vermindern, um den gewünschten Wert zu erhalten. Die Praxis zeigt, dass der Rotor anguläre Stösse aushalten muss, die grösser oder gleich 5000 rad/S² sind, um die Präzision des Instrumentes zu garantieren. Unter diesen Bedingungen soll der Reibungsbereich zwischen dem Rotor und seiner Achse genügend gross sein, um ein Reibungsmoment zu erzeugen, welches grösser ist als das anguläre Beschleunigungsmoment, welches ausgedrückt wird durch:
  • Cacc = J dω/dt
  • Cacc = Winkelbeschleunigungsmodell
  • J = Trägheitsmoment des Rotors
  • dω/dt = Winkelgeschwindigkeit = 5000 [rad/S²]
  • Die Schaffung eines Aufrechterhaltungsmomentes durch die Reibung führt effektiv zu einer leichten Verminderung der Ausbeute des Motors; im Gegensatz kann der Motor bei einer erhöhten Frequenz funktionieren, dank der Verminderung der Trägheit des Rotors und der Verbesserung der dynamischen Stabilität, welche durch die Erhöhung der Reibung erzielt wurde. Im weiteren wird dank der grossen Reibungsoberfläche der spezifische Druck beim Kontakt reduziert und die Erfahrung bei derartigen Motoren zeigt, dass das Problem der Abnützung praktisch inexistent ist. Die Fig. 7' zeigt den Rotor (5), die Kontaktoberfläche (6), den inneren Polschuh (2) und die Spulen (4, 4').

Claims (5)

1. Mehrphasiger vielpoliger Schrittmotor mit einem Rotor (5) mit Permanentmagneten mit N Polpaaren, die um eine zentrale Achse verteilt und in einer Richtung magnetisiert sind, die parallel zu dieser Achse ist, mit einem Statormagnetkreis (1, 1', 2, 2', 3, 3') mit mehreren Phasen, wobei jede dieser genannten Phasen durch einen äusseren Polschuh (1, 1') und einen inneren Polschuh (2, 2') gebildet ist, die sich in einer gleichen Ebene ausbreiten, die zur genannten zentralen Achse senkrecht steht, und jeder mit einem Ende eines Spulenkerns (3, 3'), welcher eine Spule (4, 4') trägt, verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte äussere Polschuh (1, 1') eine erste gezahnte Zone (d1, d1'), deren Zahnteilung im wesentlichen gleich 2π/N ist und eine zweite gezahnte Zone (d2, d2') umfasst, die ausserhalb der ersten Zone ist und deren Zahnteilung im wesentlichen gleich 2π/2N ist, dass der genannte innere Polschuh (2, 2') eine gezahnte Zone umfasst, deren Zahnteilung im wesentlichen gleich 2π/N ist, und dass die gezahnte Zone des inneren Polschuhs mit der ersten gezahnten Zone (d1, d1') des äusseren Polschuhs durchsetzt ist.
2. Schrittmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Rotor (5) eine Reiboberfläche (6) aufweist, welche parallel zur Ebene der Statorpolschuhe (1, 1', 2, 2') ausgerichtet ist, und dass die Reibung gross genug ist, so dass unter dem Einfluss der magnetischen Anziehungskraft zwischen dem Rotormagneten und den Statorposchuhen das resultierende Reibmoment grösser oder gleich 5000 J ist, wobei J das Trägheitsmoment des Rotors ist.
3. Schrittmotor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die inneren Polschuhe (2, 2') unterschiedlicher Phasen magnetisch miteinander verbunden sind zur Bildung einer Einheit.
4. Schrittmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die äusseren Polschuhe (1, 1') unterschiedlicher Phasen miteinander verbunden sind durch Verbindungsstücke (a) mit einem Querschnitt, der wesentlich kleiner ist, als derjenige des Spulenkerns.
5. Schrittmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der äussere Polschuh und der Spuenkern jeder Phase eine Einheit bilden.
DE1994601665 1994-12-12 1994-12-12 Mehrphasiger vielpoliger Schnittmotor Expired - Fee Related DE69401665T2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP19940810717 EP0718960B1 (de) 1994-12-12 1994-12-12 Mehrphasiger vielpoliger Schnittmotor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69401665D1 DE69401665D1 (de) 1997-03-13
DE69401665T2 true DE69401665T2 (de) 1997-07-31

Family

ID=8218352

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE1994601665 Expired - Fee Related DE69401665T2 (de) 1994-12-12 1994-12-12 Mehrphasiger vielpoliger Schnittmotor

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP0718960B1 (de)
CN (1) CN1131840A (de)
DE (1) DE69401665T2 (de)

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH604250B5 (de) * 1976-05-06 1978-08-31 Suisse Horlogerie
DE2747644A1 (de) * 1977-10-24 1979-05-03 Quarz Zeit Ag Einphasenschrittmotor, insbesondere fuer uhren
WO1982000929A1 (en) * 1980-08-29 1982-03-18 Sa Elessach Stepping motor,particularly for electronic watch
JPS5996862A (ja) * 1982-11-22 1984-06-04 Tokyo Electric Co Ltd ステツピングモ−タ
US4634906A (en) * 1983-07-28 1987-01-06 Michel Grosjean Multiphase motor with magnetized rotor having N pairs of poles with axial magnetization
JP2987449B2 (ja) * 1990-02-23 1999-12-06 オリンパス光学工業株式会社 電子カメラ
FR2670629B1 (fr) * 1990-12-17 1995-03-10 Moving Magnet Tech Actionneur electromagnetique monophase rotatif.

Also Published As

Publication number Publication date
DE69401665D1 (de) 1997-03-13
CN1131840A (zh) 1996-09-25
EP0718960A1 (de) 1996-06-26
EP0718960B1 (de) 1997-01-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69304223T2 (de) Einphasiger elektromagnetischer Drehantrieb mit einer Strecke zwischen 60 und 120 Graden
DE69113482T2 (de) Elektrischer motor.
DE69306743T2 (de) Rotor für synchronmotor
DE69827707T2 (de) Linearmotor
EP0762619B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Reduzierung des sogenannten Nutruckens bei einem Elektromotor
DE69103150T2 (de) Dynamoelektrische maschine mit quer in abschnitten verlaufendem fluss.
DE69310627T2 (de) Rotor eines synchronmotors
DE2115405C3 (de) Elektrischer Synchronmotor K.K. Tokai Rika Denki Seisakusho
DE3790562C2 (de)
CH628475A5 (de) Hochleistungsschrittmotor.
DE10309776A1 (de) Innenläufermotor
EP0286905A1 (de) Elektronisch kommutierter, kollektorloser Gleichstrommotor
DE60118044T2 (de) Rotor einer rotierenden elektrischen Maschine
DE2716590A1 (de) Nach dem reluktanzprinzip arbeitende elektrische maschine
DE8000336U1 (de) Gleichstrommotor
WO2007036284A1 (de) Elektrische antriebsmaschine
DE102014222064A1 (de) Stator für eine elektrische Maschine sowie elektrische Maschinen
DE3880255T2 (de) Elektrische Maschine insbesondere mit radialen Luftspalten.
DE3883385T2 (de) Elektrischer motor.
DE1914804A1 (de) Motor mit magnetischen Kreisen in Brueckenschaltung,die eine radiale Struktur bilden
DE69401665T2 (de) Mehrphasiger vielpoliger Schnittmotor
DE10047675A1 (de) Statorbaueinheit für eine Synchronmaschine mit transversaler Flußführung und Synchronmaschine
DE68913625T2 (de) Vielpoliger Schrittmotor.
DE1923586B2 (de) Kleinsynchronmotor mit Dauermagnetläufer
DE2913691C2 (de) Ständer für einen bürstenlosen Elektromotor

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee