DEST009502MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 1. März 1955 Bekanntgemacht am 2. August 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

In der Fernmeldetechnik wird zur Umformung von Stromimpulsen in eine drehende Bewegung die Wirkung der Kräfte von magnetischen Feldern ausgenutzt, vor allem zur schrittweisen Fortschaltung von Wählern. So besteht bei einer bekannten Wählerart, den sogenannten Motordrehwählern, das Antriebssystem aus einem Z-förmigen Rotor aus magnetischem Material, dem zwei um 90⁰ versetzt angeordnete Elektromagnete gegenüberstehen. Diese beiden Elektromagnete werden von den ankommenden Stromimpulsen wechselweise erregt. Das von dem Polschuh des einen Magneten angezogene freie Ende des Z-förmigen Rotors wird nach Erregung des anderen Elektromagneten von dessen Polschuh angezogen, so daß durch dieses Wechselspiel der Rotor schrittweise in Drehbewegung versetzt wird. Derartige Schrittschaltwerke sind jedoch verhältnismäßig aufwendig und teuer, was besonders bei einer Massenherstellung in Erscheinung tritt. Außerdem ist eine derartige Anordnung" wegen des relativ großen Raumbedarfes bei Umdrehungszählern, beispielsweise bei Gebührenzählern, nur mit einer wesentlichen Vergrößerung der äußeren Abmessungen möglich. Andererseits sind aber die bekannten; Zähler durch ihr Klinkenschaltwerk zur Bewegung der ersten Zahlentrommel verhältnismäßig anfällig. Ihrer Fortschaltgeschwindigkeit ist dabei auch eine Grenze gesetzt.

Die gleichen Nachteile ergeben sich auch bei einer weiteren bekannten Antriebsvorrichtung für Wähler, bei welcher der Rotor als sternförmig gestalteter Dauermagnet ausgebildet ist. Jedem Pol

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dieses Dauermagneten steht ein Pol des Stators gegenüber. Ihre Polarität wird entsprechend der Frequenz der angelegten Wechselspannung umgepolt. Zum Antrieb des Wählers ist jedoch ein besonderes Untersetzungsgetriebe erforderlich, da. die Umdrehungszahl der Antriebsvorrichtung wesentlich höher 'liegt als die erforderliche Schriittschakgeschwindigkeit des Wählers. Die Verwendung dieses Antriebssystems für Umdrehungszähler oder

ίο Typendrucker erfordert aus den gleichen Gründen stets die Zwischenschaltung eines Getriebes mit verhältnismäßig großer Untersetzung.

Die Erfindung betrifft ein verbessertes Schrittschaltwerk der erstgenannten Art, das auch beispielsweise bei Umdreihungszählern oder bei Typendruckern anwendbar ist. Ee wird' dabei ein Rotor verwendet, wie er beispielsweise bei Kleinstmotoren bekannt ist. Bei diesen Motoren besteht der Rotor aus einem hochwertigen, auf der Drehachse befestigten Dauermagneten, dessen Pole jeweils eine Blechscheibe aus magnetischem Werkstoff tragen. Am Umfang dieser Blechscheiben sind rechtwinklig abgebogene Zähne angeordnet, die gegenseitig derart ineinandergreifen, daß jeweils einem Nordpol ein Südpol folgt. Der Stator dieses Kleinstmotors entspricht den allgemein bei Elektromotoren bekannten Ausführungen.

Die Erfindung bezweckt, die Nachteile der bekannten Schrittschaltwerke zu vermeiden und ihre Herstellung besonders einfach und billig zu gestalten. Sie erreicht dies dadurch, daß der Stator aus einem einzigen Elektromagneten besteht, dessen Polschuh in zwei Hälften aufgeteilt ist, und daß der durch die eine Polschuhhälfte austretende, von der Magnetspule erzeugte magnetische Fluß vorzugsweise, durch einen Kurzschluß ring auf dieser Polschuhhälfte verzögert ist.

Gemäß weiterer Ausbildung der Erfindung wird die Polarität an dem Polschuh des Elektromagneten durch Stromumkehr in der Magnetspule impulsweise¹ geändert.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels in den Fig. 1 bis 5 näher erläutert.

Fig. ι zeigt die Gesamtanordnung des Antriebssystems im Prinzip;

Fig. 2 bis 5 zeigen die Wirkungsweise der Fortschaltung des Rotors während eines Impulses.
In den Zeichnungen sind alle nicht unbedingt zum Verständnis der Erfindung erforderlichen Einzelteile fortgelassen. Der Rotor 1 des Antriebssystems besteht aus einem hochwertigen Dauermagneten 3, der auf der Drehachse 4 befestigt ist. In dem gezeigten Beispiel besteht der Dauermagnet 3 aus zwei Hälften, die axial eine Aussparung 31 besitzen. Die beiden Magnethälften nehmen die Achse 4 zwischen sich auf und werden danach in bekannter Weise zusammengeklebt. Der Dauermagnet 3 kann auch zylinderförmig mit einer Mittelbohrung ausgebildet sein und auf die Drehachse 4 im Preßsitz aufgeschoben werden. Mit den beiden Polflächen des Dauermagneten 3 werden zwei Blechscheiben 11 und 12 fest verbunden, die an ihren Umfangen rechtwinklig abgebogene Zähne 8 besitzen, die in der Weise gegenseitig ineinandergreifen, daß jeweils einem Nondpol JV ein Südpol vS" folgt. Die Drehachse 4 des Rotors 1 ist in einer schematisch dargestellten Halterung 5 drehbar gelagert.

Die Anzahl der vorhandenen Südpole >? des Rotors ist gleich der Anzähl der vorhandenen Nordpole JV. Einem einzigen Polpaar JV, S ist ein Polschuh eines Elektromagneten 2 gegenüber angeordnet, der in zwei Polschuhhälften Pi, P 2 aufgeteilt ist, von denen die eine Polsohuhhälfte P 2 einen Kupferkurzschlußring 6 trägt. Wird die Spule 7 des Elektromagneten; 2 vom Strom durchflossen, so wird das magnetische Feld in der Polschuhhälfte P 2 verzögert aufgebaut. Durch Stromumkehr in der Magnetspule 7 wird durch diese Verzögerung die Richtung des Magnetflusses in der gedämpften PolschuhhälfteP 2 später gewechselt. Das magnetische Feld der gedämpften Polschuhhälfte P 2 eilt damit dem Feld in der ungedämpften Polschuhhälfte P1 stets nach. Dadurch wird die Drehrichtung des Rotors 1 bestimmt und konstant gehalten. Der Abstand b zwischen den beiden Polschuhhälften Pi, P2 ist etwas kleiner als der Abstand α der beiden Zähne JV und 5 eines Polpaares (Fig. 2).

Die Wirkungsweise des Antriebssystems ist in den Fig. 2 bis 5 näher dargestellt, in denen einzelne Phasen der Stellung des Rotors 1 zum Elektromagneten 2 gezeichnet sind.

Von dem Rotor 1 sind einige Polpaare JV und 6" dargestellt, von denen nur einem Polpaar die Polschuhhälften P ι und P 2 gegenüberstehen. Die Polhälfte P 2 sei mit einem Kupferkurzschluß ring (6 in Fig. 1) versehen. Im Ruhezustand fließt durch die Spule 7 des Elektromagneten 2, von dem nur die beiden Polschuhhälften P 1 und P 2 dargestellt sind, ständig ein Strom, der in den beiden Polschuhhälften P ι und P 2 die gezeichnete Polarität erzeugt (Südpol S und S'). Der Rotor 1 wird sich demnach in einer Stellung zum Elektromagneten 2 befinden, wie sie die Fig. 2 wiedergibt. Dem als Südpol 5* wirkenden Polschuh P 1 wird somit ein Nordpol JV des Rotors 1 gegenüberstehen. Wird nun durch einen ankommenden Impuls, der Strom in, der Magnetspule (7 in Fig. i) des/Elektromagneten 2 umgekehrt, so findet auch eine Umpolung des magnetischen Feldes im Elektromagneten 2 statt. Durch den Kurzschluß ring 6 auf der Polschuhhälfte¹ .P 2 eilt_sdas magnetische Feld in diesem Pol etwas nach. Dadurch bricht auch dessen Südpol S' erst später zusammen, während im Augenblick der Stromumkehr in der ungedämpften Polschuhhälfte P ι ein Nordpol JV aufgebaut wird. Der Rotor ι wird in Pfeilrichtung fortgeschaltet und erreicht eine Stellung, die in der Fig. 3 dargestellt ist. Fließt der Strom in der neuen Richtung (Impulsrichtung¹) durch den Elektromagneten 2 weiter, dann wird nun auch in der gedämpften Polschuhhälfte P 2 die Polarität gewechselt. Die beiden Polschuhhälften Pi und P 2 besitzen wiederum gleiche Polarität, so daß der Rotor 1 die in Fig. 4

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gezeigte Stellung erreicht. Nach Beendigung des Stromimpulses wird durch nochmalige Stromumkehr der Elektromagnet 2 wieder umgepolt. Hierbei findet der gleiche Vorgang statt, wie er bereits vorher beschrieben wurde. Der Rotor 1 wird abermals fortgeschaltet und erreicht durch verschiedene Polarität der beiden Polschuhhälften P 1 und P 2 die in Fig. 5 gezeigte Stellung. Ist der Umpolungsvorgang beendet, d.h. besitzt die verzögerte Polschuhhälf te P 2 nunmehr die gleiche Polarität wie die Polschuhhälfte Pi, dann ist der Ausgangszustand, wie ihn Fig. 2 darstellt, wieder erreicht. Der Vorgang kann nun beim Eintreffen eines neuen Stromimpulses von neuem ablaufen. Der Rotor 1 hat sich um den Drehwinkel, den ein Polpaar N und 5".des Rotors 1 einnimmt, weitergedreht.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Elektromagnetisches Antriebssystem für Schrittschalteinrichtungen, insbesondere für Umdrehungszähler, Typendrucker oder Wähler, bei dem der aus einem Dauermagnet mit η Polpaaren bestehende Rotor von einem elektromagnetischen Stator fortgeschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator aus einem einzigen Elektromagneten besteht, dessen Polschuh in zwei Hälften (Pi, P2) aufgeteilt ist, und daß der durch die eine Polschuhhälfte (P 2) austretende, von der Magnetspule (7) erzeugte magnetische Fluß vorzugsweise durch einen Kurzschlußring auf dieser Polschuhhälfte verzögert ist.
2. 2. Elektromagnetisches Antriebssystem nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Polarität an den Polschuhen (P 1 und P 2) des Elektromagneten durch Stromumkehr in der Magnetspule impulsweise geändert wird.
3. 3. Elektromagnetisches Antriebssystem nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (b) der beiden Polhälften (P τ und P 2) des Elektromagneten (2) etwas kleiner ist als der Abstand (a) eines Polpaares (N, S) des Rotors (1).

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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