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Einrichtung mit einem Elektromotor geringer Leistung
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung mit einem Elektromotor geringer Leistung mit zwei koaxial angeordneten Statoren und Spulen, die beiderseits Polplatten mit kreisförmig angeordneten Statorpolen besitzen, welche mit ebenfalls kreisförmig angeordneten N-und S-Polen wenigstens eines Rotors zusam- menwirken.
Eine Einrichtung dieser Gattung ist aus der österr. Patentschrift Nr. 190585 bekannt, in der ein selbst- anlaufender Synchronmotor beschrieben wird.
Motore dieser Art lassen sich jedoch auch als sogenannter Schrittmotor verwenden, bei dem der Ro- tor schrittweise fortbewegt wird. Die Erfindung bezweckt, ohne Vergrösserung der Anzahl der Statoren oder Rotoren die Anzahl der Schritte pro Umlauf des Rotors zu vergrössern.
Dieser Zweck wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass jede Statorspule aus zwei Hälften besteht, durch welche der zugehörige Stator in einander entgegengesetzten Richtungen polarisierbar ist und wel- che sämtlich über einen derart eingerichteten Schrittschalter an eine Gleichstromquelle angeschlossen sind, dass bei jedem zweiten Schritt des Schalters die Polarisation der Statoren in abwechselnder Reihen- folge umgekehrt wird, während bei den zwischenliegenden Schritten die Statoren abwechselnd unerregt bleiben.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert. In Fig. 1 ist der Motor nach der Erfindung dargestellt. In Fig. 2 sind die Speisung und die Wirkungsweise des Motors veranschaulicht.
In Fig. 1 sind die linken und rechten Statoren mit einem Kern 3 bzw. 4 versehen. Jeder Kern trägt zwei Spulenhälften5 und 6 bzw. 7 und 8, die an den Seiten mit Polplatten 9 und 10 bzw. 11 und 12 versehen sind, die ihrerseits Polzähne 13 und 14 bzw. 15 und 16 besitzen. Der dauermagnetische Rotor ist mit 17 bezeichnet. Die Zahl seiner Polpaare ist gleich derjenigen der Statoren. Im dargestellten Fall sind die Statorzähne der Statoren 1 und 2 um 900 zueinander verschoben, aber es ist einleuchtend, dass die Statorzähne der Statoren auch gefluchtet sein können, wenn zwei Rotoren verwendet werden, deren Pole um 900 gegeneinander verschoben sind.
Die Spulenhälften 5 und 6 bzw. 7 und 8 können auch durch zwei gemeinsam auf die Kerne gewickelte (oder geschobene) Drähte erzielt werden, wobei also jede Hälfte zwei Anschlussklemmen hat.
In Fig. 2 sind die Statorzähne der Statoren 1 und 2 abgewickelt und sechs Lagen des Rotors 17 von Fig. 1 für einen Schrittmotor mit 2n-Schritten dargestellt. Die Spulen. elften der Statoren sind mit I und 1II bzw. II und IV bezeichnet, wobei Mittelanzapfungen angewendet sind. Weiterhin sind zwei Drehschalter oder Drehkollektoren 18 und 19 dargestellt, die je mit einem Schaltarm 20 bzw. 21 und zwei Kontaktsegmenten 22 und 23 bzw. 24 und 25 versehen sind, welche je einen Bogen von 1350 umfassen.
Die Schaltarme sind miteinander gekuppelt und um 900 zueinander verschoben. Sie sind z. B. mit der negativen Klemme und die Mittelanzapfungen der Spulen mit der positiven KlemmeeinerGleichspan- nungsquelle verbunden. Unter der Annahme, dass die Schaltarme im Uhrzeigersinn verdreht werden, ergibt sich folgende Wirkungsweise : In der dargestellten Lage a werden die Pole 26 und 27 von den Spulenhälften I und IV z. B. derart erregt, dass sie beide Südpole und die Pole 28 und 29 Nordpole sind. Der NPol des Rotors in der Lage a befindet sich also in der dargestellten Zwischenlage'zwischen 26 und 27.
In der nächsten Lageb des Armes 20 ist der Pol 26 infolge der Spulenhälfte I noch stets Südpol, wäh-
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rend der Arm 21 den Ring 24 verlässt und die Spulenhälfte IV stromlos ist. Dadurch wird der Rotor in die
Lage b mit seinem N-Pol dem Pol 26 gerade gegenüberliegend gedreht.
In der dritten Lage c des Armes 20 ist der Pol 26 noch stets S und der Pol 28 N, und durch den Kon- takt des Armes 21 mit dem Ring 25 wird die Spule II erregt, so dass der Pol 29 eine Polarität S statt N erhält und der N-Pol des Rotors sich also in eine mit c bezeichnete Zwischenlage verschiebt.
In der vierten Lage d des Armes 20 verlässt er den Ring 22, so dass die Spulenhälfte 1 stromlos wird, wobei der Pol 29 infolge der Spulenhälfte II noch stets ein S-Pol ist, so dass der N-Pol des Rotors sich in die Lage d dem Pol 29 gerade gegenüber verschiebt.
In der fünften Lage e schliesst der Arm 20 Kontakt mit dem Ring 23, so dass die Spulenhälfte III er- regt wird und die zugeordneten Statorpole umgepolt werden, d. h.. dass der Pol 28 ein S-Pol wird, während der Pol 29 noch S-Pol bleibt. Folglich verdreht sich der Rotor in die mit e bezeichnete Lage, in der der
N-Pol eine Zwischenlage zwischen den S-Polen 28 und 29 annimmt.
In der sechsten Lage f des Armes 20 ist der Pol 28 infolge der Spulenhälfte III noch stets S-Pol. der
Arm 21 verlässt den Ring 25, so dass die Spulenhälfte II stromlos wird und der Pol 29 nicht mehr erregt wird, so dass der Rotor die Lage f mit seinem N-Pol dem Pol 28 gerade gegenüber annimmt.
Nacheinander sind also die Spulenhälften I-IV, I, T-II, II, II-IlI und III erregt worden, und in gleicher Weise weitergehend, werden die Spulenhälften III-IV, IV und IV-I e ; regt, wodurch der Zyklus vervollständigt ist.
Durch die Zwischenlage wird also erreicht, dass statt n-Schritten, bei Anwendung nur einer Spule für jeden Stator, zwei n-Schritte möglich sind, da die beiden Statoren die Arbeit von vier Statoren leisten.
Bei Verwendung zweier getrennter Rotoren kann der Stator 2 mit den Polen in gleicher Richtung wie die des Stators 1 umgedreht werden.
Der Drehungswinkel der Arme 20 und 21 kann im Zusammenhang mit der gewünschten Schrittzahl bestimmt werden.
Es ist einleuchtend, dass die Statorpole auch in bekannter Weise am Innenumfang der Spulen angebracht werden können.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einrichtung mit einem Elektromotor geringer Leistung mit zwei koaxial angeordneten Statoren und Spulen, die beiderseits Polplatten mit kreisförmig angeordneten Statorpolen besitzen, welche mit ebenfalls kreisförmig angeordneten N-und S-Polen wenigstens eines Rotors zusammenwirken, dadurch gekennzeichnet, dass jede Statorspule aus zwei Hälften besteht, durch welche der zugehörige Stator in einander entgegengesetzten Richtungen polarisierbar ist und welche sämtlich über einen derart eingerichteten Schrittschalter an eine Gleichstromquelle angeschlossen sind, dass bei jedem zweiten Schritt des Schalters die Polarisation der Statoren in abwechselnder Reihenfolge umgekehrt wird, während bei den zwischenliegenden Schritten die Statoren abwechselnd unerregt bleiben.
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Device with a low power electric motor
The invention relates to a device with a low-power electric motor with two coaxially arranged stators and coils, which have pole plates on both sides with circularly arranged stator poles which interact with N and S poles of at least one rotor, which are likewise arranged in a circle.
A device of this type is known from Austrian patent specification no. 190585, in which a self-starting synchronous motor is described.
Motors of this type can, however, also be used as so-called stepper motors, in which the rotor is moved step by step. The invention aims to increase the number of steps per revolution of the rotor without increasing the number of stators or rotors.
This purpose is achieved according to the invention in that each stator coil consists of two halves through which the associated stator can be polarized in opposite directions and which are all connected to a direct current source via a step switch set up in such a way that the The polarization of the stators is reversed in alternating order, while the stators alternately remain unexcited in the intermediate steps.
An embodiment of the invention is explained in more detail with reference to the drawing. In Fig. 1 the engine according to the invention is shown. In Fig. 2, the supply and the operation of the motor are illustrated.
In Fig. 1, the left and right stators are provided with a core 3 and 4, respectively. Each core carries two coil halves 5 and 6 or 7 and 8, which are provided on the sides with pole plates 9 and 10 or 11 and 12, which in turn have pole teeth 13 and 14 or 15 and 16. The permanent magnet rotor is designated by 17. The number of its pole pairs is equal to that of the stators. In the case shown, the stator teeth of stators 1 and 2 are shifted by 900 to each other, but it is evident that the stator teeth of the stators can also be aligned if two rotors are used whose poles are shifted by 900 against each other.
The coil halves 5 and 6 or 7 and 8 can also be achieved by two wires wound (or pushed) together on the cores, so each half has two connecting terminals.
In Fig. 2 the stator teeth of the stators 1 and 2 are developed and six layers of the rotor 17 of Fig. 1 for a stepper motor with 2n steps are shown. The spools. Eleventh of the stators are labeled I and 1II or II and IV, with center taps being used. Furthermore, two rotary switches or rotary collectors 18 and 19 are shown which are each provided with a switching arm 20 or 21 and two contact segments 22 and 23 or 24 and 25, which each comprise an arc of 1350.
The switch arms are coupled to each other and shifted by 900 to each other. You are e.g. B. to the negative terminal and the center taps of the coils to the positive terminal of a DC voltage source. Assuming that the switching arms are rotated clockwise, the following mode of operation results: In the illustrated position a, the poles 26 and 27 of the coil halves I and IV z. B. so excited that they are both south poles and poles 28 and 29 are north poles. The NPol of the rotor in position a is therefore in the illustrated intermediate position between 26 and 27.
In the next Lageb of the arm 20, the pole 26 is still the south pole due to the coil half I, while
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rend the arm 21 leaves the ring 24 and the coil half IV is de-energized. This will put the rotor in the
Position b rotated with its N pole just opposite the pole 26.
In the third position c of the arm 20, the pole 26 is still S and the pole 28 is N, and the contact of the arm 21 with the ring 25 excites the coil II, so that the pole 29 has an S instead of N polarity receives and the N pole of the rotor thus shifts into an intermediate position labeled c.
In the fourth position d of the arm 20 it leaves the ring 22 so that the coil half 1 is de-energized, the pole 29 still being an S pole as a result of the coil half II, so that the N pole of the rotor is in position d shifts just opposite the pole 29.
In the fifth position e, the arm 20 makes contact with the ring 23, so that the coil half III is excited and the polarity of the associated stator poles is reversed, ie. that is, the pole 28 becomes an S pole, while the pole 29 still remains an S pole. As a result, the rotor rotates into the position marked e, in which the
N-Pole assumes an intermediate layer between S-Poles 28 and 29.
In the sixth position f of the arm 20, the pole 28 is still S-pole due to the coil half III. of the
Arm 21 leaves ring 25, so that coil half II is de-energized and pole 29 is no longer excited, so that rotor assumes position f with its N pole just opposite pole 28.
One after the other, the coil halves I-IV, I, T-II, II, II-III and III have been excited, and continuing in the same way, the coil halves III-IV, IV and IV-I e; stimulates, which completes the cycle.
The intermediate layer means that instead of n-steps, when only one coil is used for each stator, two n-steps are possible, since the two stators perform the work of four stators.
When using two separate rotors, the stator 2 can be turned around with the poles in the same direction as that of the stator 1.
The angle of rotation of the arms 20 and 21 can be determined in connection with the desired number of steps.
It is evident that the stator poles can also be attached to the inner circumference of the coils in a known manner.
PATENT CLAIMS:
1. Device with a low-power electric motor with two coaxially arranged stators and coils, which have pole plates with circularly arranged stator poles on both sides, which cooperate with likewise circularly arranged N and S poles of at least one rotor, characterized in that each stator coil consists of two halves consists, through which the associated stator can be polarized in opposite directions and which are all connected to a direct current source via a step switch set up in such a way that the polarization of the stators is reversed in alternating order in every second step of the switch, while in the intermediate steps the Alternating stators remain unexcited