DD229836A1 - LINEAR STEPPER MOTOR - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen linearen Schrittmotor, der nach dem Reluktanzprinzip arbeitet und vorzugsweise fuer den Einsatz in der Druck- und Schreibtechnik geeignet ist. Ziel und Aufgabe der Erfindung ist es, einen Motor zu entwickeln, der einen relativ geringen Herstellungsaufwand aufweist, ein guenstiges Masse-Leistungsverhaeltnis bei minimalen aeusseren Abmessungen besitzt und bei dem der Luftspalt einfach eingestellt werden kann. Erfindungsgemaess besteht der Motor aus einem massiven oder geblechten Magnetkoerper, der aus mehreren, in einer Ebene liegenden, u-foermigen und mit Wicklungen versehenen Magnetsystemen besteht, deren Verzahnung um die konstruktive Schrittweite versetzt ist und einer Schiene, deren Verzahnung der der Magnetsysteme entspricht. Die einzelnen Magnetsysteme sind mittels Schlitze derart voneinander getrennt, dass eine hohe magnetische Trennung garantiert wird. An ausgewaehlten Polen der Magnetsysteme befinden sich Klemmvorrichtungen fuer die Aufnahme der auf Exzenterbolzen befestigten Raeder mit denen der Luftspalt zwischen Magnetkoerper und Schiene eingestellt werden kann. Fig. 2The invention relates to a linear stepping motor which operates according to the reluctance principle and is preferably suitable for use in printing and writing technology. The aim and object of the invention is to develop a motor which has a relatively low production cost, has a favorable mass-performance ratio with minimal external dimensions and in which the air gap can be easily adjusted. According to the invention, the motor consists of a solid or laminated magnet body, which consists of several, lying in a plane, U-shaped and provided with windings magnet systems whose teeth are offset by the constructive step size and a rail whose teeth correspond to that of the magnet systems. The individual magnet systems are separated from each other by means of slots in such a way that a high magnetic separation is guaranteed. At selected poles of the magnet systems are clamping devices for receiving the wheels mounted on eccentric with which the air gap between the magnetic body and rail can be adjusted. Fig. 2

Description

Titel der Erfindung Linearer SchrittmotorTitle of the Invention Linear stepper motor

Anwendungsgebietfield of use

Die Erfindung betrifft einen linearen Schrittmotor nach dem Reluktanzprinzip zur Erzielung definierter Schrittweiten. Die Erfindung eignet sich vorzugsweise für den Einsatz als Lineartransportmechanismus in Druck- und Schreibwerken·The invention relates to a linear stepping motor according to the reluctance principle for achieving defined step sizes. The invention is preferably suitable for use as a linear transport mechanism in printing and writing works.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

In der DD-PS 101 251 wird ein linearer Schrittantrieb beschrieben, bei dem die U-fö'rrnigen Elektromagneten magnetisch entkoppelt und konzentrisch um den als Stator fungierenden prismatischen Kern angeordnet sind. Die Elektromagnete befinden sich in einem Gehäuse, welches auf dem prismatischen Kern gelagert ist und sind einzeln einstellbar.DD-PS 101 251 describes a linear stepper drive in which the U-shaped electromagnets are magnetically decoupled and arranged concentrically around the prismatic core functioning as a stator. The electromagnets are located in a housing which is mounted on the prismatic core and are individually adjustable.

Die DE-OS 2444492 beschreibt einen linearen Schrittmotor mit paarweise erregten Polen in dem der magnetische Fluß in aufeinanderfolgenden Polen entgegengesetzt gerichtet ist und die miteinander verkoppelt sind. Die Lagerung erfolgt in einem nichtmagnetischen Rahmen.DE-OS 2444492 describes a linear stepping motor with pair-energized poles in which the magnetic flux is directed in opposite directions in successive poles and which are coupled together. The storage takes place in a non-magnetic frame.

Der Lineartransportmechanismus in DE-OS 2718489 enthält oben- und untenliegende Ε-Kerne, die mit federnden Rahmen verbunden sind, um Toleranzen der Schiene auszugleichen. Der Fluß ist verkoppelt. Die beiden Ε-Kerne besitzen an beidenThe linear transport mechanism in DE-OS 2718489 contains top and bottom Ε-cores, which are connected to resilient frame to compensate for tolerances of the rail. The river is coupled. The two Ε cores have both

iq;- ' -. 9 1 MVi π κiq; - '-. 9 1 MVi π κ

Seiten Portsätze, in denen sich die Rollen und '.Teilen für die Lagerung "befinden.Side portsets containing the rollers and 'parts for storage'.

In der DE-OS 2826940 wird ein Hochleis-tungsschrittmotor mit einem günstigen Masse-Leistungsverhältnis beschrieben. Der Stator ist in diesem Fall der aktive Teil und der Läufer als Kurzläufer ausgebildet. Zur Verhinderung bzw. Reduzierung des magnetischen Längsflusses im Läufer wird dieser aus abwechselnd magnetisch und nichtmagentischen Segmenten aufgebaut bzw. der Läufer enthält Durchbrüche, die den magnetischen Längsfluß auf 25% und vorzugsweise auf 10% verringern.In DE-OS 2826940 a high-performance stepping motor is described with a favorable mass-performance ratio. The stator is in this case the active part and the rotor designed as a short-runner. To prevent or reduce the longitudinal magnetic flux in the rotor this is composed of alternating magnetic and nichtmagentischen segments or the rotor contains breakthroughs, which reduce the magnetic Längsfluß to 25% and preferably to 1 0% .

Der Zweiphasenschrittmotor der DE-OS 3149943 besitzt einen polarisierten Rotor mit Nord-, Südpolsegmenten und einen in vier Pole geteilten symetrischen Stator, der über Zwischenstege verbunden ist. Durch die wechselseitige Ansteuerung werden hier Flußumverteilungen über die einzelnen Pole erreicht.The two-phase stepping motor of DE-OS 3149943 has a polarized rotor with north, Südpolsegmenten and divided into four poles symmetrical stator, which is connected via intermediate webs. Due to the mutual control, flux redistributions over the individual poles are achieved here.

Der wesentliche Nachteil der bekannten Lösungen besteht darin, daß für die Aufnahme der E-Kerne Gehäuse oder Rahmenkonstruktionen verwendet v/erden, die eine magnetische Entkopplung der Systeme untereinander gewährleisten, aber eine genaue Justage der einzelnen Systeme zueinander erfordern. Die Gehäuse oder Rahmen enthalten dann die jeweiligen einstellbaren Lagerungen. Eine "Verlängerung des E-Kemes nach beiden Seiten zu Lagerzwecken führt zwar zu einer Einsparung eines tragenden Gehäuses, erfordert aber zusätzliches magnetisches Material für die Lageraufnahme, die Einstellung des Luftspaltes ist nur über eine Rahmenkonstruktion möglich. Nachteil bei den bekannten Lösungen sind das ungünstige Masse-Leistungsverhältnis der Motoren, die hauptsächlich in zusätzlichen Rahmen- bzw. Lageraufnahmekonstruktionen begründet sind.The main disadvantage of the known solutions is that used for receiving the e-cores housing or frame constructions v / earth, which ensure a magnetic decoupling of the systems with each other, but require an accurate adjustment of the individual systems to each other. The housings or frames then contain the respective adjustable bearings. Although an "extension of the E-core on both sides for storage purposes leads to a saving of a supporting housing, but requires additional magnetic material for the bearing support, the adjustment of the air gap is only possible through a frame construction." Disadvantage in the known solutions are the unfavorable mass Power ratio of the engines, which are mainly based in additional frame or bearing receiving structures.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung ist es, einen linearen Schrittmotor mit einem günstigen Masse-Leistungsverhältnis zu schaffen,The object of the invention is to provide a linear stepping motor with a favorable mass-power ratio,

der einen geringen Herstellungsaufvrand besitzt und bei dem die Einstellung des Luftspaltes zwischen L'Iagnetkörper und Schiene einfach realisiert wird«which has a low production requirement and in which the adjustment of the air gap between the magnetic body and the rail is easily realized «

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen linearen Schrittmotor mit einem günstigen Masse-Leistungsverhältnis sowie minimalen äußeren Abmessungen herzustellen, bei dem die Justage der einzelnen Magnetsysteme zueinander entfällt, und bei dem keine zusätzlichen Rahmen- bzw. Lageraufnahmekonstruktionen benötigt werden.The object of the invention is to produce a linear stepper motor with a favorable mass-performance ratio and minimum external dimensions, in which the adjustment of the individual magnet systems to each other is omitted, and in which no additional frame or Lageraufnahmekonstruktionen needed.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einem Motor gelöst, der aus einem Magnetkörper, welcher aus mehreren in einer Ebene liegenden, u-förniigen und mit Wicklungen versehene Magentsystemen besteht, die je eine Verzahnung besitzen, welche um eine konstruktive Schrittweite versetzt ist, und einer S_chiene, deren Verzahnung mit der der Magnet systeme identisch ist und ihr nahe gegenüberstehend angeordnet ist.According to the invention the object is achieved with a motor which consists of a magnetic body, which consists of a plurality of lying in a plane, u-förniigen and provided with windings Magentsystemen, each having a toothing, which is offset by a constructive step size, and a S _c hiene whose teeth are identical to those of the magnet systems and are arranged close to each other.

Der Magnetkörper besteht aus einem Stück, das massiv oder geblecht sein kann, wobei die einzelnen Magnetsysteme durch Schlitze derart voneinander getrennt sind, daß die verbleibenden Zwischenstege eine ausreichende mechanische Festigkeit und eine magnetische Trennung der einzelnen Systeme garantieren* Das Verhältnis der Zwischenstegqiierschnitt zum Magnetsystemquerschnitt ist !deiner 5%» Weiterhin befinden sich an ausgewählten Polen der Magnetsysteme Klemmvorrichtungen für die Aufnahme der an Ezzenterbolzen befestigten Räder, durch die die Größe des Luftspaites zwischen liagnetkörper und Schiene einfach und schnell eingestellt werden kann* Die Exzenterbolzen bestehen aus einem Material mit geringer magnetischer Leitfähigkeit. Weiterhin sind auf der Schiene geeignete Flächen zur !Führung des Magnetkörpers vorgesehen.The magnetic body consists of one piece, which may be solid or laminated, wherein the individual magnet systems are separated by slots such that the remaining intermediate webs guarantee sufficient mechanical strength and a magnetic separation of the individual systems * The ratio of Zwischenstegqiierschnitt to magnet system cross section is! 5% » Furthermore, at selected poles of the magnetic systems, clamps are located for the attachment of the wheels attached to Ezzenter studs, which can easily and quickly adjust the size of the air gap between the magnetic body and rail. * The eccentric studs are made of a material with low magnetic conductivity. Furthermore, suitable surfaces for guiding the magnet body are provided on the rail.

Der Magnetkörper wird aus einem Stück gefertigt, was den "Vorteil hat, daß die einzelnen Magnetsysteme nach der Fertigung nicht mehr zueinander justiert werden müssen und somit den Herstellungsaufwand verringern. Durch seine geringen Abmessungen und dadurch, daß für die Aufnahme der Elektromagnete keine Gehäuse oder Rahmenkonstruktionen verwendet werden, zeichnet sich der erfindungsgemäße Motor durch ein sehr günstiges Masse-Leistungsverhältnis aus*The magnetic body is made of one piece, which has the "advantage that the individual magnet systems after manufacture no longer have to be adjusted to each other and thus reduce the manufacturing costs." By its small dimensions and the fact that the housing of the electromagnets no housing or frame structures be used, the motor of the invention is characterized by a very favorable mass-performance ratio *

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Bs zeigen:The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. Bs show:

Fig. 1 Schnittdarstellung des linearen Schrittmotors ohne Räder und BxaenterbolzenFig. 1 sectional view of the linear stepping motor without wheels and Bxaenterbolzen

Fig, 2 Seitenansicht des linearen Schrittmotors Fig.. 3 Schnittdarstellung des linearen SchrittmotorsFig. 2 side view of the linear stepping motor Fig. 3 sectional view of the linear stepping motor

Der lineare Schrittmotor besteht aus einer verzahnten Schiene 9 und dem Magnetkörper 1 , dessen u-f örmige Silagnet systeme 1.1 - 1 .n (z. B. η = 3) in bekannter Weise mit Yiicklungen 2.1 - 2.η versehen und so angeordnet sind, daß die Verzahnung der Magnetsysteme 1.1 - 1.n zueiander um die konstruktive Schrittweite versetzt ist. Die Schlitze 3.1 3.n-1 bewirken eine Querschnittverringerung zwischen den Magnetsystemen 1.1 - 1.n was eine ausreichende magnetische Trennung zur Folge hat. Die verbleibenden Zwischenstege 4.1 - 4.n-1, deren Querschnittsfläche weniger als 5% der Querschnittsfläche des Magnetsystems beträgt, gewährleisten eine ausreichende mechanische Festigkeit des Magnetkörper3i. Im Ausführungsbeispiel dienen die äußeren Pole der außenliegenden Magnet syst eine 1-.1 - 1 .n als Halteelemente für die mit Rädern 6,1 - 6.4 versehenen Exzenterbolzen 7.1 - 7.4. Die Klemmvorrichtungen 5.1 - 5.4 ermöglichen ein einfachesThe linear stepping motor consists of a toothed rail 9 and the magnetic body 1, whose ufige Silagnet systems 1.1 - 1 .n (eg., Η = 3) provided in a known manner with Kicks 2.1 - 2.η and arranged so that the toothing of the magnet systems 1.1 - 1.n zueiander by the constructive step size is offset. The slots 3.1 3.n-1 cause a reduction in cross-section between the magnetic systems 1.1 - 1.n which has a sufficient magnetic separation result. The remaining intermediate webs 4.1 - 4.n-1, whose cross-sectional area is less than 5% of the cross-sectional area of the magnet system, ensure adequate mechanical strength of the magnet body 3i. In the exemplary embodiment, the outer poles of the outer magnet syst serve a 1-.1-1 .n as holding elements for the eccentric bolts 7.1-7.4 provided with wheels 6.1-6.4. The clamping devices 5.1 - 5.4 allow a simple

Einstellen des Luftspaltes 8 zwischen Uagnetkörper 1 und S_chiene 9 und körraen auch in anderen Polen des Magnetkörpers 1 angeordnet sein, so daß möglichst stabile und minimale Stützv/eiten der Lagerungen erzielt v/erden.Adjusting the air gap 8 between Uagnetkörper 1 and S _c hiene 9 and Körraen be arranged in other poles of the magnetic body 1, so that the most stable and minimal Stützv / eiten the bearings achieved v / ground.

Claims (2)

Erfindungsanspruch.Invention claim. 1. Linearschrittmotor nach dem Reluktanzprinzip, gekenn-, zeichnet dadurch, daß der Motor aus einem Magnetkörper (1) mit mehreren, in einer Ebene liegenden, u-förmigen, mit Wicklungen (2.1 - 2.n) versehenen Magnetsystemen (1.1 - 1.n), deren Verzahnungen um die konstruktive Schrittweite versetzt sind und die mittels Schlitzen (3.1 - 3.n-1) derart voneinander getrennt sind, daß die verbleibenden Zwischenstege (4.1 -4«n-1) ausreichende mechanische festigkeit und eine magnetische Trennung garantieren, wobei das Verhältnis der Zwischenstegquerschnitte zum Magnetsystemquerschnitt kleiner 5% ist, und einer verzahnten Schiene (9) besteht und daß sich an ausgewählten Polen der Magnetsysteme (1.1 - 1.n) Klemmvorrichtungen (5*1, 5.2 ...) für die auf Exzenterbolzen (7.1, 7.2 ...), die aus einem Material mit geringer magnetischer Leitfähigkeit bestehen, befestigte Räder (6.1, 6.2 ..) befinden.1. Linear stepping motor according to the reluctance principle, characterized, characterized in that the motor consists of a magnetic body (1) with several lying in a plane, U-shaped, with windings (2.1 - 2.n) provided magnetic systems (1.1 -. n) whose teeth are offset by the constructive step size and by means of slots (3.1 - 3.n-1) are separated from each other so that the remaining intermediate webs (4.1 -4 «n-1) guarantee sufficient mechanical strength and a magnetic separation , wherein the ratio of the gutter cross sections to the magnet system cross section is less than 5%, and a toothed rail (9) and that at selected poles of the magnetic systems (1.1 - 1.n) clamping devices (5 * 1, 5.2 ...) for Eccentric bolts (7.1, 7.2 ...) consisting of a material with low magnetic conductivity, fixed wheels (6.1, 6.2 ..) are located. 2. Linearschrittmotor nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Magnetkörper (1) aus einem massiven oder geblechten Stück besteht.2. Linear stepping motor according to claim 1, characterized in that the magnetic body (1) consists of a solid or laminated piece. Hierzu 1 Blatt ZeichnungenFor this 1 sheet drawings