DD250614A1 - LINEAR PISTON ENGINE WITH ELECTROMAGNETICALLY IRRIGATED STATOR - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Linearschrittmotor mit elektromagnetisch erregbarem Stator, der zur Umwandlung diskreter elektrischer Signale in mechanische Bewegung dient. Er ist ueberall dort anwendbar, wo mechanische Positionieraufgaben zu erfuellen sind, die durch digital arbeitende elektronische Systeme gesteuert werden, wie z. B. in der Druck-, Zeichen- und Handhabetechnik. Ziel und Aufgabe der Erfindung sind es, den Herstellungsaufwand von Linearschrittmotoren zu verringern, einen Motor zu entwickeln, der einen kleinen und massearmen Laeufer besitzt und einen leicht herstellbaren Aufbau aufweist. Erfindungsgemaess besteht der Motor aus zwei parallel zueinander angeordneten, aus ferromagnetischem Material bestehenden Statorschienen, die durch einen oder mehrere von einer Stator-Wicklung umgebene ferromagnetische Stege verbunden sind, und einem Laeufer, der einen Permanentmagnet enthaelt, der an seinen Magnetpolen mit ferromagnetischen Leitstuecken besetzt ist, die an den Enden derart aufgezweigt sind, dass vier freie Laeuferpole entstehen, die jeweils eine Verzahnung besitzen. Fig. 1The invention relates to a linear stepping motor with electromagnetically excitable stator, which serves to convert discrete electrical signals into mechanical movement. It is applicable wherever mechanical positioning tasks are required, controlled by digital electronic systems such as: B. in the printing, drawing and handling technology. The aim and the object of the invention are to reduce the production cost of linear stepping motors, to develop a motor which has a small and low-mass rotor and has an easily manufactured structure. According to the invention, the motor consists of two parallel arranged, made of ferromagnetic material stator rails which are connected by one or more of a stator winding surrounded ferromagnetic webs, and a Laeufer, which contains a permanent magnet, which is occupied at its magnetic poles with ferromagnetic Leitstuecken , which are branched at the ends such that four free Laeuferpole arise, each having a toothing. Fig. 1

Description

Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft einen Linearschrittmotor mit elektromagnetisch erregbarem Stator, der zur Umwandlung diskreter elektrischer Signale in mechanische Bewegungen dient. Er ist überall dort einsetzbar, wo mechanische Positionieraufgaben zu erfüllen sind, die insbesondere durch digital arbeitende elektronische Systeme gesteuert werden sollen. Solche Motoren sind für den Einsatz in der Druck-, Zeichen- oder Handhabetechnik geeignet und können zum Beispiel Druckköpfe, Schreibstifte, Bohrer, Greifer und andere Werkzeuge bewegen.The invention relates to a linear stepping motor with electromagnetically excitable stator, which is used to convert discrete electrical signals into mechanical movements. It can be used wherever mechanical positioning tasks are to be performed, which are to be controlled in particular by digitally operating electronic systems. Such motors are suitable for use in printing, drawing or handling technology and can move, for example, printheads, pens, drills, grippers and other tools.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

In bekannten Linearschrittmotoren befinden sich die Phasenwicklungen üblicherweise im Läufer. Das hat den Nachteil, daß durch die Masse der Spulen die Gesamtmasse des Läufers und damit seine mechanische Trägheit wesentlich erhöht wird. Außerdem tragen die Spulen zu einem großen Bauvolumen des Läufers bei. Zur Stromversorgung der elektrischen Spulen werden bei solchen Motoren schleppkabelartige Einrichtungen verwendet, die zusätzlichen freien Bewegungsraum benötigen und zudem durch ständige Biegebewegungen einem erhöhten Verschleiß unterliegen. Mit DD-WP 125791 und US-P 4198582 sind technische Lösungen bekannt, die einen kleinen und massearmen Läufer erzielen, indem die Phasenwicklungen in den Stator des Linearschrittmotors verlegt sind. Dabei sind zahlreiche solcher Wicklungen in Bewegungsrichtung hintereinander angebracht, so daß der Stator über seine ganze Länge mit Spulen besetzt ist, von denen immer nur wenige jeweils zur Wirkung kommen. Dadurch wird viel elektrisches Leitermaterial benötigt, das nicht effektiv genutzt wird. Außerdem erhöht sich der Aufwand bei der elektrischen Ansteuerung der Spulen, indem in Abhängigkeit von der Position des Läufers entschieden werden muß, welche Spulen zu aktivieren sind.In known linear stepper motors, the phase windings are usually in the rotor. This has the disadvantage that the mass of the coil, the total mass of the rotor and thus its mechanical inertia is substantially increased. In addition, the coils contribute to a large volume of the runner. To power the electric coils schleppkabelartige devices are used in such engines require additional free space for movement and are also subject by constant bending movements increased wear. With DD-WP 125791 and US-P 4198582 technical solutions are known, which achieve a small and low-mass runner by the phase windings are laid in the stator of the linear stepping motor. In this case, numerous such windings are mounted one behind the other in the direction of movement, so that the stator is occupied over its entire length with coils, of which only a few each come into effect. This requires a lot of electrical conductor material that is not used effectively. In addition, the effort in the electrical control of the coil increases by it must be decided depending on the position of the rotor, which coils are to be activated.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung ist es, den Herstellungsaufwand von Linearschrittmotoren zu verringern sowie das dynamische Verhalten zu verbessern.The aim of the invention is to reduce the production costs of linear stepping motors and to improve the dynamic behavior.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Linearschrittmotor zu schaffen, der einen kleinen und massearmen Läufer besitzt und dadurch besser beschleunig- und abbremsbar ist, der mit wenigen elektrischen Wicklungen auskommt und einen einfachen und leicht herstellbaren Aufbau aufweist. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Steuerwicklung des Schrittmotors im Stator untergebracht ist und daß der Läufer des Schrittmotors mittels eines Permanentmagnets einen Maßgnetfluß erzeugt, der durch eine einzige Statorwicklung modifiziert werden kann. Der Stator des Linearschrittmotors besteht dazu aus zwei Schienen, die durch einen oder mehrere ferromagnetische Stege verbunden sind, wobei jeder dieser Stege mit einer elektrischen Statorwicklung umgeben ist. Im Falle mehrerer Wicklungen sind diese gleichsinnig miteinander verschaltet. Beide Schienen des Stators tragen je eine Zahnteilung. Der Läufer des Linearschrittmotors ist mit einem Permanentmagnet ausgerüstet, der an seinen Magnetpolen mit ferromagnetischen Leitstücken besetzt ist, die an ihren Enden derart aufgezweigt sind, daß sich vier Läuferpole ergeben, die jeweils eine Zahnteilung besitzen, wobei die Zähne an den Läuferpolen denen der Statorschienen gleichen und ihnen nahe gegenüberstehend angeordnet sind, wobei die zwei Läuferpole des einen Leitstückes eine Einrichtung zur Magnetflußbegrenzung aufweisen und die gleiche Zahnteilung besitzen, während die Zähne der anderen Läuferpole um +¹/3 bzw. -V3 des Abstandes der Zahnmitte eines beliebigen Zahnes zur Mitte seines benachbarten Zahnes jeweils versetzt sind.The object of the invention is to provide a linear stepping motor, which has a small and low-mass rotor and thus better accelerated and braked, which manages with few electrical windings and has a simple and easy to manufacture structure. According to the invention the object is achieved in that the control winding of the stepping motor is housed in the stator and that the rotor of the stepping motor by means of a permanent magnet generates a Maßgnetfluß that can be modified by a single stator winding. The stator of the linear stepping motor consists of two rails, which are connected by one or more ferromagnetic webs, wherein each of these webs is surrounded by an electric stator winding. In the case of several windings, these are interconnected in the same direction. Both rails of the stator each carry a tooth pitch. The rotor of the linear stepping motor is equipped with a permanent magnet, which is occupied at its magnetic poles with ferromagnetic Leitstücken, which are branched at their ends so as to give four rotor poles, each having a tooth pitch, the teeth at the rotor poles same as those of Statorschienen and they are disposed close to opposite, the two rotor poles of a Leitstückes comprise means for Magnetflußbegrenzung and have the same tooth pitch as the teeth of the other rotor poles to + ^1/3 and -V3 of the distance of the tooth center of arbitrary tooth to the center of its each adjacent tooth are offset.

Um die Bewegung eines Schrittmotors richtungseindeutig steuern zu können, sind mindestens drei stabile Stellungen innerhalb einer Periode zu realisieren, wobei als Periode der Abstand der Mitte eines Zahnes zur Mitte des benachbarten Zahnes definiert ist. Die vorliegende Erfindung geht davon aus, daß eine dieser Stellungen eingenommen wird, wenn der Strom durch die Statorwicklung ausgeschaltet ist. Der Permanentmagnet im Läufer erzeugt dann den Fluß, der über entsprechend verzahnte Läuferpole die Kraft verursacht, die zur Einnahme dieser Stellung führt. Der Magnetfluß teilt sich dabei auf die vier Läuferpole auf. Die Resultierende der an den Läuferpolen entstehenden Kräfte wirkt zugunsten der beiden gleich ausgebildeten Läuferpole, da diese den doppelten Beitrag gegenüber den anderen Läuferpolen leisten. Der Läufer nimmt damit eine Stellung ein, in der die beiden gleich verzahnten Läuferpole Zahn zu Zahn der Zahnteilung des Stators gegenüberstehen. Bei stromdurchflossener Statorwicklung werden den permanentmagnetisch erregten Flüssen durch die Läuferpole elektromagnetisch erregte Magnetflüsse überlagert. Durch gleichsinnige und gegensinnige Überlagerungen kommt es zu Flußverstärkungen wie auch zu Flußkompensationen. Die Anordnung und Gestaltung der vier Läuferpole ist so ausgeführt, daß nunmehr eine Flußverstärkung an einem der beiden versetzt verzahnten Läuferpole entsteht, während an einem der beiden gleichverzahnten Läuferpole eine Kompensation des Magnetflusses zu verzeichnen ist. Die Resultierende der von den Läuferpolen ausgeübten Kräfte wird damit durch den Läuferpol mit dem verstärkten Magnetfluß bestimmt, und der Läufer nimmt eine Stellung ein, in der dieser Läuferpol Zahn zu Zahn der Stator-Verzahnung gegenübersteht. Die dritte Stellung wird durch Umpolen des Statorspulenstromes erzielt. Die Funktion ist analog dem vorher beschriebenen Fall, jedoch werden infolge eines funktionell symmetrischen Aufbaus des Schrittmotors nun gerade die anderen Läuferpole von den genannten Erscheinungen betroffen.In order to be able to control the movement of a stepping motor in an unambiguous manner, at least three stable positions are to be realized within a period, the period being defined as the distance between the center of a tooth and the center of the adjacent tooth. The present invention assumes that one of these positions is taken when the current through the stator winding is turned off. The permanent magnet in the rotor then generates the flux, which causes the force that leads to taking this position via appropriately toothed rotor poles. The magnetic flux is divided on the four rotor poles. The resultant of the forces arising at the rotor poles acts in favor of the two identically designed rotor poles, since these make twice the contribution compared to the other rotor poles. The runner thus assumes a position in which the two identically aligned rotor poles face tooth to tooth of the tooth pitch of the stator. When the stator winding is current-carrying, electromagnetically excited magnetic fluxes are superimposed on the permanent-magnetically excited fluxes by the rotor poles. By the same direction and opposite superimpositions it comes to river gains as well as river compensation. The arrangement and design of the four rotor poles is designed so that now creates a flux gain on one of the two offset toothed rotor poles, while at one of the two identically toothed rotor poles compensation of the magnetic flux is recorded. The resultant of the forces exerted by the rotor poles is thus determined by the rotor pole with the amplified magnetic flux, and the rotor assumes a position in which this rotor pole faces tooth to tooth of the stator toothing. The third position is achieved by reversing the stator coil current. The function is analogous to the previously described case, but due to a functionally symmetrical structure of the stepping motor now just the other rotor poles are affected by the above phenomena.

Um in beiden Fällen die Magnetflüsse richtig zu lenken, sind an geeigneten Stellen des Läufers Flußbegrenzungen in Form von Querschnittseinschnürungen oder durch den Einsatz eines Werkstoffes mit niedriger Sättigungsinduktion erforderlich. Die Wirkung dieser Flußbegrenzungen, die im Abdrängen des elektrisch erregten Magnetflusses aus den betreffenden Läuferpolen besteht, kann noch durch den Einsatz eines Nebenschlusses, der die beiden Statorschienen verbindet, verbessert werden. Der Vorteil dieser Erfindung besteht darin, daß der Läufer besonders klein und leicht ausgeführt werden kann, da er keine elektrischen Wicklungen besitzt. Dadurch verbessern sich seine dynamischen Eigenschaften. Außerdem entfallen jegliche Einrichtungen zur Stromversorgung des Läufers. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß in jeder Periode eine Stellung existiert, in der der Läufer eine Haltekraft erzeugt, ohne daß Elektroenergie verbracht wird. Entsprechend dem Anwendungsfall kann der Querschnitt des Stators eckig oder auch kreisförmig gestaltet sein.In order to properly direct the magnetic fluxes in both cases, flow restrictions in the form of cross-sectional constrictions or through the use of a material with low saturation induction are required at suitable points of the rotor. The effect of these flux limitations, which consists in suppressing the electrically excited magnetic flux from the respective rotor poles, can still be improved by the use of a shunt which connects the two stator bars. The advantage of this invention is that the rotor can be made particularly small and light because it has no electrical windings. This improves its dynamic properties. In addition, eliminates any facilities for powering the runner. Another advantage is that in each period a position exists in which the rotor generates a holding force without electric power being spent. According to the application, the cross section of the stator can be designed angular or circular.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung ist an einem Ausführungsbeispiel anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigenThe invention is explained in more detail using an exemplary embodiment with reference to drawings. Show

Fig. 1: eine mögliche Form des Läufers und seine Stellung zum Stator (ohne Führungsräder) Fig. 2: eine Ausführungsform des StatorsFig. 1: a possible shape of the rotor and its position to the stator (without guide wheels) Fig. 2: an embodiment of the stator

Fig.3: eine Ausführungsform des Stators mit kreisförmigem Querschnitt (Ansicht in Längsrichtung)3 shows an embodiment of the stator with a circular cross-section (longitudinal view)

Der Stator des Linearschrittmotors besteht aus zwei parallelen ferromagnetischen Statorschienen 1, die durch einen oder mehrere ferromagnetische Stege 2 miteinander verbunden sind. Jeder dieser Stege 2 ist von einer Stator-Wicklung 3 umgeben.The stator of the linear stepping motor consists of two parallel ferromagnetic stator rails 1, which are interconnected by one or more ferromagnetic webs 2. Each of these webs 2 is surrounded by a stator winding 3.

Im Falle mehrerer Stege 2 sind die dazugehörigen Wicklungen 3 gleichsinnig miteinander verschaltet (in Reihe oder parallel) und werden in den folgenden Ausführungen wie eine einzige Stator-Wicklung 3 behandelt. Die Anzahl der Stege 2 und Wicklungen 3 wird durch die Länge des Stators und die geforderte Stabilität der Anordnung bestimmt.In the case of multiple webs 2, the associated windings 3 are interconnected in the same direction (in series or in parallel) and are treated as a single stator winding 3 in the following statements. The number of webs 2 and windings 3 is determined by the length of the stator and the required stability of the arrangement.

Beide Statorschienen 1 tragen in Längsrichtung eine Stator-Verzahnung 5 mit gleichmäßiger Teilung. Für den Querschnitt des Stators sind viele Formen denkbar. Stellvertretend sind in Fig. 2 ein eckiger und in Fig. 3 ein kreisförmiger Querschnitt dargestellt.Both stator rails 1 bear longitudinally a stator toothing 5 with a uniform pitch. For the cross section of the stator many forms are conceivable. Representative are shown in Fig. 2 is a polygonal and in Fig. 3 a circular cross-section.

Die Statorschienen 1 wirken über ihre gesamte Länge wie die zwei Pole eines Elektromagnets.The stator rails 1 act over their entire length as the two poles of an electromagnet.

Der Läufer des Schrittmotors besteht aus einem Permanentmagnet 14, an dessen Nord-und Südpol sich je ein ferromagnetisches Leitstück 11 anschließt. Jedes Leitstück 11 spaltet sich in zwei Läuferpole 15 aa und 15ab bzw. 15baund15bb auf. Alle vier Läuferpole 15aa, 15ab, 15ba, 15bbsind mit Verzahnungen versehen, die der Stator-Verzahnung 5 der Statorschienen 1 nahe gegenüberstehen. Die beiden verzahnten Läuferpole 15aa, 15ab, 15ba, 15bb eines Leitstücks 11 stehen dabei jeweils einer anderen Stator-Schiene 1 gegenüber.The rotor of the stepping motor consists of a permanent magnet 14, at the north and south poles each a ferromagnetic guide piece 11 connects. Each guide piece 11 splits into two rotor poles 15 aa and 15ab or 15baund15bb. All four rotor poles 15aa, 15ab, 15ba, 15bb are provided with toothings which closely face the stator toothing 5 of the stator rails 1. The two toothed rotor poles 15aa, 15ab, 15ba, 15bb of a guide piece 11 are in each case opposite to a different stator rail 1.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, besitzen die zwei Läuferpole 15 aa und 15 ab des einen Leitstücks 11 die gleiche Zahnteilung. Die Zähne der Läuferpole 15ba und 15 bb sind jedoch um +^:/3bzw. -t-¹/3 der Periode versetzt. Die Läuferpole 15aa und 15ab sind außerdem mit Einrichtungen zur Magnetflußbegrenzung 12 ausgestattet. Das können Querschnittsverengungen sein wie in Fig.2, aber auch der Einsatz eines Werkstoffs mit niedriger Sättigungsinduktion ist an dieser Stelle möglich. Der Läufer-Permanentmagnet 14 erzeugt einen Magnetfluß, der sich auf die vier Läuferpole 15aa, 15 ab, 15ba, 15 bb aufteilt. Die Anordnung ist dabei so dimensioniert, daß sich der Magnetfluß gleichmäßig auf alle vier Läuferpole aufteilen kann, und sich die flußbegrenzten Läuferpole 15aa und 15ab nahe unterhalb der Sättigung befinden. An allen verzahnten Läuferpolen 15aa, 15ab, 15ba, 15bb treten infolge des Magnetflusses Kräfte auf, die sich gegenseitig teilweise aufheben. Wegen der doppelten Repräsentation der Teilung an den Läuferpolen 15aa und 15ab steht die Resultierende der Kräfte zugunsten dieser beiden Läuferpole. Der Läufer nimmt eine Position bezüglich des Stators ein, in der die Zähne der Läuferpole 15aa und 15ab den Zähnen der Statorschienen 1 Zahn zu Zahn gegenüberstehen. Diese Position wird vom Läufer ohne jegliche elektrische Erregung des Schrittmotors beibehalten. Soll sich der Läufer fortbewegen, so wird die Statorwicklung 3 mit einem elektrischen Strom beaufschlagt. Den oben beschriebenen Magnetflüssen, die der Läufer-Permanentmagnet 14 erzeugt, werden nun elektrisch erregte Flüsse überlagert, die aus der einen Statorschiene 1 austreten, durch die Läuferpole 15 geleitet werden und in die andere Statorschiene 1 wieder eintreten.As is apparent from Fig. 1, the two rotor poles 15 aa and 15 from the one guide piece 11 have the same tooth pitch. However, the teeth of the rotor poles are bb 15ba and 15 by ^+: / 3bzw. -t ^1/3 of period added. The rotor poles 15aa and 15ab are also equipped with magnetic flux restriction devices 12. This can be cross-sectional constrictions as in Figure 2, but also the use of a material with low saturation induction is possible at this point. The rotor permanent magnet 14 generates a magnetic flux which is distributed to the four rotor poles 15aa, 15b, 15ba, 15bb. The arrangement is dimensioned so that the magnetic flux can be divided evenly on all four rotor poles, and the river-limited rotor poles 15aa and 15ab are close to saturation. At all toothed rotor poles 15aa, 15ab, 15ba, 15bb occur due to the magnetic flux forces that cancel each other partially. Because of the double representation of the pitch at the rotor poles 15aa and 15ab, the resultant of the forces is in favor of these two rotor poles. The rotor assumes a position with respect to the stator in which the teeth of the rotor poles 15aa and 15ab face the teeth of the stator rails 1 tooth to tooth. This position is maintained by the rotor without any electrical excitation of the stepping motor. If the rotor is to move, the stator winding 3 is subjected to an electric current. The above-described magnetic fluxes, which the rotor permanent magnet 14 generates, are now superimposed on electrically excited flows which emerge from the one stator rail 1, are conducted through the rotor poles 15 and reenter the other stator rail 1.

Angenommen, die permanent erregten Flüsse treten aus den Läuferpolen 15aa und 15ab aus und in die Läuferpole 15ba und 15bb wieder ein und die elektrisch erregten Flüsse ausder einen Statorschiene 1 in die Läuferpole 15abund 15bbin den Läufer ein und durch die Läuferpole 15aa und 15ba wieder aus, um in die andere Statorschiene 1 zu gelangen, so kommt es in den Läuferpolen 15 ab und 15bazueinerFlußkompensierung.lnden Läuferpolen 15aaund 15bb würde eine positive Überlagerung, also eine Flußverstärkung Zustandekommen. Die Flußbegrenzungseinrichtung 12 des Läuferpoles 15aa verhindert jedoch eine wesentliche Vergrößerung des Magnetflusses durch diesen Läuferpol. Der Fluß wird hauptsächlich über den Läuferpol 15ba mit abgeleitet. Dort kommt es nunmehr nicht nur zu einer Flußkompensation, sondern sogar zu einer Flußumkehr. Da die Richtung des Magnetflusses durch den verzahnten Läuferpol für die Kraftentstehung belanglos ist, ändert sich das Kraftverhalten des Läuferpoles 15 ba nur unwesentlich. Die Kraftwirkung der Läuferpole 15 aa und 15 ab, die gleich verzahnt sind, nimmt insgesamt ab. Der Fluß und damit die Kraftwirkung des Läuferpoles 15bb erhöht sich jedoch wesentlich, so daß diese Kraft nunmehr die Resultierende bestimmt, und der Läufer eine Stellung bezüglich des Stators einnimmt, in der die Zähne des Läuferpoles 15bb denen der Statorschienen 1 Zahn zu Zahn gegenüberstehen. Das Abdrängen des elektrisch erregten Magnetflusses aus dem Läuferpol 15aa in den Läuferpol 15ba kann dabei durch einen magnetischen Nebenschluß erleichtert werden, welcher die Leitstücke 11 des Läufers verbindet. Dadurch werden die beschriebenen Wirkungen bereits bei einem geringeren Wicklungsstrom erzielt, so daß sich bei richtiger Bemessung der Wirkungsgrad des Linearschrittmotors erhöht. Ein solcher Nebenschluß muß allerdings bei der Dimensionierung des Läufer-Permanentmagnets 14 mit berücksichtigt werden. Wird der Strom durch die Statorwicklung 3 umgepolt, so kehrt auch der von ihr erzeugte Magnetfluß seine Richtung um. Die oben beschriebenen Erscheinungen treten in spiegelbildlicher Form auf. Da die Läuferpole 15aa und 15ab symmetrisch aufgebaut sind, bleibt ihre Gesamtwirkung in der beschriebenen Abschwächung bestehen. Im Läuferpol 15 batritt jedoch nun die Flußverstärkung ein, die im vorigen Fall für den Läuferpol 15bb kennzeichnend war. Der Läufer nimmt demzufolge im Ergebnis der Stromumpolung eine Stellung bezüglich des Stators ein, in der die Zähne des Läuferpoles 15ba denen der Statorschienen 1 Zahn zu Zahn gegenüberstehen.Assuming that the permanently energized flows emerge from the rotor poles 15aa and 15ab and return to the rotor poles 15ba and 15bb, and the electrically excited fluxes from the one stator rail 1 into the rotor poles 15ab and 15bb enter the rotor again and again through the rotor poles 15aa and 15ba, In order to get into the other stator rail 1, so it comes in the rotor poles 15 and 15bazueinerFlußkompensierung.lnden rotor poles 15aa and 15bb would take place a positive superposition, ie a flux gain. However, the flux-limiting device 12 of the rotor pole 15aa prevents a significant increase in the magnetic flux through this rotor pole. The flow is mainly derived via the rotor pole 15ba. There is now not only a river compensation, but even to a river reversal. Since the direction of the magnetic flux through the toothed rotor pole for the generation of force is irrelevant, the force behavior of the rotor pole 15 ba changes only insignificantly. The force effect of the rotor poles 15 aa and 15 from the same toothed, decreases in total. However, the flux and thus the force effect of the rotor pole 15bb increases substantially, so that this force now determines the resultant, and the rotor occupies a position with respect to the stator, in which the teeth of the rotor pole 15bb those of the stator rails 1 face tooth to tooth. The suppression of the electrically excited magnetic flux from the rotor pole 15aa in the rotor pole 15ba can be facilitated by a magnetic shunt, which connects the guide pieces 11 of the rotor. As a result, the effects described are already achieved at a lower winding current, so that increases with proper design of the efficiency of the linear stepping motor. However, such a shunt must be taken into account in the dimensioning of the rotor permanent magnet 14 with. If the current is reversed by the stator winding 3, so also the magnetic flux generated by it reverses its direction. The phenomena described above occur in a mirror image form. Since the rotor poles 15aa and 15ab are symmetrical, their overall effect remains in the described attenuation. In the rotor pole 15, however, the flux amplification now prevails, which in the previous case was characteristic of the rotor pole 15bb. As a result, the rotor assumes a position with respect to the stator as a result of the current reversal, in which the teeth of the rotor pole 15ba face those of the stator rails 1 tooth to tooth.

Die drei Positionen innerhalb einer Teilung, die bekanntlich eine definierte Richtungsbewegung des Schrittmotorläufers gestatten, werden bei dem dieser Erfindung zugrunde liegenden Linearschrittmotor durch die Schaltzustände „Strom aus" — „Positiver Strom" — „Negativer Strom" der Statorwicklung 3 bestimmt. Als von zusätzlicher Bedeutung erweist sich dabei der Schaltzustand „Strom aus", in dem eine Haltekraft ohne elektrische Energiezufuhr erzeugt wird.The three positions within a pitch, which are known to allow a defined directional movement of the stepper motor rotor are determined in the linear stepping motor of this invention by the switching states "power off" - "positive current" - "negative current" of the stator winding 3. As of additional importance proves to be the switching state "power off", in which a holding force is generated without electrical power supply.

Claims (7)

1. Linearschrittmotor mit elektromagnetisch erregbarem Stator, der in Längsrichtung zahnstangenartige Formen aufweist und entlang dessen sich ein ferromagnetischer oder permanentmagnetischer Läufer bewegt, gekennzeichnet dadurch, daß der Stator von zwei parallel zueinander angeordneten, aus ferromagnetischem Material bestehenden Statorschienen {1) gebildet wird, die durch einen oder mehrere ferromagnetische Stege (2) verbunden sind, welche jeweils eine Statorwicklung (3) umgibt, wobei die Statorwicklungen (3) gleichsinnig verschaltet sind, und daß der dazugehörige Läufer einen Läufer-Permanentmagnet (14) enthält, der an seinen Magnetpolen mit ferromagnetischen Leitstücken (11) besetzt ist, die an ihren Enden dergestalt aufgezweigtsind, daß sich vierfreie Läuferpole (15aa, 15ab, 15ba, 15bb) ergeben, die jeweils eine Zahnteilung besitzen, wobei die Zähne an den Läuferpolen denen der Statorschienen (1) gleichen und ihnen nahe gegenüberstehend angeordnet sind, so daß die zwei Läuferpole (15aa und 15ab) des einen Leitstücks (11) eine Einrichtung zur Magnetflußbegrenzung (12) aufweisen und gleiche Zahnteilung besitzen, während die Zähne der anderen Läuferpole (15ba und 15bb) um +¹/3bzw. -¹/3 des Abstandes der Zahnmitte eines beliebigen Zahnes zur Mitte seines benachbarten Zahnes jeweils versetzt sind.1. A linear stepping motor with electromagnetically excitable stator having in the longitudinal direction rack-like shapes and along which a ferromagnetic or permanent magnetic rotor moves, characterized in that the stator of two mutually parallel, made of ferromagnetic material stator rails {1) is formed by one or more ferromagnetic webs (2) are connected, each of which surrounds a stator winding (3), wherein the stator windings (3) are connected in the same direction, and that the associated rotor includes a rotor permanent magnet (14) at its magnetic poles with ferromagnetic Guide pieces (11) are branched at their ends in such a way that four free rotor poles (15aa, 15ab, 15ba, 15bb) arise, each having a tooth pitch, the teeth at the rotor poles and those of the stator rails (1) and the same are arranged close to each other, so that the two i rotor poles (15aa and 15ab) of a Leitstücks (11) have a means for Magnetflußbegrenzung (12) and have the same pitch, while the teeth of the other rotor poles (15ba and 15bb) by + ¹ / 3bzwzw. - ^1/3 of the distance of the tooth center of arbitrary tooth to the center of its adjacent tooth, are respectively added. 2. Linearschrittmotor nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Einrichtung zur Magnetflußbegrenzung (12) durch eine Querschnittsverringerung der flußleitenden Teile gebildet wird.2. Linear stepping motor according to claim 1, characterized in that the means for Magnetflußbegrenzung (12) is formed by a cross-sectional reduction of the flux-conducting parts. 3. Linearschrittmotor nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Einrichtung zur Magnetflußbegrenzung (12) durch den Einsatz eines Werkstoffes mit niedriger Sättigungsinduktion gebildet wird.3. Linear stepping motor according to claim 1, characterized in that the means for Magnetflußbegrenzung (12) is formed by the use of a material with low saturation induction. 4. Linearschrittmotor nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Statorschienen (1) gleichzeitig geeignete Flächen zur Führung des Läufers (6) besitzen.4. Linear stepping motor according to claim 1, characterized in that the stator rails (1) at the same time have suitable surfaces for guiding the rotor (6). 5. Linearschrittmotor nach Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Statorschienen (1) so ausgebildet und angeordnet sind, daß ein kreisförmiger Statorquerschnitt entsteht.5. Linear stepping motor according to claims 1 to 4, characterized in that the stator rails (1) are formed and arranged so that a circular stator cross-section is formed. 6. Linearschrittmotor nach Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Statorschienen (1) so ausgebildet und angeordnet sind, daß ein eckiger Statorquerschnitt entsteht.6. linear stepping motor according to claims 1 to 4, characterized in that the stator rails (1) are formed and arranged so that a square stator cross section is formed. 7. Linearschrittmotor nach Ansprüchen 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß der Läufer einen magnetischen Nebenschluß besitzt, der die Leitstücke (11) verbindet.7. Linear stepping motor according to claims 1 to 6, characterized in that the rotor has a magnetic shunt which connects the guide pieces (11).