DE1056717B - Polarized multi-pole runner for electric motors, especially stepper motors with high holding power - Google Patents

Polarized multi-pole runner for electric motors, especially stepper motors with high holding power

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DE1056717B
DE1056717B DEL28158A DEL0028158A DE1056717B DE 1056717 B DE1056717 B DE 1056717B DE L28158 A DEL28158 A DE L28158A DE L0028158 A DEL0028158 A DE L0028158A DE 1056717 B DE1056717 B DE 1056717B
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Dipl-Phys Horst Winterhoff
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    • 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
    • H02K37/14Motors 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 with magnets rotating within the armatures
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    • H02K37/125Magnet axially facing armature

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Description

Polarisierter Vielpolläufer für elektrische Motoren, insbesondere Schrittmotoren mit großer Haltekraft Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen permanentmagnetischen Läufer für elektrische Maschinen, insbesondere für Schrittmotoren mit großer Haltekraft.Polarized multi-pole rotor for electric motors, in particular High Holding Force Stepper Motors The present invention relates to a permanent magnet rotor for electrical machines, especially for stepper motors with great holding power.

Es sind bereits Läufer, insbesondere für elektrische Kleinstmaschinen, vorgeschlagen worden, bei denen die Tatsache ausgenutzt wird, daß die modernen zur Verfügung stehenden harten Magnetstähle eine auf beschränkte Gebiete begrenzte Magnetisierung ermöglichen. Dabei werden beispielsweise die Polflächen entweder auf den Stirnseiten oder auf der Umfangsfläche des Läufers aufmagnetisiert. Die Aufmagnetisierung der Polflächen erfolgt dabei so, daß die Mittelpunkte der Polflächen unterschiedlicher Polarität auf verschiedenen Kreisen liegen. Dies führt jedoch zu verhältnismäßig kleinen Polflächen, die der Ausbildung großer magnetischer Kraftschlüsse entgegenstehen. Für manche Anwendungsfälle sind aber große magnetische Kraftschlüsse notwendig; um das geforderte Drehmoment zu erreichen.There are already runners, especially for small electrical machines, have been proposed, which exploit the fact that the modern to The available hard magnetic steels have a magnetization that is limited to limited areas enable. For example, the pole faces are either on the end faces or magnetized on the circumferential surface of the rotor. The magnetization of the Pole faces are done in such a way that the centers of the pole faces are different Polarity are on different circles. However, this leads to proportionate small pole faces that oppose the formation of large magnetic frictional connections. For some applications, however, large magnetic frictional connections are necessary; to achieve the required torque.

Bei Schrittmotoren insbesondere tritt die Forderung nach einer großen Haltekraft auf, eine Forderung, die die bisher bekannten Schrittmotoren nicht in ausreichendem Maße erfüllen. Diese besitzen meist einen weichmagnetischen Anker, der sich, seiner Form entsprechend, mit stets gleichem Drehsinn in eine beim Umschalten entstehende neue Magnetfeldrichtung hineindreht. In anderen bekannten Schrittmotoren benutzt man Läufer mit Permanentmagneten. Diese sind zylindrisch ausgeführt und axial magnetisiert. Die eigentlichen Läuferpole werden dabei durch entsprechend ausgebildete, auf den Zylinderstirnflächen sitzende Weicheisenbleche gebildet. Man erreicht mit solchen Magnetankern zwar ziemlich hohe Drehmomente. Von Nachteil ist bei beiden Schrittmotorarten jedoch in vielen Anwendungsfällen die beim ersten Typ ganz fehlende und beim zweiten Typ nur in geringem Maße vorhandene Haltekraft in stromlosem Zustand. Arbeitet der Motor etwa gegen eine stetig wirkende Federkraft, so dreht sich der Motor schon während des kurzen stromlosen Zustandes beim Umschalten zurück.In the case of stepper motors in particular, there is a requirement for a large one Holding force, a requirement that the previously known stepper motors are not in to a sufficient degree. These usually have a soft magnetic armature, which, according to its shape, always turns in the same direction when switching the resulting new magnetic field direction. In other known stepper motors one uses runners with permanent magnets. These are cylindrical and axially magnetized. The actual rotor poles are thereby accordingly formed soft iron sheets seated on the cylinder end faces. Man achieves quite high torques with such magnet armatures. Is disadvantageous with both types of stepper motors, however, in many applications the first type completely missing and with the second type only slightly existing holding force in de-energized state. If the motor works against a continuously acting spring force, so the motor already rotates during the brief de-energized state when switching over return.

Diese Forderungen lassen sich mit einem polarisierten Vielpolläufer für elektrische Motoren, insbesondere Schrittmotoren mit großer Haltekraft, mit einem Ring oder einer Scheibe aus magnetisch hartem Werkstoff, der nur im Bereich der wirksamen Polflächen auf seinem Umfang magnetisiert ist, nach der Erfindung dadurch erfüllen, daß Teilflächen jedes Pols oder eines Teiles der Pole, deren resultierende magnetische Schwerpunkte bestimmten Ständerpolen gegenüberstehen, in die Wirkungsbereiche benachbarter Ständerpole hineinreichen.These demands can be met with a polarized multi-pole rotor for electric motors, especially stepper motors with high holding power, with a ring or disk made of magnetically hard material that is only in the area the effective pole faces is magnetized on its periphery, according to the invention meet in that partial areas of each pole or a part of the poles, their resulting magnetic centers of gravity face certain stator poles, in the effective areas reach into neighboring stator poles.

Es sind Polanordnungen für Kleinstgeneratoren bekanntgeworden, deren Polräder aus mehreren gleichartigen Scheiben zusammengesetzt sind, wobei die Magnetisierung der einzelnen Scheiben gegeneinander versetzt ist. Hierdurch wird gleichfalls eine Polform erzielt, bei welcher der magnetische Schwerpunkt von der Polspitze so weit entfernt ist, daß letztere in den Bereich des benachbarten Ständerpols hineinreicht. Diese Polform wird aber nicht wie beim Motor gemäß vorliegender Erfindung zur Verbesserung der Drehmomentenverhältnisse benutzt, sondern zu einem völlig anderen, dem Generatorbetrieb mit stark wechselnder Drehzahl, z. B. Fahrrad-Lichtmaschinen angepaßten Zweck, nämlich Konstanthaltung der erzeugten Generatorleistung unabhängig von der Drehzahl.There are pole arrangements for miniature generators known whose Pole wheels are composed of several disks of the same type, with the magnetization of the individual discs is offset from one another. This also becomes a Pole shape achieved in which the magnetic center of gravity from the pole tip so far is removed so that the latter extends into the area of the adjacent stator pole. However, this pole shape is not used for improvement as in the motor according to the present invention the torque ratios used, but to a completely different one, the generator operation with strongly changing speed, e.g. B. bicycle alternators adapted purpose, namely Keeping the generated generator power constant regardless of the speed.

Die Wirkungsweise eines Motorläufers nach der Erfindung sei an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert, das einen Ausschnitt 1 aus der Abwicklung der Läuferumfangsfläche über einem Ausschnitt 2 der Abwicklung der Ständerumfangsfläche zeigt. Im stromlosen Zustand des Ständers stellen sich die durch Punkte 3 angedeuteten magnetischen Schwerpunkte der Läuferpole 4 den Ständerpolen 5 derart gegenüber, daß sich die magnetischen Kreise der Läufermagnete über möglichst kleine Luftspalte über die Ständerpole und das in der Abwicklung nicht dargestellte Außenjoch schließen. Wird der Ständerstrom eingeschaltet, so wird, j e nach der Polung, die Lage des Läufers entweder annähernd beibehalten oder um eine Polteilung verändert. Steht nämlich beim Stromschluß zufällig ein Nordpol des Läufers einem Südpol des Ständers gegenüber, dann ziehen sich beide Pole an. Die Spitze 6 des betrachteten Läuferpols befindet sich nun aber im Wirkungsbereich des benachbarten anderspoligen Ständerpols. Sie wird von diesem Pol abgestoßen, wodurch ein kleines, nicht ins Gewicht fallendes Rückdrehmoment auftritt. Wenn sich nun aber zwei gleichnamige Pole gegenüberstehen, so schwächen sie sich gegenseitig, und die wirksame Abstoßung wird kleiner als die entsprechende Anziehungskraft bei entgegengesetzter Polung. Der Läufer würde sich also nur mit einem verminderten Moment drehen. Der Läuferspitzenpol steht nun aber einem entgegengesetzt polarisierten Ständerpol gegenüber. Er wird daher mit großer Kraft weiter in den Ständerpolwirkungsbereich hineingezogen, zumal sich dabei die wirksame Polfläche der Spitzenform entsprechend laufend vergrößert. Dadurch wird zum einen die Anlaufrichtung festgelegt und zum anderen die Verminderung des Drehmomentes durch das Gegenüberstehen gleichnamiger Pole ausgeglichen.The mode of operation of a motor rotor according to the invention is illustrated an embodiment shown in the drawing explained in more detail, the one Section 1 from the development of the rotor circumferential surface over a section 2 shows the development of the stand circumferential surface. When the stator is de-energized the magnetic centers of gravity of the rotor poles, indicated by point 3, arise 4 opposite the stator poles 5 in such a way that the magnetic circuits of the rotor magnets using the smallest possible air gaps over the stator poles and that in the development Close outer yoke, not shown. If the stator current is switched on, so depending on the polarity, the position of the rotor is either approximately retained or changed by one pole pitch. Namely, when there is a power failure, there happens to be a north pole of the rotor opposite a south pole of the stator, then both poles attract. The tip 6 of the rotor pole under consideration is now located but in the effective area of the neighboring stator pole with the opposite polarity. You will benefit from this Pole repelled, creating a small, negligible reverse torque occurs. But if two poles of the same name are facing each other, then weaken they mutually, and the effective repulsion becomes smaller than the corresponding Attraction with opposite polarity. So the runner would only be with turn at a diminished moment. The rotor tip pole is now opposite to one polarized stator pole opposite. He will therefore continue with great force in the Stator pole effective area pulled into it, especially since the effective pole face continuously enlarged according to the shape of the tip. On the one hand, this determines the approach direction and on the other hand the reduction of the torque by standing opposite Pole of the same name balanced.

Nach diesem Prinzip kann auch der selbständige Anlauf in einer Richtung bei Synchronmotoren mit permanentmagnetischem Läufer erzwungen werden. Insbesondere hat man durch eine entsprechende Formgebung der Läuferpole die Größe des Ruhedrehmomentes in stromlosem Zustand weitgehend in der Hand.According to this principle, an independent approach in one direction can also be used for synchronous motors with permanent magnet rotor. In particular you have the size of the idle torque by appropriately shaping the rotor poles largely in hand when de-energized.

Soweit dabei aus besonderen Gründen die beschriebene Formgebung der Läuferpolflächen nicht möglich ist, lassen sich die Schwierigkeiten, die die Sicherstellung einer stets gleichen Anlaufrichtung des Motors mit sich bringt, auf einfachste Weise dadurch überwinden, daß zusätzliche Polflächen dem Läufer aufmagnetisiert werden, die unsymmetrisch zu den übrigen Polflächen angeordnet sind. Durch diese unsymmetrischen Polflächen wird erreicht, daß die Läuferpolflächen aus ihrer symmetrischen Lage gegenüber den Ständerpolflächen etwas verschoben werden. Der Läufer nimmt dann eine gegenüber dem Ständerpol einseitig verschobene Lage ein, die bewirkt, daß der Läufer eine bevorzugte Anlaufrichtung besitzt. Statt von den übrigen Polflächen getrennte Polflächen dem Läufer aufzumagnetisieren,kann man auch einzelne Polflächen einseitig etwas verbreitert dem Läufer äufmagnetisieren. Auch dadurch kann man eine Verschiebung des Läufers gegenüber dem Ständer im Ruhezustand erreichen, die eine stets gleiche Anlaufrichtung sicherstellt.As far as the described shape of the Rotor pole surfaces is not possible, the difficulties that are securing always brings the same starting direction of the motor with it, in the simplest way overcome by the fact that additional pole faces are magnetized to the rotor, which are arranged asymmetrically to the other pole faces. Because of this unbalanced Pole faces are achieved that the rotor pole faces out of their symmetrical position be shifted slightly compared to the stator pole faces. The runner then takes one opposite to the stator pole a unilaterally shifted position, which causes the rotor has a preferred approach direction. Instead of being separated from the rest of the pole faces To magnetize the rotor's pole faces, individual pole faces can also be one-sided magnetize the rotor slightly wider. This can also cause a shift of the runner with respect to the stand in the resting state always achieve the same Ensures approach direction.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE: 1. Polarisierter Vielpolläufer für elektrische Motoren, insbesondere Schrittmotoren mit großer Haltekraft, mit einem Ring oder einer Scheibe aus magnetisch hartem Werkstoff, der nur im Bereich der wirksamen Polflächen auf seinem Umfang magnetisiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß Teilflächen jedes Pols oder eines Teiles der Pole, deren resultierende magnetische Schwerpunkte bestimmten Ständerpolen gegenüberstehen, in die Wirkungsbereiche benachbarter Ständerpole hineinreichen. PATENT CLAIMS: 1. Polarized multi-pole rotor for electric motors, especially stepper motors with high holding power, with a ring or disk made of magnetically hard material that only appears in the area of the effective pole faces its periphery is magnetized, characterized in that partial surfaces of each pole or a part of the poles, the resulting magnetic centers of which determined Stand opposite stator poles, reach into the effective areas of neighboring stator poles. 2. Vielpolläufer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß seine Polflächen derart ausgebildet sind, daß eine Spitze der Polfläche in den Wirkungsbereich des benachbarten Ständerpols hineinreicht. 2. multi-pole rotor according to claim 1, characterized in that its pole faces such are designed that a tip of the pole face in the effective area of the neighboring Stator pole extends into it. 3. Vielpölläufer nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Polflächen dem Läufer aufmagnetisiert werden, die unsymmetrisch zu den übrigen Polflächen angeordnet sind. 3. Pole runner according to claim 1 and 2, characterized in that that additional pole faces are magnetized to the rotor, which are asymmetrical are arranged to the remaining pole faces. 4. Vielpolläufer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einzelne Polflächen breiter sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 868 022, 839 062; britische Patentschrift Nr. 243 746.4. multi-pole rotor according to claim 1, characterized characterized in that individual pole faces are wider. Considered publications: German Patent Nos. 868 022, 839 062; British Patent No. 243,746.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE29601491U1 (en) * 1996-01-29 1996-06-05 Siemens AG, 80333 München Household appliance pump drive with a self-starting single-phase synchronous motor

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB243746A (en) * 1924-11-27 1926-06-24 Xaver Bullinger Improvements in or relating to magneto-electric generators
DE839062C (en) * 1950-08-31 1952-05-15 Siemens Ag Small direct current machine, in particular small direct current motor
DE868022C (en) * 1948-10-02 1953-02-23 Johann Michel Magnetic gear

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB243746A (en) * 1924-11-27 1926-06-24 Xaver Bullinger Improvements in or relating to magneto-electric generators
DE868022C (en) * 1948-10-02 1953-02-23 Johann Michel Magnetic gear
DE839062C (en) * 1950-08-31 1952-05-15 Siemens Ag Small direct current machine, in particular small direct current motor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE29601491U1 (en) * 1996-01-29 1996-06-05 Siemens AG, 80333 München Household appliance pump drive with a self-starting single-phase synchronous motor

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