DE2538372C3

DE2538372C3 - Elektrischer Schrittmotor

Info

Publication number: DE2538372C3
Application number: DE2538372A
Authority: DE
Inventors: Akira Kikuyama; Shigekazu Takahashi; Nobuo Toyama
Original assignee: Ricoh Elemex Corp
Current assignee: Ricoh Elemex Corp
Priority date: 1974-08-28
Filing date: 1975-08-28
Publication date: 1978-06-08
Also published as: CH613359B; FR2283576A1; GB1510220A; DE2538372B2; DE2538372A1; US3989967A; FR2283576B1; CH613359GA3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Schrittmotor mit einem Rotor mit mindestens zwei gleichmäßig beabstandeten Magnetisierungsachsen jeweils bei benachbarten Magnetisierungsachsen entgegengesetzter Magnetisierungsrichtung und mit zwei auf

ίο verschiedenen Seiten des Rotors liegenden Statoren, die durch mindestens eine Antriebsspule abwechselnd mit entgegengesetzter Polarität magnetisierbar sind.

Ein derartiger elektrischer Schrittmotor ist aus der DT-AS 12 21 718 bekannt.

In F i g. 1 ist ein elektrischer Schrittmotor dargestellt, wie er aus der US-PS 38 00 523 bekannt ist. Dieser Schrittmotor weist einen Rotor R, Statoren 51 und 52 sowie eine Antriebsspule C auf. Der Rotor R kann um eine Achse R\ gedreht werden, ist diametral magneti-

:o siert und weist Pole Nbzw. Sauf, die abwechselnd längs seines Umfangs angeordnet sind. Die Statoren S\ und S₂ haben U-Form und sind längs des Umfangs des Rotors R so angeordnet, daß ihre Pole P\ und P) bzw. P₂ und P* einander gegenüberliegen. Die Antriebsspule C ist auf ein stabförmiges Joch Vgewickelt, das den Polen P₂ und Pt, gegenüberliegt. An seinen beiden gegenüberliegenden Enden ist es mit Hilfe von Schrauben /ι und h an den Statoren S₂ und S\ befestigt.

Wenn die Statoren S\ und S₂ in Abhängigkeit vor einem an die Antriebsspule C angelegten impulsförmigen Wechselstromsignal so magnetisiert werden, daß sie abwechselnd N- bzw. S-Pole bilden, wird der Rotor R infolge der Anziehungs- bzw. Abstoßungskräfte dieser Pole intermittierend jeweils um einen Schritt gedreht, der dem Abstand zwischen diesen Polen entspricht.

Ein solcher elektrischer Schrittmotor mit dem in F i g. 1 angegebenen Aufbau hat jedoch den Nachteil, daß die elektromagnetische Kopplung schwach ist, so daß die Umwandlung einen schlechten Wirkungsgrad hat. Außerdem müssen die einzelnen Magnetpole mit sehr hoher Genauigkeit in ihren jeweiligen Lagen montiert werden. Und da schließlich der Rotor R diametral magnetisiert wird, ist nicht nur die wirksame Magnetisierungsfläche klein, sondern es ergibt sich auch eine Beschränkung in der Weise, daß kein·⁵. Seltenerdmetall-Kobaltmagnete verwendet werden können, die als preiswerte, jedoch hoch-anisotrope Magnete dienen. Aus der DT-OS 23 60 214 ist ein Schrittmotor mit scheibenförmigen Rotor bekannt, dessen Magnetisierungsachsen parallel zur Drehachse des Rotors verlaufen, wobei an den Stirnseiten des Rotors zwei Statoren angeordnet sind. Auf der Oberseite und der Unterseite dieses scheibenförmigen Rotors sind auf den ebenen Innenflächen eines flachen, zylindrischen Motorgehäuses ringförmige, d. h. durchgehende Scheiben aus einem weichmagnetisierbarem Material vorgesehen; auf jeder dieser ringförmigen Scheiben sind kreissymmetrisch vier oder acht ebene Wicklungen verteilt angeordnet. Diese Wicklungen sind elektrisch so geschaltet, daß axial in abwechselnden Richtungen entsprechende Magnetfelder erzeugt werden. Dabei sind also mindestens vier ebene Wicklungen für eine Schrittbewegung des Rotors erforderlich; außerdem müssen ringförmige, durchgehende, d. h. nirgendwo

fc5 unterbrochene Scheiben aus weichmagnetischem Material vorgesehen werden.

Bei einem elektrischen Schrittmotor der angegebenen Gattung nach der DT-AS 12 21718 ist ein

glockenförmiger Rotor vorgesehen, der an seinem Umfang axial angeordnete und radial magnetisierte Pole aufweist, die in Bewegungsrichtung so angeordnet sind, daß am Außen- und am Innenmantel Nord- und Südpole abwechseln; d. h. also, daß der bekannte glockenförmige Rotor mindestens zwei in gleichem Winkelabstand voneinander angeordnete Magnetisierungachsen aufweist, wobei die Magnetisierungsrichtung jeder Achse der der benachbarten entgegengesetzt ist Außerdem ist in einem ringförmigen Spulenträger aus nicht nuignetisierbarem Material eine Statorwicklung angeordnet Ferner sind Stanzlöcher in auf beiden Seiten des Spulenkörpers angeordneten Belastungsbrillen vorgesehen, durch die aus seitlichen Statorpolflächen herausgearbeitete und in Achsrichtung abgebogene, belastete Polzacken hindurchtreten; hierbei sind die Statorpolbleche an Weicheisenringen befestigt. Der Statorpol des inneren Stators ist mit Hilfe eines Weicheisenrings auf der Motorwelle gelagert, während seine Pole mittels eines Kunstharzes vergossen sind. Die beiden Statoren dieses Schrittmotors werden von der gleichen Erregerspule erregt.

Obwohl dieser Schrittmotor nach Art eines Sychron-Kleinstmotors ausgebildet ist, hat er auch relativ große Dimensionen, da ein glockenförmiger Läufer verwendet wird, zu dem konzentrisch außen und innen die Statoren angeordnet sind. A fgrund dieses Aufbaus und der dadurch bedingten, relativ großen Abmessungen eignet sich dieser Schrittmotor beispielsweise nicht für den Einsatz in einer elektrischen Uhr.

Es ist deshalb die Aufgabe der Erfindung, einen Schrittmotor mit kleinen Abmessungen und trotzdem hohem Drehmoment zu schaffen.

Diese Aufgabe wird bei einem elektrischen Schrittmotor der eingangs genannten Art nach der Erfindung dadurch gelöst, daß bei einem Schrittmotor mit einem scheibenförmigen Rotor, dessen Magnetisierungsachsen parallel zur Drehachse des Rotors verlaufen und mit zwei an den Stirnseiten des Rotors angeordneten Statoren, die Statoren jeweils aus zwei Statorteilen bestehen, daß jeweils die an einer Stirnseite des Rotors angeordneten Statorteile zwei in radialer Richtung zur Rotorachse verlaufenden Spalte bilden und daß die auf einer Stirnseite befindlichen Spalte gegenüber den Spalten auf der anderen Stirnseite einen dem Winkelabstand zwischen den Magnetisierungsachsen des Rotors entsprechenden Winkel einschließen.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen insbesondere darauf, daß der scheibenförmige Rotor an vier Stellen magnetischen Anziehungs- bzw. Abstoßungskräften ausgesetzt wird, so daß sich ein hoher magnetischer Umwandlungswirkungsgrad ergibt. Außerdem wird eine größere Anzahl von magnetisch beeinflußbaren Teilen verwendet, so daß sich die Wirkung von Schwankungen bzw. Veränderungen der Rotorpole auf ein Minimum bringen läßt. Weiterhin wird der Rotor durch relativ hohe Kräfte in seinen einzelnen Schrittlagen gehalten, so daß dieser Schrittmotor außerordentlich widerstandsfähig gegen Erschütterungen und Stöße ist. Dadurch hat dieser Schrittmotor einen sehr gleichmäßigen, konstanten und beständigen Lauf, was insbesondere bei der Verwendung in einer elektrischen Uhr wesentlich ist und unter Umständen bei der Auswahl eines geeigneten An'riebs ausschlaggebend sein kann. Trotz der durch diesen Aufbau erreichten kleinen Abmessungen liefert dieser Schrittmotor ein hohes Drehmoment, was ebenfalls für den Einsatz in einer elektronischen Uhr wesentlich ist. Und schließlich wird der Rotor parallel zur der Welle magnetisiert, so daß für den Rotor preiswerte und stark anisotrope Magnete, wie beispielsweise Seltenerdmetall-Kobaltmagnete, verwendet werden können.
Wenn der Schrittmotor in einen! Gehäuse aus einem magnetischen Material untergebracht ist, läßt sich eine wirksame Abschirmung gegen äußere Felder erreichen, während gleichzeitig die Handhabung erleichtert wird. Die Erfindung wird im folgenden anhand von

ίο Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die schematischen Zeichnungen näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht auf einen Schrittmotor, wie er aus der US-PS 38 00 523 bekannt ist;

F i g. 2 A eine perspektivische Ansicht einer Ausfühj rungsform eines Schrittmotors nach der Erfindung;

F i g. 2 B eine Draufsicht auf die Ausführungsform nach Fig.2 A;

F i g. 3 A eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform eines Schrittmotors nach der Erfindung, wobei der obere Teil des Gehäuses abgenommen ist;

F i g. 3 B eine axiale Schnittansicht durch die Ausführungsform nach F i g. 3 A;

F i g. 4 A eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines Schrittmotors nach der Erfindung;

F i g. 4 B eine Schnittansicht längs der Linie B-B von F i g. 4 A und

Fig.4 C eine perspektivische Ansicht des bei der Ausführungsform nach den F i g. 4 A und 4 B verwendeten Rotors.

Bezüglich der Offenbarung der Erfindung wird wegen ihrer großen Klarheit und Anschaulichkeit ausdrücklich auf die Zeichnungen Bezug genommen.

In Fig. 2 A und 2 B ist eine erste Ausführungsform eines Schrittmotors gemäß der Erfindung dargestellt, der einen um eine Welle la drehbaren Rotor ! enthält. Der Rotor 1 weist sechs parallel zu der Welle la verlaufende Magnetisierungsachsen auf, die auf einer zu der Welle la koaxialen zylindrischen Fläche liegen und in einem gleichbleibenden Winkelabstand von 60° angeordnet sind; die Magnetisierungsrichtung jeder Magnetisierungsachse ist der der benachbarten Magnetisierungsachse entgegengesetzt. Mit anderen Worten, N- und S-PoIe sind abwechselnd auf jeder Seite des Rotors in einem Winkelabstand von 60° angeordnet, und der Phasenunterschied zwischen der Ober- und Unterseite des Rotors beträgt 60°.

Ein Paar obere Statorteile 2a und 3a ist über dem Rotor 1 angeordnet und erstreckt sich im rechten Winkel zu der Welle la. Die oberen Statorteile 2a und 3a liegen anderen Polen an der oberen Fläche des Rotors 1 gegenüber und bilden zwei obere Spalten a\ und S2, die in bezug auf die Welle la symmetrisch zueinander sind. Unter dem Rotor 1 ist ein Paar untere Statorteile 2b und 3b angeordnet und erstreckt sich ebenfalls im rechten Winkel zu der Welle la. Die unteren Statorteile 2b und 3b liegen anderen Polen an der Unterseite des Rotors 1 gegenüber und bilden zwei untere Spalte b\ und h, die in bezug auf die Welle la symmetrisch zueinander sind. Die entsprechend angeordneten Spalte a\ und a₂ sind bezüglich der Spalte b\ und bi um 60° versetzt. Eine Antriebsspule 4 ist auf ein Joch 5 gewickelt, das magnetisch an das obere und untere Statorteilpaar gekoppelt ist. Die oberen und

f>5 unteren Statorteile 2a und 2b sind durch ein Abstandsstück 6 in einem bestimmten Abstand voneinander angeordnet und mit dem linken Ende des Jochs 5 verbunden, während die anderen oberen und nntprpn

Statorteile 3a und 36 durch ein Abstandsstück 7 in einem bestimmten Abstand voneinander angeordnet und mit dem rechten Ende des Jochs 5 verbunden sind. Mittels Schrauben 8 bis 10 und 8' bis 10' sind die oberen und unteren Statorteile, die Abstandsstücke und das Joch <, miteinander verbunden.

Wenn die zwischen den oberen Statorteilen 2a und 3a gebildeten Spalte a\ und a^ jeweils verschiedenen Polen an der Oberseite des Rotors 1 gegenüberliegen, dann liegen die zwischen den unteren Statorteilen 2b und 3Z) |₀ gebildeten Spalte b\ und 62 jeweils anderen Polen an der Unterseite des Rotors 1 gegenüber. Da die Spalte a\ und β2, wie vorstehend bereits ausgeführt, bezüglich der Spalte b] und 62 um 60° gegeneinander versetzt sind, liegen die Spalte a\ und b\ bezüglich der entsprechenden Pole, welche bei den Spalten 32 und 62 liegen, gleichnamigen Polen gegenüber. Wenn ein wechselndes Antriebsimpulssignal an die Antriebsspule 4 angelegt wird, dann finden eine magnetische Anziehung und Abstoßung der Rotorpole an den Spalten a\, ai, b\ und 62 _Jo statt, welche durch die oberen und unteren Statorteile gebildet werden, wobei der Rotor 1 intermittierend jeweils um einen Schritt gedreht wird, der dem Abstand zwischen den Polen entspricht.

In den F i g. 3 A und 3 B ist eine weitere Ausführungsform eines Schrittmotors nach der Erfindung dargestellt, der einen um eine Welle Ua drehbaren Rotor 11 enthält. Der Rotor 11 weist ebenfalls sechs parallel zu der Welle 11a verlaufende Magnetisierungsachsen auf, d. h., sie liegen auf einer zylindrischen, zu der Welle 11a koaxialen Fläche. Die Magnetisierungsachsen sind in einem gleichbleibenden Winkelabstand von 60° zueinander angeordnet, und die Magnetisierungsrichtung jeder Magnetisierungsachse ist der der benachbarten Magnetisierungsachse entgegengesetzt. Mit anderen Worten, N- und S-PoIe sind abwechselnd jeweils auf den Ober- und Unterseiten des Rotors 1 in einem Winkelabstand von 60° angeordnet, ind es besteht ein Phasenunterschied von 60° zwische 1 der Ober- und Unterseite des Rotors.

Ein Paar obere Statorteile 12 und 13 ist über dem Rotor 11 angeordnet, und erstreckt sich im rechten Winkel zu der Welle 11a. Die oberen Statorteile 12 und 13 weisen jeweils halbkreisförmige Vorderteile 12a und 13a sowie rechteckige Rückenteile 126 und 136 auf. Die halbkreisförmigen Vorderteile 12a und 13a der oberen Statorteile 12 und 13 haben jeweils einander gegenüberliegende gerade Enden, welche zwei obere Spalte 14 und 14' bilden, die symmetrisch bezüglich der Welle lla und den Polen an der Oberseite des Rotors 11 gegenüberliegen.

Ein weiteres Paar untere Statorteile 15 und 16, ist unter dem Rotor 11 angeordnet und erstreckt sich im rechten Winkel zu der Welle lla. Entsprechend den oberen Statorteilen 12 und 13 weisen die unteren Statorteile 15 und 16 jeweils halbkreisförmige Vorderteile 15a und 16a sowie rechteckige Rückenteile 156 und 166 auf. Ähnlich wie bei den oberen Statorteilen 12 und 13 weisen die halbkreisförmigen Vorderteile 15a und 16a der unteren Statorteile 15 und 16 jeweils einander (*, gegenüberliegende gerade Enden auf, die zwei untere Spalte 17 und 17' bilden, die bezüglich der Welle lla symmetrisch zueinander sind und den Polen auf der Unterseite des Rotors 11 gegenüberliegen. Die oberen, zwischen den oberen Statorteilen 12 und 13 gebildeten (,■; Spalte 14 und 14' sind bezüglich der unteren, zwischen den unteren .Statorteilen 15 und 16 gebildeten Spalte 17 und 17' um 60' gegeneinander versetzt. Die unteren Statorteile 15 und 16, welche nicht dargestellt sind haben abgesehen von der Lage der Spalte genai dieselbe Form wie die oberen Statorteile 12 und 13.

Die rechteckigen Rückenteile 126und 136der oberer Statorteile 12 und 13 bilden mit den jeweiliger Vorderteilen 12a und 13a eine Einheit und sine bezüglich einer Linie ausgerichtet, welche die Achse der Welle Ua schneidet. In ähnlicher Weise bilden die rechteckigen Rückenteile 156 und 166 der unteren Statorteile 15 und 16 mit den jeweiligen Vorderteilen 15a und 16a eine Einheit und sind bezüglich einer Linie ausgerichtet, welche die Achse der Welle lla schneidet Die oberen Statorteile 12 und 13 sind über den entsprechenden unteren Statorteilen angeordnet, wobei ein Abstandsstück 18 zwischen den Rückenteilen 126 und 156 der oberen und unteren Statorteile 12 und 15 und ein weiteres Abstandsteil 19 zwischen den Rückenteilen 136 und 166 der andern oberen und unteren Statorteile 15 und 16 angeordnet ist. Die hier verwendeten Abstandsstücke 18 und 19 sind entweder aus magnetischen oder aus nichtmagnetischen Materialien hergestellt. E^:ine Antriebsspule 20 ist auf den Kern gewickelt, welcher durch die Rückenteile 126 und 156 zusammen mit dem dazwischen eingeklemmten Abstandsstück 18 gebildet wird; eine weitere Antriebsspule 21 ist auf den Kern gewickelt, welcher durch die Rückenteile 136 und 166 zusammen mit dem dazwischen eingeklemmten Abstandsstück 19 gebildet ist. Die oberen und unteren Statorteile 12 und 15 werden durch die Antriebsspule 20 mit einer Polarität magnetisiert, während die anderen oberen und unteren Statorteile 13 und 16 mittels der Antriebsspule 21 mit der anderen Polarität magnetisiert werden.

Der gesamte vorbeschriebene, den Schrittmotor bildende Aufbau ist in einer Art Gehäuse untergebracht, welches einen seitlichen zylindrischen Gehäuseteil 22 sowie obere und untere seitliche Abdeckungen 23 und 24 aufweist. Die oberen und unteren Abdeckungen 23 und 24 sind aus einem magnetischem Material hergestellt.

Da die Magnetpole des Rotors in einem Winkelabstand von 60° angeordnet sind, wenn sich einer der Pole auf der Oberseite des Rotors 11 nahe bei dem oberen Spalt 14 befindet, liegt der andere Pol mit der zu dem nahe bei dem Spalt 14 befindlichen Pol entgegengesetzten Polarität immer nahe bei dem anderen oberen Spalt 14'. Gleichzeitig befinden sich auch die Pole mit den entgegengesetzten Polaritäten nahe bei den entsprechenden unteren Spalten 17 und 17'. Wenn infolgedessen der Rotor 11 bezüglich der oberen und unteren Statorteile in einer bestimmten festen Lage gehalten wird, erhält er Drehmomente in derselben Richtung an zwei Stellen auf der Oberseite und an zwei Stellen auf der Unterseite, d. h. an insgesamt vier Stellen, da die oberen und unteren Statorteile 12 und 15 durch die Antriebsspule 20 mit einer Polarität magnetisiert sind, während die anderen oberen und unteren Statorteile 13 und 16, wie bereits oben ausgeführt wurde, durch die andere Antriebsspule 21 mit der anderen Polarität magnetisiert sind. Dies bedeutet, daß bei Anlegen eines wechselnden Impulssignals an die Antriebsspulen 20 und 21 der Rotor 11 intermittierend nacheinander mit jedem Impuls um einen Schritt weitergedreht wird.

Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen des Schrittmotors hatte der Rotor Magnetisierungsachsen in einem gleichbleibenden Winkelabstand von 60. Dieser Magnetisierungsabstand stellt jedoch keineswegs eine Beschränkung dar. und im allgemeinen

ist ein Abstand von 180°/(7+1) möglich, (wobei /eine positive ganze Zahl ist). In diesem Fall kann dann der Winkelabstand der oberen oder unteren Spalte das (2 m-1)-fache des vorerwähnten Abstandes von 180°/(7+ 1) sein (wobei m eine positive ganze Zahl ist), sollte aber vorteilhafterweise um 180° liegen. Ferner kann die Winkelabweichung oder der Phasenunterschied zwischen den oberen und unteren Spalten das (2n-1)-fache von 180°/(7+ 1) sein (wobei η eine positive ganze Zahl ist), ist jedoch nach einer bevorzugten Ausführungsform so klein wie möglich. In den vorbeschriebenen Ausführungsform ist 1=2, m = 2 und /i=l. Folglich ergibt sich in diesem Fall für den Abstand zwischen den Magnetisierungsachsen des Rotors, welcher durch 180°/(7+1) vorgegeben ist, 60°, der Abstand zwischen den oberen oder unteren Spalten, welcher in diesem Fall durch das (2/n-l)-fache von 60° gegeben ist, beträgt dann 180°, und die Winkelabweichung zwischen den oberen und unteren Spalten, welche in diesem Fall durch das (2n-l)-fache von 60° gegeben ist, beträgt 60°. Anders als bei den vorhergehenden Ausführungsformen ist es bei einer speziellen Ausführungsform möglich, einen Rotor mit acht Magnetisierungsachsen in einem Abstand von 45° zu verwenden (wobei / = 3 ist); hierbei betragen der Abstand zwischen den oberen und unteren Spalten 135° (wobei m = 2 ist) oder 220° (wobei m - 5 ist) und die Winkelabweichung zwischen den oberen und unteren Spalten 45° (wobei η = 1 ist).

Obwohl in der Ausführungsform nach den F i g. 3 A und 3 B der Schrittmotor in einem Gehäuse untergebracht ist, um seine Handhabung zu vereinfachen, ist das Gehäuse für die Funktionsweise des Schrittmotors nicht wesentlich. Wenn das Gehäuse verwendet wird, sollte magnetisches Material zumindest für einen Teil des Gehäuses verwendet werden, um dadurch die Ausbildung des magnetischen Kreises zu erleichtern und den Umwandlungswirkungsgrad des Schrittmotors zu erhöhen.

In F i g. 4 A bis 4 C ist eine weitere Ausführungsform eines Schrittmotors nach der Erfindung dargestellt. Dieser Schrittmotor wird als Antriebsmechanismus für eine Armbanduhr verwendet. Gemäß Fig.4 A bis 4 C weist ein Rotor 31 einen Rotorkörper 31a und eine Welle 3Ii) auf. In Fig.4 C ist der Rotor 31 perspektivisch dargestellt. Wie aus F i g. 4 C zu ersehen ist, hat der Rotorkörper 31a des Rotors zylindrische Form und ist in axialer Richtung magnetisiert, so daß in einer Hälfte (p)auf der einen Seite einer Ebene abcd, in welcher die Achse der Welle 316 liegt, die oberen und unteren Flächen u bzw. ν N- und S-PoIe darstellen, während in der anderen Hälfte (q)auf der anderen Seite der vorerwähnten Ebene die oberen und unteren Flächen w bzw. χ N- und S-PoIe darstellen, d. h. auf den beiden (verschiedenen) Seiten der Ebene abcd werden Pole mit entgegengesetzten Polaritäten gebildet Die Welle 316 ist in den Rotorkörper 31a mit Druck eingesetzt Sie weist einen zylindrischen Teil Si, welcher in einer Mittenbohrung des Rotorkörpers 31a aufgenommen ist sowie eine nach oben ausgerichtete Schulter Sz auf, die an der Unterseite des Rotorkörpers 31a anliegt. Ferner enthält sie ein damit starr verbundenes Rotorzahnrad S3, das die Drehung des Rotors 31 auf ein (nicht dargestelltes) Zahnradgetriebe überträgt Die Welle 316 ist in der Armbanduhr drehbar gehaltert bzw. gelagert und dreht sich zusammen mit dem Roi!orkörper31a.

Ein Paar oberer Statorteile 32a und 326 ist über dem Rotor 31 angeordnet, sie erstreckt sich im unteren reihten Winkel zu der Welle 316und bildet zwei obere Spalte a\ und a₂. Ein weiteres Paar Statorteile, nämlich die unteren Statorteile 33a und 336, ist unter dem Rotor 31 angeordnet, erstreckt sich im rechten Winkel zu der Welle 310 und bildet untere Spalte 61 und bi (von denen der Spalt b\ nicht dargestellt ist).

Ein Joch 34 überbrückt die oberen Statorteile 32a und 326; eine Antriebsspule 35 ist auf das joch 34 aufgewickelt. Die Antriebsspule 35 magnetisiert die oberen Statorteile 32a und 326 jeweils mit entgegengesetzten Polaritäten. Ein weiteres Joch 36 überbrückt die unteren Statorteile 33a und 336, und eine weitere Antriebsspule 37 ist auf das Joch 36 aufgewickelt. Die

., Anlriebsspiile 37 magnetisiert die unteren Statorteile 33<ϊ und 336 jeweils mit entgegengesetzten Polaritäten. Wenn der obere Statorteil 32a zu einem /V-Po! magnetisiert ist, ist der andere obere Statorteil 326 zu einem S-PoI magnetisiert, während die unteren Statorteile 33a und 336 jeweils zu S- und /V-Polen magnetisiert sind.

Die oberen und unteren Statorteile 32a und 33a sind zusammen mit einem auf einer Seite vorgesehenen Abstandsstück 38 ebenso wie der andere obere und unlere Statorteil 326 und 336 mit einem weiteren, auf der anderen Seite vorgesehenen Abstandsstück 39 übereinander angeordnet. Die Abstandsstücke 38 und 39 sind aus einem nichtmagnetischem Material, wie beispielsweise Messing, hergestellt. Die oberen Statorteile 32a und 326 sind magnetisch an die Antriebsspule 35 angekoppelt, während die unteren Statorteile 33a und 336 magnetisch an die Antriebsspule 37 angekoppelt sind. Die oberen und unteren Statorteile sowie die Abstandsstücke 38 und 39 sind mechanisch mit den auf verschiedenen Seiten angeordneten Antriebsspulen 35 und 37 verbunden, wodurch ein Zwischenraum K entsteht in dem der Rotorkörper 31a des Rotors 31 so untergebracht ist, daß die verschiedenen Pole an der Oberseite jeweils den oberen Spalt a\ und a-i und die verschiedenen Pole an der Unterseite jeweils den unteren Spalten b\ und 62 gegenüberliegen.

Wenn dann die oberen Statorteile 32a und 326 zu N- und S-Polen und die unteren Statorteile 33a und 33fc jeweils zu S- und N-Polen magnetisiert sind, dann befindet sich der Rotor in einer Lage, in welcher eine Hälfte (p) zwischen dem oberen und unteren Statorteil 326 und 336 und die andere Hälfte (q) zwischen dem anderen oberen und unteren Statorteil 32a und 33a angeordnet ist. Wenn dann die oberen Statorteile 32a und 326 jeweils zu S- und N-Polen und die unteren Statorteile 33a und 336 jeweils zu N- und S-Polen magnetisiert werden, dann wird der Rotor 31 in eine Lage gedreht, in welcher sich die eine Hälfte (pj zwischen dem oberen und unteren Statorteil 32a und 33a und die andere Hälfte (q) sich zwischen dem anderen oberen und unteren Statorteil 326 und 33£ befinden. Wenn der obere Statorteil 32a wieder zu einem N-PoI magnetisiert ist wird der Rotor 31 weitergedreht, wodurch die eine Hälfte (p) auf die Seite des oberen Statorteils 326 gebracht wird. Wenn auf diese Weise die einzelnen Statorteile abwechselnd mit entgegengesetzten Polaritäten magnetisiert werden, wird der Rotor infolge der wechselnden Anziehung und Abstoßung der einzelnen Magnetpole in einer bestimmten Richtung gedreht so daß seine Drehung über das Rotorzahnrad S3 auf das Zahnradgetriebe übertragen werden kann, wie vorstehend bereits ausgeführt wurde. Wenn bei dem zweipoligen Schrittmotor der in

Fig.4 A bis 4 C dargestellten Ausführungsiorm die beiden (einander gegenüberliegenden) Hälften des Rotors in axialer Richtung abwechselnd in entgegengesetzten Richtungen magnetisiert werden, ist der stabile Arbeitsbereich des Rotors groß, da der Rotor intermittierend bei jedem Schritt um 180° gedreht wird, so daß keine Begrenzungsklinke erforderlich ist, um eine Überdrehung des Rotors zu begrenzen. Zusätzlich erfordert die zweipolige Magnetisierung des Rotors der vorbeschriebenen Art vergleichsweise einfache Einrichtungen, so daß diese Ausführungsform des zweipoligen Schrittmotors ohne Schwierigkeit hergestellt werden kann.

Obwohl der zweipolige, in F i g. 4 A bis 4 C dargestellte Schrittmotor die erwähnten Vorteile aufweist, kann die Erfindung nicht nur bei zweipoligen Schrittmotoren mit dem beschriebenen Aufbau, sondern ganz allgemein bei Schrittmotoren mit mehrpoligem Rotor angewendet werden, welcher in axialer Richtung magnetisiert wird und mehrere Magnetisierungsachsen aufweist, so daß die Magnetisierungsrichtung jeder Magnetisierungsachse der der benachbarten Magnetisierungsachse entgegengesetzt ist, und der Rotor infolge der Anziehung und Abstoßung der Pole durch die oberen und unteren Statorteilpaare gedreht wird.

Obwohl ferner in der Ausführungsform nach F i g. 4 A bis 4 C der obere und untere Statorteil 32a und 33a bezüglich des anderen oberen und unteren Statorteils 32b und 33b mit der entgegengesetzten Polarität magnetisiert werden, können sie genausogut mit derselben Polarität magnetisiert werden. In diesem Fall ist dann ein Phasenunterschied zwischen den oberen Spalten a-, und ai einerseits und den unteren Spalten b\ und b} andererseits erforderlich, um eine Drehung des Rotors zu bewirken.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrischer Schrittmotor mit einem Rotor mit mindestens zwei gleichmäßig beabstandeten Magnetisierungsachsen jeweils bei benachbarten Magnetisierungsachsen entgegengesetzter Magnetisierungsrichtung und mit zwei auf verschiedenen Seiten des Rotors liegenden Statoren, die durch mindestens eine Antriebsspule abwechselnd mit entgegengesetzter Polarität magnetisierbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Schrittmotor mit einem scheibenförmigen Rotor (1; 11; 31) dessen Magnetisierungsachsen parallel zur Drehachse des Rotors verlaufen und mit zwei an den Stirnseiten des Rotors angeordneten Statoren, die Statoren jeweils aus zwei Staiorteilen (2a,3a und 26,36; 12,15 und 13, 16; 32a, 326 und 33a, 33b) bestehen, daß jeweils die an einer Stirnseite des Rotors (1; 11; 31) angeordneten Statorteile (2a, 3a; 12,15; 32a, 326 und 2b, 3b; 13,16; 33a, 336,) zwei in radialer Richtung zur Rotorachse verlaufende Spalte (al, a2; 14,14' und b\, 62; 17, 17') bilden und daß die auf einer Stirnseite befindlichen Spalte (a\, ar, 14, 14') gegenüber den Spalten (b\, b2; 17, 17') auf der anderen Stirnseite einen dem Winkelabstand zwischen den Magnetisierungsachsen des Rotors entsprechenden Winkel einschließen.

2. Elektrischer Schrittmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetisierungsachsen des Rotors (1; 11; 31) bezüglich der Rotorachse in einem Winkelabstand von 60° angeordnet sind und die Spalte (a\, a-i, 14,14' und b\, br, 17, 17') jeweils einer Stirnseite miteinander fluchten.

3. Elektrischer Schrittmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Statorteil (2a, 3b) der einen Stirnseite mit dem jeweils gegenüberliegenden Statorteil (2b, 3b) der anderen Stirnseite an jeweils ein Ende der für beide Statoren gemeinsamen Antriebsspule (4) magnetisch angekoppelt ist (F i g. 2 A, 3 B).

4. Elektrischer Schrittmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils auf den verschiedenen Stirnseiten gegenüberliegenden Statorteile (12, 15 und 13, 16) an die Enden eines von zwei Antriebsspulen (20) magnetisch angekoppelt sind und daß die zwei Antriebsspulen mit einander entgegengesetzter Polarität magnetisieren (Fig.3A,3B).

5. Elektrischer Schrittmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Statorteile (32a, 32b und 33a, 33b) jeweils einer Stirnseite an die zwei Enden einer von zwei Antriebsspulen (35) magnetisch angekoppelt sind.

6. Elektrischer Schrittmotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Antriebsspulen (20) jeweils auf Kerie (126, 156 und 136, 166; gewickelt sind, die Bestandteile der auf verschiedenen Stirnseiten einander gegenüberliegenden Statorteile (12, 15 und 13,16) sind (F i g. 3 A, 3 B).

7. Elektrischer Schrittmotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, oaß die Statoren von einem Gehäuse, bestehend aus einem zylindrischen Gehäuseteil (22) mit seitlichen Abdeckungen (23,24), umgeben sind, wwbei zumindest entweder das Gehäuseteil (22) oder die seitlichen Abdeckungen (23,24) aus einem magnetischen Material hergestellt sind(Fig.3 B).