DE3213291A1 - Single-phase stepping motor - Google Patents

Abstract

The invention relates to a single-phase stepping motor whose stator has a core (2) with a winding (1), and a metal sheet (3) with an opening (4) in which a rotor (7) with a permanent magnetic is arranged. The metal sheet (3) has a transverse slot (9) in the region adjacent to the opening (4), whose width is determined by a necessary magnetic asymmetry of the stator poles, in the same way as the shape of the axis line (10) of the slot (9), which asymmetry is sufficient to generate a predetermined starting and stopping torque of the motor. The invention can be used in time measuring apparatuses and in automatic systems. <IMAGE>

Description

1. Moskovsky Energetichesky Institut, Moskau1. Moskovsky Energetichesky Institute, Moscow

2. 1-y Moskovsky Chasovoi Zavod imeni S.M.Kirova, Moskau2. 1-y Moskovsky Chasovoi Zavod imeni S.M. Kirova, Moscow

3. 2-oi Moskovsky Chasovoi Zavod, Moskau3. 2-oi Moskovsky Chasovoi Zavod, Moscow

UdSSRUSSR

Einphasen-SchrittmotorSingle phase stepper motor

Die Erfindung bezieht sich auf Einphasen-Schrittmotoren der im Anspruch 1 angegebenen Gattung und kann in Zeitmeßgeräten und Systemen der Automatik verwendet werden.The invention relates to single-phase stepper motors of the type specified in claim 1 and can be used in timing devices and automatic systems.

Derartige Motoren müssen einen maximalen Wirkungsgrad bei minimalem Volumen, niedrige Kosten und eine hohe Zuverlässigkeit aufweisen. Diese Anforderungen erfüllen Einphasen-Schrittmotoren, deren Rotor einen Permanentmagnet mit hoher spezifischer Energie enthält. Sie werden von einer selbständigen Quelle für bipolare und unipolare Impulse in Abhängigkeit vom Typ der Konstruktion gespeist. Zur Sicherung einer hohen Zuverlässigkeit bei niedrigen Kosten muß der Motor eine minimale Anzahl von fertigungstechnisch einfachen Teilen besitzen.Such motors must have maximum efficiency with minimum volume, low cost and a have high reliability. Single-phase stepper motors with a permanent magnet rotor meet these requirements with a high specific energy. You will be from a self-employed source for bipolar and fed unipolar pulses depending on the type of construction. To ensure a high level of reliability At low cost, the engine must have a minimal number of parts that are simple to manufacture.

Es sind Einphasen-Schrittmotoren bekannt/ die einen 530-(P.89867-E-61)-Sd-EThere are single-phase stepper motors known / which have a 530- (P.89867-E-61) -Sd-E

Stator mit einem Magneteisen und einer Spule haben und deren Rotor einen radial magnetisierten Permanentmagneten enthält. Bei einer Impulserregung der Spule wird im Arbeitsluftspalt zwischen dem Stator und dem Rotor ein pulsierendes elektromagnetisches Feld erzeugt, das dem Feld des Permanentmagnets des Rotors überlagert wird, was bei einer ausreichenden magnetischen Asymmetrie des Statoreisens eine einseitig gerichtete Drehung des Rotors bewirkt. Bei nicht erregter Spule wird der Rotor in einer bestimmten Lage bezüglich des Statoreisens fixiert. Die Werte des Anlaß- und des Haltemomentes des Motors werden durch die Art und den Grad der magnetischen Asymmetrie des Statoreisens festgelegt.Have a stator with a magnetic iron and a coil and their rotor a radially magnetized permanent magnet contains. When the coil is pulsed, a generating a pulsating electromagnetic field which is superimposed on the field of the permanent magnet of the rotor, what a unidirectional rotation of the rotor with a sufficient magnetic asymmetry of the stator iron causes. When the coil is not energized, the rotor is fixed in a certain position with respect to the stator iron. The values of the starting and holding torque of the motor are determined by the type and degree of magnetic Asymmetry of the stator iron established.

Die meisten bekannten Konstruktionen unterscheiden sich voneinander durch eine unterschiedliche Ausführung der die magnetische Asymmetrie des Statoreisens besorgenden Bauteile. In elektronischen Zeitmeßgeräten sind Motoren weit verbreitet, deren Statoreisen zwei Polschuhe mit zylindrischen Kerben aufweisen (US-PSen 3 969 642 und 3 978 651). Die magnetische Asymmetrie des Stators wird durch gegenseitige Versetzung der Polschuhe erreicht, die einen ungleichmäßigen Arbeitsluftspalt zwischen dem Stator und dem Rotor gewährleistet. Diese Lösungen erfordern präzise und aufwendige Einstellgeräte zur Herstellung einer ganz genau bestimmten gegenseitigen Anordnung der Polschuhe mit einer vorgegebenen Verschiebungsgröße. Die Montage ist ebenfalls kompliziert, was insgesamt zu hohen Herstellungskosten des Einphasen-Schrittmotors führt.Most of the known constructions differ from one another by a different design the components responsible for the magnetic asymmetry of the stator iron. There are motors in electronic timepieces widely used, the stator iron of which has two pole pieces with cylindrical notches (US Pat. No. 3,969,642 and 3,978,651). The magnetic asymmetry of the stator is achieved by mutually displacing the pole shoes, which ensures an uneven working air gap between the stator and the rotor. These solutions require precise and complex setting devices for producing a very precisely determined mutual arrangement of the pole pieces with a predetermined amount of displacement. The assembly is also complicated, which is a whole too leads to high manufacturing costs of the single-phase stepping motor.

Dieser Nachteil ist bei Konstruktionen überwunden, deren Stator ein Blech mit einer öffnung enthält, die durch Stege verbundene Pole bildet. Die magnetischeThis disadvantage is overcome in constructions whose stator contains a sheet metal with an opening which forms connected poles by webs. The magnetic

Asymmetrie des Stators wird durch besondere Elemente geschaffen, die entweder als Einzelteil ausgeführt und auf dem Blech oder in dessen Nähe angeordnet sind oder einen Teil des Bleches selbst darstellen. Im bekannten Einphasen-Schrittmotor gemäß der DE-PS 2 559 635 wird die magnetische Asymmetrie mit Hilfe einer Lasche aus weichmagnetischem Werkstoff mit einer Öffnung für den Rotor geschaffen. Am Umfang der Öffnung der Lasche sind Zähne ausgeführt, die in den Arbeitsluftspalt zwischen dem Stator und dem Rotor hineinragen. Das Fehlen der Elemente zur genauen Einstellung der Lasche auf dem Statorblech bewirkt eine Instabilität der Kenndaten des Motors, so. daß diese Konstruktion nicht als eine optimale technische Lösung angesehen werden kann. Bei einem anderen bekannten Einphasen-Schrittmotor gemäß DE-PS 2 838 709 wird die magnetische Asymmetrie durch Anordnung von Permanentmagneten auf den Stegen des Bleches erreicht, wobei die Magnetisierungsachse der Magnete koaxial zu einer durch die Mitten der Stege gehenden Linie verläuft. Die Anwendung nur eines auf dem Steg oder in seiner Nähe angeordneten Permanentmagneten führt zu einer radialen Anziehung des Magneten des Rotors an den des Stators, während zwei Permanentmagnete auf zwei verschiedenen Stegen zwar eine Verringerung dieser radialen Anziehung bewirkt, was aber eine strenge Gleichheit der Kennwerte der Magnete erfordert, die in der Praxis schwer erfüllbar ist. Die radiale Anziehung des Rotormagneten an die Magnete des Stators führt bei diesen Motoren zu einer Verringerung ihres Wirkungsgrades wegen einer Vergrößerung der Reibung in den Lagern der Rotorwelle.Asymmetry of the stator is created by special elements that are either executed as a single part and on the sheet or are arranged in its vicinity or represent part of the sheet itself. In the well-known single-phase stepper motor According to DE-PS 2 559 635, the magnetic asymmetry is achieved with the aid of a bracket made of soft magnetic material with an opening for the rotor created. On the circumference of the opening of the bracket there are teeth that enter the working air gap between the stator and protrude into the rotor. The lack of the elements for the precise adjustment of the tab on the stator lamination causes instability of the engine characteristics, see above. that this construction is not considered an optimal technical one Solution can be viewed. In another known single-phase stepper motor according to DE-PS 2,838,709 the magnetic asymmetry is achieved by arranging permanent magnets on the webs of the sheet metal, whereby the magnetization axis of the magnets runs coaxially to a line passing through the centers of the webs. The application of only one on the jetty or in its vicinity arranged permanent magnets leads to a radial attraction of the magnet of the rotor to that of the stator, while two permanent magnets on two different webs reduce this radial attraction, but this requires strict equality of the magnets' characteristics, which is difficult to achieve in practice. The radial attraction of the rotor magnet to the magnets of the stator leads to a reduction in these motors their efficiency due to an increase in the friction in the bearings of the rotor shaft.

Das Statorblech mit einer Öffnung ist in einem bekannten Einphasen-Schrittmotor gemäß US-PS 4 041 336 mit vier zylindrischen Ansätzen versehen, die in einiger Ent-The stator lamination with an opening is included in a known single-phase stepper motor according to US Pat. No. 4,041,336 provided four cylindrical lugs, which in some

.2-.2-

fernung neben der öffnung des Bleches liegen und die erforderliche magnetische Asymmetrie des Statoreisens schaffen. Die Anordnung der zylindrischen Ansätze in einiger Entfernung von der öffnung hat eine Vergrößerung einer axialen Abmessung des Magnets des Rotors um einen etwa der Höhe dieser Ansätze entsprechenden Wert zur Folge. Hierbei nehmen die Abmessungen des Rotormagneten zu und der Magnet selbst wird schlecht ausgenutzt. distance next to the opening of the sheet and the required create magnetic asymmetry of the stator iron. The arrangement of the cylindrical lugs in some distance from the opening has an increase in an axial dimension of the magnet of the rotor by result in a value approximately corresponding to the amount of these approaches. Here take the dimensions of the rotor magnet too and the magnet itself is badly used.

Ein Einphasen-Schrittmotor der angegebenen Gattung ist in der GB-PS 1 459 981 beschrieben.·Dieser Einphasen-Schrittmotor enthält als Stator einen Kern mit einer Wicklung und ein Blech mit einer öffnung sowie durch Stege verbundene Pole aus Magneteisen. Der Rotor weist einen in Radialrichtung magnetisierten Permanentmagneten auf, der in der öffnung des Bleches untergebracht ist. Die magnetische Asymmetrie des Stators wird durch eine besondere Konfiguration der öffnung des Statorblechs geschaffen, was die erforderliche Ungleichmäßigkeit des Arbeitsluftspaltes zwischen dem Stator und dem Rotor sichert. Viele der angegebenen Konfigurationen der öffnung im Blech sind praktisch schwer zu realisieren. Am vorteilhaftesten sind vom Standpunkt der Fertigungstechnik Konfigurationen der öffnungen, die durch Ausschnitte geringer Abmessungen an den Statorpolen gebildet sind. Der bekannte Motor erfordert aber eine große Genauigkeit der Bearbeitung der öffnung des Blechs, da selbst geringfügige Änderungen der Konfiguration der öffnung die Motorparameter wesentlich beeinflussen. Die Ausschnitte an den Statorpolen können mit Staub verstopft werden, was gleichfalls eine Verschlechterung der Parameter des Einphasen-Schrittmotors verursacht und seine Zuverlässigkeit herabsetzt. Außerdem führt die Anordnung der Stege zwi-A single-phase stepper motor of the type indicated is described in GB-PS 1 459 981. This single-phase stepper motor contains as a stator a core with a winding and a sheet metal with an opening as well as through Magnetic iron poles connected by bars. The rotor has a permanent magnet magnetized in the radial direction on, which is housed in the opening of the plate. The magnetic asymmetry of the stator is determined by a special configuration of the opening of the stator lamination created, which ensures the required unevenness of the working air gap between the stator and the rotor. Many of the specified configurations of the opening in the sheet metal are difficult to implement in practice. Most beneficial From a manufacturing engineering standpoint, configurations of the openings made by cutouts are smaller Dimensions are formed on the stator poles. However, the known motor requires great accuracy Machining the opening of the sheet metal, since even minor changes to the configuration of the opening have a significant influence on the motor parameters. The clippings on the stator poles can become clogged with dust, which also deteriorates the parameters of the single-phase stepping motor and degrades its reliability. In addition, the arrangement of the bars between

sehen den Polen zu einer Verringerung des Magnetflusses wegen seiner teilweisen Abzweigung in die Stege. Im vorliegenden Motor ist die Dicke der Stege gleich der des Bleches. Der sich durch sie schließende Magnetfluß hat einen beträchtlichen Wert, der sich in Grenzen von 20 bis 30 % des Gesamtflusses des Magneten des Rotors ändert.see the poles cause a decrease in magnetic flux because of its partial branching off into the footbridges. In the present engine, the thickness of the webs is the same as that of the Sheet metal. The magnetic flux closing through them has a considerable value, which is within the limits of 20 changes to 30% of the total flux of the magnet of the rotor.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Einphasen-Schrittmotor zu schaffen, dessen Zuverlässigkeit und Wirkungsgrad bei einfacher Herstellung und Montage gesteigert ist und der universell, z. B. sowohl in der Uhrenindustrie als auch in der Geräteautomatik eingesetzt werden kann.The invention is based on the object of a single-phase stepping motor to create its reliability and efficiency with simple manufacture and assembly is increased and the universal, z. B. used both in the watch industry and in the automatic device can be.

Diese Aufgabe wird bei einem Einphasen-Sehrittmotor, dessen Stator einen Kern mit einer Wicklung und ein Blech mit einer durch Polstege begrenzten öffnung aus Magneteisen enthält und dessen Rotor einen in Radialrichtung magnetisierten, in der öffnung des Bleches untergebrachten Permanentmagneten aufweist, gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Blech mindestens auf der Seite der einen zur Achse des Rotors senkrechten Oberfläche mindestens eine Nut aufweist, deren Oberfläche die der öffnung des Bleches schneidet, daß die Achslinie der Nut im Bereich der öffnung des Bleches unter einem Winkel α zu einer durch die Mitten der die Pole verbindenden Stege gehenden Linie verläuft, wobei zur Bestimmung einer erforderlichen, zur Erzeugung; eines vorgegebenen Anlaß- und Haltemomentes des Motors ausreichenden magnetischen Asymmetrie der Statorpole der Winkel or in Grenzen von 0< a<90° gewählt ist und die Breite der Nut drei Durchmesser des Rotors nicht übersteigt.This task is performed with a single-phase step motor, its stator consists of a core with a winding and a sheet metal with an opening delimited by pole webs Contains magnetic iron and its rotor is magnetized in the radial direction and accommodated in the opening of the sheet metal Has permanent magnets, solved according to the invention in that the sheet metal at least on the Side of the one surface perpendicular to the axis of the rotor has at least one groove, the surface of which the opening of the sheet metal that intersects the axis line of the groove in the area of the opening of the sheet metal at an angle α to one through the centers of the one connecting the poles Ridges going line runs, wherein to determine a required, to generate; a given Starting and holding torque of the motor sufficient magnetic asymmetry of the stator poles of the angles or is chosen within the limits of 0 <a <90 ° and the width of the groove does not exceed three diameters of the rotor.

Zweckmäßigerweise wird die Nut in einem in RichtungThe groove is expediently in one direction

·♦· ♦

10 -10 -

der Achse des Rotors an mindestens einer Seite des Bleches im an der öffnung anliegenden Bereich angeordneten Ansatz des Bleches ausgeführt.the axis of the rotor on at least one side of the plate in the area adjacent to the opening Approach of the sheet carried out.

Der Ansatz kann einstückig am Blech angeformt sein oder durch Blechzuschnitte gebildet werden, die beispielsweise als mindestens zwei senkrecht zur Rotorachse ausgerichtete, um einen Winkel von 180° bis zur Berührung mit dem Blech abgebogene Blechzungen ausgeführt sein
können.The approach can be integrally formed on the sheet metal or be formed by sheet metal blanks, which are designed, for example, as at least two sheet metal tongues aligned perpendicular to the rotor axis and bent at an angle of 180 ° until they come into contact with the sheet metal
can.

Es ist sinnvoll, innerhalb der Nut im an der öffnung anliegenden Bereich des Bleches mindestens einen Ansatz in Achsrichtung des Rotors auszuführen.It makes sense to be inside the groove at the opening adjacent area of the sheet to carry out at least one approach in the axial direction of the rotor.

Es ist auch angebracht, auf den Stegen des Bleches mindestens eine den Querschnitt der Stege verkleinernde Nut auszuführen.It is also appropriate to have at least one on the webs of the sheet metal that reduces the cross-section of the webs Execute groove.

Die Oberfläche der Nut des Bleches kann aus mindestens zwei sich schneidenden Flächen bestehen, die Form eines Rotationskörpers haben oder durch Schneiden der Oberfläche der Rotationskörper mit Flächen gebildet sein.The surface of the groove of the sheet metal can consist of at least two intersecting surfaces, the shape of a body of revolution or be formed by cutting the surface of the bodies of revolution with faces.

Es ist auch möglich, die Nut durch dem Rotor zugekehrte Wände eines Paares von mindestens an einer Seite des Bleches angeordneten Laschen zu bilden.It is also possible to cut the groove through the rotor-facing walls of a pair of at least one side of the plate arranged tabs to form.

Mit dem Kern kann mindestens noch ein weiteres Blech mit einer öffnung verbunden werden, wobei die Laschen
zwischen den zwei Blechen angeordnet sind.At least one further sheet with an opening can be connected to the core, with the tabs
are arranged between the two sheets.

Sehr vorteilhaft ist, auf der anderen Seite des Bleches ein Paar von Laschen anzuordnen, deren dem Rotor zu-It is very advantageous to arrange a pair of tabs on the other side of the sheet metal, the

gekehrte Wände eine Nut bilden, deren Achslinie in der gleichen Ebene mit der Achslinie der auf dessen entgegengesetzter Seite verlaufenden Nut liegt.swept walls form a groove whose axis line is in the same plane with the axis line of the groove running on its opposite side.

Die Laschen können aus einem we'ichmagnetischen Werkstoff bestehen. Es ist durchaus möglich, die Laschen aus einem hartmagnetischen Werkstoff herzustellen und in einer Richtung senkrecht zu der durch die Mitten der die Statorpole verbindenden Stege gehenden Linie zu magnetisieren. The tabs can consist of a soft magnetic material. It is entirely possible to use the tabs made of a hard magnetic material and in a direction perpendicular to that through the centers of the To magnetize the stator poles connecting webs going line.

Zweckmäßig ist, in mindestens einer Nut des Bleches wenigstens einen Permanentmagnet prismatischer Form anzuordnen, der in einer Richtung senkrecht zu der durch die Mitten der die Statorpole verbindenden Stege gehenden Linie magnetisiert ist.It is useful to arrange at least one permanent magnet of prismatic shape in at least one groove in the sheet metal, that in a direction perpendicular to that passing through the centers of the webs connecting the stator poles Line is magnetized.

In der Verbindungszone des Bleches mit dem Kern kann ferner mindestens ein in einer zur Rotorachse parallelen Richtung magnetisierter Permanentmagnet angeordnet werden .In the connection zone of the sheet with the core can furthermore, at least one permanent magnet magnetized in a direction parallel to the rotor axis can be arranged .

Für besondere Anwendungen ist ein Einphasen-Schrittmotor geeignet, der eine schwenkbar auf dem Blech angeordnete Scheibe enthält, in welcher über der öffnung des Bleches eine Ausnehmung vorgesehen ist und bogenförmige Langlöcher Führungen für eine begrenzte Verdrehung der Scheibe im und entgegen dem Uhrzeigersinn zur Regelung der Größe und Richtung des Motormomentes bilden.A single-phase stepper motor is suitable for special applications Contains disk, in which a recess is provided above the opening of the sheet metal and is arc-shaped Elongated holes guides for limited rotation of the disc clockwise and counterclockwise for regulation the size and direction of the engine torque.

Der erfindungsgemäße Einphasen-Schrittmotor ist einfach aufgebaut und fertigungsgerecht in der Herstellung. Er hat eine lange Lebensdauer aufgrund seiner gesteigerten Zuverlässigkeit und Wirkungsgrades. Auf der Basis ei-The single-phase stepper motor according to the invention has a simple structure and is suitable for production. It has a long service life due to its increased reliability and efficiency. On the basis of a

• ·• ·

ner einzigen Grundkonstruktion ist es möglich, eine Reihe von Modifikationen des Einphasen-Schrittmotors zu schaffen, was die Funktionalmöglichkeiten erweitert und die Anwendungsgebiete des Motors ausweitet. ·With a single basic design it is possible to make a number of modifications to the single-phase stepper motor to create what expands the functional possibilities and the areas of application of the engine. ·

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:The following are exemplary embodiments of the invention explained in more detail with reference to the drawing. Show it:

Fig. 1 eine perspektivische Gesamtansicht eines Einphasen-Schrittmotors,1 shows a perspective overall view of a single-phase stepping motor,

Fig. 2 ein Blech mit einer Öffnung und einer in einem Ansatz ausgeführten Nut,2 shows a sheet metal with an opening and a groove made in a shoulder,

Fig. 3 ein Blech mit einem durch mindestens zwei Zungen gebildeten Ansatz,3 shows a sheet metal with a projection formed by at least two tongues,

Fig. 4 ein anderes Blech mit einer Öffnung und einer Nut,4 shows another sheet with an opening and a groove,

Fig. 5a, ein Blech mit einer Öffnung und einer Nut 5b sowie mit einer über die Stege verlaufenden zusätzlichen Nut,Fig. 5a, a sheet with an opening and a groove 5b and with one extending over the webs additional groove,

Fig. 6a Bleche mit verschiedenen Nutformen, bis 6fFig. 6a sheets with different groove shapes, up to 6f

Fig.7a Bleche mit verschiedenen Formen des Nutbis 71 Verlaufes in Draufsicht zu Fig. 5,Fig.7a Sheets with different shapes of the groove 71 course in plan view of FIG. 5,

Fig. 8a verschiedene Querschnittsprofile der Nut, bis 8pFig. 8a different cross-sectional profiles of the groove, up to 8p

Fig. 9a ein Blech mit einer öffnung und einer bis 9f Nut im Schnitt nach der Achslinie der Nut, gemäß der Erfindung,9a shows a sheet metal with an opening and one to 9f groove in a section along the axis line of FIG Groove, according to the invention,

Fig. 10a,ein Blech mit einer öffnung und auf bei-10b den Seiten ausgeführten Nuten und Ansätzen, 10a, a sheet metal with an opening and at-10b grooves and lugs made on the sides,

Fig. 11 ein Blech mit zwei auf einer Seite angeordneten Laschen,11 shows a plate with two arranged on one side Tabs,

Fig. 12 zwei Bleche und ein zwischen ihnen angeordnetes Paar Laschen aus einem weichmagnetischen Werkstoff,12 shows two metal sheets and one arranged between them Pair of tabs made of a soft magnetic material,

Fig. 13 die Ausführung nach Fig. 12 in Explosionsdarstellung, 13 shows the embodiment according to FIG. 12 in an exploded view,

Fig. 14 ein Blech mit auf beiden Seiten angeordneten Laschen,14 shows a plate with arranged on both sides Tabs,

Fig. 15 ein Blech und Laschen aus einem weichmagnetischen Werkstoff gemäß Fig. 14 in Explosionsdarstellung ,15 shows a sheet metal and tabs made from a soft magnetic one Material according to FIG. 14 in an exploded view,

Fig. 16 ein Blech mit aus einem hartmagnetischen Werkstoff hergestellten und einen 360 Schritt des Motors gewährleistenden Laschen, 16 shows a sheet with a hard magnetic one Material made and a 360 step of the motor guarantee brackets,

Fig. 17 anschaulich eine gegenseitige Anordnung der in Fig. 12 bei der Herstellung der Laschen aus hartmagnetischem Werkstoff wiedergegebenen Teile des Motors,FIG. 17 clearly shows a mutual arrangement of the in FIG. 12 during the production of the Lugs made of magnetically hard material reproduced parts of the motor,

«*<► ·· www «* <► ·· www _{w w} m φ _ww m φ

Fig. 18 die gegenseitige Anordnung der in Fig.Fig. 18 shows the mutual arrangement of the in Fig.

14 dargestellten Laschen aus hartmagnetischem Werkstoff auf dem Blech und die Magnetisierungsrichtungen ,14 shown tabs made of hard magnetic material on the sheet metal and the directions of magnetization ,

Fig. 19 ein Blech mit einer Öffnung, einer Nut19 shows a sheet metal with an opening, a groove

und zwei in der Nut angeordneten Permanentmagneten ,and two permanent magnets arranged in the groove,

Fig. 20a,eine Gesamtansicht des Motorstators mit 20b an den Verbindungsstellen des Bleches mit dem Kern angeordneten Permanentmagneten,Fig. 20a, an overall view of the motor stator with 20b permanent magnets arranged at the connection points of the sheet metal with the core,

Fig. 21 ein Blech mit einer öffnung und einer verdrehbaren Scheibe mit drei Schlitzen, deren einer die Nut bildet,21 shows a sheet metal with an opening and a rotatable one Disc with three slots, one of which forms the groove,

Fig. 22a,schematisch den Zentralteil eines Bleches 22b, 22c mit einer Nut und einer öffnung, in der der Rotor untergebracht ist,22a, schematically, the central part of a metal sheet 22b, 22c with a groove and an opening in which the Rotor is housed,

Fig. 23a,schematisch den Zentralteil eines Bleches 23b mit einer Nut, in der die Permanentmagnete untergebracht sind.23a, schematically, the central part of a metal sheet 23b with a groove in which the permanent magnets are housed.

Der Einphasen-Schrittmotor enthält einen Stator mit einer Wicklung 1, einem Kern 2 und einem Blech 3 mit einer öffnung 4, durch die mit Stegen 5, 6 verbundene Ständerpole gebildet werden. Ein Rotor 7 mit einer Welle 8 ist in der öffnung 4 des Bleches 3 untergebracht und weist einen in Radialrichtung magnetisierten Permanentmagneten auf. Im Blech 3 ist auf einer zur Welle 8 senkrechten Oberfläche eine Nut 9 ausgeführt, deren Oberfläche die derThe single-phase stepper motor includes a stator with a winding 1, a core 2 and a sheet 3 with a Opening 4 through which stator poles connected to webs 5, 6 are formed. A rotor 7 with a shaft 8 is accommodated in the opening 4 of the plate 3 and has a permanent magnet magnetized in the radial direction on. In the sheet 3, a groove 9 is executed on a surface perpendicular to the shaft 8, the surface of which is that of the

öffnung 4 schneidet. Die Achslinie 10 der Nut 9 im Bereich der öffnung 4 verläuft unter einem Winkel α zu einer durch die Mitten der die Statorpole verbindenden Stege 5, 6 gehenden Linie 11.opening 4 cuts. The axis line 10 of the groove 9 in the area the opening 4 runs at an angle α to a through the centers of the webs 5, 6 connecting the stator poles line 11.

Zum Erhalt der zur Erzeugung eines vorgegebenen Anlaß- und Haltemomentes des Einphasen-Schrittmotors notwendigen magnetischen Asymmetrie der Statorpole werden der Winkelwert α in Grenzen von 0< α <90° und die Breite der Nut 9 nicht über drei Durchmesser des Rotors 7 und ihre Tiefe nicht über 0,95 der Dicke des Bleches 3 gewählt.To obtain the generation of a given starting and holding torque of the single-phase stepper motor necessary magnetic asymmetry of the stator poles, the angle value α is within the limits of 0 < α <90 ° and the width of the groove 9 does not exceed three diameters of the rotor 7 and its depth does not exceed 0.95 the thickness of the sheet metal 3 elected.

Der Kern 2 der Spule 1 wird auf dem Blech 3 mit Hilfe von Schrauben.12, 13 befestigt.The core 2 of the coil 1 is fastened to the sheet metal 3 with the aid of screws.12, 13.

Gemäß Fig. 2 ist auf einer Seite des Bleches 3 in Achsrichtung des Rotors 7 im die öffnung 4 seitlich umgebenden Bereich ein Ansatz 14 mit der Nut 9 ausgeführt.According to FIG. 2, on one side of the plate 3 in the axial direction of the rotor 7, the opening 4 is laterally surrounded An approach 14 with the groove 9 is carried out in the area.

Das Blech 3 ist mit Befestigungslöchern 15 versehen. Der auf dem Blech 3 im Bereich der öffnung 4 angeordnete Ansatz 14 kann auch durch um 180° gebogene Zungen 16 ausgeführt werden,, die einstückig am Blech 3 in einer senkrecht zur Rotorwelle 8 verlaufenden Ebene angeformt sind. Bei der Ausführung nach Fig. 4 sind innerhalb der Nut 9 in dem an die öffnung 4 seitlich anschließenden Bereich mittlere Ansätze 17 in Richtung der Rotorwelle 8 ausgeführt. The sheet metal 3 is provided with fastening holes 15. The extension 14 arranged on the sheet metal 3 in the area of the opening 4 can also be implemented by tongues 16 bent by 180 ° are, which are integrally formed on the sheet metal 3 in a plane perpendicular to the rotor shaft 8. In the embodiment according to FIG. 4, within the groove 9 in the area laterally adjoining the opening 4 middle lugs 17 executed in the direction of the rotor shaft 8.

In den Stegen 5, 6 (Fig. 5a, b) des Bleches 3 ist eine Kerbe 18 ausgeführt, die den Querschnitt der Stege 5, 6 verkleinert.In the webs 5, 6 (Fig. 5a, b) of the plate 3, a notch 18 is made, which the cross section of the webs 5, 6 downsized.

Gemäß Fig. 6a bis f können die Nuten 8 im Blech 3 verschiedene Formen haben: In Fig. 6c besteht die Grundfläche der Nut 9 aus zwei sich schneidenden Flächen; die Nut 9 nach Fig. 6a hat drei Flächen, deren zwei zueinander parallel sind; nach Fig. 6b hat die Oberfläche der Nut 9 die Form eines Rotationskörpers, dessen Achse zur Achslinie 10 (Fig. 1) der Nut 9 parallel verläuft; nach Fig. 6d, 6f wird die Nut 9 durch sechs bzw. vier sich schneidende Flächen und nach Fig. 6e wird die Nut 9 durch Schneiden zweier Flächen mit zwei Zylinderflächen gebildet.According to Fig. 6a to f, the grooves 8 in the sheet 3 can have different shapes: In Fig. 6c there is the Base of the groove 9 from two intersecting surfaces; the groove 9 of Fig. 6a has three surfaces, the two are parallel to each other; according to Fig. 6b, the surface of the groove 9 has the shape of a body of revolution, the axis of which runs parallel to the axis line 10 (FIG. 1) of the groove 9; according to Fig. 6d, 6f, the groove 9 is through six or four intersecting surfaces and according to Fig. 6e, the groove 9 by cutting two surfaces with two Cylindrical surfaces formed.

In Fig. 7a bis 1 sind verschiedene Verläufe der Nut und in Fig. 8a bis ρ verschiedene Querschnittsprofile der Nut dargestellt.In Fig. 7a to 1 different courses of the groove and in Fig. 8a to ρ different cross-sectional profiles the groove shown.

In Fig. 9a bis f sind verschiedene Ausführungsformen einer Nut im Schnitt in der Achslinie 10 dargestellt. In FIGS. 9 a to f, various embodiments of a groove are shown in section along the axis line 10.

Die Nut 18 (Fig. 5a, b) kann Profile aufweisen, die den in Fig. 8 gezeigten Profilen der Nut 9 ähnlich sind, und deren Schnitt nach der Achslinie kann der gleiche wie der in Fig. 9 gezeigte Schnitt der Nut 9 sein.The groove 18 (Fig. 5a, b) can have profiles that the profiles of the groove 9 shown in Fig. 8 are similar, and their section along the axis line can be the same as the section of the groove 9 shown in FIG. 9.

Die Nut 9 kann auch auf der anderen Seite des Bleches 3 mit einer in der gleichen Ebene mit der Achslinie 10 der Nut 9 liegenden Achslinie ausgeführt sein. Die Ansätze 14 (Fig. 2), 17 (Fig. 3) und die Kerben 18 (Fig. 4a, b) können ebenfalls auf der anderen Seite des Bleches 3 ausgeführt sein.The groove 9 can also be on the other side of the sheet 3 with one in the same plane with the axis line 10 of the groove 9 lying axis line be executed. The lugs 14 (Fig. 2), 17 (Fig. 3) and the notches 18 (Fig. 4a, b) can also be carried out on the other side of the sheet 3.

Ausführungsbeispiele für den Motor mit beidseitig des Bleches 3 ausgeführten Nuten und Ansätzen sind in Fig. 10a, b dargestellt. Das Blech 3 (Fig. 10a) ist zurEmbodiments of the motor with grooves and lugs on both sides of the plate 3 are shown in FIG Fig. 10a, b shown. The sheet 3 (Fig. 10a) is for

Verdeutlichung der gegenseitigen Ausrichtung der oberen iind der unteren Nut 9 teilweise abgebrochen. Auf dem Blech 3 liegen an einer Seite zwei Laschen 19 (Fig. 11), deren der öffnung 4 zugekehrte Wände 20 eine Nut 9 bilden. Clarification of the mutual alignment of the upper and lower grooves 9 partially broken off. On the Sheet 3 are on one side two tabs 19 (Fig. 11), the walls 20 of which facing the opening 4 form a groove 9.

Der Stator kann ein zweites Blech 3 (Fig. 12) mit einer öffnung 4 haben, wobei die Laschen 19 zwischen den beiden Blechen 3 untergebracht sind. Fig. 13 veranschaulicht die gegenseitige Ausrichtung der zwei Bleche 3 und der Laschen 19.The stator can have a second plate 3 (FIG. 12) with an opening 4, with the tabs 19 between the two sheets 3 are housed. Fig. 13 illustrates the mutual alignment of the two sheets 3 and the tabs 19.

Gemäß Fig. 14 kann auf der anderen Seite eines Bleches 3 ein weiteres Paar Laschen 19 angeordnet sein, deren der öffnung 4 zugekehrte Wände 20 eine zweite Nut 9 bilden, deren Achslinie TO in der gleichen Ebene mit der Achslinie 10 der auf der anderen Seite verlaufenden Nut 9 liegt. Fig. 15 veranschaulicht die gegenseitige Ausrichtung der Laschen 19 und des Bleches 3.According to FIG. 14, a further pair of tabs 19 can be arranged on the other side of a plate 3, the the opening 4 facing walls 20 form a second groove 9, the axis line TO in the same plane with the axis line 10 of the groove 9 running on the other side lies. Fig. 15 illustrates the mutual Alignment of the tabs 19 and the plate 3.

Für den Motor mit einem Schritt von 180° werden die Laschen 19 aus einem weichmagnetischen Werkstoff und für den Motor mit einem Schritt von 360° aus einem hartmagnetischen Werkstoff hergestellt und in einer Richtung senkrecht zu der die Mitten der Stege 5, 6 (Fig. 16) verbindenden Linie 11 magnetisiert.For the motor with a step of 180 °, the Tabs 19 made of a soft magnetic material and for the motor with a step of 360 ° from a hard magnetic material Material produced and in a direction perpendicular to that connecting the centers of the webs 5, 6 (Fig. 16) Line 11 magnetized.

Fig. 17 veranschaulicht die gegenseitige Anordnung der in Fig. 12 gezeigten Teile des Motors. Die Laschen 19 sind aus hartmagnetischem Werkstoff hergestellt.FIG. 17 illustrates the mutual arrangement of the parts of the engine shown in FIG. 12. The tabs 19 are made of hard magnetic material.

Fig. 18 veranschaulicht die gegenseitige Anordnung der in Fig. 14 gezeigten Teile des Motors. Die Laschen 19 sind aus hartmagnetischem Werkstoff hergestellt.FIG. 18 illustrates the mutual arrangement of the parts of the engine shown in FIG. 14. The tabs 19 are made of hard magnetic material.

• Λ Λ ·• Λ Λ ·

Zur Erhaltung des 36O°-Schrittes muß in der Nut wenigstens ein Permanentmagnet 21 (Fig. 19) von prismatischer Form liegen, der in einer senkrechten Richtung zu der durch die Mitten der die Pole verbindenden Stege 5, 6 gehenden Linie magnetisiert ist. Zur Beseitigung einer radialen Anziehung des Rotors 7 gegen den Stator sind zweckmäßigerweise zwei Permanentmagnete 21 (Fig. 19) zu verwenden.To maintain the 360 ° step, at least one prismatic permanent magnet 21 (FIG. 19) must be in the groove Shape lying in a direction perpendicular to that through the centers of the webs connecting the poles 5, 6 moving line is magnetized. To eliminate a radial attraction of the rotor 7 against the stator It is advisable to use two permanent magnets 21 (Fig. 19).

In Fig. 20 sind Ausführungsformen des Stators dargestellt, bei dem die Permanentmagnete 22 an der Stelle der mittels Schrauben 12, 13 hergestellten Verbindung des Bleches 3 mit dem Kern 2 der Spule 1 angeordnet sind. Die Permanentmagnete 22 sind in einer zur Achse 8 (Fig. 1) des Rotors 7 parallelen Richtung magnetisiert.In Fig. 20 embodiments of the stator are shown in which the permanent magnets 22 at the point the connection of the sheet metal 3 to the core 2 of the coil 1 made by means of screws 12, 13 are arranged. The permanent magnets 22 are magnetized in a direction parallel to the axis 8 (FIG. 1) of the rotor 7.

Zur Veränderung des Anlaß- und Haltemomentes hat der Motor gemäß Fig. 21 eine drehbare Scheibe 23 mit Schlitzen. Ein zentraler Ausschnitt bildet eine Nut 9, während zwei bogenförmige Langlöcher 24, 25 Führungsschlitze für eine Verdrehung der Scheibe 23 um auf· dem Blech 3 befestigte Stifte 26, 27 darstellen.To change the starting and holding torque, the motor according to FIG. 21 has a rotatable disk 23 Slitting. A central cutout forms a groove 9, while two arcuate elongated holes 24, 25 guide slots for rotating the disk 23 on the Plate 3 represent fastened pins 26, 27.

Die Ausführung der Nut 9 im Blech 3, deren Achslinie 10 unter einem Winkel von 0 < α < 90° zu der durch die Mitten der Stege 5 und 6 durchgehenden Linie 11 verläuft, gestattet es, in einfacher Weise eine magnetische Asymmetrie für die Statorpole zu schaffen, die von einer geometrischen Asymmetrie der zwei Teile des Statorpols herrührt, die beidseitig der magnetischen Achse der Statorpole liegen.The execution of the groove 9 in the sheet metal 3, the axis line 10 of which at an angle of 0 <α <90 ° to the line 11 running through the centers of the webs 5 and 6, allows a simple way of creating a magnetic asymmetry for the stator poles that of a geometric Asymmetry arises from the two parts of the stator pole, those on either side of the magnetic axis of the stator poles lie.

Der in Fig. 1 gezeigte Motor arbeitet wie folgt:The engine shown in Fig. 1 operates as follows:

./19../19.

Die Speisung des Motors erfolgt durch Impulse wechselnder Polarität.The motor is powered by alternating pulses Polarity.

Ist die Wicklung 1 stromlos, stellt sich der Rotor 7 unter der Wirkung des Magnetfeldes des Permanentmagneten in eine Lage ein, in der der Wert des magnetischen Widerstandes des magnetischen Außenkreises des Rotors 7 minimal ist, d. h. die magnetische Achse 28 (Fig. 22a) des Rotors 7 schließt einen Winkel α mit der die Mitten der Stege 5 und 6 verbindenden Linie 11 ein.If the winding 1 is de-energized, the rotor 7 is under the action of the magnetic field of the permanent magnet into a position in which the value of the magnetic resistance of the magnetic external circuit of the rotor 7 is minimal, d. H. the magnetic axis 28 (Fig. 22a) of the rotor 7 closes an angle α with the center of the webs 5 and 6 connecting line 11 a.

Bei einer Erregung der Wicklung 1 durch einen den Polen des Bleches 3 eine gleiche Polarität gegen die nahegelegenen Magnetpole verleihenden Stromimpuls entsteht ein Drehmoment, das am Rotor 7 in der Richtung angreift, die ihn auf kürzestem Wege bis zu der Stellung schwenken läßt, in der die magnetische Achse 28 (Fig. 22b) des Rotors 7 mit der magnetischen Achse 29 der Statorpole zusammenfällt.When the winding 1 is excited by one of the poles of the sheet 3, the polarity is the same as against the The current pulse imparting nearby magnetic poles creates a torque which acts on the rotor 7 in the direction which allows it to pivot on the shortest path to the position in which the magnetic axis 28 (Fig. 22b) of the rotor 7 coincides with the magnetic axis 29 of the stator poles.

Unter der Wirkung dieses Drehmomentes verdreht sich der Rotor 7 um einen (180° - α) gleichen Winkel. Bei Wirkungsende des Stromimpulses dreht sich der Rotor 7 (Fig. 22c) unter der Wirkung des Magnetfeldes des Permanentmagneten des Rotors 7 um noch einen Winkel α auf kürzestem Wege bis zu der nächsten Stellung weiter, in der der magnetische Widerstand des magnetischen Außenkreises des Rotors 7 minimal ist. Der Schritt des Motors ist also 180°.Under the effect of this torque, the rotor 7 rotates by an (180 ° - α) equal angle. At the end of the day of the current pulse, the rotor 7 (FIG. 22c) rotates under the action of the magnetic field of the permanent magnet of the rotor 7 by an angle α on the shortest path to the next position in which the magnetic resistance of the external magnetic circuit of the rotor 7 is minimal. So the step of the engine is 180 °.

Zur Ausführung des weiteren Schrittes wird die Wicklung 1 durch einen Impuls entgegengesetzter Polarität erregt, und der Vorgang wiederholt sich, weil die Polarität der Pole auf die entgegengesetzte wechselt, und die nahe-To carry out the next step, the winding 1 is excited by a pulse of opposite polarity, and the process repeats itself because the polarity of the poles changes to the opposite, and the near-

gelegenen Pole des Rotors 7 werden wieder den gleich- . namigen Statorpolen zugewendet sein. Bei Wirkungsende des zweiten Impulses vollzieht der Rotor 7 (Fig. 22d) eine volle Umdrehung. Dann wiederholt sich der Zyklus.located poles of the rotor 7 are again the same. be turned towards named stator poles. At the end of the day of the second pulse, the rotor 7 (FIG. 22d) completes a full revolution. Then the cycle repeats itself.

Durch Schaffung der magnetischen Asymmetrie der Statorpole mit Hilfe der Nut 9 (Fig. 1) sammelt sich weniger Staub in der die magnetische Asymmetrie erzeugenden Zone an, was zu einer weiteren Erhöhung der Zuverlässigkeit des Einphasen-Schrittmotors führt.By creating the magnetic asymmetry of the stator poles with the help of the groove 9 (Fig. 1), less accumulates Dust builds up in the magnetic asymmetry generating zone, further increasing reliability of the single-phase stepper motor.

Der Wirkungsgrad des das Blech 3 mit der öffnung 4 enthaltenden Einphasen-Schrittmotors wird im wesentlichen durch ein Verhältnis zweier Komponenten des Magnetflusses des Rotors 7 - eines über die Stege 5 und 6 sich schließenden Fremdflusses und eines über den Kern der Spule 1 sich schließenden und an der Erzeugung des Drehmomentes des Einphasen-Schrittmotors teilnehmenden Nutzflusses festgelegt. The efficiency of the single-phase stepping motor containing the sheet metal 3 with the opening 4 is essentially by a ratio of two components of the magnetic flux of the rotor 7 - one via the webs 5 and 6 itself closing external flux and one closing via the core of the coil 1 and generating the torque of the single-phase stepper motor participating in the useful flow.

Das Vorhandensein der eine Verkleinerung des Querschnitts der Stege 5 und 6 bewirkenden Nut 9 bedingt eine Neuverteilung des magnetischen Nutz- und Fremdflusses in Richtung einer Verringerung des Fremd- und einer Vergrößerung des Nutzflusses, was bei einer richtigen Wahl der Breite und der Tiefe der Nut 9 sowie bei einem Neigungswinkel der Achslinie 10 der Nut 9 im Bereich der öffnung 4 nahe ΐ zu einer Erhöhung des Wirkungsgrades des Einphasen-Schrittmotors führt. Das Motormoment ist vom Wert einer Fluktuation des Nutzflusses bei der Verschwenkung des Rotors 7 aus der Lage, in der der magnetische Widerstand des magnetischen Außenkreises des Rotors 7 minimal ist, in die Lage mit einem Maximalwert dieses Widerstandes abhängig. Die Maße der Nut 9 hängen von den Abmessungen desThe presence of a reduction in the cross section of the webs 5 and 6 causing the groove 9 causes a Redistribution of the useful and external magnetic flux in the direction of a reduction in the external flow and an increase in it of the useful flow, what with a correct choice of the width and the depth of the groove 9 and with an angle of inclination the axis line 10 of the groove 9 in the area of the opening 4 close to ΐ to an increase in the efficiency of the single-phase stepper motor leads. The engine torque has the value of a fluctuation in the useful flux when pivoting of the rotor 7 from the position in which the magnetic resistance of the external magnetic circuit of the rotor 7 is minimal is dependent on the situation with a maximum value of this resistance. The dimensions of the groove 9 depend on the dimensions of the

Al-Al-

Motors und der zu untersuchenden Materialien ab. Deshalb ist es zweckmäßig, nur die Grenzwerte der Breite der Nut 9 anzugeben.Motor and the materials to be examined. Therefore it is advisable to only limit the width of the groove 9 to be specified.

Die maximale Breite der Nut 9 wird durch die Grenze des den Permanentmagneten des Rotors 7 umgebenden Raumes, an der die Magnetfeldstärke ausreichend für die Gewährleistung der Fixierung des Rotors ist, bestimmt. Als diese Grenze dient ein Kreis mit einem Durchmesser, der einem dreifachen Durchmesser des Magnets des Rotors 7 gleich ist. Als maximale Breite der Nut 9 ist daher ein Wert unterhalb des dreifachen Durchmessers des Rotors 7 anzusehen. Bei derartiger Breite der Nut 9 ist die Fluktuation des Nutzflusses zur Entwicklung eines Drehmomentes ausreichend. The maximum width of the groove 9 is determined by the limit of the space surrounding the permanent magnet of the rotor 7, in which the magnetic field strength is sufficient for the guarantee the fixation of the rotor is determined. This border is a circle with a diameter that fits one three times the diameter of the magnet of the rotor 7 is equal. The maximum width of the groove 9 is therefore a value below of three times the diameter of the rotor 7. With such a width of the groove 9, the fluctuation is of the useful flow is sufficient to develop a torque.

Die minimale Breite der Nut 9 wird durch das zulässige minimale Fixiermoment des Einphasen-Schrittmotors bestimmt. Bei zu kleiner Breite der Nut 9 büßt der Rotor 7 die Lagegenauigkeit bei nicht erregter Spule 1 ein, und die Arbeit des Motors wird gestört. Der konkrete Wert der minimalen Breite der Nut 9 hängt von den Abmessungen und Eigenschaften des Magneten des Rotors 7 und von den Abmessungen des Motors ab.The minimum width of the groove 9 is determined by the minimum permissible fixing torque of the single-phase stepping motor. If the width of the groove 9 is too small, the rotor 7 loses its positional accuracy when the coil 1 is not excited, and the work of the engine is disturbed. The specific value of the minimum width of the groove 9 depends on the dimensions and Properties of the magnet of the rotor 7 and on the dimensions of the motor.

Die Grenztiefe der Nut 9 ist durch die Festigkeitseigenschaften der Stege 5, 6 bedingt. The limit depth of the groove 9 is determined by the strength properties of the webs 5, 6.

Die Bedingungen für die Funktionstüchtigkeit des vorliegenden Motors werden durch ein einfaches Mittel - Ausführung der Nut 9 im Blech 3 - erfüllt. Das Vorhandensein der Nut 9 im Blech 3 trägt zu einer Erhöhung des Wirkungsgrades und der Zuverlässigkeit des Motors bei.The conditions for the functionality of the present Motors are met by a simple means - execution of the groove 9 in the sheet 3 -. The presence the groove 9 in the sheet metal 3 contributes to an increase in the efficiency and reliability of the engine.

Der Motor mit einer schmalen, die Stege 5 und 6 nicht einschließenden Nut 9 ist im Nachteil in bezug auf den Wirkungsgrad gegenüber dem Motor mit einer breiten Nut. Seine Anwendung ist vom Standpunkt einer Vereinfachung der Technologie vorteilhaft. Bei Verwendung der den Querschnitt der Stege 5 und 6 verringernden Nut 18 (Fig. 5b) steigt der Wirkungsgrad des Motors an, weil der Fremdfluß über die Stege 5 und 6 abnimmt.The motor with a narrow groove 9 not including the webs 5 and 6 is at a disadvantage in relation to one another on the efficiency compared to the motor with a wide groove. Its application is from a simplification point of view the technology advantageous. When using the groove 18 which reduces the cross section of the webs 5 and 6 (Fig. 5b) the efficiency of the motor increases because the external flow via the webs 5 and 6 decreases.

Die Ausführung des Bleches 3 mit der öffnung 4 und der Nut 9 in Form eines einheitlichen Teiles ist bei einer z. B. 1 mm nicht übersteigenden Dicke des Bleches 3 zweckmäßig. Bei einer größeren Dicke des Bleches 3 bereitet ein Stanzen des Bleches 3 im Bereich der Stege 5 und 6 Schwierigkeiten.The execution of the sheet 3 with the opening 4 and the groove 9 in the form of a unitary part is in a z. B. 1 mm not exceeding thickness of the sheet 3 is appropriate. With a greater thickness of the sheet 3 prepares punching the sheet 3 in the area of the webs 5 and 6 difficulties.

Bei einer z.B. 1 mm übersteigenden Dicke des Blechs 3 ist es vorteilhaft, einen Motor herzustellen, bei dem die magnetische Asymmetrie der Statorpole mit Hilfe der auf dem Statorblech 3 angeordneten oder zwischen den zwei Statorblechen 3 (Fig. 12) eingeschlossenen Laschen 19 (Fig. 11) erzeugt wird. Dadurch wird die Herstellung des Motors wesentlich vereinfacht, weil die Bestandteile, des Stators aus Feinblechen aus weichmagnetischem Werkstoff gestanzt werden, wobei das Statorblech 3 und die Laschen 19 im gleichen Stanzwerkzeug gestanzt werden. Die Laschen 19 werden aus dem gleichen Blech 3 mittels Ausschneiden seines Zentralteiles hergestellt.With a thickness of the sheet metal 3 exceeding, for example, 1 mm, it is advantageous to manufacture a motor, in which the magnetic asymmetry of the stator poles with the help of the arranged on the stator lamination 3 or between the two stator laminations 3 (Fig. 12) enclosed tabs 19 (Fig. 11) is generated. This will make the Manufacture of the motor is much easier because the components of the stator are made of thin sheets of magnetically soft Material are punched, the stator sheet 3 and the tabs 19 punched in the same punching tool will. The tabs 19 are made from the same sheet metal 3 produced by cutting out its central part.

Der Einsatz des Motors mit der schwenkbaren Lasche 23 gemäß Fig. 21 gestattet es, das Antriebsmoment, des Motors so nach der Größe wie auch nach der Richtung zu regeln. Außerdem wird die magnetische Asymmetrie der Ständerpole durch die Ausführung des die Nut 9 mitThe use of the motor with the pivotable bracket 23 according to FIG. 21 allows the drive torque, des To regulate the motor according to the size as well as the direction. In addition, the magnetic asymmetry of the Stator poles by the execution of the groove 9 with

parallelen Wänden bildenden zentralen Schlitzes auf der Lasche äußerst einfach gebildet.parallel walls forming the central slot on the flap extremely simply formed.

Dieser Motor hat umfassendere Funktionalmöglichkeiten und sorgt für eine Vielfachbereitschaft der Konstruktion bei deren Anwendung in der Geräteautomatik.This motor has more extensive functional options and ensures that the design can be varied when used in device automation.

Die Arbeit der Motoren, deren Blech 3 gemäß Fig. 2 bis 5, 10 bis 15 und 21 ausgeführt ist, erfolgt genauso, wie dies vorstehend für den in Fig. 1 dargestellten Motor geschildert ist. Die Wahl einer konkreten Ausführungsform des Bleches 3 ist vom Anwendungsgebiet des Einphasen-Schrittmotores, seiner funktionalen Bestimmung und von seiner Herstellungstechnologie abhängig.The work of the motors, the sheet metal 3 of which is carried out according to FIGS. 2 to 5, 10 to 15 and 21, takes place in the same way, as described above for the engine shown in FIG. The choice of a specific embodiment of sheet 3 is from the field of application of the single-phase stepper motor, its functional purpose and depending on its manufacturing technology.

Die Bauart des Motors, bei dem in der Nut 9 die Permanentmagnete 21 (Fig. 19) untergebracht sind, gestattet es, einen Schritt von 360° zu erhalten, was eine Eindeutigkeit der Lage des Rotors 7 bei der stromlosen Spule 1 (Fig. 1) sichert, wobei die erfindungsgemäße Form und Anordnung des Magnets 21 (Fig. 19) die durch eine ungleiche Magnetisierung der Magnete 21 hervorgerufene radiale Anziehung zwischen dem Magnet des Rotors 7 und den Magneten 21 wesentlich reduzieren. Die magnetische Asymmetrie wird hier durch die Wände der Nut 9 erzeugt, die wegen der Magnete 21 eine bestimmte Polarität erlangen.The design of the motor, in which the permanent magnets 21 (FIG. 19) are accommodated in the groove 9, is permitted it is necessary to obtain a step of 360 °, which makes the position of the rotor 7 in the de-energized coil 1 unambiguous (Fig. 1) secures, the inventive shape and arrangement of the magnet 21 (Fig. 19) by an unequal Magnetization of the magnets 21 caused radial attraction between the magnet of the rotor 7 and the magnets 21 significantly reduce. The magnetic asymmetry is generated here by the walls of the groove 9, because of the magnets 21 attain a certain polarity.

Bei unipolaren Impulsen arbeitet der Motor folgenderrweise: With unipolar pulses the motor works as follows:

Ist die Spule 1 (Fig. 1) stromlos, nimmt der Rotor (Fig. 23a) eine Stellung ein, in der sich die Magnetpole des Rotors 7 entsprechend der Magnetisierung der Wände der Nut 9 einstellen. Die Lage des Rotors 7 wird also bei einer nicht erregten Spule 1 (Fig. 1) durch die Magnetisierungsrichtung der Magnete 21 (Fig. 23a) festgelegt.If the coil 1 (Fig. 1) is de-energized, the rotor (Fig. 23a) assumes a position in which the magnetic poles are located of the rotor 7 according to the magnetization of the walls of the groove 9. The position of the rotor 7 is therefore at a non-excited coil 1 (Fig. 1) determined by the direction of magnetization of the magnets 21 (Fig. 23a).

-M--M-

3k-3k-

Bei Einwirken eines den Polen des Bleches 3 (Fig. 23b) eine der Polarität der Wände der Nut 9 entgegengesetzte Polarität verleihenden Stromimpulses entsteht ein Drehmoment, das bei einer ausreichenden Impulsstärke den Rotor 7 um einen Winkel weiter dreht, der größer als ist. Im folgenden dreht sich der Rotor 7 bei Ausbleiben des Stromimpulses infolge einer Wechselwirkung der Magnetfelder des Magneten des Rotors 7 und der Magneten 21 im gleichen Drehsinn weiter, bis er die ursprüngliche Stellung (Fig. 23a) eingenommen hat. Der Schritt des Motors ist also 360°, und die Anfangsstellung des Rotors 7 ist eindeutig.When one of the poles of the sheet 3 (FIG. 23b) acts, the polarity of the walls of the groove 9 is opposite Polarity-imparting current pulse creates a torque that, with a sufficient pulse strength, the Rotor 7 continues to rotate by an angle which is greater than. In the following, the rotor 7 rotates if there is no of the current pulse due to an interaction of the magnetic fields of the magnet of the rotor 7 and the magnet 21 in the continue in the same direction of rotation until it has assumed the original position (FIG. 23a). The step of the engine is therefore 360 °, and the initial position of the rotor 7 is clear.

Die Arbeit der in Fig. 16, 17, 18 und 20 gezeigten Motoren unterscheidet sich von dem betrachteten (Fig. 19) nicht.The work of those shown in Figs Motors does not differ from the one under consideration (Fig. 19).

Die Anordnung der Magnete 21 (Fig. 20a und b) an den Verbindungsstellen des Kernes 2 der Spule 1 mit dem Blech 3 sowie die Ausführung der Magnete 21 in Form der Laschen 19 (Fig. 16, 17 und 18) vereinfacht die Montage und die Befestigung der Magnete 21.The arrangement of the magnets 21 (Fig. 20a and b) at the connection points of the core 2 of the coil 1 with the Sheet metal 3 and the design of magnets 21 in the form of tabs 19 (FIGS. 16, 17 and 18) simplify assembly and the fastening of the magnets 21.

Die Erfindung gestattet es, die Zuverlässigkeit und den Wirkungsgrad des Einphasen-Schrittmotores zu erhöhen sowie seine Funktionswertigkeit zu erweitern.The invention makes it possible to increase the reliability and the efficiency of the single-phase stepping motor as well as to expand its functional value.

LeerseiteBlank page

Claims (1)

BEETZ & PARTNER *..**..· '.-'PafenWnvayfe·BEETZ & PARTNER * .. ** .. · '.-' PafenWnvayfe · Steinsdorfstr. 10 · D-8000 München 22 European Pateht AttorneysSteinsdorfstrasse 10 D-8000 Munich 22 European Patent Attorneys Te.efon (089) 227201 - 227244 - 295910 BEETZ Sen.Telephone (089) 227201 - 227244 - 295910 BEETZ Sen. Telex 522048 - Telegramm Allpat München _Dr ^P__|ng ⁹ _{R βΕΕτζjun} Telex 522048 - Telegram Allpat Munich _Dr ^P _ _{| ng} ⁹ _{R βΕΕτζjun} 3 ο-3 3.55 6 P Dr.-lng. W. TIMPE3 ο-3 3.55 6 P Dr.-lng. W. TIMPE Dipl.-lng. J. SIEGFRIEDDipl.-Ing. J. SIEGFRIED Priv.-Doz. Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. W. SCHMITT-FUMIANPriv.-Doz. Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. W. SCHMITT-FUMIAN Dipl.-lng. K. LAMPRECHT1198}Dipl.-Ing. K. LAMPRECHT1198} 8. April 1982April 8, 1982 AnsprücheExpectations J Einphasen-Schrittmotor, dessen Stator einen Kern mit der Wicklung und ein Blech mit einer öffnung aus Magneteisen enthält, wobei durch die öffnung mit Stegen verbundene Statorpole gebildet werden und dessen Rotor einen radial magnetisierten, in der öffnung des Bleches untergebrachten Permanentmagneten aufweist,J Single-phase stepper motor, the stator of which has a core with the winding and a sheet metal with an opening made of magnetic iron contains, wherein stator poles connected to webs are formed through the opening and its rotor has a radially magnetized permanent magnet housed in the opening of the sheet metal, dadurch gekennzeichnet,characterized, daß das Blech (3) auf der zur Achse (8) des Rotors (7) senkrechten Oberfläche mindestens eine Nut (9) aufweist, deren Oberfläche die der öffnung (4) des Bleches (3) schneidet, daß die Mittellinie (10) der Nut (9) im Bereich der öffnung (4) des Bleches (3) unter einem Winkel α zu einer durch die Mitten der Stege (5, 6) gehenden Linie (11) verläuft, wobei zum Erhalt einer ausreichenden magnetischen Asymmetrie der Statorpole der Winkel α im Bereich 0 < α < 90° und die Breite der Nut (9) nicht über dem dreifachen Durchmesser des Rotors (7) liegen.that the sheet (3) on the axis (8) of the rotor (7) vertical surface has at least one groove (9), the surface of which is that of the opening (4) of the sheet metal (3) intersects that the center line (10) of the groove (9) in the area of the opening (4) of the metal sheet (3) at an angle α runs to a line (11) passing through the centers of the webs (5, 6), with a sufficient magnetic asymmetry of the stator poles the angle α in the range 0 <α <90 ° and the width of the groove (9) not more than three times the diameter of the rotor (7) lie. 2. Einphasen-Schrittmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,2. Single-phase stepper motor according to claim 1, characterized, 530-(P 89.867-E-61)-Sd-E530- (P 89.867-E-61) -Sd-E <■ · · ι<■ · · ι daß auf mindestens einer Seite des Bleches (3) im Bereich der öffnung (4) ein Ansatz (14) ausgeführt ist, in dem sich die Nut (9) befindet.that on at least one side of the plate (3) in the area of the opening (4) an extension (14) is made, in which the groove (9) is located. 3. Einphasen-Schr-ittmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,3. Single-phase step motor according to claim 2, characterized, daß der Ansatz (14) mit der Nut (9) durch mindestens zwei in der zur Achse (8) des Rotors (7) senkrechten Ebene ausgeführten, um einen Winkel von 180° bis zur Berührung des Bleches (3) abgebogene Bügel (16) begrenzt ist.that the projection (14) with the groove (9) through at least two in the axis (8) of the rotor (7) perpendicular Executed plane limited by an angle of 180 ° to the touch of the sheet (3) bent bracket (16) is. 4. Einphasen-Schrittmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3,4. Single-phase stepper motor according to one of claims 1 to 3, dadurch gekennzeichnet,characterized, daß in der Nut (9) im Bereich der Öffnung (4).mindestens ein Ansatz (17) in Achsrichtung (8) des Rotors (7) ausgeführt ist.that in the groove (9) in the region of the opening (4) .at least an approach (17) executed in the axial direction (8) of the rotor (7) is. 5. Einphasen-Schrittmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4,5. Single-phase stepper motor according to one of claims 1 to 4, dadurch gekennzeichnet,characterized, daß an den Stegen (5, 6) des Bleches (3) mindestens eine den Querschnitt der Stege (5, 6) verjüngende Nut (18) ausgeführt ist.that on the webs (5, 6) of the plate (3) at least one groove (18) tapering the cross-section of the webs (5, 6) is executed. 6. Einphasen-Schrittmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,6. Single-phase stepper motor according to one of claims 1 to 5, characterized, daß die Oberfläche der Nut (9) durch mindestens zwei sich schneidende Flächen gebildet ist.that the surface of the groove (9) is formed by at least two intersecting surfaces. 7. Einphasen-Schrittmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,7. Single-phase stepper motor according to one of claims 1 to 5, characterized in that daß die Oberfläche der Nut (9) die Form eines Rotationskörpers aufweist.that the surface of the groove (9) has the shape of a body of revolution. 8. Einphasen-Schrittmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5,8. Single-phase stepper motor according to one of claims 1 to 5, dadurch gekennzeichnet,characterized, daß die Oberfläche der Nut (9) durch Schneiden der Oberfläche der Rotationskörper mit Flächen gebildet ist.that the surface of the groove (9) is formed by cutting the surface of the rotational body with surfaces. 9. Einphasen-Schrittmotor nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 4 bis 8,9. Single-phase stepper motor according to claim 1 and one of the Claims 4 to 8, dadurch gekennzeichnet,characterized, daß die Nut (9) durch dem Rotor (7) zugekehrte Wände (20) von zwei auf einer Seite des Bleches (3) befestigten Laschen (19) gebildet ist.that the groove (9) through the rotor (7) facing walls (20) of two fastened on one side of the plate (3) Tabs (19) is formed. 10. Einphasen-Schrittmotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,10. Single-phase stepping motor according to claim 9, characterized in that daß der Stator mindestens ein weiteres Blech (3) mit einer öffnung (4) aufweist und die Laschen (19) zwischen den Blechen (3) angeordnet sind.that the stator has at least one further sheet (3) with an opening (4) and the tabs (19) between the metal sheets (3) are arranged. 11. Einphasen-Schrittmotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,11. Single-phase stepper motor according to claim 9, characterized, daß auf der anderen Seite des Bleches (3) ein Paar von Laschen (19) angeordnet ist, deren dem Roter (7) zugekehrte Wände (20) die Nut (9) bilden, deren Achslinie (10) in einer Ebene mit der Achslinie (10) der auf seiner anderen Seite verlaufenden Nut (9) liegt.that on the other side of the sheet (3) a pair of Lugs (19) is arranged, the one facing the red (7) Walls (20) form the groove (9) whose axis line (10) is in one plane with the axis line (10) on its other side extending groove (9) is located. 12. Einphasen-Schrittmotor nach den Ansprüchen 9, 10 oder 11,12. Single-phase stepper motor according to claims 9, 10 or 11 dadurch gekennzeichnet,characterized, daß die Laschen (19) aus einem weichmagnetischen Werkstoff bestehen.that the tabs (19) made of a soft magnetic material exist. 13. Einphasen-Schrittmotor nach einem der Ansprüche 9, 10 oder 11,13. Single-phase stepper motor according to one of claims 9, 10 or 11, dadurch gekennzeichnet,characterized, daß die Laschen (19) aus einem hartmagnetischen Werk- ' stoff bestehen und senkrecht zu der durch die Mitten der Stege (5, 6) gehenden Linie (11) verläuft.that the tabs (19) are made of a hard magnetic work ' consist of material and perpendicular to the line (11) passing through the centers of the webs (5, 6). 14. Einphasen-Schrittmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 12,14. Single-phase stepper motor according to one of claims 1 to 12, dadurch gekennzeichnet,characterized, daß in mindestens einer Nut (9) wenigstens ein prismatischer Permanentmagnet (21) angeordnet ist, der senkrecht zu der durch die Mitten der Stege (5, 6) gehenden Linie (11) magnetisiert ist.that in at least one groove (9) at least one prismatic permanent magnet (21) is arranged, which is perpendicular is magnetized to the line (11) passing through the centers of the webs (5, 6). 15. Einphasen-Schrittmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 12,15. Single-phase stepper motor according to one of claims 1 to 12, dadurch gekennzeichnet,characterized, daß in der Verbindungszone des Bleches (3) mit dem Kernthat in the connection zone of the sheet (3) with the core (2) mindestens ein Permanentmagnet (22) angeordnet ist, der parallel zur Achse (8) des Rotors (7) magnetisiert ist.(2) at least one permanent magnet (22) is arranged, which magnetizes parallel to the axis (8) of the rotor (7) is. 16. Einphasen-Schrittmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,16. Single-phase stepper motor according to claim 1, characterized, daß eine schwenkbare Scheibe (23) mit einer Ausnehmung auf dem Blech (3) angeordnet ist, deren zentrale Ausnehmung die Nut (9) bildet, und die über zwei bogenförmige Langlöcher (24, 25) als Führungsschlitze zur begrenzten Verdrehung im und entgegen dem Uhrzeigersinn auf dem Blech (3) gehalten ist, um die Größe und die Richtung des Motormomentes zu verstellen.that a pivotable disc (23) with a recess is arranged on the sheet metal (3), the central recess thereof the groove (9) forms, and the two arcuate elongated holes (24, 25) as guide slots for the limited Twisting clockwise and counterclockwise on the plate (3) is kept to the size and the direction to adjust the engine torque.