DE3225949A1

DE3225949A1 - Schrittmotor

Info

Publication number: DE3225949A1
Application number: DE19823225949
Authority: DE
Inventors: Georg 6904 Eppelheim Kania
Original assignee: Teldix GmbH
Current assignee: Rockwell Collins Deutschland GmbH
Priority date: 1982-07-10
Filing date: 1982-07-10
Publication date: 1984-01-12
Also published as: DE3225949C2

Description

Schrittmotor
Die Erfindung betrifft einen Schrittmotor, bestehend aus einem Stator mit mehreren im Kreis angeordneten, ansteuerbaren Elektromagneten und einer ersten kreisförmigen Berührungsfläche und einem Rotor mit einer zweiten, kreisförmigen Berührungsfläche, wobei diese beiden kreisförmigen Berührungsflächen einen geringen Längenunterschied aufweisen und wobei der Rotor und der Stator so ausgebildet und so zueinander angeordnet sind, daß bei nacheinander erfolgender Erregung der Elektromagnete eine Berührungsfläche auf der anderen Berührungsfläche abgerollt wird.
Derartige Schrittmotoren, mit denen kleine Winkelschritte der Abtriebswelle erzielt werden können, sind z.B. aus der Zeitschrift "Feinwerktechnik und Meßtechnik", 86/78, Heft 4, Seite 176, bekannt. Eine der dort beschriebenen Arten solcher Motore arbeitet nach dem Prinzip einer taumelnden Scheibe (Typ SMR), während eine andere, ebenfalls dort beschriebene Art, nach dem Prinzip einer umlaufenden Deformationswelle arbeitet (Typ SMZ). Weitere Unterschiede bekannter derartiger Schrittmotoren sind durch die Art der Ausbildung der Berührungsflächen gegeben. Die zusammenwirkenden Berührungsflächen können Zahnkränze mit etwas unterschiedlicher Zahn- zahl sein (formschlüssige Version) oder als Reibbeläge ausgebildet sein (kraftschlüssige Version).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Schrittmotore der genannten Art so weiter zu entwickeln, daß mit ihnen noch sehr viel kleinere Winkelschritte einstellbar sind.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale.
Die kleineren möglichen Winkelschritte werden bei der Erfindung durch Bildung der Differenz der beiden unterschiedlichen Winkelschritte erzielt, die von den zwei hintereinander geschalteten Schrittmotoren durchgeführt werden. Je nach Ausbildung des erfindungsgemäßen Schrittmotors muß zur Erzielung der Differenz der Winkelschritte die Richtung der Ansteuerung der Elektromagnete gleich oder entgegengesetzt sein. Bei der Erfindung hat man den zusätzlichen Vorteil, daß man bei entsprechender Ansteuerung (in der Richtung umgekehrt wie zur Erzielung der Differenz) eine Verdrehung der Ausgangswelle mit etwa der doppelten Geschwindigkeit gegenüber nur einem einfachen Schrittmotor erzielt.
Bringt man den einen Teilmotor nur in Eingriff, koppelt also nur Stator mit Rotor bzw. Rotor mit Abtriebsanordnung und steuert die Elektromagnete der anderen Anordnung fortlaufend an, so wird die Ausgangswelle so schnell wie bei einem einfachen Motor gedreht.
Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert.
Dort ist mit 1 ein Stator bezeichnet, auf dem z.B. 16 Elektromagnete, bestehend aus je einer Wicklung 2 und Jochen 3, angeordnet sind. Am äußersten Umfang trägt der Stator 1 einen Zahnkranz 4 mit z. B. 359 Zähnen. An diesem Stator ist mittels eines Lagers 5 ein Rotor 6 drehbar gelagert. An diesem Rotor 6 sind mittels Membranen 7 und 8 Rückschlußringe 9 und 10 mit Zahnkränzen 11 und 12 befestigt. Der Zahnkranz 11 hat z.B. eine Zähnezahl von 360 und der Zahnkranz 12 eine Zähnezahl von 359.
Mittels eines Lagers 13 ist am Stator 1 auch eine Abtriebsanordnung 14 drehbar gelagert. Sie weist einen Zahnkranz 15 mit z.B. 358 Zähnen auf. Schließlich sind am Stator 1 noch z.B. sechzehn Magnete bestehend aus Wicklungen 17 und Jochen 18 befestigt.
Bei Ansteuerung eines der Magnete 2/3 bzw. 17/18 werden durch das entstehende magnetische Feld die Ringe 9 bzw. 10 zum angesteuerten Magneten hin bewegt, wobei die Zahnkränze 4 und 11 bzw. 12 und 15 in Eingriff kommen. Werden die je sechzehn Elektromagnete 2/3 bzw. 17/18 nacheinander angesteuert, so werden die Zahnkränze 11 bzw. 12 auf den Zahnkränzen 4 bzw. 15 abgewälzt. Da die Zähnezahlen der aufeinander abrollenden Zahnkränze 4 und 11 um einen Zahn unterschiedlich sind, hat sich der Rotor 6 nach einer vollen Umdrehung der Ansteuerung um einen diesem einen Zahn entsprechenden Winkel (= 1°) gegenüber dem Stator verdreht und zwar entgegen der Umlaufrichtung der Ansteuerung. Sind die Elektromagnete 17/18 mit der gleichen Geschwindigkeit und in der gleichen Ansteuerrichtung angesteuert worden, so hat sich nach einem Umlauf der Ansteuerung die Stellung der Abtriebsanordnung 14 relativ zum Rotor 6 um ca. 1,0028° geändert und zwar ist die Abtriebsanordnung 14 in der Umlaufrichtung der Ansteuerung verdreht. Gegenüber dem Stator 1 ergibt sich daraus für die Abtriebsanordnung 14 pro Ansteuerumlauf ein Verdrehungswinkel von ca. 0,17'; dies bedeutet, daß man bei 16 Elektromagneten kleinste Winkelschritte von ca. 0,01' einstellen kann. Läßt man noch Zwischenschritte zu, bei denen je zwei benachbarte Elektromagnete angesteuert sind, so wird der angegebene Winkel schritt noch halbiert. Wie bereits gesagt, kann man, wenn man hier die beiden Elektromagnetgruppen in entgegengesetztem Umlaufsinn ansteuert, eine verdoppelte Drehgeschwindigkeit der Abtriebswelle gegenüber einem einfachen Schrittmotor erzielen, was zum schnelleren Erreichen einer gewünschten Winkelstellung von Interesse ist.
Wenn man sich eine Anordnung vorstellt, bei der der flexibel gelagerte Zahnkranz entsprechend 12 der Zeichnung an der Abtriebsanordnung befestigt ist und der starr befestigte Zahnkranz entsprechend 15 am Rotor 6, dann würden die kleinsten Winkelschritte durch die Differenzbildung zustande kommen, wenn man die Ansteuerung mit entgegengesetztem Umlaufsinn vornehmen würde.
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Claims

Patentansprüche 3 Schrittmotor bestehend aus einem Stator mit mehreren im Kreis angeordneten, ansteuerbaren Elektromagneten und einer ersten kreisförmigen Berührungsfläche und einem Rotor mit einer zweiten kreisförmigen Berührungsfläche, wobei diese beiden kreisförmigen Berührungsflächen einen geringen Längenunterschied aufweisen und wobei der Rotor und Stator so ausgebildet und so zueinander angeordnet sind, daß bei nacheinander erfolgender Erregung der Elektromagnete eine Berührungsfläche auf der anderen Berührungsfläche abgerollt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit einer dritten kreisförmigen Berührungsfläche (15) versehene Abtriebsanordnung (14) drehbar gelagert ist, daß auf dem Rotor (6) eine vierte kreisförmige, mit der dritten Berührungsfläche (15) zusammenarbeitende und einen geringen Längenunterschied gegenüber dieser dritten Berührungsfläche (15) aufweisende Berührungsfläche (12) angeordnet ist, daß weitere im Kreis angeordnete und ansteuerbare Elektromangete (17/18) derart angeordnet sind, daß bei ihrer nacheinander erfolgenden Betätigung eine dieser Berührungsflächen (12 oder 15) auf der anderen Berührungsfläche (15 oder 12) abgerollt wird und daß die Längenunterschiede der beiden Berührungsflächenpaare (12,15) verschieden groß sind.
2. Schrittmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Berührungsflächen (4, 11 und/oder 12, 15) als Zahnkränze mit unterschiedlicher Zähnezahl ausgebildet sind.
3. Schrittmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Berührungsflächen als Reibbeläge ausgebildet sind.