DE3227076A1

DE3227076A1 - Schrittschaltmotor

Info

Publication number: DE3227076A1
Application number: DE19823227076
Authority: DE
Inventors: Harry G. 47670 Princeton Ind. Manson
Original assignee: Imc Magnetics Corp 11591 Westbury NY; IMC Magnetics Corp
Current assignee: NMB USA Inc
Priority date: 1981-07-21
Filing date: 1982-07-20
Publication date: 1983-02-03
Also published as: GB2102633B; GB2102633A; JPH0161019B2; CA1162967A; IT1156027B; IT8267683A0; FR2510320B1; FR2510320A1; JPS5826566A; DE3227076C2; US4355248A

Description

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Anmelder; IMC Magnetics Corp.

570 Main Street, Westbury, New York 11591 U.S.A.

Bezeichnung der

Erfindung; Schrittschaltmotor

Beschreibung;

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schrittschaltmotor, wie er in den US-PSen Re, 28705 (insbes.Fig.6) und 3 633 055 beschrieben ist.

Bei diesen bekannten Motoren wird ein ringförmiges inneres Statorelement von zwei äußeren ringförmigen Statorelementen umschlossene Das innere Statorelement weist eine Anzahl von Polen auf, die die Zentral öffnung umgeben und in entgegengesetzte Richtungen vorstehen. Jedes äußere Statoreiement weist ebenfalls eine Anzahl von Posen auf, die dessen zentrale öffnungen umgeben. Die äußeren Statoreiernente sind den einander gegenüberliegenden Seiten des inneren Statoreiementes zugeordnet derart, daß die Pole der äußeren Statorelemente in den Zwischenräumen der Pole des inneren Statoreiementes liegen, die auf die äußeren Statorelemente gerichtet sind. Zwei elektrische Wicklungen nahe den beiden Seiten des inneren Statoreismentes umgeben die beiden Sätze der ineinander greifenden Pole und ein einziger Vielfachpolpermantentmagnetrotor liegt innerhalb der beiden Sötze der ineinanderfreifenden PoIe₀ Jedes äußere Statorelement weist eine äußere Umfangswand auf und die beiden Um-

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fangswände zusammen umschließen den Motor gehäuseartig.

Derartige Schrittschaltmotoren werden allgemein angewendet, beispielsweise in Rechneranlagen, Druckern und Floppscheibenantrieben sowie auch in textverarbeitenden Schreibautomaten. Für solche Anlagen wird eine zunehmend höhere Arbeitsgeschwindigkeit erwartet, was wieder ein größeres Drehmoment der Schrittschaltmotoen erfordert. Außerdem wird eine größere Schrittgenauigkeit verlangt, weil eine höhere Arbeitsgenauigkeit der Anlagen erwartet wird. Gleichzeitig sollen aber die Kosten der Motoren niedriger werden.

Das Motordrehmoment steigt mit einer Verringerung des Luftspaites zwischen dem Rotor und den kreisförmig angeordneten Polen an, innerhalb deren sich der Rotor dreht. Die Schrittschaltgenauigkeit ist abhängig von einem gleichmäßigen Abstand zwischen den Polen, d,ho jeder Pol sollte möglichst genau in der Mitte zwischen den beiden ihm benachbarten Polen liegen. Um den Luftspalt eng und den Abstand zwischen den in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Polen genau halten zu können, ist eine möglichst starre Verbindung zwischen den äußeren und den inneren Statorelementen notwendig.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine solche starre Verbindung auf einfache, kostengünstige Weise herzustellen.

Bei einigen bekannten Schrittschaltmotoen, wie einer beispielsweise in der US-PS 3 633 055 dargestellt ist, weist das innere Statorelement zwei tassenf örmige Bauteile auf _? die Rücken an Rücken aneinander liegend angeordnet sind, während

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die äußeren Statorteile ebenfalls tassenförrnig ausgebildet sind. Die zylindrische Außenwand jedes tassenf örmigen äußeren Statorteiles überdeckt dabei teleskopartig die zylindrische Außenwand des entsprechenden tassenf örmigen inneren Statorteiles. Es ist jedoch schwierig, im üblichen Ziehverfahren für die Herstellung der tassenf örmigen Statorteile aus Metall diese so genau zu machen, daß sie genau zylindrisch sind. Deshalb liegen die beiden zugehörigen tassenförmigen Statorteile meist nicht genau achsgleich ineinander mit genau zylindrischen Ringspalt zwischen sich. Dies ist die Ursache dafür, daß der Luftspalt oft breiter als gewünscht und die Polabstände in Umfangsrichtung oft unregelmäßig sind.

Es ist deshalb insbesondere Aufgabe der Erfindung, diese Nachteile zu vermeiden und gemäß der Erfindung geschieht dies im wesentlichen dadurch, daß das innere Statorteil aus zwei Scheiben besteht, die Rücken an Rücken aneinander liegen und ohne Umfangswände ausgeführt sind, die die entsprechenden Umfanswände der äußeren, tassenf örmigen Statorteile einander teleskopartig übergreifen. Die oben geschilderten Probleme, die sich daraus ergeben, daß sich die Umfangswände der inneren und der äußeren Statorteile teleskopartig überdecken, sind also bei der erfindungsgemäßen Lösung mit den inneren Scheiben ohne zylindrische Umfangswände nicht gegeben. Ein weiterer Vorteil der fehlenden zylindrischen Umfangswände der scheibenförmigen inneren Statorteile besteht darin, daß mehr Raum zwischen den Statorzähnen und der Wand des äußeren Statorteiles gegeben ist, so daß mehr Wicklungswindungen untergebracht werden können. Je mehr Windungen die Wicklung aber aufweist, desto größer ist das aufbringbare Motordrehmoment.

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Bei den oben beschriebenen bekannten Motoren sind die beiden äußeren tassenförmigen Statorteile an ihren freien Kanten durch einen Epoxydkieber miteinander verbunden. Hierbei handelt es sich um ein zeitaufwendiges Klebeverfahren und auch der anzuwendende Epoxydkieber kostet Geld. Darüberhinaus ist das Kleben nicht zu zuverlässig, als daß sich nicht manchmal die tassenf örmigen Statoraußenteile voneinander trennen wurden oder zumindest gegeneinander schiefstellen, wodurch das Drehmoment und die Schrittschaltgenauigkeit leiden.

Die Erfindung löst dieses Problem dadurch, daß die inneren Statorplatten und ■••9 äußeren tassenf örmigen Statorgehäuseteiie starr miteinander verbunden sind und zwar auf mechanischem Wege, jedoch ohne Anwendung zusätzlicher mechanischer Befestigungsmittel.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig.l einen erfindungsgemäßen Schrittschaltmotor als Seitenansicht,

Fig.2 einen Axialschnitt durch den Motor,

Fig.3 einen Teil der Anordnung gemäß Fig.2 in größerem Maßstab,

Fig.4 in einer Fig.3 entsprechenden Darstellung die Verbindung der tassenf örmigen äußeren Statoraußengehäuseteile mit den Statorscheiben,

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Fig.5 eine Statorscheibe als Ansicht auf eine ihrer Flächen,

Fig.6 einen Schnitt durch eine Statorscheibe entlang der Linie 6-6 in Fig.5,

Fig.7 eine Ansicht auf eine der tassenf örmigen Statoraußengehäuseteile und

Fig.8 einen Schnitt durch das tassenf örmige Statoraußengehäuseteil der Fig.7 entlang der Linie 8-8 in Fig.7.

Der zur Erläuterung der Erfindung ausgewählte Schrittschaltmotor weist zwei Statorscheiben 10,11 (Rg.2) und zwei tassenf örmige äußere Statorgehäuseteile 12,13 (Fig.1,2) auf. Die Statorscheiben 10,11 sind im wesentlichen identisch, weshalb nur eine dieser Scheiben, die Statorscheibe 10, zur näheren Erläuterung in Fig.5,6 dargestellt ist. Entsprechend sind auch die beiden tassenf örmigen äußeren Gehäuseteile 12,13 im wesentlichen identisch, weshalb von den beiden Statorgehäuseteilen zur näheren Erläuterung nur das Gehäuseteil 12 in Fig. 7,8 dargestellt ist.

Gemäß Fig.5,6 hat die Statorscheibe 10 die Form einer runden Kreisringscheibe mit der zentralen öffnung 14. Die öffnung 14 wird von einer Anzahl etwa keilförmiger Pole 15 umgeben, die in Umfangsrichtung gleichen Abstand voneinander haben. Alle Pole stehen in einer Richtung senkrecht zur Ebene der Scheibe 10. In der Richtung in der die Pole 15 von der Scheibe 10 abstehen, ist der äußere Scheibenrand 16 abgebogen. Der Scheibe sind außerdem ein Paar Positionierlöcher 17 und eine Positioniernase 18 zugeordnet, die sich vom Scheibenrand aus radial nach außen erstreckt.

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Mit zwei Ausnahmen ist die Statorscheibe 11 der beschriebenen Statorscheibe identisch, und es sind in Fig. 1 bis 4 für die bei den Statorscheiben 10,11 gleichen Teile gleiche Bezugszeichen verwendet, wobei den für die Statorscheibe verwendeten Bezugszeichen ein Apostroph angefügt ist, soweit sie für die Statorscheibe 11 verwendet werden. Die beiden Unterschiede sind die Anordnung der Löcher 17 bzw.17', und die der Nase 18 bzw.18', die bei der Statorscheibe 11 gegenüber der Statorscheibe 10 in Umfangsrichtung um eine halbe Polteilung versetzt sind.

Jm den inneren Stator des Schrittschaltmotors zu bilden, liegen die beiden Statorscheiben Rücken an Rücken aneinander, wobei die Löcher 17,17' und die Nasen 18,18' gleichachsig angeordnet sind. Die beiden Scheiben sind dauerhaft miteinander verbunden, indem sie seispielsweise miteinander verschweißt oder verklebt sind. Infolge dsr Zuordnung der Löcher 17,17' relativ zueinander sind die Mittellinien der Pole 15' der Statorscheibe 11 um eine halbe Polteilung gegenüber den Mittellinien der Pole 15 der Statorscheibe 10 in Umfangsrichtung versetzt. Die abgebogenen Ränder 16,16' der beiden Statorscheiben 10,11 bilden eine rings um die Statorscheiben laufende Umfangsnut 19 (Fig.3), wenn die Statorscheiben 10,11 miteinander verbunden sind.

Das tassenf örmige Gehäuseaußsnteil 12 (Fig.7,8) hat eine runde Form und ist mit einer zentralen Öffnung 23 in seiner Rückenscheibe 24 versehen. Die Öffnung ist von einer Anzahl keilförmiger Pole 25 umgeben, die in Umfangsrichtung gleiche Abstände voneinander haben. Die Pole 25 sind in einer Anzahl vorgesehen, haben Abstände voneinander und haben eine Größe, daß sie in Anzahl, Abständen und Größe den Polen 15 der Scheibe 10 entsprechen. Alle Pole 25

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sind in gleicher Richtung senkrecht zu der Rückenscheibe 24 des Gehäuseteiles gerichtet. In der gleichen Richtung steht die zylindrische Wand 26 von der Rückenscheibe 24 des Gehäuseteiles weg. Der äußere Umfangsrand 27 der zylindrischen Außenwand 26 hat gegenüber der übrigen Wand einen etwas größeren Durchmesser, so daß der Innendurchmesser des Umfangsrandes 27 etwa gleich ist dem Außendurchmesser der Statorscheibe 10 und die Statorscheibe 10 mit ihrem Rand 16 eben gerade in den Rand 27 des Gehäuseteiies 12 eingeführt werden kann (Fig.2,3). Der im Durchmesser erweiterte Rand 27 bildet auch einen Anschlag in der Form einer Ringschulter 29 innerhalb der Wand 26. In die Innenseite der Wand 26 ist ferner eine von der Rückwand 24 aus axial nach außen zum Rand 27 sich erstreckende U-förmige Nut 28 eingefügt. Der Querschnitt der Nut 28 ist so bestimmt, daß die Positioniernase 18 der Statorscheibe 10 gerade eben in die Nut eingeführt werden kann.

Mit einer Ausnahme ist das Statorgehäuseteil 13 identisch dem Stator gehäuseteil 12. Für gleiche Teile sind wieder gleiche Bezugszeichen verwendet, wobei den für das Gehäuseteil 12 verwendeten Bezugszeichen ein Apostroph angefügt ist, wenn sie für das Gehäuseteil 13 verwendet werden (Fig.l bis 4). Die eine Ausnahme ist die Anordnung der Nase 28' beim Gehäuseteil 13, die gegenüber der Nase 28 des Gehäuseteiles 12 um eine halbe Polteilung versetzt ist.

Vor dem Zusammenbau des Motors wird eine Tragplatte 33 in geeigneter Weise festgelegt, indem sie durch Schweißen oder beispielsweise Kleben der Außenseite der Rückenscheibe 24 des Statorgehäuseteiles 13 zugeordnet wird. Die Tragplatte weist Monagelöcher 34 und eine zentrale Öffnung auf, die von einem

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senkrecht zur Tragplatte stehenden Ringflansch umrundet wird.

Der Zusammenbau des Motors beginnt damit, daß die Statorscheiben 10,11 miteinander verbunden werden. Um die Pole 15 der Scheibe 10 wird eine Wicklung aus elektrisch leitendem Draht 31 gelegt, der auf eine Spule 32 aufgewickelt ist (Fig.2). Eine entsprechende Wicklung 31' ist um die Pole 15' der Scheibe 11 gelegt. Daraufhin wird das Statorgehäuseteil 12 über die Statorscheibe 10 gestülpt, wobei der Scheibenrand 16 in den Gehäuserand 27 eingeführt wird und die Nase 18 in die Nur 28 eingeführt wird (Fig.l). In entsprechender Weise wird Jas Gehäuseteil 13 auf die Statorscheibe 11 gestülpt, wobei der Scheibenrand 16' in den Gehäuserand 27' und die Nase 18' in die Nut 28' eingeführt werden. Das Zusammenwirken der Nasen 18,18' mit den Nuten 28,28' sichert eine ordnungsgemäße Stellung des Statorgehäuses 12,13 gegenüber den Statorscheiben 10,13 in Umfangsrichtung. Das Zusammenwirken der Ränder 16,16' der Scheiben 10,11 mit den Schultern 29,29' der Gehäuseteile 12,13 sichert die richtige Stellung des Statorgehäuses gegenüber den Statorscheiben in axialer Richtung. Darüberhinaus ergeben die Nuten 28,28' Öffnungen, durch die nicht dargestellte Stromführungskabel hindurchgeführt werden können, um den Wicklungen 31,31· Strom zuführen zu können.

Mitteils eines Werkzeuges 38 mit kegelförmigem Ende (Fig.4), werden die freien Ränder 27,27' in die Nut 19 zwischen den Rändern 16,16' der Statorscheiben 10,11 hineingedrückt. Dies kann entlang den Rändern 27,,27' an einigen auf den Umfang verteilten Stellen 39 geschehen (Fig.l), um so eine dauerhafte mechanische Verbindung jeder Statorscheibe 10 bzw. 11 mit ihrem Gehäuseteil 12 bzw. 13 zu ergeben. Zum gleichen Zweck können jedoch auch in entsprechender Weise

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die Ränder 27,27' auf ihrer ganzen Länge in die Nut 19 eingedrückt werden.

In dem Flansch 35 der Tragplatte 33 ist ein Lager 40 angeordnet (Fig.2). Eine Rotorbaugruppe weist einen hülsenf örmigen Permanentmagnetenrotor 41_S eine Scheibe 42 am einen Ende des Rotors sowie eine Welle 43, die an der Scheibenmitte angesetzt ist, auf. Diese Rotorbaugruppe wird der vorbeschriebenen Statorbaugruppe zugefügt. Hierzu wird sie in die Öffnungen 14,23 in den Statorscheiben und dem Statorgehäuse eingeführt, während die Welle 43 durch das Lager 40 hindurch geführt wird, wobei das Lager in dem Umfangsspait zwischen der Welle 43 und dem Rotor 41 untergebracht ist.

Das in der Zeichnung dargestellte und oben beschriebene Ausführungsbeispiel stellt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dar, trotzdem handelt es sich nur um ein Ausführungsbeispiel, das abgewandelt werden kann, ohne den Kern der Erfindung zu verändern.

Zum Zwecke der Zusammenfassung kann die Erfindung nochmals dahingehend erläutert werden.

Gegenstand der Erfindung ist ein Schrittschaltmotor mit einem Paar ringfömiger Statorscheiben, von denen jede eine Anzahl von Polen aufweist, die um die zentrale Scheiben Öffnung herum angeordnet sind, wobei die Statorscheiben Rücken an Rücken aneinander liegen und die Pole nach beiden Seiten wegstehen. Zum Stator gehört außerdem ein Paar von zylindrischen, tassenförmigen äußeren Statorgehäuseteilen, von denen jedes eine Anzahl von Polen aufweist, die um

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eine Öffnung in der Rückenscheibe des Gehäuseteiles herum angeordnet sind und von dieser in der gleichen Richtung abstehen, wie die zylindrische Außenwand des Gehäuseteiles. Die Außenränder der Statorscheiben bilden eine Umfangsnut, in die die freien Außenränder der Gehäuseteile eingebogen sind, um die Statorscheiben und die Gehäuseteile miteinander zu verbinden. Jede Statorscheibe ist mit Positionierungsmitteln versehen, beispielsweise einer radial abstehenden Nase, während jedes Gehäuseteil ein entsprechendes Positionierungsmittel aufweist, beispielsweise eine die Nase aufnehmende Nut, um die Scheiben und die 3ehäuseteiie in Umfangsrichtung gegeneinander festzulegen. Entsprechende fvüttel sind für die Sicherung in axialer Richtung vorgesehen

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Claims

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Anmelder: IMC Magnetics Corp.

570 Main Street, Westbury, New York 11591 U.S.A.

Bezeichnung der

Erfindung: Schrittschaltmotor

Patentansprüche:

1. j Schrittschaltmotor, gekennzeichnet durch folgende Merkmale

1.1. ein Paar runde Statorscheiben (10,11) weist jeweils eine zentrale Öffnung (14) und eine Anzahl von Polen (15) auf, die um die öffnung herum angeordnet sind und wobei die Statorscheiben Rücken an Rücken aneinanderliegend miteinander verbunden sind und die Pole von den äußeren Scheibenflächen abstehen;

1.2. ein Paar äußere tassenf örmige Statorgehäuseteile (12,13) weist jeweils eine Rückenscheibe (24) auf, die eine zentrale Öffnung (23) aufweist und an die eine zylindrische Außenwand (26) angesetzt ist, wobei eine Anzahl von Polen (25) die Öffnung umgeben und auf der Seite der Rückenscheibe von dieser abstehen, auf der die Außenwand angesetzt ist;

1.3. die tassenförmigen Statorgehäuseteile (12,13) greifen von den Außenflächen der Statorscheibe (10,11) her über diese, wobei die Pole (25)

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der Statorgehäuseteile zwischen je zwei Polen (15) der zugehörigen Statoracheiben Hegen und die Statorgehäuseteile mit den äußeren Rändern (27) ihrer zylindrischen Außenwände (26) um die äußeren Ränder (16) der jeweiligen Statorscheibe herumgeführt sind;

1.4. die äußeren Ränder (16) der Statorscheiben (10,11) sind so gegeneinandergeneigt, daß sie eine Umfangsnut (19) zwischen sich begrenzen;

1.5. in die gemäß 1.4. bestehende Umfangsnut (19) sind die freien Ränder (27) der Seitenwände (26) der äußeren tassenf örmigen Staturgehäuseteile (12,13) eingebogen, um das jeweilige Gehäuseteil mit der ihm zugehörigen Statorscheibe mechanisch zu verbinden.

2. Schrittschaltmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Ränder (16) der Statorscheiben (10,11) derart zueinander geneigt sind, daß sie eine über den gesamten Umfang im wesentlichen endlose Nut (19) bilden, in die die freien Ränder (27) der zylindrischen Außenwände (26) der tassenf örmigen Statorgehäuseteile (12,13) an einigen über den Umfang verteilten Stellen (39) eingedrückt sind.

3. Schrittschaltmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Rand (16) jeder Statorscheibe (10 bzw.12) aus der Ebene dieser Statorscheibe mit Bezug auf die jeweilige andere Statorscheibe (11 bzw.10) nach außen abgebogen ist, um so die Umfangsnut (19) zu bilden.

4. Schrittschaltmotor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Positioniermittel (18) jeder der Statorscheiben (10,11) sowie durch entsprechende Posi-

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tioniermittel (28) jedes tassenf örmigen Statorgehäuseteiles (12,13), wobei die Positioniermittel der Statorscheibe und des jeweils zugehörigen Gehäuseteiles zusammenwirken, um diese in Umfangsrichtung gegeneinander festzulegen.

5. Schrittschaltmotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Positioniermittel jeder Statorscheibe (10,11) eine von dieser Scheibe radial abstehende Nase (18) ist, während das Positioniermittel jedes äußeren tassenf örmigen Gehäuseteiles (12,13) eine Nut (28) in der zylindrischen Außenwand des Gehäuseteiles ist, in die die jeweilige Nase mit geringem Spiel einführbar ist.

6. Schrittschaltmotor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Anschlagmittel (29) jedes tassenf örmigen Gehäuseteiles (12,13), das mit einem entsprechenden Anschlagmittel (16) der jeweils zugehörigen Statorscheibe (10,11) zusammenwirkt, um Gehäuseteil und Statorscheibe bzw. deren Pole (15,25) in axialer Richtung gegeneinander festzulegen.

7. Schrittschaltmotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlagmittel jedes tassenf örmigen Gehäuseteiles (12,13) eine Ringschulter (29) auf der Innenseite der zylindrischen Außenwand (26) ist, an der die zugehörige Statorscheibe (10,11) mit ihrem äußeren Rand (16) anliegt.

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