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Selbstanlassender Synchronmotor, insbesondere Schrittmotor, geringer
Leistung Die Erfindung betrifft einen selbstanlassenden Synchronmotor, insbesondere
einen Schrittmotor, geringer Leistung mit zwei koaxial angebrachten Statoren und
Spulen, die beiderseits Polplatten mit Statorpolen besitzen, wobei die Statorpole
mit dauermagnetischen N- oder S-Polen wenigstens eines Rotors zusammenwirken, und
die Phasenverschiebung zwischen dem Fluß der Rotorpole und dem der zugeordneten
Pole des ersten Stators um etwa 90° gegenüber der Phasenverschiebung zwischen dem
Fluß der Rotorpole und dem der Pole des zweiten Stators verschoben ist. Die Verwendung
solcher Motore als Schrittmotor ist bekannt, wobei -n Schritte pro Umdrehung möglich
sind, wenn n die Anzahl der Statorpole ist. Die Fortschaltung des Ankers wird hierbei
durch nacheinanderfolgende Erregung der am Umfang des Stators verteilt angeordneten
Pole bewirkt.
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Gemäß der Erfindung besteht nun bei einem solchen selbstanlassenden
Synchronmotor jede Spule aus zwei Spulenhälften, bei denen je ein Ende jeder Spulenhälfte
gesondert und die übrigen zwei Enden gesondert oder kombiniert ausgeführt sind.
Ein Vorteil dieser Bauart ist, daß bei geeigneter Speisung der vier Spulenhälften
ein Schrittmotor mit 2 h Schritten pro Umdrehung erhalten wird und der Motor dann
als Synchronmotor wie auch als Schrittmotor mit h Schritten bzw. als Schrittmotor
mit 2 n Schritten pro Umdrehung verwendbar ist.
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Im ersten Falle kann der Motor als ein mit Wechselstrom gespeister
Kondensatormotor wirken, wenn je zwei Spulenhälften in Reihe geschaltet werden.
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Im zweiten Falle können die in Reihe geschalteten Spulenhälften mit
Impulsen gespeist werden.
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Im dritten Falle können nach einem weiteren Merkmal der Erfindung
die vier Spulenhälften mit gleichgerichteten Impulsen gespeist -werden, die um 90°
zueinander verschoben sind. Die Impulse können entweder elektronisch oder auf mechanischem
Wege, z. B. durch Kollektoren oder Schalter, zugeführt werden.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert.
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F i g. 1 ist ein Querschnitt des Motors nach der Erfindung; in F i
g. 2 ist die Speisung und die Wirkungsweise des Motors veranschaulicht; F i g. 3
ist eine schaubildliche Darstellung in axialer llbereinanderordnung der zum Motor
gehörenden Einzelteile.
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In F i g. 1 und 3 sind die linken und rechten Statoren mit einem Kern
3 bzw. 4 versehen. Jeder Kern trägt zwei Spulenhälften 5 und 6 bzw. 7 und 8, die
an den Seiten der Polplatten 9 und 10 bzw. 11 und 12 mit Polzähnen 13 und 14 bzw.
15 und 16 versehen sind.
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Der dauermagnetische Rotor ist mit 17 bezeichnet. Die Zahl der Polpaare
ist gleich derjenigen der Statoren.
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Die Statoren 1 und 2 sind versehen mit Nocken
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bzw. 41, die in Nuten 42 bzw. 43 gleiten können, welche derart im Gehäuse
44 angeordnet sind, daß die Polzähne der Statoren 1 und 2 gegeneinander über 90
elektrische Grad verschoben sind.
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Im dargestellten Falle sind die Statorzähne der Statoren 1 und 2 um
90° zueinander verschoben, aber es ist einleuchtend, daß die Statorzähne der Statoren
auch gefluchtet sein können, wenn zwei Rotoren verwendet werden, deren Pole um 90°
zueinander verschoben sind.
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Die Spulen 5, 6 bzw. 7, 8 haben zwei Anzapfungen 45-46, 47-48 bzw.
49-50, 51-52, die durch die Nuten 53 und 54 hindurch zu den Anschlüssen 57
in der Lagerplatte 58 führen, welche mit einem Lager 59 für drehbare Anordnung der
Rotorwelle versehen ist. Die Lagerplatte 58 kann an dem Gehäuse 44 mittels
Schrauben 61 befestigt werden, die durch die Nuten 55 und 56 hindurchgeführt werden.
Die Anschlüsse 57 in der Lagerplatte 58 werden durch eine Kappe 62 abgedeckt.
In
F i g. 2 sind die Statorzähne der Statoren 1 und 2 entwickelt und sechs Lagen des
Rotors 17 von F i g. 1 für einen Schrittmotor mit 2 n Schritten dargestellt.
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Die Spulenhälften der Statoren sind mit I und III bzw. 1I und IV bezeichnet,
wobei Mittelanzapfungen angewendet sind.
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Weiterhin können zwei Drehschalter oder Drehkollektoren 18 und 19
verwendet werden, die je mit einem Schaltarm 20 bzw. 21 und zwei Kontaktringen
22 und 23 bzw. 24 und 25 versehen sind, welche je einen Bogen von l35° umfassen.
Die Schaltarme sind miteinander gekuppelt und um 90° zueinander verschoben. Sie
sind z. B. mit der negativen Klemme und die Mittelanzapfungen der Spulen mit der
positiven Klemme einer Gleichspannungsquelle verbunden. Die Wirkungsweise ist wie
folgt: In der dargestellten Lage werden die Pole 26 und 27 von den Spulenhälften
I und IV z. B. derart erregt, daß sie beide Südpole und die Pole 28 und 29 Nordpole
sind. Der N-Pol des Rotors in der Lage a befindet sich also in der dargestellten
Zwischenlage zwischen 26 und 27.
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Angenommen ist, daß die Schaltarme im Uhrzeigersinne verdreht werden.
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In der nächsten Lage des Armes 20 ist der Pol 26 infolge der Spulenhälfte
I noch stets Südpol, während der Arm 21 den Ring 24 verläßt und die Spulenhälfte
IV stromlos ist. Dadurch wird der Rotor in die Lage b mit seinem N-Pol dem Pol 26
gerade gegenüberliegend gedreht.
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In der dritten Lage des Armes 20 ist der Pol 26
noch
stets S und der Pol 28 N, und durch den Kontakt des Armes 21 mit dem Ring 25 wird
die Spule II erregt, so daß der Pol 29 eine Polarität S statt N erhält und
der N-Pol des Rotors sich also in eine mit c bezeichnete Zwischenlage verschiebt.
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In der vierten Lage des Armes 20 verläßt er den Ring 22, so daß die
Spulenhälfte I stromlos wird, wobei der Pol 29 infolge der Spulenhälfte 1I
noch stets ein S-Pol ist, so daß der N-Pol des Rotors sich in die Lage d dem Pol
29 gerade gegenüber verschiebt.
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In der fünften Lage schließt der Arm 20 Kontakt mit dem Ring 23, so
daß die Spulenhälfte III erregt wird und die zugeordneten Statorpole umgepolt werden,
d. h., daß der Pol 28 ein S-Pol wird, während der Pol 29 noch S-Pol bleibt. Folglich
verdreht sich der Rotor in die mit e bezeichnete Lage, in der der N-Pol eine Zwischenlage
zwischen den S-Polen 28 und 29 annimmt.
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In der sechsten Lage des Armes 20 ist der Pol 28
infolge
der Spulenhälfte III noch stets S-Pol. Der Arm 21 verläßt den Ring 25, so daß die
Spulenhälfte II stromlos wird und der Pol 29 nicht mehr erregt wird, so daß
der Rotor die Lage f mit seinem N-Pol dem Pol 26 gerade gegenüber einnimmt.
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Nacheinander sind also die Spulenhälften 1-IV, I, 1-1I, 1I, II-III
und 111 erregt worden und in gleicher Weise weitergehend, werden die Spulenhälften
III-IV, IV und IV-I erregt, wodurch der Zyklus vervollständigt ist.
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Durch die Zwischenlage wird -also erreicht, daß statt n Schritte,
bei Anwendung nur einer Spule für jeden Stator, 2 n Schritte möglich sind, da die
beiden Statoren die Arbeit von vier Statoren leisten.
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Bei Verwendung zweier getrennter Rotoren kann der Stator 2 mit den
Polen in gleicher Richtung wie die des Stators 1 umgedreht werden.
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Der Drehungswinkel der Arme 20 und 21 kann im Zusammenhang mit der
gewünschten Schrittzahl bestimmt werden.
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Es ist einleuchtend, daß die Statorpole auch in bekannter Weise am
Innenumfang der Spulen angebracht werden können.