DE2918508C2 - Elektrischer Mikromotor für Schrittschaltbetrieb - Google Patents
Elektrischer Mikromotor für SchrittschaltbetriebInfo
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- G04C3/14—Electromechanical clocks or watches independent of other time-pieces and in which the movement is maintained by electric means incorporating a stepping motor
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Mikromotor für Schrittschaltbetrieb nach dem Oberbegriff
des Patentanspruches 1.
Ein derartiger Mikromotor ist aus der DE-OS 28 583 bekannt. Dieser Mikromotor weist einen permanentmagnetischen
Rotor sowie einen Stator mit einer elektrischen Erregerspule und einem Eisenkern
auf, wobei der Stator Polstücke aufweist, die im Abstand voneinander angeordnet sind und zwischen
denen der Rotor drehbar gelagert ist. Die Magnetisiert!"" d"c R«t«rc nnH Hip Fnrm Hpx Pnlstürlce sind dabei
so ausgebildet, daß der Rotor wenigstens eine stabile Gleichgewichtsstellung einnimmt, die bezüglich einer
ersten Drehrichtung derjenigen Stellung vorangeht, in der das von einem Permanentstrom in der Erregerspule
erzeugte Drehmoment sein Maximum erreicht. Die Erregerspule ist mit einer Steuervorrichtung verbunden,
mit der der Erregerspule aus jeder stabilen Gleichgewichtsstellung des Rotors heraus ein Antriebsimpuls
einer ersten Polarität zugeführt wird. Die Amplitude und die Dauer dieses Antriebsimpulses sind so berechnet,
daß der Rotor sich in der ersten Drehrichtung bis zur nächsten stabilen Gleichgewichtsstellung bewegt.
Um den Mikromotor in die andere Drehrichtung umzuschalten, wird der Erregerspule aus einer Gleichgewichtsstellung
heraus ein Vorimpuls ebenfalls der ersten Polarität zugeführt, dessen Amplitude kleiner als diejenige
des Antriebsimpulses ist und dessen Dauer kürzer als der zeitliche Abstand der Antriebsimpulse bei der
Bewegung des Rotors in der ersten Drehrichtung ist. Unmittelbar nach dem Vorimpuls, der den Rotor in der
ersten Drehrichtung bewegt, wird der Erregerspule ein Antriebsimpuls zugeführt, die den Rotor in der entgegengerichteten
Drehrichtung beschleunigt.
Der Energieverbrauch eines derartigen Motors ist noch relativ hoch; außerdem ist die Kontrolle des Bewegungsablaufes
nicht optimal, insbesondere während des Einlaufes des Rotors in die neue Gleichgewichtsstellung.
Aus der Zeitschrift Feinwerktechnik und Meßtechnik, 85. Jahrgang, 1977, Heft 3, Seiten 107 ff. (Sonderdruck
der Fa. Papst, Abschnitt 2.2.3.c) ist erwähnt, daß elektrische Schrittmotoren elektronisch durch einen
Kurzschluß der Erregerspule gedämpft werden können. In diesem Artikel ist jedoch vermerkt, dab diese Maßnahme
bei den meisten Schrittmotoren keinen Erfolg zeige, weil die elektrischen Zeitkonstanten der Wicklungen
häufig in der Größenordnung der mechanischen Schwingungsdauer des Rotors liegen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Mikromotor für Schrittschaltbetrieb der in
Rede stehenden Art anzugeben, bei dem die Kontrolle des Bewegungsablaufes bei geringem Energieverbrauch
und gleichwohl hoher Drehgeschwindigkeit verbessert wird.
Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch die in dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1
angegebenen Merkmale gelöst.
Durch die angegebene Kombination wird eine höhere Präzision bei der Schaltung des Schrittmotores bei
geringem Energieverbrauch erreicht. Durch die Dämpfung des Rotors mit Hilfe des Kurzschlusses der Erregerspule
wird der Bewegungsablauf kontrolliert, unterstützt durch den Meßkreis, der die von dem Rotor in
der Erregerspule induzierte elektromotorische Kraft zum Steuern des Kurzschließens mißt. Dies erlaubt
insgesamt eine präzise Umschaltung des Motors bei hohen Drehgeschwindigkeiten, so daß die Steuerimpulse
insbesondere in der Rückwärtsdrehrichtung schnell aufeinander folgen können. Die Kontrolle des
Bewegungsablaufes kann auch dadurch verbessert werden, daß der Meßkreis das Überschreiten einer vorgegebenen
Schwelle nach einem ersten Null-Durchgang der elektromotorischen Kraft mißt. Das Einlaufen des
diese Weise optimal kontrolliert.
nung näher erläutert, in der vorteilhafte Ausführungsformen dargestellt sind. Es zeigt
Fig. 1 eine Draufsicht auf einen bekannten Motor, auf den die vorliegende Erfindung anwendbar ist:
Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie A,A' von Fig. 1;
Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie A,A' von Fig. 1;
Fig. 3 ein elektrisches Schema des erfindungsgemäßen Motors;
Fig. 4 eine grafische Darstellung der wesentlichen
Fig. 4 eine grafische Darstellung der wesentlichen
Momentkomponenten für den Rotor als Funktion seines Drehwinkels und der Zeit;
Fig. 5 eine grafische Darstellung der zeitabhängigen
Spannungsänderungen an den Spulenenden und der Winkelstellung des Rotors für einen Antrijbsimpuls in
üblicher Richtung und ohne Bremsung und
Fig. 6 eine Fig. 5 ähnliche grafische Darstellung, die den Antrieb in umgekehrter Richtung dargestellt,
gefolgt von einer erfindungsgemäß ausgeführten Bremsung.
Die Fig. 1 und 2 zeigen einen Micromotor für
Schrittschaltbetrieb, der einen scheibenförmigen Rotor 1 aufweist, welcher axial in einer ersten ringförmigen
Außenzone der Scheibe derart magnetisiert ist, daß er N/6-Polpaare aufweist, wobei die Pole abwechselnd
positiv und negativ auf jeder Oberfläche der Scheibe sind. Die Scheibe weist weiterhin in an sich bekannter
Weise (siehe CH-PS 5 81 920) eine zweite ringförmige magnetisierte Zone auf, die im Inneren der ersten Zone
liegt und die N/2-Polpaare aufweist, die ähnlich denjenigen der ersten Zone sind, aber zu ihnen eine Winkelverschiebung
aufweisen.
Die Achse des Rotors 1 wird in nicht dargestellten Lagern derart gehalten, daß der Rotor in einem Spalt
angeordnet ist, der zwischen den Polstücken der zwei Statorteile 2, 3 angeordnet ist, wobei letztere durch
Schrauben 4 mit einer Halterung 6 aus magnetisch nicht leitendem Material verbunden sind. Über die gleichen
Schrauben sind die Teile 2 und 3 mit einem Kern 7 einer Erregerspule M verbunden. Die Teile 2, 3 und 7 bilden
also einen stationären Magnetkreis, wobei die entsprechende Polarität der Polstücke eine Funktion der Polarität
des die Spule M durchfließenden Erregerstroms ist. Die Anschlüsse m,, m2 der Spule M sind mit einer
Steuervorrichtung 8 verbunden, die im einzelnen weiter unten im Zusammenhang mit Fig. 3 näher beschrieben
wird.
Die Polstücke der Teile 2 und 3 sind jeweils mit ausgeschnittenen, sich gegenüberstehenden Zähnen
versehen, wie sie mit 2' und 3' bezeichnet sind, wobei diese Zähne einen Winkelabstand voneinander von
z. B. β aufweisen, während ein geripptes Mittelteil mit 2" bzw. 3" bezeichnet ist. Die beiden magnetisierten
Zonen des Rotors befinden sich also je in einem Spalt mit variabler Höhe, wobei die Gesamtanordnung derart
ist, daß der Rotor während einer vollständigen Umdrehung N-6 stabile Gleichgewichtsstellungen aufweist,
deren Anordnung im Zusammenhang mit Fig. 4 beschrieben wird.
Fig. 3 zeigt das elektrische Schema der Steuervorrichtung, die insgesamt mit 8 bezeichnet ist und die mit
den Anschlüssen Wi1 und m2 der Spule M verbunden ist.
Die Vorrichtung enthält insbesondere eine Gleichstromquelle in Form einer Batterie 9 und vier MOS-Transistoren
T1 bis T4, deren Leiterwege einerseits mit
einem entsprechenden Anschluß der Batterie 9 und andererseits mit dem einen oder anderen Anschluß m,,
in; verbunden sind, wie es Fig. 3 zeigt. Die Steuerelektroden
der Transistoren T1 bis T4 werden durch die
Potentiale an den entsprechenden Stellen t\ bis t4 angesteuert,
wobei letztere mit einer Schaltanordnung 10 verbunden sind.
Die Antriebsimpulse, die einer ersten Drehrichtung des Rotors entsprechen, die im folgenden als normale
Drehrichtung bezeichnet wird, werden der Spule M zugeführt, wenn die Transistoren Tx und T4 in den
leitenden Zustand versetzt werden und die Transistoren 7"; und T3 gesperrt werden, mittels geeigneter Potentiale,
die während eines vorgegebenen Zeitraums an den Stellen I1 bis t, durch die Schaltanordnung 10 auftreten.
Während dieses Zeitraums ist also die Spule M über die geringen Widerstände der Leitungswege der
s MOS-Transistoren T1 und T4 mit den Anschlüssen der
positiven Pol (+) der Batterie und der Anschluß m2 mit
dem negativen Pol (—) der Batterie verbunden sind.
ίο die der normalen Drehrichtung entgegengesetzten
Drehrichtung der Spule M zugeführt, indem die Transistoren T2 und T3 in den leitenden Zustand versetzt
werden und Γι und T4 gesperrt sind. In diesem Fall ist
die Spule derart mit der Batterie 9 verbunden, daß /Ti1
mit dem negativen Pol und m2 mit dem positiven Pol der
Batterie verbunden sind, so daß M von einem Strom in entgegengesetzter Richtung zu derjenigen des vorhergehenden
Beispiels durchflossen wird.
Die an den Anschlüssen m1 und m2 der Spule anliegende Spannung ist mit u bezeichnet. Wie das in Fig. 3 dargestellte Schema erkennen läßt, ist der Schaltkreis auf übliche Art durch Dioden geschützt, wie z. B. D1 und D2, die im gegenläufigen Sinn Parallel zur Spule geschaltet sind, so daß sie die Spannung u in beiden
Die an den Anschlüssen m1 und m2 der Spule anliegende Spannung ist mit u bezeichnet. Wie das in Fig. 3 dargestellte Schema erkennen läßt, ist der Schaltkreis auf übliche Art durch Dioden geschützt, wie z. B. D1 und D2, die im gegenläufigen Sinn Parallel zur Spule geschaltet sind, so daß sie die Spannung u in beiden
Die Steuervorrichtung 8 weist eben zusätzlichen MOS-Transistor T5 auf, dessen Leitungsweg in Serie mit
einem Widerstand R zwischen dem Anschluß /n, und
dem positiven Pol der Batterie 9 geschaltet ist. Der Widerstand R ist erheblich größer als derjenige des
Leitungsweges eines MOS-Transistors im leitenden Zustande. Die Ansteuerung der Steuerelektrode des
Transistors T5 erfolgt mittels des an der Stelle t5 herrschenden
Potentials, die wiederum mit der Schaltanordnung 10 verbunden ist.
Leitet der Transistor T5 gleichzeitig mit dem Transistor
T4, so sind die Transistoren T1, T2 und T3 gesperrt
und die Spule M ist in Serie mit dem Widerstand R zwischen den Polen der Batterie 9 in der Richtung
geschaltet, die der normalen Drehrichtung des Rotors entspricht.
Fig. 3 läßt andererseits erkennen, daß die Spule Af in
dem Fall kurzgeschlossen ist, in dem die Transistoren T1
und T3 oder T2 und T4 gleichzeitig leiten.
Die Schaltanordnung 10 kann z. B. einen Quarzoszillator aufweisen, dessen Resonator symbolisch mit 11
bezeichnet ist. Dieser Quarzoszillator liefert Zeitimpulse, die z. B. einen logischen Teilerkreis durchlaufen
und dazu verwendet werden, um die Zeitpunkte und die
so Zeitdauern des Anlegens der vorgegebenen Potentiale an die Stellen I1 bis ts zu bestimmen, d. h. derjenigen
Potentiale, die die Transistoren Γ,, T5 in den leitenden
Zustand versetzen oder sperren, entsprechend dem Betriebsprogramm des Motors. Dieses wird im einzelnen
im Zusammenhang mit Fig. 4 beschrieben.
Das schematische Schaltbild von Fig. 3 zeigt weiterhin ein äußeres Steuerteil 12, das mit der Schaltanordnung
verbunden ist und durch dessen Betätigung sich der Motor in der zur normalen Drehrichtung entgegengesetzten
Richtung dreht, entsprechend dem zugehörigen Betriebsprogramm, mit dem die Anordnung 10
verbunden ist.
Obendrein läßt Fig. 3 erkennen, daß die Anschlüsse der Spule M ebenfalls direkt mit der Anordnung 10
verbunden sind. Letztere weist zu diesem Zweck ein Meßgerät auf, das eine Messung der in der Spule
erzeugten elektromotorischen Kraft ermöglicht und insbesondere eine Messung (z. B. mittels eines Schnitt-
Triggers) des Überschreitens einer vorbestimmten Schwelle nach dem O-Durchgang der Spannung U nach
einem Antriebsimpuls. Die Anordnung 10 kann in diesem Fall so ausgelegt sein, daß sie als Folge dieser
Messung die Transistoren T1 und T3 oder T1 und T4
derart in den leitenden Zustand versetzt, daß die Spule kurzgeschlossen ist, wie es weiter unten näher erläutert
werden wird.
Fig. 4 zeigt die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Motors durch Darstellung der einzelnen Komponenten
des auf den Rotor wirkenden Momentes und zwar einerseits als Funktion des elektrischen Winkels
N a, wobei mit α der Drehwinkel bezeichnet ist und mit N die Schrittzahl des Rotors für eine vollständige
Umdrehung bezeichnet ist, die wiederum der Zahl JV entspricht, wie sie im Zusammenhang mit den Fig. 1
und 2 erwähnt wurde und andererseits als Funktion der Zeit f.
Fließt kein Strom durch die Spule M, so wirkt auf den Rotor ein magnetisches Moment, das als Sperrmoment
bezeichnet wird und dessen Grundkomponente mit C0]
bezeichnet ist.
Wird die Spule von einem Permanentstrom / in Richtung mu m2 durchflossen, so ändert sich das entsprechende
auf den Rotor wirkende Drehmoment proportional zu Isin (N a). Eine Halbperiode dieses Drehmoments
ist in Fig. 4 gestrichelt dargestellt und mit C^+,
bezeichnet. Für einen schwächeren Permanentstrom erhält man z. B. die durch cip bezeichnete entsprechende
Drehmomentänderung und für einen Strom —/ erhält man die entsprechende mit cl(_) bezeichnete
Drehmomentänderung.
Die Komponente C0] des Sperrmomentes, die sich
mit der gleichen Periodizität wie das zu einem Permanentstrom gehörende Drehmoment ändert, ist zu ihm in
an sich bekannter Weise aufgrund der Anordnung der Pole auf dem Rotor phasenverschoben. Das Sperrmoment
erzeugt eine stabile Gleichgewichtsstellung des Rotors mit der Periode N a, wobei in der Zeichnung
zwei aufeinanderfolgende stabile Gleichgewichtsstellungen dargestellt und mit S1 und S2 bezeichnet sind. Der
Punkt F entspricht einer instabilen Gleichgewichtsstel-Iung des Rotors.
Um sicherzustellen, daß sich ein derartiger Motor als Funktion der Polarität des Erregerstroms in einer oder
der anderen Richtung dreht, wird üblicherweise der Punkt S1 auf 90° gelegt, so daß die Energie der
Antriebsimpulse in beiden Drehrichtungen praktisch gleich groß ist. Aufgrund von Herstellungstoleranzen
und Veränderungen der Betriebsbedingungen bevorzugt man jedoch im allgemeinen eine Drehrichtung, in
dem der Punkt S1 bezüglich der 90°-Stellung etwas
vorverlegt wird, so daß die vom Antriebsimpuls erzeugte Energie für eine Drehrichtung erhöht ist. Bei
den bisher verwendeten Motoren führt dies jedoch zur Aufgabe der Möglichkeit, den Motor in der umgekehrten
Drehrichtung zu betreiben, da die von den entsprechenden Impulsen erzeugte Energie, insbesondere
unter Berücksichtigung der üblicherweise festgelegten Betriebsbedingungen und erst recht in dem Fall, in dem
der Motor in einer Quarzuhr verwendet wird, nicht mehr ausreicht, am eine korrekte Betriebsweise im
anderen Drehsinn sicherzustellen.
In Fig. 4 ist das Drehmoment, das von einem der Spule zugeführten Stromimpuls erzeugt wird, wenn sich
deT Rotor zu Beginn in der stabilen Gleichgewichtsstellung Si bei N a - 80° befindet, nut Cl(+) bezeichnet. Die
Dauer des Antriebsimpulses beträgt z. B. 3,9 msec entsprechend einer Rotordrehung bis zu N a = 280'.
Fig. S zeigt ein Beispiel der Spannung u des Antriebsimpulses
und den Drehwinkel α als Funktion der Zeit. Die dem Rotor vom Antriebsimpuls erteilte kine-
s tische Energie ermöglicht ihm den Punkt F zu durchlaufen,
bis zu dem C01 negativ ist und ab dem das Sperrmoment in Laufrichtung wirkt, bis zur nächstfolgenden
stabilen Gleichgewichtsstellung S2. Es ist demzufolge
vorteilhaft, die Bewegung nicht durch einen Kurzschluß
ίο der Spule zwischen dem Ende des Antriebsimpulses und
Fzu dämpfen. Die Transistoren T1 bis T5 sind deshalb in
diesem Intervall gesperrt.
Um die Funktionsweise des Motors, insbesondere unter den in diesem Beispiel genannten Bedingungen zu
is verbessern, hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, den
Rotor durch Kurzsschließen der Spule mittels der Schaltanordnung abzubremsen, beispielsweise am Ende
eines bestimmten Zeitintervalls, das sich an das Ende des Impulses C,(+) anschließt. Dieses Intervall wird in
dem Fall durch den Teilerkreis der Schaltanordnung bestimmt und entspricht einem Drehwinkel, der um ein
Geringes größer ist als derjenige, an dem sich der Punkt F befindet. Eine andere Möglichkeit zur Steuerung des
Bremsens wird im Zusammenhang mit Fig. 6 näher erläutert.
Der Rotor hält demzufolge in der dem Punkt S1
entsprechenden Stellung mit einer starken Dämpfung seiner Schwingung um diese Stellung herum. Er hat
einen Schritt in normaler Drehrichtung ausgeführt.
Wird die äußere Steuervorrichtung für den entgegengesetzten Drehsinn betätigt, so daß beispielsweise die
entgegengesetzte Drehung ausgehend von der stabilen Gleichgewichtsstellung S2 beginnt, so läuft das Funktionsprogramm
der Schaltanordnung (oder Auslösevorrichtung) 10, d. h. die Bildungszeiten und die Anlegedauern
der Potentiale an die Stellen I1 bis ts, wie folgt
ab.
Von der stabilen Gleichgewichtsstellung aus wird dem Rotor ein Impuls Cfp, im folgenden Vorimpuls
genannt, durch gleichzeitiges Leiten der Transistoren T5
und T4 zugeführt, während die Transistoren Γ, bis T3
gesperrt sind. Die Amplitude des entsprechenden Erregerstroms ist durch den Widerstand R, der in Serie zur
Spule M geschaltet ist, begrenzt. Diese Amplitude und die Dauer des von der Schaltanordnung definierten
Impulses sind derart gewählt, daß der Rotor beschleunigt wird und sich in normaler Drehrichtung vorwärtsbewegt,
während die Energie dieses Vorimpulses nicht ausreicht, um ihm das Ausführen eines Schrittes in
so normaler Richtung zu ermöglichen. Diese Enrgie reicht gerade aus, um eine Drehung des Rotors wenigstens in
eine Zone zu ermöglichen, deren Winkelstellungen um eine Symmetrieachse zur stabilen Gleichgewichtsstellung
verteilt sind, bezüglich einer Stellung, in der die Wirkung eines Permanentstroms ihr Maximum aufweist.
Im in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel liegt diese Zone zwischen 460° und 480°.
Am Ende der Vorimpulsdauer befindet sich der Rotor demzufolge in der oben erwähnten Zone und ein
Antriebsimpuls in entgegengesetzter Richtung wird von der Anordnung 10 ausgelöst, d. h. daß die Transistoren
T2 und T3 gleichzeitig leiten und die Transistoren Γ,, T4
und T5 gesperrt sind. Das entsprechende Drehmoment
ist in Fig. 4 mit Q_j bezeichnet, wobei sich der Zeitmaßstab
am Ausgangspunkt dieses Impulses umdreht. Dieser in Fig. 4 dargestellte Zeitmaßstab ist nicht linear
im Gegensatz zum linearen Maßstab der Winkelstellungen des Rotors. Fig. 4 zeigt ein Beispiel der verschiede-
nen Zeiten der einzelnen oben erwähnten Phasen.
Fig. 6 zeigt die Änderung der Spannung u an den
Anschlüssen der Spule M sowie den Drehwinkel α als Funktion der Zeit umgehend von einem Zeitpunkt, der
in diesem Beispiel demjenigen entspricht, an dem der s Vorimpuls in der stabilen Gleichgewichtsstellung S2
angelegt wird. Bei dem in dieser Figur dargestellten Beispiel werden die Amplitude und die Dauer des
Vorimpulses derart gewählt, daß sich der Rotor in normaler Drehrichtung bewegt, bis er eine Stellung
erreicht, in der sich seine Bewegung unter dem Einfluß des Drehmoments C0) umkehrt und zwar in Richtung
der stabilen Gleichgewichtsstellung S2. Am Ende der
Vorimpulsdauer, d. h. nach 3,17 msec im gewählten Beispiel, wirkt ein Antriebsimpuls in entgegengesetzter is
Richtung, dessen Amplitude z. B. gleich derjenigen des Antriebsimpulses in normaler Drehrichtung ist und dessen
Dauer 3,9 msec beträgt, auf den Rotor und erteilt ihm eine kinetische Energie, die ausreicht, um einen
Schritt in entgegengesetzter Drehrichtung auszuführen, so daß er bis zur stabilen Gleichgewichtsstellung 5,
gelangt.
Wie die Fig. 5 und 6 erkennen lassen, schwingt der Rotor um die stabile Gleichgewichtsstellung, bevor er
dort zur Ruhe gelangt. Wie bereits weiter oben erwähnt, ist es vorteilhaft, den Rotor dadurch abzubremsen,
daß die Spule M ab einem bestimmten Zeitpunkt kurzgeschlossen wird, der nach dem Ende des
Antriebsimpulses liegt. Die erste bereits erwähnte Lösung bestand darin, ein fest definiertes Zeitintervall
bezüglich des Antriebsimpulses vorzusehen.
Fig. 6 zeigt eine andere Möglichkeit, die auf der Messung der Änderung der Spannung u an den
Anschlüssen der Spule M nach dem Antriebsimpuls in normaler Drehrichtung oder in entgegengesetzter Drehrichtung
beruht, wie es durch die in der Fig. 6 dargestellten Phase deutlich wird. Zu diesem Zweck ist die
Spule M mit einer Meßanordnung verbunden, die Teil der Schaltanordnung 10 ist und die derart ausgestaltet
ist. daß sie die Überschreitung eines bestimmten <to
Schwellenwertes nach dem O-Durchgang der in der
Spule induzierten elektromotorischen Kraft mißt. In diesem Augenblick liefert die Meßanordnung ein
Signal, welches zur Erzeugung von Potentialen an den Punkten ■', bis /5 in der Schaltanordnung dahingehend
wirkt, daß die Spule M kurzgeschlossen wird. Die Bewegung des Rotors wird dadurch stark gedämpft und
er kommt auf optimale Weise in der stabilen Gleichgewichtsstellung
zur Ruhe.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht also die Anpassung eines eingangs näher genannten Motors an
eine genaue Funktionsweise in beiden Drehrichtungen unter Berücksichtigung der Herstellungstoleranzen und
der Veränderungen der Betriebsbedingungen des Motors unter gleichzeitiger Gewährleistung eines sehr
guten Wirkungsgrades bei der Umwandlung von elektrischer Energie in mechanische Energie sowie einer großen
Betriebssicherheit, wie sie bei den meisten Anwendungen eines derartigen Motors erforderlich ist.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
65
65
Claims (2)
1. Elektrischer Mikromotor für Schrittschaltbetrieb,
mit einem permanentmagnetischen Rotor, mit einem Stator, aufweisend eine elektrische Erregerspule
mit Eisenkern und mit im Abstand voneinander angeordneten Polstücken, zwischen denen der
Rotor drehbar gelagert ist, wobei die Magnetisierung des Rotors und die Form der Polstücke derart sind,
daß der Rotor wenigstens eine stabile Gleichgewichtsstellung einnimmt, die bezüglich einer ersten
Drehrichrung derjenigen Stellung vorangeht, in der das von einem Pennanentstrom in der Spule
erzeugte Drehmoment sein Maximum erreicht, und mit einer mit der Erregerspule verbundenen Steuervorrichtung,
welche Mittel aufweist, um der Erregerspule aus jeder stabilen Gleichgswichtsstellung des
Rotors heraus einen Antriebsimpuls einer ersten Polarität mit derartiger Amplitude und Dauer zuzuführen,
daß der Rotor sich in der ersten Drehrichtung bis zur nächsten stabilen Gleichgewichtsstellung
bewegt, sowie Mittel aufweist, um der Erregerspule aufgrund eines äußeren Signals aus jeder Gleichgewichtsstellung
heraus einen Vorimpuls der ersten Polarität zuzuführen, dessen Amplitude kleiner als
diejenige des Antriebsimpulses ist und dessen Dauer kurzer als der zeitliche Abstand der Antriebsimpulse
bei der Bewegung des Rotors in der ersten Drehrichtung ist, und um der Erregerspule unmittelbar nach
dem Vorimpuls einen Antriebsimpuls zum Bewegen des Rotors in der entgegengesetzten Drehrichrung
zuzuführen, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (8) Mittel (10) aufweist, um
die Errgerspule (M) nacdh einem bestimmten Zeitintervall, das auf jeden Antriebsimpuls folgt, kurzzuschließen
und daß ein mit der Errgerspule (M) verbundener Meßkreis (10) zum Messen der von dem
Rotor (1) in der Erregerspule (M) induzierten elektromotorischen Kraft zum Steuern des Kurzschließens
der Erregerspule (M) vorhanden ist.
2. Mikromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkreis (10) derart ausgelegt
ist, daß er das Überschreiten einer vorgegebenen Schwelle nach einem ersten Null-Durchgang der
elektromotorischen Kraft mißt.
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