DE3338864C2

DE3338864C2 -

Info

Publication number: DE3338864C2
Application number: DE3338864A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Nakagawa; Zenichiro Ise Mie Jp Miwa
Original assignee: Shinko Electric Co Ltd
Current assignee: Shinko Electric Co Ltd
Priority date: 1982-10-26
Filing date: 1983-10-26
Publication date: 1989-01-26
Also published as: DE3338864A1; US4578622A

Description

Die Erfindung betrifft einen linearen Schrittmotor, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruch 1, wie er z. B. dazu dient, den Kopf eines Druckers oder eines opti schen Lesegerätes linear zu verschieben und genau zu positio nieren.

Ein linearer Schrittmotor gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 ist aus der DE-OS 31 28 834 bekannt. Er weist zu beiden Seiten seiner Längsachse je eine E-förmige Eisenkernanord nung auf, die über einen Permanentmagneten miteinander ver bunden sind. Die kurzen Schenkel der E-förmigen Eisenkern anordnungen, d. h. die Magnetpole, stehen rechtwinklig zur Luftspaltebene.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen linearen Schrittmotor anzugeben, der noch flacher baut als der genann te Schrittmotor.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt bei einem Schrittmotor mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1 durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegen stand der Unteransprüche.

Beim erfindungsgemäßen linearen Schrittmotor stehen die Mag netpole nicht mehr rechtwinklig von der Luftspaltebene ab, sondern sie liegen in einer Ebene möglichst dicht und plan zur Luftspaltebene. Auch die weiteren Teile der Eisenkernan ordnung sind plattenförmig ausgebildet und verlaufen paral lel zur Längsrichtung des Primärkörpers. Dieser insgesamt sehr flache Aufbau jeder Eisenkernanordnung führt zusammen mit der Anordnung möglichst dicht und plan zur Luftspaltebe ne zu sehr niedrigem Gesamtaufbau. Dieser niedrige Aufbau wird gemäß einer Weiterbildung noch dadurch unterstützt, daß eine Kugellagerführung zwischen Primär- und Sekundärkörper verwendet wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von durch Figuren ver anschaulichten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erste anmeldegemäße Ausführungsform eines linearen Schrittmotors, bei dem der Sekundärkörper nur durch eine strich punktierte Linie angedeutet ist;

Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 1;

Fig. 3 eine Vorderansicht des Motors gemäß Fig. 1;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform eines anmeldegemäßen linearen Schrittmotors, wobei der Sekundärkörper vom Primärkörper abgehoben ist;

Fig. 5 eine perspektivische Explosionsdarstellung des Schrittmotors gemäß Fig. 4;

Fig. 6 eine Vorderansicht des Schrittmotors gemäß Fig. 4, wobei der Primärkörper und der Sekundär körper zusammengebaut sind;

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht einer dritten Aus führungsform eines anmeldegemäßen linearen Schrittmotors, wobei der Sekundärkörper vom Primärkörper abgehoben ist;

Fig. 8 eine Draufsicht auf den Motor gemäß Fig. 7, wobei der Sekundärkörper strichpunktiert dar gestellt ist; und

Fig. 9 eine Vorderansicht des Motors gemäß den Fig. 7 und 8, wobei der Primärkörper und der Sekun därkörper zusammengebaut sind.

Beim ersten Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 bis 3 weist ein Primärkörper 30 zwei Eisenkerne (Plattenteile) 31 und 32 auf, die einander zugewandt sind. Die beiden Endbereiche des einen Eisenkernes 31 sind über zwei Permanentmagnete P 1 und P 2 mit den beiden Endbereichen des anderen Eisenkerns 32 verbunden. Die Permanentmagnete P 1 und P 2 sind in derselben Richtung polarisiert, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Ein Paar von Magnetpolen 20 und 21 erstreckt sich von der Innenfläche des einen Eisenkerns 31 quer auf den anderen Eisenkern 32 zu. Ein anderes Paar von Magnetpolen 22 und 23 erstreckt sich von der Innenfläche des anderen Eisenker nes 32 quer auf den einen Eisenkern 31 zu. Die Magnetpole 20 und 21 des einen Eisenkernes 31 stehen den Magnetpolen 22 und 23 des anderen Eisenkernes 32 gegenüber, sind aber leicht gegeneinander verschoben, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Spulen 24-27 sind jeweils an den Magnetpolen 20-23 an geordnet. In den oberen Flächen der Endbereiche der Magnet pole 20-23 sind jeweils drei Zähne 20 a, 21 a, 22 a bzw. 23 a angeordnet. Die Zähne 20 a-23 a erstrecken sich in Längsrichtung der Magnetpole 20-23. Der gegenseitige Ab stand der Zähne 20 a-23 a entspricht jeweils einander. Jedoch sind die Zähne 20 a-23 a gegenüber um jeweils ¹/₄ des Zahnabstandes gegeneinander in der Reihenfolge 20 a, 22 a, 21 a und 23 a versetzt.

Zwischen den zwei Eisenkernen 31 und 32 ist, wie in Fig. 3 dargestellt, ein Sekundärkörper 28 angeordnet. In der Unter fläche des Sekundärkörpers 28 sind Zähne 28 a ausgebildet, die parallel zu den Zähnen 20 a-23 a des Primärkörpers 30 die sen gegenüberstehend verlaufen. Der Zahnabstand der Zähne 28 a entspricht dem Abstand der Zähne 20 a-23 a.

Der Sekundärkörper 28 wird durch Kugeln 29 geführt und ge tragen, die in vier Führungsteilen 33 jeweils angeordnet sind. Die Führungsteile 33 bestehen aus unmagnetischem Ma terial und sind an Endbereichen der Eisenkerne 31 und 32 angeordnet. Wie in Fig. 2 dargestellt, sind die Zähne 28 a des Sekundärkörpers 28 um einen Luftspalt g von den Zäh nen 20 a-23 a der Magnetpole 20-23 des Primärkörpers 30 beabstandet. Die Verschiebelänge oder der Hub des Sekundär körpers 28 ist durch die Rollänge 1 (Fig. 2) der Kugeln 29 begrenzt und liegt innerhalb dem doppelten Wert der Rol länge 1. Der Primärkörper 30 ist mit einem nicht dargestell ten feststehenden Körper verbunden.

Es wird nun die Funktion des bisher beschriebenen linearen Schrittmotors erläutert.

Es wird angenommen, daß zunächst die Zähne 23 a des Magnet poles 23 des Eisenkerns 32 direkt den Zähnen 28 a des Sekun därkörpers 28 gegenüberstehen. Ein Gleichstrom wird der Spule 25 für eine vorgegebene Zeit zugeführt. Ein induzier ter Magnetfluß fließt durch den magnetischen Weg e 1, der aus dem Magnetpol 21, den Zähnen 21 a, dem Luftspalt g, den Zähnen 28 a, dem Sekundärkörper 28, dem Luftspalt g, den Zähnen 20 a, dem Magnetpol 20 und dem Jochteil des Eisen kerns 31 besteht. Die Flußrichtung ist durch den ausgezo genen Pfeil dargestellt. Magnetfluß von dem einen Permanent magneten P 2 fließt entlang dem Magnetpfad m 2, der aus dem einen Endbereich des Eisenkerns 31, dem Magnetpol 21, den Zähnen 21 a, dem Luftspalt g, den Zähnen 28 a, dem Sekundär körper 28, den Zähnen 28 a, dem Luftspalt g, den Zähnen 23 a, dem Magnetpol 23, dem Endteil des Eisenkerns 32 und dem Permanentmagneten P 2 besteht. Die Flußrichtung ist durch einen ausgezogenen Pfeil dargestellt. Ein Magnetfluß vom anderen Permanentmagneten P 1 fließt entlang dem Magnetpfad m 1, der aus dem anderen Endbereich des Eisenkerns 31, dem Mag netpol 20, den Zähnen 20 a, dem Luftspalt g, den Zähnen 28 a, dem Sekundärkörper 28, den Zähnen 28 a, dem Luftspalt g, den Zähnen 22 a, dem Magnetpol 22, dem anderen Endbereich des Eisenkerns 32 und dem Permanentmagneten P 1 besteht. Die Flußrichtung ist durch einen Pfeil in Fig. 1 dargestellt.

Der induzierte Magnetfluß und der Magnetfluß vom Permanent magneten P 2 werden also im Luftspalt g zwischen den Zäh nen 21 a des Magnetpoles 21 und den Zähnen 28 a des Sekundär körpers 28 addiert, während der induzierte Magnetfluß im Luftspalt g zwischen den Zähnen 20 a des Magnetpoles 20 und den Zähnen 28 a des Sekundärkörpers 28 durch den Magnetfluß vom Permanentmagneten P 1 aufgehoben wird. Magnetische An ziehung erfolgt daher zwischen den Zähnen 21 a des Magnet pols 21 und den Zähnen 28 a des Sekundärkörpers 28. Der Se kundärkörper 28 bewegt sich daher um ¹/₄ des Zahnabstandes nach links, so daß die Zähne 28 a des Sekundärkörpers 28 direkt den Zähnen 21 a des Magnetpoles 21 gegenüberstehen, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist.

Wenn die Spule 25 entregt wird, wird zur gleichen Zeit die Spule 26 erregt. Der Gleichstrom wird der Spule 26 für eine vorgegebene Zeit zugeführt. Ein induzierter Magnetfluß fließt entlang einem Magnetpfad e 2, der aus dem Magnetpol 22, dem Jochteil des Eisenkerns 32, dem Magnetpol 23, den Zähnen 23 a, dem Luftspalt g, den Zähnen 28 a des Sekundärkörpers 28, dem Luftspalt g und den Zähnen 22 a des Magnetpoles 22 besteht.

Der Fluß ist in Fig. 1 gestrichelt dargestellt, und die Richtung ist durch einen Pfeil markiert. Ein Magnetfluß vom anderen Permanentmagneten P 1 fließt entlang einem Magnetpfad m 1, der aus dem anderen Endbereich des Eisen kerns 31, dem Magnetpol 20, den Zähnen 20 a, dem Luftspalt g, den Zähnen 28 a des Sekundärkörpers 28, dem Luftspalt g, den Zähnen 22 a, dem Magnetpol 22, dem anderen Endbereich des Eisenkerns 32 und dem Permanentmagneten P 1 besteht. Die Richtung ist durch einen Pfeil angedeutet. Ein Magnetfluß vom anderen Permanentmagneten P 2 fließt entlang einem Magnetpfad m 2, der aus dem einen Endbereich des Eisenkerns 31, dem Magnetpol 21, den Zähnen 21 a, dem Luftspalt g, den Zähnen 28 a des Sekundärkörpers 28, dem Luftspalt g, den Zähnen 23 a, dem Magnetpol 23, dem einen Endbereich des Eisenkerns 32 und dem Permanentmagneten P 2 besteht. Die Flußrichtung ist durch einen Pfeil angezeigt.

Der induzierte Magnetfluß und der Magnetfluß vom Permanent magneten P 1 werden also im Luftspalt zwischen den Zähnen 22 a des Magnetpols 22 und den Zähnen 28 a des Sekundärkörpers 28 zueinander addiert, während der induzierte Magnetfluß im Luftspalt g zwischen den Zähnen 23 a des Magnetpoles 23 und den Zähnen 28 a des Sekundärkörpers 28 durch den Magnetfluß vom Permanentmagneten P 2 aufgehoben wird. Magnetische An ziehung erfolgt also zwischen den Zähnen 22 a des Magnetpo les 22 und den Zähnen 28 a des Sekundärkörpers 28. Der Se kundärkörper 28 bewegt sich um ¹/₄ des Zahnabstandes nach links, so daß schließlich die Zähne 28 a des Sekundärkörpers 28 den Zähnen 22 a des Magnetpols 22 direkt gegenüberstehen.

Wenn dann die Spule 26 entregt wird, wird die Spule 24 er regt. Ein Gleichstrom wird für vorgegebene Zeit an die Spule 24 gelegt. Es fließt ein induzierter magnetischer Fluß entlang einem Magnetfeld e 1, der aus dem Magnetpol 20, dem Jochbereich des Eisenkerns 31, dem Magnetpol 21, den Zähnen 21 a, dem Luftspalt g, den Zähnen 28 a des Sekundär körpers 28, dem Luftspalt g und den Zähnen 20 a des Magnet pols 20 besteht. Der Fluß ist gestrichelt dargestellt, und die Flußrichtung durch einen Pfeil markiert.

Der induzierte Magnetfluß und der Magnetfluß vom Permanent magneten P 1 werden also zueinander im Luftspalt zwischen den Zähnen 20 a des Magnetpoles 20 und den Zähnen 28 a des Sekun därkörpers 28 addiert, während der induzierte Magnetfluß im Luftspalt g zwischen den Zähnen 21 a des Magnetpoles 21 und den Zähnen 28 a des Sekundärkörpers 28 durch den Magnetfluß vom Permanentmagneten P 2 aufgehoben wird. Magnetische An ziehung erfolgt also zwischen den Zähnen 20 a des Magnetpo les 20 und den Zähnen 28 a des Sekundärkörpers 28. Der Sekun därkörper 28 wird nach links um ¹/₄ des Zahnabstandes bewegt, so daß schließlich die Zähne 28 a des Sekundärkörpers 28 di rekt den Zähnen 20 a des Magnetpoles 20 gegenüberstehen.

Wenn die Spule 24 entregt wird, wird gleichzeitig die Spule 27 erregt. Ein konstanter Gleichstrom wird der Spule 27 für vorgegebene Zeit zugeführt. Es fließt ein induzierter Magnetfluß entlang einem Magnetpfad e 2, der aus dem Magnet pol 23, dem Jochbereich des Eisenkerns 32, dem Magnetpol 22, den Zähnen 22 a, dem Luftspalt g, den Zähnen 28 a des Sekun därkörpers 28, dem Luftspalt g und den Zähnen 23 a des Magnet poles 23 besteht. Die Flußrichtung ist in Fig. 1 durch einen Pfeil gekennzeichnet.

Der induzierte Magnetfluß und der Magnetfluß vom Permanent magneten P 2 werden also im Luftspalt g zwischen den Zähnen 23 a des Magnetpoles 23 und den Zähnen 28 a des Sekundärkörpers 28 zueinander addiert, während der induzierte Magnetfluß im Luftspalt g zwischen den Zähnen 22 a des Magnetpoles 22 und den Zähnen 28 a des Sekundärkörpers 28 durch den Magnetfluß vom Permanentmagneten P 1 aufgehoben wird. Magnetische An ziehung erfolgt also zwischen den Zähnen 23 a des Magnet poles 23 und den Zähnen 28 a des Sekundärkörpers 28. Der Sekundärkörper 28 bewegt sich dadurch um ¹/₄ der Zahnlänge nach links, so daß schließlich die Zähne 28 a des Sekundär körpers 28 den Zähnen 23 a des Magnetpoles 23 direkt gegen überstehen. Die Spulen 25, 26, 24 und 27 werden also in die ser Reihenfolge nacheinander erregt. Der Sekundärkörper 28 bewegt sich schrittweise um jeweils ¹/₄ des Zahnabstandes nach links. Dies erscheint wie eine kontinuierliche Bewegung.

Bei dieser Ausführungsform fließt, wie oben beschrieben, der Magnetfluß durch die Magnetpole 20-23 im wesentlichen rechtwinklig zum Magnetfluß durch den Luftspalt g von den Zähnen 20 a-23 a der Magnetpole 20-23 zu den Zähnen 28 a des Sekundärkörpers 28 und von den Zähnen 28 a des Sekundär körpers 28 zu den Zähnen 20 a-23 a der Magnetpole 20-23, im Gegensatz zum bekannten linearen Schrittmotor. Die Höhe des linearen Schrittmotors dieser Ausführungsform ist im wesentlichen durch die Höhe der Magnetpole, die Anzahl der Windungen der Spulen und den Luftspalt g bestimmt. Die Dicke der Magnetpole und die Zahl der Windungen kann verringert werden, wenn es möglich ist, die Antriebskraft für den Sekun därkörper zu erniedrigen. Darüber hinaus erstrecken sich die Zähne der Magnetpole parallel zum Magnetfluß durch diese Pole. Dementsprechend können die Zähne der Magnetpole 20-23 alle dicht beieinander um ein gemeinsames Zentrum herum an geordnet werden, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Weiter hin werden bei dieser Ausführungsform keine hochstehenden Räder verwendet. Dadurch sind die Höhe, die Länge und die Breite des linearen Schrittmotors gemäß dieser Ausführung geringer als bei bisher bekannten linearen Schrittmotoren.

Es wird nun ein linearer Schrittmotor gemäß einer zweiten Ausführungsform an Hand den Fig. 4-6 erläutert.

Wie aus den Fig. 4 und 5 erkennbar ist, sind vier L-förmige magnetische Polteile (Plattenteile) 37-40 so angeordnet, daß sie im we sentlichen eine H-förmige Anordnung bilden. Kopfabschnit te (Magnetspule) 37 a bis 40 a der Polteile 37-40 stehen dicht bei einander. Jeweils vier Reihen mit je fünf hoch stehenden Zähnen 37 c-40 c sind in den Endbereichen der Kopfabschnitte 37 a-40 a jeweils parallel zueinander ausge bildet. Die Abstände der Zähne 37 c-40 c sind zueinander gleich. Jedoch sind die Zähne 37 c-40 c jeweils um ¹/₄ des Zahnabstandes in der Reihenfolge 39 c, 38 c, 40 c und 37 c ge geneinander versetzt.

Abstandsstücke 41-44 aus magnetischem Material sind an den Unterteilen der Beine 37 b-40 b der magnetischen Pol teile 37-40 befestigt. Im wesentlichen U-förmige Magnet kernrahmen 45 und 46 sind über die Abstandsstücke 41-44 mit den Beinen 37 b und 38 b bzw. 39 b und 40 b der Magnetpol teile 37-40 durch Nieten 49 und 50 bzw. 51 und 52 verbun den. Spulen 47 und 48 sind mit den Mittenbereichen der Mag netkernrahmen 45 bzw. 46 verbunden.

Ein Permanentmagnet 53 ist so unterhalb den Kopfabschnitten 37 a-40 a angeordnet, daß sein N-polarisierter Teil N mit der Unterfläche der Kopfabschnitte 39 a-40 a der Pol teile 39 und 40 in Verbindung steht und dann sein S-polari sierter Teil S mit der Unterfläche der Kopfabschnitte 37 a und 38 a in Verbindung steht. Zwischen dem N-polarisierten Teil N und dem S-polarisierten Teil S ist ein nichtpolari sierter Bereich 53 a vorhanden. Eine Befestigungsplatte 54 aus magnetischem Material ist unterhalb dem Permanentmagne ten 53 angeordnet. Sie bildet einen Teil eines magnetischen Kreises. Ein Primärkörper 70, der die Magnetpolteile 37-40, die Magnetkernrahmen 45 und 46, den Permanentmagneten 53, die Spulen 47 und 48 usw. aufweist, ist über die Befesti gungsplatte 54 mit einem nicht dargestellten festen Körper verbunden.

Führungsteile 55 und 56 weisen ein Paar von Kugelführungen 55 a 1 und 52 a 2 bzw. ein Paar Kugelführungen 56 a 1 und 56 a 2 auf. Das eine Führungsteil 55 ist mit dem äußeren Endbereich der Kopf abschnitte 33 a und 40 a der magnetischen Polteile 38 und 40 durch Niete 49 und 52 verbunden. Ein Paar länglicher Öffnun gen 56 b 1 und 56 b 2 ist im anderen Führungsteil 56 ausgebildet. Die Niete 51 und 50 gehen frei durch die länglichen Öffnun gen 56 b 1 und 56 b 2. Dementsprechend ist das andere Führungs teil 56 in der Richtung rechtwinklig zur Bewegungsrichtung eines Sekundärkörpers 62 verschiebbar, und zwar innerhalb dem Bereich der länglichen Öffnungen 56 b 1 und 56 b 2. Eine Blatt feder 57 ist zu beiden Enden der Niete 50 und 51 gehalten und drückt das andere Führungsteil 56 auf die Zähne 37 c und 39 c der Kopfabschnitte 37 a und 39 a. Kugeln 58 bis 61 sind in den Kugelführungen 56 a 2, 55 a 2, 56 a 1 bzw. 55 a 1 angeordnet.

Der Sekundärkörper 62 ist plattenförmig ausgebildet. Zähne 62 a sind mit demselben gegenseitigen Abstand wie die Zähne 37 c bis 40 c des Primärkörpers 70 an der Unterseite des Sekundärkörpers 62 ausgebildet. Darüber hinaus sind L-för mige Ausschnitte 62 b 1 und 62 b 2 in beiden Seiten des Sekundär körpers 62 ausgebildet, die mit den Kugeln 59-61 in Ver bindung stehen. Dadurch ist ein vorgegebener Luftspalt g zwischen den Zähnen 62 a des Sekundärkörpers 62 und den Zäh nen 37 c-40 c der magnetischen Polteile 37-40 eingestellt. Die Kugeln 58-61 sind leicht zwischen die Kugelführun gen 55 a 1, 55 a 2, 56 a 1, 56 a 2 und die Ausschnitte 62 b 1 und 62 b 2 gedrückt, und zwar durch die Wirkung der Blattfeder 57. Die Kugeln 58-61 können innerhalb dem Bereich der Kugelführun gen 55 a 1, 55 a 2, 56 a 1 und 56 a 2 rollen und so den Sekundärkör per 62 führen.

Es wird nun die Funktionsweise des linearen Schrittmotors gemäß der zweiten Ausführungsform (Fig. 4-6) erläutert.

Die Kopfabschnitte 39 a und 40 a der magnetischen Polteile 39 und 40 sind durch den Permanentmagneten 53 N-polarisiert, während die Kopfabschnitte 37 a und 38 a der magnetischen Pol teile 37 und 38 durch den Permanentmagneten 53 S-polarisiert sind.

Es sei nun angenommen, daß die Zähne 37 c des Kopfabschnit tes 37 a direkt den Zähnen 62 a des Sekundärkörpers 62 gegen überstehen. Es wird nun ein positiver Gleichstrom +I der Spule 48 für eine vorgegebene Zeit zugeführt. Der induzier te magnetische Fluß und der magnetische Fluß vom Permanent magneten 53 addieren sich in den Zähnen 39 c des Kopfab schnittes 39 a, dem Luftspalt g zwischen den Zähnen 62 a des Sekundärkörpers 62 und den Zähnen 39 c und dem Kopfabschnitt 39 a, während sich der induzierte magnetische Fluß und der magnetische Fluß vom Permanentmagneten 53 in den Zähnen 40 c des Kopfabschnittes 40 a und dem Luftspalt g zwischen den Zähnen 62 a des Sekundärkörpers 62 und den Zähnen 40 c des Kopfabschnitts 40 a aufheben. Dadurch besteht magnetische An ziehung zwischen den Zähnen 62 a des Sekundärkörpers 62 und den Zähnen 39 c des Kopfabschnitts 39 a. Der Sekundärkörper 62 bewegt sich um ¹/₄ des Zahnabstandes, so daß die Zähne 62 a des Sekundärkörpers 62 schließlich den Zähnen 39 c des Kopf abschnitts 39 a direkt gegenüberstehen.

Wenn die Spule 48 entregt wird, wird gleichzeitig die Spule 47 erregt. Der positive Gleichstrom +I wird nun der Spule 47 für eine vorgegebene Zeit zugeführt. Der induzierte magne tische Fluß und der magnetische Fluß vom Permanentmagneten 53 addieren sich in den Zähnen 38 c des Kopfabschnittes 38 a und dem Luftspalt g zwischen den Zähnen 62 a des Sekundärkörpers 62 und den Zähnen 38 c des Kopfabschnitts 38 a, während sich der induzierte magnetische Fluß und der magnetische Fluß vom Permanentmagneten 53 in den Zähnen 37 c des Kopfabschnitts 37 a und dem Luftspalt g zwischen den Zähnen 62 a des Sekundär körpers und den Zähnen 37 c des Kopfabschnitts 37 a aufhe ben. Dadurch erfolgt magnetische Anziehung zwischen den Zähnen 62 a des Sekundärkörpers 62 und den Zähnen 38 c des Kopfabschnitts 38. Der Sekundärkörper 62 verschiebt sich daher um ¹/₄ des Zahnabstandes, so daß die Zähne 62 a des Sekundärkörpers 62 schließlich den Zähnen 38 c des Kopfab schnitts 38 a direkt gegenüberstehen.

Wenn die Spule 47 entregt wird, wird gleichzeitig die Spule 48 erregt. Ein negativer Gleichstrom -I wird der Spule 48 für eine vorgegebene Zeit zugeführt. Der induzierte magnetische Fluß und der magnetische Fluß vom Permanentmagneten 53 addie ren sich in den Zähnen 40 c des Kopfabschnitts 40 a und dem Luftspalt g zwischen den Zähnen 62 a des Sekundärkörpers 62 und den Zähnen 40 c des Kopfabschnitts 40 a, während sich der induzierte magnetische Fluß und der magnetische Fluß vom Permanentmagneten 53 in den Zähnen 39 c des Kopfabschnitts 39 a und dem Luftspalt zwischen den Zähnen 62 a des Sekundärkör pers 62 und den Zähnen 39 c des Kopfabschnitts 39 a aufheben. Magnetische Anziehung erfolgt daher zwischen den Zähnen 62 a des Sekundärkörpers 62 und den Zähnen 40 c des Kopfabschnitts 40 a. Der Sekundärkörper 62 wird dadurch um ¹/₄ des Zahnabstandes verschoben, so daß schließlich die Zähne 62 a des Sekundär körpers 62 den Zähnen 40 c des Kopfabschnitts 40 a direkt ge genüberstehen.

Wenn die Spule 48 entregt wird, wird die Spule 47 erregt. Ein negativer Gleichstrom -I wird der Spule 47 für die vor gegebene Zeit zugeführt. Der induzierte magnetische Fluß und der magnetische Fluß vom Permanentmagneten 53 addieren sich in den Zähnen 37 c des Kopfabschnitts 37 a und dem Luftspalt g zwischen den Zähnen 62 a des Sekundärkörpers 62 und den Zäh nen 37 c des Kopfabschnitts 37 a, während sich der induzierte magnetische Fluß und der magnetische Fluß vom Permanentmag neten 53 in den Zähnen 38 c des Kopfabschnitts 38 a und dem Luftspalt g zwischen den Zähnen 62 a des Sekundärkörpers 62 und den Zähnen 38 c des Kopfabschnitts 38 a aufheben. Magne tische Anziehung erfolgt zwischen den Zähnen 62 a des Sekun därkörpers 62 und den Zähnen 37 c des Kopfabschnitts 37 a. Der Sekundärkörper 62 verschiebt sich daher um ¹/₄ des Zahn abstandes, so daß schließlich die Zähne 62 a des Sekundär körpers 62 direkt den Zähnen 37 c des Kopfabschnitts 37 a gegenüberstehen.

Dadurch wird also der Sekundärkörper 62 um einen Zahnab stand insgesamt verschoben. Danach werden die Spulen 46 und 47 nacheinander in der oben angegebenen Art erregt. Obwohl der Sekundärkörper 62 schrittweise bewegt wird, er scheint die Bewegung kontinuierlich. Der größte zulässige Hub des Sekundärkörpers 62 ist durch den zulässigen Roll bereich der Kugeln 68 und 61 beschränkt. Er entspricht der doppelten Länge der Kugelführungen 55 a 1, 55 a 2, 56 a 1 und 56 a 2. Der Sekundärkörper 62 wird durch umgekehrte Reihenfolge im Erregen der Spulen 47 und 48 rückwärts bewegt.

Auch der lineare Schrittmotor gemäß der zweiten Ausführungs form weist eine niedrige Höhe, Breite und Tiefe im Vergleich zu herkömmlichen linearen Schrittmotoren auf.

An Hand der Fig. 7-9 wird nun ein linearer Schritt motor gemäß einer dritten Ausführungsform näher erläutert.

Bei dieser Ausführungsform wird ein plattenförmiger Sekun därkörper 72 in eine Richtung rechtwinklig zur Längser streckung des Primärkörpers 71 verschoben, was im Gegen satz zu den Bewegungsrichtungen bei der zweiten Ausführungs form steht.

Entsprechend wie beim Sekundärkörper 62 der zweiten Aus führungsform weist der Sekundärkörper 72 der dritten Aus führungsform Zähne 72 a von gleichmäßigem Zahn abstand an seiner Unterseite auf und es sind Ausschnitte 72 b 1 und 72 b 2 von L-förmigem Querschnitt zu beiden Seiten ausge bildet.

Vier L-förmige magnetische Polteile (Plattenteile) 73-76 sind so ange ordnet, daß sie im wesentlichen eine H-förmige Anordnung bilden. Wie bei der zweiten Ausführungsform sind Kopfab schnitte (Magnetpole) 73 a-76 a der magnetischen Polteile 73-76 dicht beieinander angeordnet.

Die hochstehenden Zähne 73 c-76 c an den End bereichen der Kopfabschnitte 73 a-76 a erstrecken sich nun jedoch entlang der Richtung der magnetischen Polteile 73- 76, was im Gegensatz zur Erstreckungsrichtung der Zähne oder Rippen der Kopfabschnitte 37 a-40 a bei der zweiten Ausführungsform steht. U-förmige Magnetkernrahmen 77 und 78 sind mit der Unterseite der magnetischen Polteile 73-76 verbunden. Spulen 79 und 80 sind auf die Mittenbereiche der Magnetkernrahmen 77 bzw. 78 gesetzt.

Ein Permanentmagnet 81 ist genauso polarisiert wie der Per manentmagnet 53 der zweiten Ausführungsform, und er ist an der Unterseite der Kopfabschnitte 73 a-76 a angeordnet. Die Kopfbereiche 75 a und 76 a der magnetischen Polteile 75 und 76 sind durch den Permanentmagneten 71 N-polarisiert, wäh rend die Kopfabschnitte 73 a und 74 a der magnetischen Poltei le 73 und 74 durch den Permanentmagneten 81 S-polarisiert sind.

Der gegenseitige Abstand der Zähne in den Zahnreihen 73 c- 76 c ist jeweils gleich und entspricht dem Abstand der Zähne 72 a des Sekundärkörpers 72. Die Zähne 73 c-76 c sind jedoch gegeneinander um jeweils ¹/₄ des Zahnabstandes in der Reihenfolge 75 c, 74 c, 76 c und 73 c gegeneinander ver setzt.

Eine Befestigungsplatte 82 aus magnetischem Material ist unterhalb dem Permanentmagneten 81 angeordnet. Sie bildet Teil eines Magnetkreises. Ein Primärkörper 71, der die mag netischen Polteile 73-76, die Magnetkernrahmen 77 und 78, den Permanentmagneten 81, die Spulen 79 und 80 usw. aufweist, ist über die Befestigungsplatte 82 mit einem nicht dargestellten feststehenden Körper verbunden.

Träger 83 und 84 aus nichtmagnetischem Material mit L-för migem Querschnitt sind zu beiden Seiten der Zähne 73 c-76 c angeordnet. Der eine Träger 83 ist mit den Kopfabschnit ten 75 a und 76 a durch Niete 85 und 86 verbunden. Ein Paar länglicher Ausschnitte 90 a und 90 b ist in dem anderen Trä ger 84 ausgebildet. Niete 87 und 88, die den Magnet kernrahmen 77 mit dem magnetischen Polteilen 73 und 74 ver binden, greifen frei in die Ausschnitte 90 a und 90 b ein. Eine Blattfeder 89 ist an beiden Enden durch die Niete 87 und 88 gehalten und sie preßt den anderen Träger 84 auf den einen Träger 83 zu. Ein Paar Führungsteile 91 und 92 von L-förmigem Querschnitt, aus nichtmagnetischem Material, ist Rücken an Rücken mit den Trägern 83 und 84 angeordnet. In den vertikalen Abschnitten der Führungsteile 91 und 92 sind Paare von Ausschnitten 93 a und 93 b bzw. 93 c und 93 d ausge bildet. Kugeln 94 und 95 sind rollend in die Ausschnitte 93 a und 93 b des Führungsteils 91 eingesetzt. Entsprechend sind Kugeln 101 und 102 rollend in die Ausschnitte 93 c und 93 d eingesetzt. Weitere Paare von Ausschnitten 96 a und 96 b bzw. 96 c und 96 d sind jeweils im horizontalen Abschnitt der Füh rungsteile 91 bzw. 92 ausgespart. Rollen 97 und 98 bzw. 103 und 104 sind rollend in die Ausschnitte 96 a und 96 b bzw. 96 c und 96 d eingesetzt.

Anschläge 99 a, 99 b, 100 a und 100 b sind an den äußeren Enden der Kopfabschnitte 73 a-76 a zwischen den Trägern 83 und 84 angeordnet. Die Bewegung der Führungsteile 91 und 92 ist durch die Anschläge 99 a, 99 b, 100 a und 100 b begrenzt. Der Sekundärkörper 72 ist zu beiden Seiten durch die Kugeln 94, 95, 101 und 102 geführt. Die Ausschnitte 72 b 1 und 72 b 2 des Sekundärkörpers 72 laufen auf den Rollen 97, 98, 103 und 104. Der Luftspalt g zwischen den Zähnen 72 a des Sekundärkör pers 72 und den Zähnen 73 c-76 c der Kopfabschnitte 73 a- 76 a des Primärkörpers 71 wird durch die Rollen 97, 98, 103 und 104 eingehalten. Der Verschiebebereich des Sekundärkör pers 72 ist durch den Bewegungsbereich der Führungsteile 91 und 92 begrenzt und entspricht dem Doppelten des letztge nannten Bereichs.

Die Spulen 79 und 80 werden aufeinanderfolgend genau so er regt, wie die Spulen 47 und 48 bei der zweiten Ausführungs form. Magnetische Anziehung tritt zwischen den Zähnen 73 c- 76 c des Primärkörpers 71 und den Zähnen 72 a des Sekundär körpers 72 in Reihenfolge der Zähne 75 c, 74 c, 76 c und 73 c auf. Der Sekundärkörper 72 wird Schritt für Schritt vorwärts bewegt, wobei er durch die Kugeln 94, 95, 101 und 102 der Führungsteile 91 und 92 rechtwinklig zu den Beinen der Mag netpolteile 73-76 geführt wird.

Bei den Ausführungsformen gemäß den Fig. 2-9 ist der Pri märkörper mit einem nicht dargestellten feststehenden Körper verbunden, während der Sekundärkörper beweglich ist. Wenn jedoch der Sekundärkörper mit einem nicht dargestellten stationären Körper verbunden ist, ist der Primärkörper be weglich. Zum Beispiel kann der Kopf eines Druckers oder eines optischen Lesegerätes mit dem Sekundärkörper verbunden sein, wodurch es möglich ist, den Kopf durch Steuern der Erregung der Spulen genau einzustellen.

Von den dargestellten Ausführungsbeispielen sind zahlreiche Abänderungen möglich. Zum Beispiel können bei der ersten Ausführungsform die Spulen 24-27 statt mit den Magnet polen 20-23 mit den Jochabschnitten verbunden sein. Die zwei Spulen werden dann abwechselnd mit positiven und nega tiven Polaritäten erregt. Dadurch ist die Zahl der erforder lichen Spulen auf die Hälfte verringert.

Es ist bei der ersten Ausführungsform auch möglich, die Permanentmagnete P 1 und P 2, die an entgegengesetzten Enden des Jochabschnitts befestigt sind, durch einen einzigen Permanentmagneten zu ersetzen, der zwischen den Mitten der Jochabschnitte angeordnet ist. In diesem Fall sind die Magnetpole 20 und 21 bzw. 22 und 23 weiter voneinander ab getrennt, um den einen Permanentmagneten zwischen den Spulen 24 und 25 bzw. 26 und 27 anordnen zu können.

Anstatt die Spulen 24 bis 27 eine nach der anderen zu er regen, ist es auch möglich, jeweils zwei nacheinander zu er regen. Diese Funktion heißt "Zwei-Phasen-Erregung".

Bei der zweiten und dritten beschriebenen Ausführungsform sind die Zähne am Primärkörper als Rippen in den Kopfab schnitten der Magnetpolteile ausgebildet. Sie können jedoch auch als Schlitze in den Kopfabschnitten der Magnetpolteile ausgebildet sein.

Darüber hinaus können die Träger 83 und 84 und die Führungsteile 91 und 92 gemäß der dritten Ausführungsform bei der zweiten Ausführungsform statt den Führungsteilen 55 und 56 verwendet werden, oder umgekehrt.

Claims

1. Linearer Schrittmotor mit

- einem Sekundärkörper mit ersten Zähnen und
- einem Primärkörper mit
- -- einer Lagereinrichtung, durch die der Sekundärkör per und der Primärkörper in einer Richtung relativ zueinander hin- und herschiebbar gelagert sind,
- -- mindestens zwei Eisenkernanordnungen mit jeweils mindestens zwei Magnetpolen, die jeweils eine Zahn reihe mit zweiten Zähnen tragen, die den ersten Zähnen getrennt durch eine Luftspaltebene gegenüber stehen,
- -- mindestens einer Spule pro Eisenkernanordnung und
- -- mindestens einem die beiden Eisenkernanordnungen verbindenden Permanentmagneten,

dadurch gekennzeichnet,

- daß die Magnetpole (20 bis 23; 37 a bis 40 a, 73 a bis 76 a) plattenför mig ausgebildet sind und in einer Ebene möglichst dicht und plan zur Luftspaltebene liegen und
- daß als weitere Teile der Eisenkernanordnung ferromag netische Plattenteile (31, 32; 37 bis 40; 73 bis 76) jeweils parallel zu Längsrichtung des Primärkörpers (30; 70; 71) verlaufen.

2. Linearer Schrittmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf jeder Seite seiner Längsachse jeweils eine einzige einstückige Eisenkernanordnung vorhanden ist, die je weils ein in Längsrichtung des Primärkörpers verlaufendes ferromagnetisches Plattenteil (31, 32) aufweist, von dem zwei Magnetpole (20 und 21 bzw. 22 und 23) rechtwinklig, zur Längsachse gerichtet, abstehen.

3. Linearer Schrittmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf jeder Seite seiner Längsachse jeweils zwei L-förmige einstückige Eisenkernanordnungen vorhanden sind, bei denen jeweils ein Schenkel durch ein in Längsrichtung des Primärkörpers verlaufendes ferromagnetisches Plattenteil (37 bis 40; 73 bis 76) gebildet ist und der andere Schen kel jeweils ein rechtwinklig auf die Längsachse gerichte ter Magnetpol (37 a bis 40 a; 73 a bis 76 a) ist, wobei die insgesamt vier Eisenkernanordnungen eine H-förmige Ge samtanordnung bilden.

4. Linearer Schrittmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß alle Zähne (37 c bis 40 c) rechtwinklig zur Längsrichtung verlaufen und der Sekundärkörper (62) in Längsrichtung des Primärkörpers (70) verschiebbar gelagert ist.

5. Linearer Schrittmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß alle Zähne (73 c bis 76 c) rechtwinklig zur Längsrichtung verlaufen und der Sekundärkörper (72) rechtwinklig zur Längsrichtung des Primärkörpers (71) verschiebbar gela gert ist.

6. Linearer Schrittmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagereinrichtung ein Paar Führungsteile (33; 55, 56; 91, 92) aufweist, die mit dem feststehenden Teil; also entweder dem Primärkörper (30; 70; 71) oder dem Sekun därkörper (28; 62; 72) verbunden sind, und daß Kugeln (29; 58 bis 61; 94, 95, 101, 102) vorhanden sind, die in Führungsabschnitten der Führung jeweils angeordnet sind, daß der Sekundärkörper plattenförmig ausgebildet ist und ausgeschnittene Abschnitte entlang den Längsseiten des Sekundärkörpers auf den Kugeln aufliegen.

7. Linearer Schrittmotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschiebebereich der Kugeln in Verschieberichtung entweder des Primär- oder des Sekundärkörpers begrenzt ist.