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Dokumentenidentifikation DE10313997A1 02.12.2004
Titel Drehvorrichtung mit verstellbaren Schaltstellungen
Anmelder KENDRION Binder Magnete GmbH, 78048 Villingen-Schwenningen, DE
Erfinder Zelano, Frank, 78112 St. Georgen, DE;
Gundelsweiler, Bernd, 78087 Mönchweiler, DE;
Blaffert, Wolgang, 78628 Rottweil, DE
Vertreter Patentanwälte Westphal Mussgnug & Partner, 78048 Villingen-Schwenningen
DE-Anmeldedatum 27.03.2003
DE-Aktenzeichen 10313997
Offenlegungstag 02.12.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 02.12.2004
IPC-Hauptklasse H02K 37/14
IPC-Nebenklasse H02K 16/04   H02K 26/00   H02P 8/14   B60Q 1/06   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft eine Drehvorrichtung mit verstellbaren Schaltstellungen nach Art eines Klauenpolschrittmotors, der mindestens einen Ständer mit Klauenpolen aus Stanzteilen, eine Spulenwicklung je Ständer und einen Läufer, der mindestens an seinem Umfang permanent magnetisiert ist, aufweist. Zusätzlich ist ein mechanischer Anschlag vorgesehen, durch den der Verdrehwinkel der Drehvorrichtung auf kleine gleich 360° festgelegt ist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung beinhaltet den konstruktiven Aufbau eines Drehmagneten, dessen Anzahl der Schaltstellungen in Abhängigkeit der konstruktiven Ausführung festgelegt und die dazu entsprechenden Verdrehwinkel proportional durchfahren werden können. Solche Magnete werden beispielsweise dazu eingesetzt vorgegebene Drehwinkelschritte auszuführen, um Verstellbewegungen die symmetrisch zur Drehachse bzw. exzentrische Schwenkbewegungen über ein Hebelgetriebe auszuführen. Ein kontinuierlicher rotierender Betrieb ist dabei nicht vorgesehen.

Charakteristik des Standes der Technik:

Der Stand der Technik für die Ausführung einer definierten Schrittverfahrbewegung ist vorzugsweise der Einsatz von Schrittmotoren. Diese Antriebe beinhalten durch die konstruktive Ausgestaltung eine interne Maßverkörperung, die eine Verfahrbewegung im Schrittbetrieb ermöglicht (Vollschritt-, Halbschritt-, Mikroschrittbetrieb). Ein vorzugsweise kontinuierlicher rotierender Betrieb ist dabei in der offenen Steuerkette möglich, d.h. es sind kostengünstige Antriebssysteme verfügbar, die keine zusätzliche Positionserfassungssysteme und aufwendige Regelalgorithmen benötigen. Die fehlende Rückmeldung verursacht bei einem Schrittverlust eine bleibende Positionsabweichung, die nicht ausgeregelt werden kann.

Höherwertige Antriebe arbeiten beispielsweise nach dem elektrodynamischen Kraftprinzip, sind mit einem Positionserfassungssystem versehen und arbeiten im geschlossenen Regelkreis. Die vorgegebene Position kann von diesen System exakt angefahren werden. Die Genauigkeit ist dabei von der Auflösung des Positioniersystems und den eingesetzten Regelalgorithmen abhängig.

Der Aufbau der beschriebenen Systeme ist beispielsweise in der Literatur Handbuch Elektrische Kleinantriebe von H.-D. Stölting und E. Kallenbach im Hanser Fachbuchverlag 2001 oder in Gerätekonstruktion in Feinwerktechnik und Elektronik von W. Krause im Hanser Fachbuchverlag 2000 erschienen.

Nachteile des Standes der Technik:

Die Nachteile der gegenwärtigen Antriebe zur Ausführung von vorgegebenen Schrittbewegungen ist der aufwändige Aufbau und die damit verbundenen hohen Kosten.

Technische Aufgabe der Erfindung:

Durch die Erfindung wird eine konstruktive Ausgestaltung eines Klauenpolmotors vorgeschlagen, der in Abhängigkeit der konstruktiven Ausführung eine festgelegte Anzahl vorgegebener Positionen anfahren kann. Dabei ist kein kontinuierlicher rotierender Betrieb vorgesehen, so dass der Verdrehwinkelbereich kleiner bzw. gleich 360 ° ist. Eine konkret ausgestaltete Ausführungsform (1) beinhaltet beispielsweise einen diametral magnetisierten Läufer, der in Abhängigkeit der vorgeschlagenen Polkerngestaltung (vier Pole) eine Schrittanzahl von vier im Drehwinkelbereich von 360 ° ausführen kann. Jeder einzelne Schritt kann in dem Winkelbereich von 90 ° durch die Vorgabe eines geregelten Stromes proportional durchfahren werden. Die Weiterschaltung in den nächsten Schritt erfolgt beispielsweise durch einen kurzen aufgebrachten Stromimpuls bzw. eine kurzzeitige Übererregung des Spulensystems. Bei einem Ausfall der elektrischen Stromversorgung oder Störung im elektrischen Teilsystem des Antriebes, ist eine Rückkehr in die Ausgangsstellung beispielsweise durch die Implementierung einer rückstellenden Drehfeder gegeben (Fail-Safe-Funktion).

Lösung der Aufgabe:

Erfindungsgemäß wird ein konstruktiver Aufbau eines Klauenpolmotors vorgeschlagen, dadurch gekennzeichnet dass ein permanentmagnetisch diametral erregter Läufer mit konstruktiv angepassten Klauenpolsystemen eine definierte Anzahl von Einzelschritten ausführen kann, die im jeweiligen Schrittbereich proportional verstellt werden können.

Vorteile der Erfindung:

Die Vorteile der neuen Konstruktion liegen

  • – im einfachen konstruktiven Aufbau, der fertigungstechnisch günstig gestaltet ist und dadurch leicht montiert werden kann,
  • – im günstigen Herstellungspreis,
  • – der möglichen Unterteilung des Drehbereiches in definierte Einzelschritte,
  • – der proportionalen Winkeiverdrehmögüchkeit im Bereich des Einzelschrittes,
  • – der Rückstellung in die Nulllage durch Rückstellfeder und Endanschlag,
  • – der Dauermagnetgestaltung, die beispielsweise umspritzt sein kann und dadurch eine direkte Lagerung im Lagerschild ermöglicht,
  • – der Läufergestaltung mit Lagerstelle und Anbindung von zu bewegenden Bauteilen bzw. Funktionsgruppen.


Anspruch[de]
  1. Drehvorrichtung mit verstellbaren Schaltstellungen nach Art eines Klauenpolschrittmotors, der mindestens einen Ständer mit Klauenpolen aus Stanzteilen, eine Spulenwicklung je Ständer; und einen Läufer, der zumindest an seinem Umfang permanent magnetisiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein mechanischer Anschlag vorgesehen ist, durch den der Verdrehwinkel der Drehvorrichtung auf kleiner gleich 360° festgelegt ist.
  2. Drehvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Läufer diametral permanentmagnetisiert ist.
  3. Drehvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass vier Klauenpole vorgesehen sind, durch welche vier zueinander um 90° versetzt zueinander angeordnete Schaltstellungen vorgesehen sind.
  4. Drehvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder nach dein Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung vorgesehen ist zum Bestromen der Wicklungen der Ständer mit einem geregelten Strom derart, dass jede einzelne Schaltstellung in ihrem Winkelbreich proportional durchfahren werden kann.
  5. Drehvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Weiterschaltung von einer der Verdrehstellungen zu der nächsten Verdrehstellung durch einen Stromimpuls erfolgt, der eine vorgegebene Mindestamplitude aufweist oder durch eine kurzzeitige Übererregung des Spulensystems.
  6. Drehvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Federeinrichtung vorgesehen ist, durch welche bei einem Ausfall der Stromversorgung oder eines anderen vorgebbaren Störfalles die Drehvorrichtung selbsttätig die Drehvorrichtung in eine definierte Anfangsstellung zurückkehrt.
  7. Drehvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Läufer als permanentmagnetisches Material ein Hartmagnetisches Material aufweist.
  8. Drehvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Läufer zwei- oder mehrpolig ausgebildet ist.
  9. Drehvorrichtung nach einem Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Pole des Ständers aus Eisenblech als Stanz-Biege-Teile ausgebildet sind.
  10. Drehvorrichtung nach einem Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Pole des Ständers aus Stanz-Tiefzieh-Teile ausgebildet sind.
  11. Drehvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der permanentmagnetisierte Läufer kunststoffumspritzt ist.
  12. Drehvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zwei Ständer vorgesehen sind, dass jede Spulenwicklung eines Ständers als gegensinnig gewickelte, und dass beide Ständer zueinander um eine halbe Polteilung zueinander versetzt angeordnet sind.
  13. Drehvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mechanische Anschlag innerhalb eines Gehäuses der Drehvorrichtung sitzt.
  14. Drehvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an die Drehachse des Läufers eine Hebeleinrichtung gekoppelt ist, um eine exzentrische Schwenkbewegung ausführbar zu gestalten.
  15. Verwendung der Drehvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche in einem Kraftfahrzeug zur Verstellung eines Scheinwerfers, einer Lüftungsklappe oder dgl.
Es folgen 5 Blatt Zeichnungen






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