ГАРМОНИЧЕСКИЙ ШАГОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 1994 года по МПК H02K37/02 

Изобретение относится к области шаговых двигателей.

Известны гармонические шаговые двигатели, содержащие зубчатый ротор и статор с обмоткой, магнитом и зубчатым магнитопроводом.

Известные двигатели имеют ограниченную область применения, поскольку чувствительны к изменению амплитуды, длительности и формы электрического сигнала управления. Другими недостатками известных двигателей являются относительная сложность выполнения магнитной системы и неспособность к реверсированию.

Цель изобретения - расширение области применения двигателя за счет обеспечения практического совпадения устойчивого положения ротора и при наличии тока определенной полярности, при отсутствии тока под действием системы магнитной фиксации, упрощение магнитной системы двигателя и обеспечение возможности реверсирования.

Поставленная цель достигается тем, что в шаговом двигателе гармоническом, содержащем зубчатый ротор и статор с обмоткой, магнитом и зубчатым магнитопроводом, зубцы ротора и промежутки между ними выполнены с таким соотношением угловых протяженностей: 1 : 2 : 3 : : ... : (Z_р-2) : (Z_р-1) : Z_р, где Z_р - число зубцов ротора, а протяженность зубцов магнитопровода обмотки статора одинакова с минимальной протяженностью зубца ротора, либо зубцы статора и ротора и промежутки между ними выполнены с таким соотношением угловых протяженностей: 1 : 2 : 3 ... : (Z_c-2) : (Z_c-1) : Z_c, где Z_c - число зубцов со стороны одного из торцов обмотки статора, а протяженность зубцов ротора одинакова с протяженностью минимального зубца магнитопровода обмотки статора. Можно магнитопровод обмотки статора выполнить П-образным.

Для упрощения конструкции и технологии выполнения магнитной системы целесообразно магнит установить с прилеганием между торцами пластины с гладкой поверхностью центрального отверстия и магнитопровода обмотки управления, при этом фиксаторами ротора служат по одному из зубцов на каждом конце несущего обмотку магнитопровода.

Магнит может быть установлен с прилеганием между торцами магнитопровода обмотки управления и пластины с зубчатым центральным отверстием, причем число зубцов пластины в два раза больше числа зубцов ротора.

Для уменьшения момента или обеспечения реверсирования магнит может быть установлен между торцами идентичных П-образных плат с обмотками управления, причем фиксаторами ротора служат по одному из зубцов на каждом конце каждой из плат.

На фиг. 1 показана конструкция устройства (с двухзубцовым ротором); на фиг. 2-7 вариант выполнения с трехзубцовым ротором; на фиг. 3 - вариант с четырехзубцовым ротором; на фиг. 8-10 модификация варианта с четырехзубцовым ротором; на фиг. 11-13 - то же, с шестизубцовым ротором; на фиг. 14-19 - вариант выполнения с упрощением магнитной системы; на фиг. 20 и 21 - модификация устройства с П-образным магнитопроводом; на фиг. 22 - модификация устройства с шагом π/3; на фиг. 23 - то же, с шагом π/7. на фиг. 24-26 - модификация реверсивного варианта с шагом π/5; на фиг. 27 - вариант с шагом π/5 и повышенным моментом.

Двигатель содержит зубчатый ротор 1 и магнитопровод 2 с ярмом 3 и зубчатыми полюсными наконечниками 4, а также магнит 5 с наконечником 6. Обмотка 7 управляется знакопеременными электрическими сигналами произвольной формы и длительности с широком диапазоне по амплитуде.

С поступлением электрического сигнала в обмотку ротор 1 стремится занять такое положение, при котором его зубцы займут положение напротив тех зубцов магнитопровода статора, в зазоре которых совпадут по направлению потоки магнита и обмотки. Это же самое положение практически будет и устойчивым положением при отсутствии тока. С поступлением сигнала другой полярности таким же образом ротор отработает новый шаг.

В варианте согласно фиг. 24-26 в зависимости от направления вращения работает одна из обмоток, а в варианте по фиг. 27 - моменты обеих обмоток суммируются на общем валу ротора.

Использование: в часовых механизмах. Сущность изобретения: двигатель содержит зубчатый ротор и магнитопровод с ярмом и зубчатыми полюсными наконечниками, а также магнит с наконечниками. Обмотка управляется знакопеременными электрическими сигналами произвольной формы и длительности в широком диапазоне по амплитуде. 4 з.п.ф-лы, 27 ил.

1. ГАРМОНИЧЕСКИЙ ШАГОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ, содержащий зубчатый ротор и статор с обмоткой, магнитом и зубчатым магнитопроводом, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения, зубцы ротора и промежутки между ними выполнены с соотношением угловых протяженностей 1 : 2 : 3 ... : Z_р - 2 : Z_р - 1 : z_р, где Z_р - число зубцов ротора, а протяженность зубцов магнитопровода обмотки статора одинакова с минимальной протяженностью зубца ротора, либо зубцы статора и промежутки между ними выполнены с соотношением угловых протяженностей 1 : 2 : 3 : ... : Z_с - 2 : Z_с - 1 : Z_с, где Z_с - число зубцов со стороны одного из торцов обмотки статора, а протяженность зубцов ротора одинакова с протяженностью минимального зубца магнитопровода обмотки статора. 2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что магнитопровод обмотки статора выполнен П-образным. 3. Двигатель по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что магнит установлен с прилеганием между торцами пластины с гладкой поверхностью центрального отверстия и магнитопровода обмотки управления, а фиксаторами ротора служат по одному из зубцов на каждом конце несущего обмотку магнитопровода. 4. Двигатель по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что магнит установлен с прилеганием между торцами магнитопровода обмотки управления и пластины с зубчатым центральным отверстием, причем число зубцов пластины в два раза больше числа зубцов ротора. 5. Двигатель по п.2, отличающийся тем, что магнит установлен между торцами идентичных П-образных плат с обмотками управления, причем фиксаторами ротора служат по одному из зубцов на каждом конце каждой из плат.