ШАГОВЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ Российский патент 1995 года по МПК H02K37/00 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в дискретном электроприводе.

Известен шаговый двигатель, содержащий статор и зубчатый ротор. Статор выполнен из двух идентичных магнитопроводящих пластин в виде частей кольца с полюсами на концах, выполненными заодно с пластинами. Между пластинами установлены постоянные магниты. Обмотка управления охватывает пластины. Плоский зубчатый ротор установлен с торцовым зазором относительно магнитопроводящих пластин.

Целью изобретения является повышение надежности и КПД путем уравновешивания аксиальных магнитных тяжений и уменьшения средней длины витка обмотки управления с увеличением ее эффективной длины.

Поставленная цель достигается тем, что в шаговом двигателе пластины статора развернуты относительно друг друга на 180^о так, что полюса противостоящих пластин размещены относительно друг друга симметрично относительно плоскости симметрии ротора, перпендикулярной его оси, а магнит выполнен в виде двух частей, размещенных между полюсами разных пластин, при этом обмотка управления выполнена в виде двух частей, согласно включенных и охватывающих каждая одну пластину статора.

На фиг. 1 представлен двигатель, вид сверху; на фиг.2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг.3 - соотношение угловых размеров зубцов ротора и пластин магнитопровода; на фиг. 4 - принципиальная схема конструкции двигателя, вид сверху; на фиг.5 - разрез Б-Б на фиг.2; на фиг.6-8 - принцип действия двигателя.

Вокруг плоского зубчатого ротора 1 установлен магнитопровод, выполненный в виде двух идентичных пластин 2 в виде частей кольца 3₁ и 3₂ с полюсами 4₁ и 4₂ на концах, выполненных заодно с пластинами. Между полюсами 4₁ и 4₂ разных пластин 2 размещены идентичные магниты 5.

Пластины 2 развернуты относительно друг друга на 180^о так, что полюса 4₁ и 4₂ противостоящих пластин 2 размещены относительно друг друга симметрично относительно плоскости симметрично 6 ротора 1, перпендикулярной его оси. Обмотка управления выполнена в виде двух катушек 7 и 8, согласно включенных и охватывающих каждая одну пластину 2.

Для фиксации положения ротора 1 при обесточенных катушках 7 и 8 на полюсах 4₁ и 4₂ выполнены пазы 9, а на зубцах ротора 1 выполнены вырезы 10 (фиг.1).

Между идентичными пластинами 2 магнитопровода, одна из которых объединяет элементы 4₁ и 3₁, а другая - элементы 4₂ и 3₂, размещены немагнитные платы 11 и 12 с отверстиями 13 для размещения вала 14, установленного на подшипниках 15 и 16. Магнитопровод может быть зафиксирован, например, при помощи конструкционных элементов 17 и 18 (колонки, штифты и т.п.) из немагнитного материала.

Двигатель работает следующим образом.

При отсутствии тока в катушках 7 и 8 зубцы ротора 1 занимают положение согласно фиг.6 благодаря взаимодействию пазов 9 на статоре и вырезов 10 на роторе.

С поступлением импульса тока определенной полярности на зубцы ротора 1 начинает действовать активный момент благодаря воздействию МДС катушек 7 и 8 F₇ и F₈ с магнитным потоком магнитов 5 в зазоре полюсов 4₁ и 4₂. Под действием этого момента ротор поворачивается в положение согласно фиг.7, а после окончания тока под действием реактивного момента доворачивается до положения согласно фиг.8, завершая, таким образом, шаг, равный π/3.

С поступлением нового импульса (фиг.8) вновь возникает активный момент М и ротор совершает другой шаг в том же направлении.

Последовательная подача разнополярных импульсов обеспечивает дискретное перемещение вала с указанным шагом.

Направление вращения ротора - одностороннее и определяется взаимным положением вырезов 10 и пазов 9.

Использование: в дискретном электроприводе. Сущность изобретения: устройство содержит статор из двух идентичных магнитопроводящих пластин в виде частей кольца с катушками обмотки управления. Одна пластина выполнена в виде одной части кольца и имеет на концах полюса 4₁, а другая пластина выполнена в виде другой части кольца и имеет на концах полюса 4₂. Между полюсами 4₁ и 4₂ размещены идентичные постоянные магниты 5. Полюса 4₁ и 4₂ симметричны относительно плоскости симметрии 6 магнитов 5, перпендикулярной оси вращения ротора 1. Дискретное однонаправленное вращение ротора обеспечивается подачей разнополярных импульсов. Изобретение обеспечивает повышение надежности и КПД путем уравновешивания аксиальных магнитных тяжений и сокращения средней длины витка обмотки управления с увеличением ее эффективной длины. 1 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. ШАГОВЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ, содержащий статор из двух идентичных магнитопроводящих пластин в виде части кольца с полюсами на концах, выполненными заодно с пластинами, между пластинами установлен постоянный магнит, а обмотка управления охватывает пластины, плоский зубчатый ротор установлен с торцевым зазором относительно магнитопроводящих пластин, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и КПД путем уравновешивания аксиальных магнитных тяжений и уменьшения средней длины витка обмотки управления с увеличением ее эффективной длины, пластины статора развернуты одна относительно другой на 180^o так, что полюса противостоящих пластин размещены одна относительно другой симметрично относительно плоскости симметрии ротора, перпендикулярной к его оси, а магнит выполнен в виде двух идентичных частей, размещенных между полюсами разных пластин, при этом обмотка управления выполнена в виде двух катушек, согласно включенных и охватывающих каждая одну пластину статора. 2. Электродвигатель по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, оси обеих катушек управления размещены в плоскости симметрии ротора, перпендикулярной к его оси, а полюса статора выполнены отогнутыми параллельно его пластинам.