ОДНОФАЗНЫЙ ШАГОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 1995 года по МПК H02K37/00 

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

Известен однофазный шаговый гармонический двигатель с мостовой схемой построения магнитной системы для преобразования последовательности знакопеременных импульсов постоянного тока, поступающих по единственному каналу управления без дополнительных устройств, в дискретное перемещение выходного вала с шагом π/3, содержащий единственный статор с несущим обмотку управления магнитопроводом в виде стержня с диаметрально расположенными полюсными наконечниками в виде идентичных частей кольца с угловой протяженностью в 1/6 часть дуги окружности, два идентичных постоянных магнита, намагниченных параллельно оси вращения зубчатого ротора и установленных симметрично по отношению друг к другу по разные стороны от оси вращения ротора, которая рассекает пополам продольную ось стержня, совмещенную с осью согласно включенных двух катушек обмотки управления, магниты имеют диаметрально расположенные по отношению друг к другу полюсные наконечники в виде идентичных частей кольца, на полюсных наконечниках магнитов выполнены элементы фиксации положения зубцов ротора при обесточенной обмотке, ротор с зубцами угловой протяженности в 1/6 дуги окружности и элементами фиксации на своих зубцах (авт.св. СССР N 544063, кл. H 02 K 37/00, 1974).

Цель состоит в упрощении конструкции магнитной системы за счет уменьшения числа магнитопроводящих частей статора до двух идентичных и симметрично установленных по отношению друг к другу деталей при одновременном повышении надежности и четкости отработки шага с совмещением принципов действия индукторного и реактивного с устранением торцовых зазоров и аксиальных магнитных тяжений.

На фиг.1 представлена магнитная система предлагаемого двигателя, в разрезе; на фиг.2 и 3 - то же, вид снизу и вид сверху, соответственно.

Однофазный шаговый гармонический двигатель с мостовой схемой построения магнитной системы для преобразования последовательности знакопеременных импульсов постоянного тока, поступающих по единственному каналу управления без дополнительных устройств, в дискретное перемещение выходного вала с шагом π/3 содержит единственный статор с магнитопроводом в виде стержня, расщепленного пополам на две идентичные части 1 и 2, симметричного в трех взаимно перпендикулярных плоскостях и имеющего диаметрально расположенные наконечники 3 и 4 в виде идентичных частей кольца с угловой протяженностью в 1/6 дуги окружности, между которыми по окружности установлены два идентичных постоянных магнита 5 со своими полюсными наконечниками 6. Магниты 5 намагничены параллельно оси вращения ротора 7 и установлены симметрично по отношению друг к другу по разные стороны от оси вращения ротора 7.

На магнитопроводе установлены две катушки обмотки 8 управления, электрически соединенные между собой (фиг.2, 3). Ось вращения ротора 7 рассекает пополам продольную ось стержня, совмещенную с осью согласно включенных катушек обмотки 8. Полюсные наконечники 6 магнитов 5 диаметрально расположены по отношению друг к другу и выполнены в виде частей кольца. Ротор 7 имеет зубцы угловой протяженности в 1/6 дуги окружности.

Идентичные части 1 и 2 стержня установлены симметрично по отношению друг к другу на торцах магнитов 5 внутри полости имеющего две группы 9 и 10 аксиально смещенных зубцов ротора 7. При этом для фиксации ротора при обесточенных обмотках служат уступы 11 с угловой протяженностью в 1/12 дуги окружности, выполненные с одного края зубцов ротора для образования выступов такой же угловой протяженности в сочетании с уступами 12 и в 1/24 дуги окружности, выполненные с обоих краев полюсных наконечников 3 и 4 стержня для образования выступов с угловой протяженностью в 1/12 дуги окружности напротив таких же выступов на зубцах ротора.

Двигатель работает следующим образом.

При подаче импульса тока в обмотку управления магнитный поток, наведенный током в воздушном зазоре одного наконечника 6, складывается с магнитным потоком постоянных магнитов, а в воздушном зазоре другого наконечника 6 - вычитается. Ротор 7 стремится занять такое положение, при котором один из его зубцов из каждой группы 9 и 10 встает против наконечника 6, имеющего больший магнитный поток в рабочем зазоре, т.е. на него действует активный момент. При отсутствии тока в обмотке, ротор смещается из этого положения под действием реактивного момента, обусловленного взаимодействием уступов 11 и 12.

Изменение полярности импульса тока в обмотке управления приводит к тому, что больший магнитный поток имеет место в зазоре другого наконечника 6 и под действием указанного выше активного момента ротор поворачивается так, чтобы второй зубец из каждой группы 9 и 10 занял положение напротив этого наконечника, и таким же образом ротор 7 совершает поворот на угол 60^о.

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

Направление вращения ротора одностороннее и определяется взаимным положением уступов 11 и 12.

Упрощение конструкции заключается в уменьшении в три раза числа оригинальных деталей магнитной системы статора, причем это преимущество сочетается с наличием двух диаметрально расположенных (с аксиальным смещением) рабочих зазоров, что повышает четкость отработки шага.

Использование: в дискретном электроприводе. Сущность изобретения: позволяет существенно упростить конструкцию магнитной системы за счет уменьшения числа составных частей, одновременно предельно упрощается технология за счет уменьшения номенклатуры составных частей магнитной системы. Наличие двух диаметрально расположенных с аксиальным смещением рабочих зазоров повышает надежность и четкость отработки шага. Магнитопровод статора симметричен в трех взаимно перпендикулярных плоскостях и представляет собой стержень, расщепленный пополам и размещенный внутри полого, имеющего две группы 9, 10 аксиально смещенных зубцов ротора 7. 3 ил.

ОДНОФАЗНЫЙ ШАГОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ гармонический с мостовой схемой построения магнитной системы для преобразования последовательности знакопеременных импульсов постоянного тока, поступающих по единственному каналу управления без дополнительных устройств в дискретное перемещение выходного вала с шагом π/3, содержащий единственный статор с несущим обмотку управления магнитопроводом в виде стержня с диаметрально расположенными полюсными наконечниками в виде идентичных частей кольца с угловой протяженностью в 1/6 окружности, два идентичных постоянных магнита, намагниченных параллельно оси вращения зубчатого ротора и установленных симметрично по отношению друг к другу по разные стороны от оси вращения ротора, которая рассекает пополам продольную ось стержня, совмещенную с осью согласно включенных двух катушек обмотки управления, магниты имеют диаметрально расположенные по отношению друг другу полюсные наконечники в виде идентичных частей кольца, на полюсных наконечниках магнитов выполнены элементы фиксации положения зубцов ротора при обесточенной обмотке, ротор с зубцами угловой протяженности в 1/6 дуги окружности и элементами фиксации на своих зубцах, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции магнитной системы за счет уменьшения числа магнитопроводящих частей статора до двух идентичных и симметрично установленных по отношению одна к другой деталей при одновременном повышении надежности и четкости обработки шага с совмещением принципа действия индуктивного и реактивного с устранением торцевых зазоров и аксиальных магнитных тяжений, идентичные части расцепленного пополам и симметричного в трех взаимно перпендикулярных плоскостях стержня установлены симметрично по отношению одна к другой на торцах магнитов внутри полости, имеющего две группы аксиально смещенных зубцов ротора, причем для фиксации ротора при обесточенных обмотках служат уступы с угловой протяженностью в 1/12 дуги окружности, выполненные с одного края зубцов ротора для образования выступов такой же угловой протяженности в сочетании с уступами в 1/24 дуги окружности, выполненными с обоих краев полюсных наконечников стержня для образования выступов с угловой протяженностью в 1/12 дуги окружности напротив таких же выступов на зубцах ротора.