ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ШАГОВЫЙ МИКРОДВИГАТЕЛЬ Российский патент 2002 года по МПК H02K5/16 H02K5/167 

Изобретение относится к области электротехники, в частности к однофазным самозапускающимся синхронным микродвигателям с постоянными магнитами, используемыми, например, в качестве однофазных шаговых двигателей.

Известен однофазный синхронный электродвигатель, например, по патенту СССР 1836786, кл. МКИ⁵ Н 02 К 21/16, 1991 г., содержащий статор с кольцевой катушкой, размещенной внутри магнитопровода с когтеобразными полюсами, выполненными в виде групп, которые смещены одна относительно другой на 120-150 электрических градусов. Полюса в каждой группе выполнены с длиной полюсной дуги, равной 0,6-0,75 длины дуги полюсного деления, и смещены относительно друг друга на 180 электрических градусов, а полюса, перекрещивающиеся по ширине, выполнены укороченными с аксиальным зазором между ними. На магнитопроводе статора закреплен экран, который изготовлен из электропроводящего материала и экранирует только одну группу полюсов. Микродвигатель содержит также ротор, который выполнен в виде многополюсного постоянного магнита и закреплен на оси, которая вращается в подшипниках, закрепленных в магнитопроводах.

Недостатком известного микродвигателя является то, что в связи с экранировкой одной группы полюсов движение в виде импульсного поворота ротора или шагового перемещения происходит слишком динамично и уровень шума при вращении микродвигателя превышает 50 дБ, что недопустимо по техническим условиям.

Известен также однофазный синхронный шаговый микродвигатель, например, по авт. свид. СССР 904130, кл. МКИ³ Н 02 К 21/16, 1979 г. (прототип). Известный микродвигатель также содержит статор с кольцевой катушкой, размещенной внутри магнитопровода с когтеобразными полюсами, которые разделены на четыре группы, которые смещены одна относительно другой на 120-150 электрических градусов, а полюса в каждой группе в свою очередь смещены относительно друг друга на 180 электрических градусов. На магнитопроводе закреплен экран, который экранирует две группы полюсов. Ротор аналогичным образом содержит многополюсный постоянный магнит, который закреплен на оси, которая вращается в подшипниках, закрепленных в магнитопроводах.

Недостатком известного микродвигателя также является недостаточно низкий уровень шума, несмотря на уменьшенную динамичность вращения. Другим фактором возникновения шума является трудность обеспечения изготовления оси вращения и подшипников высокой точности.

Техническая задача изобретения состоит в обеспечении снижения уровня шума микродвигателя.

Техническая задача решается тем, что электрический шаговый микродвигатель, содержащий статор с кольцевой катушкой, размещенной внутри магнитопровода с когтеобразными полюсами, выполненными по крайней мере в виде двух групп, которые смещены одна относительно другой, например, на 120-150 электрических градусов, а полюса в каждой группе смещены относительно друг друга на 180 электрических градусов, экран, экранирующий группы полюсов, ротор с многополюсным магнитом, закрепленный на оси, размещенной в подшипниках, согласно изобретению, подшипник оси микродвигателя снабжен эластичным выступом, охватывающим ось в направлении наружу по отношению к ротору, причем зазор между подшипником и осью может быть заполнен смазочной смесью, содержащей, например, смазку типа ТАД-17 с графитовым наполнителем. Для уменьшения шума с достижением более симметричного и более равномерного размещения вращающихся сил на магнитопроводе закреплен экран, экранирующий полюса всех групп.

Изобретение поясняется приложенными чертежами, где
на фиг.1 изображен микродвигатель в поперечном разрезе;
на фиг.2 - развертка полюсов магнитопровода статора электродвигателя;
на фиг. 3 - магнитопровод с присоединенным экраном в увеличенном масштабе;
на фиг.4 - подшипники оси ротора в увеличенном масштабе.

Электрический шаговый микродвигатель (фиг.1-4) содержит статор 1 и ротор 2. Кольцевая катушка 3 статора 1 с одной стороны микродвигателя охвачена магнитопроводом 4 с когтеобразными полюсами 5, а с другой стороны - магнитопроводом 6 с когтеобразными полюсами 7. Когтеобразные полюса 5 и соответственно 7 изготовлены в виде деталей, одноцельных с магнитопроводами 4 и 6 путем их вырубки из соответствующих пластинок и отгибки перпендикулярно к их плоскостям. На магнитопроводе 4 закреплен экран 8, который изготовлен, например, из меди или медных сплавов, создавая короткозамыкающие витки. У предлагаемого микродвигателя экран 8 насажен на все полюса, причем как изображено на развертке полюсов (фиг.2), экран 8 состоит из двух частей 8а и 8в, из которых экран 8а значительно тоньше. Полюса магнитопроводов 4 и 6 разделены на две группы, которые смещены одна относительно другой, например, на 120-150 электрических градусов, а полюса в каждой группе, в свою очередь, смещены относительно друг друга на 180 электрических градусов. Ротор 2 выполнен в виде многополюсного постоянного магнита, число полюсов которого равно числу полюсов магнитопроводов 4 и 6. Постоянный магнит ротора 2 закреплен в пластмассовой втулке 9 с металлической осью 10. Ось 10 установлена в подшипниках 11 и 12, которые закреплены в соответствующих магнитопроводах 4 и 6. Подшипники 11 и 12 снабжены эластичными выступами 13 и 14, охватывающими ось 10 в направлении наружу по отношению к ротору 2. При этом в качестве смазки может быть использована смесь, состоящая, например, из смазки ТАД-17 с графитовым наполнителем.

Действие шагового микродвигателя происходит следующим образом. Пуск микродвигателя и его однонаправленное шаговое вращательное движение достигается взаимодействием вращающегося магнитного поля, создаваемого кольцевой катушкой 3, с полюсами постоянного магнита ротора 2. Степень кругловатости или соответственно эллиптичности вращающегося магнитного поля и рабочие характеристики электродвигателя зависит от степени экранирования полюсов. Частичное снижение уровня шума обеспечивает то, что подшипники 11 и 12 снабжены эластичными выступами 13 и 14, охватывающими ось 10 в направлении наружу по отношению к ротору 2. Такое предлагаемое конструктивное выполнение подшипников 11 и 12 устраняет радиальное смещение, что является основной причиной шума, а также устраняет заклинивание или заедание оси 10 ротора 2. Примененная конструкция экрана 8, обеспечивающая экранизацию всех групп полюсов, позволяет достичь более симметричное и более равномерное размещение вращательных сил и в связи с этим уменьшенное биение оси 10 ротора 2 в подшипниках 11 и 12. Благодаря этому также достигается относительно тихое шаговое вращение микродвигателя. Дополнительное решение, связанное с использованием в качестве смазочной смеси, например, масла ТАД-17 с графитовым наполнителем, позволяет уменьшить общий уровень шума до допустимого уровня - 34 дБ и меньше.

Предложенный электрический шаговый микродвигатель может быть изготовлен промышленным способом и использован, например, для вращения счетчиков спидометров пройденного пути автомобилей. Шаговый микродвигатель отличается от известных уменьшенным уровнем шума при их вращении.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к однофазным самозапускающимся синхронным микродвигателям с постоянными магнитами, используемыми в качестве однофазных шаговых двигателей. Технический результат изобретения, состоящий в обеспечении снижения уровня шума микродвигателя, достигается путем того, что микродвигатель содержит статор с кольцевой катушкой, которую охватывают магнитопроводы, и ротор в виде многополюсного постоянного магнита. Ротор закреплен на оси, которая вращается в пластмассовых подшипниках. Магнитопроводы содержат когтеобразные полюса, которые отогнуты перпендикулярно к их плоскостям. На магнитопроводе закреплен экран, состоящий из двух частей. Обе части экрана изготовлены из меди или медных сплавов и они создают короткозамкнутые витки. Полюса магнитопроводов выполнены в виде двух групп, которые смещены одна относительно другой на 120-180 электрических градусов, а полюса смещены один относительно другого на 180 электрических градусов. Число полюсов постоянного магнита ротора соответствует числу полюсов магнитопроводов. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Электрический шаговый микродвигатель, содержащий статор с кольцевой катушкой, размещенной внутри магнитопровода с когтеобразными полюсами, выполненными по крайней мере в виде двух групп, смещенных одна относительно другой, при этом полюса в каждой группе смещены относительно друг друга на 180 электрических градусов, экран, экранирующий группы полюсов, ротор с многополюсным магнитом, закрепленный на оси, размещенной в подшипниках, отличающийся тем, что подшипник оси микродвигателя снабжен эластичным выступом, охватывающим ось в направлении наружу по отношению к ротору. 2. Электрический шаговый микродвигатель по п. 1, отличающийся тем, что группы полюсов смещены одна относительно другой на 120-150 электрических градусов. 3. Электрический шаговый микродвигатель по п. 1 или 2, отличающийся тем, что зазор между подшипником и осью заполнен смазочной смесью, содержащей смазку типа ТАД-17 с графитовым наполнителем. 4. Электрический шаговый микродвигатель по одному из пп. 1-3, отличающийся тем, что на магнитопроводе закреплен экран, экранирующий полюса всех групп.