РЕАКТИВНЫЙ ШАГОВЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ Российский патент 2003 года по МПК H02K37/00 

Изобретение относится к миниатюрным электрическим машинам для точного приборостроения, в частности к шаговым электродвигателям реактивного типа для часов.

Известны реактивные шаговые электродвигатели, содержащие немагнитный корпус из двух частей, между параллельными торцами которых закреплен несущий обмотку управления магнитопровод, имеющий две пары одинаковых полюсов, ротор с двумя попарно одинаковыми зубцами и одинаковые постоянные магниты, фиксирующие ротор [см., например, патент Российской Федерации 2020700, кл. 5 H 02 K 37/00, 1987].

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является реактивный шаговый электродвигатель, содержащий немагнитный корпус из двух частей, между параллельными торцами которых закреплен несущий обмотку управления плоский П-образный магнитопровод, имеющий на концах по паре одинаковых полюсов, ротор с четырьмя попарно одинаковыми зубцами, по меньшей мере, два одинаковых постоянных магнита, фиксирующих ротор [см. А.С. СССР 1711301, кл. 5 H 02 K 37/00, 1987 г.].

Известные двигатели не позволяют уменьшить размер в плане, упростить и удешевить двигатели разной мощности.

Целью предлагаемого изобретения является упрощение и удешевление технологии изготовления с возможностью уменьшения габарита в плане и унификации двигателей с различным вращающим и фиксирующим моментом.

Поставленная цель достигается тем, что в реактивном шаговом электродвигателе, содержащем немагнитный корпус из двух частей, между параллельными торцами которых закреплен несущий обмотку управления плоский П-образный магнитопровод, имеющий на концах по паре одинаковых полюсов, ротор с четырьмя попарно одинаковыми зубцами, по меньшей мере, два одинаковых постоянных магнита, фиксирующих ротор, половина магнитов установлена напротив торцов зубцов ротора с меньшей угловой протяженностью и половина магнитов расположена напротив торцов зубцов ротора с большей угловой протяженностью, причем магниты выполнены в виде цилиндров с соотношением размера вдоль оси к диаметру в пределах 1/5...1, намагничены вдоль оси цилиндра; немагнитный промежуток между торцами магнитов и ротора в 5...15 раз больше радиального зазора между ротором и магнитопроводом; магниты, расположенные напротив торцов зубцов ротора с разной угловой протяженностью, намагничены встречно и замкнуты с торцов, противоположных обращенным к ротору магнитопроводящими кольцами или частями колец, размещенными в кольцевых проточках частей немагнитного корпуса.

Изобретение поясняется примерами его реализации и чертежами, где на фиг. 1 показан разрез по стрелкам фиг.2; на фиг.2 - вид по стрелкам фиг.1, на фиг. 3 поясняется размещение и взаимная ориентация магнитов в корпусе при конфигурации магнитной системы двигателя согласно фиг.2 и 4, на фиг.5 и 6 поясняется принцип действия простейшего из исполнений двигателя.

Шаговый электродвигатель содержит немагнитный корпус из двух частей 1 и 2, между параллельными торцами которых закреплен П-образный магнитопровод 3, несущий обмотку управления из двух включенных согласно одинаковых катушек 4 и имеющий на концах по паре одинаковых зубцов-полюсов 5. На валу 6 в опорах вращения 7 установлен ротор 8 с четырьмя попарно одинаковыми зубцами 9 и 10. Фиксирующие ротор постоянные магниты 11 и 12 установлены напротив торцов зубцов ротора 9 и 10 в отверстиях 13 частей корпуса 1 и 2.

В простейшем случае двигатель может быть выполнен с двумя магнитами. Один из магнитов установлен напротив торца зубца 9 ротора 8 с меньшей угловой протяженностью, а другой магнит установлен напротив торца зубца 10 с большой угловой протяженностью.

Отверстия 13 для установки магнитов 11 и 12 в частях корпуса 1 и 2 могут быть выполнены со стороны внешних по отношению к ротору торцов корпуса, симметрично относительно оси вращения ротора и (или) симметрично относительно торцов ротора.

Магниты выполнены в виде цилиндров с соотношением размера вдоль оси к диаметру в пределах 1/5...1 и намагничены вдоль оси цилиндра.

При этом немагнитный промежуток, образованный между торцами магнитов 11, 12 и зубцами 9, 10 ротора 8, в 5...15 раз больше, чем радиальный зазор между ротором 8 и зубцами - полюсами 5 магнитопровода 3.

Магниты, расположенные напротив торцов зубцов ротора с разной угловой протяженностью, намагничены встречно и замкнуты с торцов, противоположных обращенных к ротору магнитопроводящими кольцами 14 или частями кольца 15 (см. фиг. 1 - кольца 14 на фиг.3, часть кольца 15, а магниты 11 и 12 - под частью кольца 15).

При этом магнитопроводящие кольца 14 или, соответственно, части колец 15, замыкающие разнополярные торцы магнитов 11, 12 с внешней стороны частей корпуса 1, 2, установлены в кольцевых проточках 16 частей корпуса 1, 2 и закреплены там любым известным способом.

Магниты 11, 12 и полюса магнитопровода занимают угловую протяженность в половину угловой протяженности впадин между полюсами магнитопровода. Протяженность углового промежутка между краями полюсов и магнитов в плане - половина угловой протяженности полюсов.

Двигатель работает следующим образом.

При отсутствии тока в обмотке из катушек 4 зубцы 9 и 10 зафиксированы в положении, например, согласно фиг.2 относительно зубцов-полюсов 5 магнитопровода 3 благодаря, по меньшей мере, одной паре магнитов 11 и 12.

При появлении тока в катушках 4 зубцы 10 и 9 ротора 8 стремятся занять положение согласно фиг.5.

По окончании импульса тока ротор перемещается в положение согласно фиг.6 под действием момента фиксации магнитов 11, 12.

Размещение, по меньшей мере, одной пары магнитов в торцевых отверстиях, по меньшей мере, одной части корпуса позволяет уменьшить размер двигателя в плане. При этом за счет магнитов с высокой энергией (например, из самарий - кобальта) можно ограничить аксиальный размер магнита в пределах 1/5...1 от диаметра.

При этом части корпуса с магнитами не будут выступать за толщину намотки катушек 4.

Благодаря встречному намагничиванию магнитов, расположенных напротив зубцов ротора с разной угловой протяженностью с замыканием торцов магнитов, противоположных относительно ротора, магнитопроводящим кольцом или его частью, с расположением колец в кольцевых проточках немагнитного корпуса, обеспечивается наиболее полное использование двигателей с различным уровнем вращающего момента.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к реактивным шаговым электродвигателям. Технический результат изобретения, заключающийся в повышении эргономичности электродвигателя, достигается путем того, что в реактивном шаговом электродвигателе, содержащем немагнитный корпус из двух частей, между параллельными торцами которых закреплен несущий обмотку управления плоский П-образный магнитопровод, имеющий на концах по паре одинаковых полюсов, ротор с четырьмя попарно одинаковыми зубцами, по меньшей мере, два одинаковых постоянных магнита, фиксирующих ротор, часть магнитов установлена напротив торцов зубцов ротора с меньшей угловой протяженностью, а часть магнитов установлена напротив торцов зубцов ротора с большей угловой протяженностью, причем магниты выполнены в виде цилиндров с соотношением размера вдоль оси к диаметру в пределах 1/5-1, намагничены вдоль оси цилиндра, немагнитный промежуток между торцами магнитов и ротора в 5-15 раз больше радиального зазора между ротором и магнитопроводом. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Реактивный шаговый электродвигатель, содержащий немагнитный корпус из двух частей, между параллельными торцами которых закреплен несущий обмотку управления плоский П-образный магнитопровод, имеющий на концах по паре одинаковых полюсов, ротор с четырьмя попарно одинаковыми зубцами, по меньшей мере, два одинаковых постоянных магнита, фиксирующих ротор, отличающийся тем, что часть магнитов установлена напротив торцов зубцов ротора с меньшей угловой протяженностью, а часть магнитов установлена напротив торцов зубцов ротора с большей угловой протяженностью, причем магниты выполнены в виде цилиндров с соотношением размера вдоль оси к диаметру в пределах 1/5÷1, намагничены вдоль оси цилиндра, немагнитный промежуток между торцами магнитов и ротора в 5÷15 раз больше радиального зазора между ротором и магнитопроводом, магниты, расположенные напротив торцов зубцов ротора с разной угловой протяженностью, намагничены встречно и замкнуты с торцов, противоположных обращенным к ротору магнитопроводящими кольцами или частями колец, размещенными в кольцевых проточках частей немагнитного корпуса. 2. Реактивный шаговый электродвигатель по п.1, отличающийся тем, что магниты, размещенные с противоположных торцов ротора, обращены к зубцам ротора полюсами противоположной полярности.