Шаговый электродвигатель Советский патент 1985 года по МПК H02K37/00 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к шаговым электродвигателям, которые находят широкое применение в .дискретном элекроприводе .

Известен шаговьш электродвигатель содержащий зубчатый ротор и статор С магнитопроводом в виде стержня с полюсными наконечниками на концах, который охвачен обмоткой управления и два магнита со своими полюсными наконечниками Щ.

Недостатком этого электродвигателя является односторонняя аксиальная нагрузка на опоры вращения ротора, что отрицательно сказывается на ресурсе двигателя, на который влияет также и пульсация в двух диаметрально противоположных зазорах взаимодействующих между собой магнитных потоков возб гждения и управления.

Другим недостатком известного двигателя является относительно большой аксиальный размер.

Целью изобретения является повышение ресурса двигателя и уменьшение его аксиального размера.

Поставленная цель достигается тем, что в шаговом электродвигателе, содержащем зубчатый ротор и статор с магнитопроводом в виде стержня с полюсными наконечниками на концах, который охвачен обмоткой управления, и два магнита со своими полюсными наконечниками, один из двух идентичных полюсных наконечников, прилегающих к торцам обоих магнитов, размещен полюсными наконечниками стержня магнитопровода, соединенными с одним концом стержня, а другой - между полюсными наконечниками стержня магнитопровода, соединенными с другим концом того же стержня, причем кажды наконечник выполнен в виде пластины

с парой диаметрально противоположно

установленных полюсов, наконечники

стержня размещены с противоположных торцов ротора.

На фиг.1 представлен предлагаемый двигатель, вид со стороны одного из тордов; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - разрез Б-Б на фиг.2; на фиг.4 - разрез В-Б на фиг.2; на фиг.З поясняется соотношение угловых размеров элементов магниной системы статора; на фиг.6(q,5,6, 1} - принцип действия двигателя; на фиг.7 - 11 представлена одна из модификаций предлагаемого двигателя;

на фиг.12 и 13 - другая модификация предлагаемого двигателя, виды с противоположных торцов; на фиг .14 - раз,рёз Г-Г на фиг.12; на фиг.15 - разрез Д-Д на фиг.14; на фиг.16 - разрез Е-Е на фиг.14; на фиг.17 - взаимное положение элементов магнитной системы статора двигателя согласно фиг. 12-16; на фиг. 18-22 - модификация двигателя со сплошным малоинерционным ротором.

На пластине 1, вьшолненной из немагнитного материала, закреплены выполненные из магнитопроводящего материала пластины 2, соединенные с противоположными концами стержня 3. На пластинах 2 выполнены полюсные наконечники 4, установленные диаметрально . В пластине 1 с диаметрально противоположных сторон установлены магниты 5 хИ З, одноименнополюсные торцы которых прилегают к полюсным наконечникам 6 и бо. Оси симметрии полюсных наконечников 6 и 4 перпендикулярны, причем угловая протяженность у каждого из наконечников 4 и 6 одинакова.

На стержне 3 расположена катушка обмотки управления 7. На валу 8, установленном в подшипниках 9, укреплен зубчатый ротор 10, вьшолненный из магнитопроводящего материала.

Полюса 11 и 12 зубчатого ротора 10 могут быть армированы в теле зубчатого колеса 13, выполненного из немагнитного материала, которое входит в зацепление с. колесом 14 рабочего механизма.

Двигатель работает следующим образом.

При отсутствии тока в обмотке управления 7 под действием магнитного потока постоянных магнитов 5 и Зо ротор 10 занимает положение согласно фиг. 6а.

При включении тока в обмотку 7 ротор 10 под действием вращающего момента переходит из положения согласно фиг.6а в положение согласно фиг. 6Б, а затем в положение согласно фиг. 6&, совершая поворот на угол, равный примерно 1Г/2 или немного больший - за счет влияния потока магнитов 5, который в направлении стрелки может несколько сместить положение ротора относительно указанного на фиг. 6Ь при протекании тока в обмотке. 3 После отключения тока ротор 10 продолжает перемещаться в направлении от положения согласно фиг. 6Ь в положение согласно фиГ. 6а, завершая, таким образом, шаг равный ц под действием потока постоянных магнитов 5j| и 5 . При поступлении нового импульса в обмотку 7 ротор 10 снова совершает поворот на угол, приблизительно равньй1|/2, а затем доворачивается до исходного положения под действием потока постоянных магнитов 5 З Благодаря идентичности двух полюс ных наконечников магнитов, установленных с прилеганием к одноименнополюсным торцам обоих магнитов и меж ду полюсными наконечниками стержня. 084 соединенными с его концами (по одному между наконечниками, соединенными с одним концом стержня и с другим концом стержня), обеспечивается компенсация магнитных усилий, воздействующих на ротор, а это, в свою очередь, разгружает подшипники (опоры вращения) и, в конечном счете, способствует повышению ресурса двигателя. Кроме того, предлагаемый двигатель способен функционировать как при питании от источника разнополярных импульсов, так и при питании от источника однополярных импульсов любого направления. Благодаря новым связям между элементами конструкции, у него аксиальный размер минимален.

ШАГОВЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ, содержащий зубчатый ротор и статор с магнитопроводом в виде стержня с полюсными наконечниками на концах, который охвачен обмоткой управления, и два магнита со своими полюсными наконечниками, отличающийс я тем, что, с целью повышения ресурса двигателя и уменьшения его аксиального размера, один из двух идентичных полюсных наконечников, прилегающих к торцам обоих магнитов, размещен между полюсными наконечниками стержня магнитопровода, соединенными с одним концом стержня, а другой - между полюсными наконечниками, соединенными с другим концом того же стержня, причем каждьй наконечник вьшолнен в виде пластины с парой диаметрально противоположно установленных полюсов, наконечники стержня размещены с противоположных торцов ротора. 4; о О 00

1 хуч7чп (//т.Р .IH IV4S Л 1;| 1Ч У

ui,S sssssss sss Sss

5, ff, 9 ш

-4

Ю

r

Фиг. 7 А-А S, 5, ччччч

-h

V 2

.

(риг. JO

г-г W/////A i f 5