Шаговый электродвигатель Советский патент 1987 года по МПК H02K37/00 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к шаговым электродвигателям, которые могут быть использованы в дискретном электроприводе.

Известен шаговый электродвигатель, содержаш.ий зубчатый ротор и статор с зубчатыми полюсами, обмоткой управления и постоянными магнитами.

Различие плошадей пазов, занятых катушками разных фаз обмотки, и сложная конфигурация составного магнитонровода приводят к технологическим трудностям при изготовлении таких двигателей.

Наиболее близким к изобретению является шаговый электродвигатель, содержащий зубчатый цилиндрический ротор и статор с П-образными попарно смещенными по окружности и в аксиальном направлении магнитопроводами, стержни которых имеют зубцы на концах, постоянными магнита.ми и обмоткой управления, состоящей из катушек.

Недостатком известного двигателя является повыщенная аксиальная длина, что обусловлено попарной установкой магнито- проводов вдоль ротора и расположением постоянных магнитов. Двигатель достаточно сложен в конструктивном отношении но тем же причинам, а также имеет пониженный КПД из-за того, что катушки обмотки охватывают по две магнитопровода, разделенных постоянным магнитом.

Цель изобретения - уменьшение аксиального габарита двигателя с одновременным упрощением конструкции и повыщени- ем КПД.

Указанная цель достигается тем, что в шаговом электродвигателе, содержащем зубчатый цилиндрический ротор и статор с П-образными попарно смещенными по окружности и в аксиальном направлении магнитопроводами, стержни которых имеют зубцы на концах, постоянными магнитами и обмоткой управления, состоящей из катушек, П-образные магнитопроводы выполнены из двух частей, расположенных вдоль ротора, постоянные магниты размещены между упомянутыми частями магнитопро- водов, прилегают к ним разнополярными полюсами и образуют 2-полюсную систему, каждая катушка обмотки охватывает один из магнитопроводов, причем зубцы частей пары магнитопроводов сдвинуты между собой по окружности на половину зубцового деления ротора, зубцы на разных стержнях одного магнитопровода -сдвинуты между собой тоже на половину зубцового деления ротора, зубцы одной пары магнитопроводов, смещенных в аксиальном направлении, сдвинуты по окружности относительно зубцов другой пары магнитопроводов на 1/4 зубцового деления, а катушки, расположенные на диаметрально противоположных

магнитопроводах, соединень между собой в одну фазу.

На чертеже приведено аксонометрическое изображение предлагаемого двигателя.

Двигатель содержит цилиндрический зубчатый ротор 1, размещенный внутри статора, который имеет П-образные магнитопроводы 2 и 2.1, установленные со смещением как по окружности (попарное смещение магнитопроводов 2 между собой или 2.1), так и в аксиальном направлении (смещение магнитопроводов 2.1 по отношению к магнитопроводам 2). Каждый из .магни- тонроводов 2 и 2.1 состоит из двух частей. Между частями магнитопровода установлены постоянные магниты 3, намагниченные как указано на рисунке. Каждая из катушек 4 и 4.1 охватывает один из магни- тонроводов 2 или 2.1, а пара катушек 4 и 4.1 электрически соединена .между собой и

образует одну фазу обмотки, действуя в магнитной цепи противолежаших магнитопроводов согласно. На концах стерж} ей магнитопроводов 2 и 2.1 имеются зубцы с зубцовым шагом, равным зубцово.му шагу на роторе. Зубцы частей магнитопровода

каждого стержня сдвинуты .между собой на половину зубцового деления. Зубцы на разных стержнях одного магнитопровода тоже сдвинуты между собой по окружности на половину зубцового деления. Напри- .мер, зубцы на стержнях магнитопроводов, смещенных в аксиальном направлении, взаимно сдвинуты на 1/4 зубцового деления. Для облегчения технологии изготовления магнитопроводов и снижения потерь в стали, их части могут быть выполнены из

витых ленточных сердечников.

Двигатель работает следующим образом.

При отсутствии тока в катушках 4 и 4.1

зубцы ротора 1 занимают неопределенное

положение по отношению к зубца.м .магнитопроводов 2 и 2.1, так как ввиду указанного расположения зубцов на них сум.мар- ная магнитная проводимость рабочего зазора не зависит от поворота роторами магнитный поток от постоянных .магнитов

3 при одинаковой магнитной индукции в зазоре и постоянстве .магнитной проводимости не создает вращающего .мо.мента. Подача тока в катушки, например, 4 приведет к возникновению магнитного потока Фу в частях .магнитопроводов 2 с направлением, допустим, как указано на чертеже. Этот поток изменит величину .магнитной индукции в рабочем зазоре, увеличив ее под одними частями магнитопроводов 2 и уменьшив под другими. Благодаря одинаковому расположению зубцов

на частях магнитопроводов по отношению к зубцам ротора и повышенной индукции в этих зонах воздушного зазора на валу двигателя появится вращающийся момент.

который повернет ротор до положения, соответствующего установки зубцового ротора против зубцов частей магнитопрово- дов 2. Это положение ротора следует считать за исходное и иметь в виду, что ротор в нем зафиксирован.

Дальнейшая подача разнополярных импульсов двухфазного тока поочередно в катушки 4.1 и 4 будет приводить к изменению величины индукции в воздушном зазоре частей магнитопроводов, что с учетом взаимного сдвига зубцов обеспечит дискретное одностороннее действие вращаю

шего момента на вал двигателя и завершение его оборота, после чего цикл начнет повторяться.

Указанные отличия предлагаемого двигателя от известных позволяют существенно сократить осевую длину двигателя за счет уменьшения числа П-образных магнитопроводов, устанавливаемых вдоль ротора, и упростить конструкцию, а также повысить КПД за счет укорачивания средней длины витка катушек 4 и 4.1, которые в данном двигателе охватывают лишь один магнито- провод.