Многофазный шаговый двигатель гибридного типа Советский патент 1988 года по МПК H02K37/04 

/ /7

7Й7 3

и

1а

03

Is3

о 4

Ч

В

1 СМ

1

|)аковин 4а и 4, наружных полурако- )рин 7ft и 7«Г, Обмотка 2, постоянный йагнит 6 и каркас 3 составляют ста- jrop электродвигателя. Ротор двига- |геля содержит постоянный магнит 9 и Полюсные наконечники в виде полураке- ;рин 5а и 5ь, Юч и . Все части об

мотки 2 благодаря круглому сечению обмотки и полураковин окружены железом, т.е. активны, причем железо находится в самой непосредственной близости к меди обмотки, что повышает эффективность ее использования. Зз.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к электромашиностроению, а именно к многофазным шаговым двигателям. Цель изобретения - уменьшение массы и габаритов двигателя путем повышения эффективности использования его обмотки. Каждая фаза двигателя имеет обмотку 2 в форме тора круглого сечения, центрированного на оси вала 1. Полюсные наконечники в виде симметричных вставленных одна в другую внутренних полу

Изобретение относится к электромашиностроению, а именно к многофазным шаговым двигателям.

Цель изобретения - уменьшение массы и габаритов двигателя путем повышения эффективности использования его обмотки.

I На фиг.1 показан предлагаемый двигатель, продольный разрез; на фиг.2 - РИД с торца со снятым держателем под- |ципника; на фиг.З - разрез А-А на фиг.1.

Шаговый электродвигатель вращения гибридного типа (фиг.1-3), содержит две идентичные фазы Б и В, смонтиро- )ванные на одном валу 1 и смещенные |по углу одна относительно другой из- |вестным способом.

I Фаза Б электродвигателя включает р себя обмотку 2 в форме тора кругло- |го сечения, центрированного на оси |вала 1. Обмотка 2 защищена снаружи ;каркасом 3, выполненным из электролиз олирующе го материала.

Две симметричные полураковины 4а., 4 Ь (полюсные наконечники) из магнитного материала вставлены одна в другую и окружаю- обмотЛу 2 в диаметральной плоскости Р этой последней.

Две полураковины 4я, 4 Ь в собранном состоянии образуют тор, открытый к валу 1 и покрьгаакядий обмотку 2 подобно тому, как покрышка автомобильной шины покрьгоает камеру.

Две другие полураковины 5а и 5Ь (полюсные наконечники), вставленные одна в другую по диаметральной плоскости Р, расположены в открытой части тора, образованного двумя полураковинами 4о| и 4Ь, покрывая таким образом часть обмотки 2, направленную к валу 1. Наружная поверхность полураковин 5, 56 расположена точно в про

должении полураковин 4А, 4 В таким образом, что все эти полураковины образуют тор, центром которого является вал 1. Расположение полураковин 5q,

5fe по отношению к полураковинам 4ц, 4 Ь аналогично расположению обода колеса относительно шины.

На фиг.1 и 3 видно, что первичный узел, образованный обмоткой 2, каркасом 3, полураковинами 4а и 4Ь, связанными с обмоткой 2 посредством каркаса 3, неподвижен и является частью статора двигателя.

Вторичный узел, образованный полураковинами 5а, 5fe, жестко связан с валом 1, вращается вместе с этим валом 1, и следовательно, является частью ротора двигателя.

На фиг.1 и 3 видно, что один постоянный магнит 6 покрывает наружную поверхность полураковин 4 а, 4Ь статора. Этот постоянный магнит 6, имеющий сечение в форме дуги, может быть вьтолнен из ленты магнитного каучука, длина которой соответствует наружному периметру полураковин , 4, а края скошены на угол с тем, чтобы примыкать к левой поверхности полураковин. Этот постоянньй магнит 6 намагничи-

вается к центру обмотки 2.

Две другие полураковины , 7& (полюсные наконечники), именуемые статорными наружными по отношению к

полураковинам 4й, 4fe, именуемым ста- торными внутренними, входят друг в друга все в той же диаметральной пло-/ скости Р и покрывают узел, образованный обмоткой 2, каркасом 3, полураковинами 4а., -4Ь и постоянньм магнитом 6, причем этот последний связывает эти полураковины 7а, 7, с полураковинами 4а 4(,. Весь этот узел

представляет собой статор фазы Б электродвигателя.

Отверстие 8, выполненное в полураковинах 76 и 46 и в магните 6, позволяет вывести из двигателя концы провода (не показаны) обмотки 2,

Постоянньш магнит 9 также установлен на поверхности полура;совин. 5а, 5Ь именуемых роторными, обращенной к валу 1. Этот магнит 9 также выполнен из ленты магнитного каучука и намагничен, как и магнит 6, к центру обмотки 2.

Две другие полураковины Юц, lOj, (полюсные наконечники), именуемые роторными внутренними по отношению к роторным н аружным полураковинам 5а 5Ь, вставлены друг в друга также в диаметральной плоскости Р и покрывают узел, образованный магнитом 9 и полураковинами 5а, 5fe, причем магнит 9 соединяет эти последние с полураковинами Юа, 10%.

Через полураковины Юо, lOg прохо дит центральное отверстие, в которое вставлен вал 1 двигателя.

Вал 1 смонтирован в подшипниках 11, периферийная поверхность которых вставлена в кольцо 12 из немагнитног материала. Кольцо вставлено в полость, вьшолненную в осевом кольцево выступе 13 на полураковине 1л.

Кроме того, на полураковинах 7а и 7& (фиг,2) имеются четыре лапки 14

вписывающиеся в квадрат, описанный относительно диаметра статора, каждая из лапок имеет отверстие, параллельное валу 1, в которое вставлена полая заклепка 15, позволяющая осевое соединение различных полураковин и двух фаз Б и В двигателя и служащая также для крепления последнего.

Две фазы Б и В (фиг.1) вставлены друг в друга по плоскости Р . Это соединение содержит цилиндрический мост 16, являющийся частью полурако- вины 1) , которая облегчает такую сборку. Цилиндрический мост содержит ориентиры, служащие для обеспечения установки по углу двух фаз Б и В, обеспечивая одновременно хорошую герметичность этого соединения, в результате чего в воздушные зазоры не проникает пыпь.

Противолежащие концы полураковин 4ц и 5|Я с одной стороны и полурако- вин 4| и 5Ь с другой стороны находя-г10

,

- 25

о .JQ м

,

20

я я

4264774

ся на равном расстоянии от вала 1 и снабжены зубцами 17 и 18 (фиг.1 и 3).

На конце наружной статорной полураковины 7а , обращенном к валу 1, выполнены зубцы 19.

На конце роторной полураковины Юа напротив статорной полураковины 7и выполнены зубцы 20. Такие зуб;да 19 и 20 выполнены также на концах полураковин 78 и 10fe. Размеры зубцов 19 и 20 идентичны.

Цилиндрическая поверхность, на которой образованы воздушные зазоры, 15, заключенные между зубцами 17, 18 и 19, 20, имеет диаметр несколько меньше внутреннего диаметра каркаса 3 обмотки 2 с тем, чтобы иметь возможность собирать отдельно статор и ротор.

На фиг.1-3 обозначено:

l - левый ряд внутренних зазоров между полюсными наконечниками 4ci и 5ai

1г - правый ряд внутренних зазоров между полюсными наконечниками

5сГ;

Ij - левый ряд внещних зазороп между полюсными наконечниками 7а и Юя;

1 правый ряд внешних зазоров между полюсными наконечниками 7сГ и ЮсГ;

Ряды 1 -И IT. определяются выступами 17 и 18, k ряды 1з и 1 - выступами 19 :i- 20.

ЭлектродвигaтeJlЬ работает следующим образом.

Когда в обмотку 2 подается питание заданного направления, в центре ее возникает поле с направлением Н, например, направленное вверх.

Когда постоянньсЧ магнит 9 имеет полюс N, смежный с полураковинами 5й, 5ь, поток этого магнита выходит исключительно через зубцы 18 полураковины Sq, расположенной в верхней части фиг.1 (стрелки). Оттуда этот поток проходит к зубцам 17 верхней полураковины 4а, порождая часть искомого вращающего момента. Тогда постоянный магнит 6 обращен своим полюсом S к раковинам AQ, 4). Поток должен, следовательно, пройти через постоянный магнит 6 с тем, чтобы выйти исключительно через зубцы 19 нижней полураковины 1Ь, откуда через зубцы 20 он проходит в нижнюю полураковину 10ь, создавая вторую часть искомого вршца35

40

45

50

55

joinero момента и возвращается в пос- тойнный магнит 9.

I После обратного возбуждения обмотки; 2 магнитный поток проходит после- до;вательно через .полураковины 5Ь, 46, ма|гнит 6, полураковины 6я, 10( ив магнит 9, поворачивая в направлении, обратном предьщу1цему.

Толщина полураковин (фиг.1) увеличивается по мере приближения к валу 1 с тем, чтобы поддерживать в простра

нстве примерно одинаковое сечение

железа.

В любой точке магнитна 6 и 9 поле оСмотки 2 перпендикулярно направленно намагничивания этого магнита и направлено к одному или другому кон- вд каждого полюсного наконечника (с, 4{„ 5а, 5Ь, , 7Ь, Юс, 10Ь), О1 раничивающему воздушные зазоры.

Такое расположение вызывает соответствующее направление Лотока, идущего, от одного или другого входа S м;

гнитов, с тем, чтобы он выходил че один или другой выход N диамет- р.шьно противоположный входу.

в предлагаемой конструкции существуют два устройства направления по тэка, расположенные последовательно, - в статоре, другое - в роторе и ограничивающие каждое четьфе ряда вЬздушных зазоров на фазу. Эти уст- рЬйства направления потока управля- к|тся от одной и той же обмотки 2. В|аждый воздушный зазор, ограниченный г:|олюсными наконечниками, охвачен дву Ня постоянными магнитами 6 и 9, расположенными один вверх и другой вниз по ходу потока и принадлежащими один статору, другой - ротору.

Кроме того, все части обмотки 2 окружены железом и, следовательно, активны, тогда, как в случае классической обмоткк с вьфезами только часть в вьфезе является активной, а наружные или боковые части не только не работают полезно, но и порождают ненужные сопротивления.

Более того, благодаря круглому ;се- чению обмотки 2 и полураковин, железо находится в самой непосредственной близости от меди обмотки, в результате чего сводятся к минимуму магнитное сопротивление и магнитное рассеяние.

Наконец магниты 6 и 9 расположены рядом с воздушными зазорами, ограниченными полюсными наконечниками, увеличивает их эффективность.

что

Формула изобретения

5

5

0

5

так, что двигатель содержит на фазу по два последовательно расположенных устройств направления потока, одно в первичном элементе, а другое - во вторичном элементе, определяющих четьфе ряда зазоров, отличающийся тем, что, с целью уменьшения массы и габаритов двигателя путем повьшения эффективности использования обмотки, последняя имеет форму тора преимущественно круглого сечения с центром на валу двигателя, причем полюсные наконечники гостоянного магнита статора имеют тороидальную форму и охватывают обмотку, как шина охватывает камеру, а полюсные наконечники постоянного магнита ротора имеют по отношению к обмотке и валу форму, аналогичную форме обода колеса, снабженного шиной, по отношению к камере и оси колеса.

постоянного магнита статора, принадлежащие к двум разным фазам, снабжены каждая цилиндрическим выступом для обеспечения правильной сборки этих двух фаз, а две другие внешние полураковины этих наконечников, принадлежащие двум фазам, имеют калздая осевую цилиндрическую поверхность, в которой размещено немагнитное кольцо, несущее подшипник, который насажен на вал.

Фиа.2

7а

а

Фиг.З