Шаговый электродвигатель с катящимся ротором Советский патент 1989 года по МПК H02K41/06 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в тихоходном малоинерциониом электроприводе.

Цель изобретения повышение КПД и упрощение конструкции.

На чертеже представлен электродвигатель, продольный разрез.

Шаговый электродвигатель состоит из статора 1 с опорной конической поверхностью 2, обмотками 3 управления и зубчатой поверхностью 4, дискового ротора 5с зубчатой поверхностью 6, который установлен с углом наклона /3 относительно плоскости основания делительного конуса зубчатой поверхности статора, причем центр основания делительного конуса зубчатой поверхности ротора О, смещен относительно оси делительного конуса зубчатой поверхности статора на величину е. Упругий подв 7 вьшолнен в виде прорезной пружины, соединенной с одного торца с ротором 5, а с другого - с выходным валом 8..

(

Исходя из необходимого угла наклона /5 ротора относительно плоскости основания делительного конуса зубчатой поверхности статора и величины радиусов R., и R рассчитывают смещение центра основания делительного конуса зубчатой поверхности ротора относительно оси делительного конуса зубчатой поверхности статора по формуле е Ь Л

В предлагаемом двигателе угол наклона ротора определяют следующим образом:

cos

/3

1 R,

Из формулы видно, что предлагаемое техническое решение позволяет уменьшить угол наклона /з ротора по сравнению с известными при одном и том же передаточном отношении i за счет наличия слагаемого e/Ri , а также получить любое передаточное отношение i при заданном угле наклона И за счет выбора величины е. Расстояние h 0/2.3 определяют по формуле

h

tg/3

5

0

5

0

5

0

5

О

где 0,j - проекция центра основания

делительного конуса зубчатой поверхности ротора на ось делительного конуса зубчатой поверхности статора, 0 - точка пересеченмя осей делительных конусов зубчатых поверхностей ротора и статора .

Плоскость, проходящая через точку jj и параллельная основанию делительного конуса зубчатой поьерхности статора, определяет начало первого верхнего рабочего кольца прорезной пружины.

Вершина делительного конуса зубчатой поверхности ротора может лежать на любой точке оси симметрии 0 ротора, а вершина делительного конуса зубчатой поверхности статора лежит на пересечении образующей делительного конуса зубчатой поверхности ротора или ее продолжения и оси симметрии статора.

Термин Прорезная пружина, принятый в данном случае, носит более широкий характер, чем принято в технике . Под этим термином понимается упругий элемент ПГ-СНЗБОЛЬНОЙ формы, обладающ1-1Й сладуюп ими необходимьП И характеристиками, которые рассчитываются для каждого конкретного дви- |Гателя:

1.радиальной жесткостью для обес- печения постоянства величины смещения центра основания делительного конуса зубчатой поверхности ротора

на величину е, при этом радиальная жесткость должна быть как можно больше,

2.крутильной жесткостью для передачи вращения выходному валу, которая должна обеспечить точную передачу момента выходному валу,

3.осевой жесткостью, которДя должна обеспечивать необходимый изгиб прорезной пружины под действием силы притяжения, создаваемой обмотками статора и действующей на ротор, при этом осевая жесткость должна быть как можно меньше.

Шаговый электродвигатель работает следующим обра:зом.

За счет подачи напряжения поочередно на одну или несколько соседних обмоток 3 статора 1 прорезная пру- ° жина 7 изгибается и вследствие перемещения по окружности силы притяжения, создаваемой обмотками статора, ротор 5 приводится в движение, при котором происходит обкатывание зубчатой поверхности 6 ротора по неподвижной зубчатой поверхности 4 статора. При этом благодаря высокой радиальной жесткости прорезной пружины обеспечивается постоянство величины смещения центра основания делительного конуса зубчатой поверхности ротора на величину е, а благодаря высокой крутильной жесткости вращение без закручивания с высокой точностью иередается выходному валу 8, который получает дискретные перемещения с шагом

б

360° (z i - Z 0

m-z

где

z - число зубьев ротора, г - число зубьев статора.

m - число фаз обмоток статора. Эта формула справедлива при симметричной коммутации обмоток 3, т.е. в каждый момент времени напряжение подано на одинаковое число обмоток.

Таким образом, по сравнению с известными двигателями предлагаемое техническое решение йроще за счет наличия в подвесе одного элемента (Эместо двух и обладает лучшими удельными энергетическими показателями

0

при одном и том же передаточном отношении за счет уменьшения электромагнитных потерь путем уменьшения воздушного зазора между ротором и статором и уменьшения потерь на трение в упругом подвесе вследствие исключения шарнира из конструкции подвеса.

Формула изобретения

Шаговый электродвигатель с катящимся ротором, содержащий статор с обмоткой, дисковый ротор, упругий подвес которого соединяет ротор с выходным валом, и зубчатые конические поверхности обкатывания статора и ротора, о тличалощийс я 0 тем, что, с целью повьш1ения КПД и упрощения конструкции, угол /з между поверхностью, образованной впадинам и зубьев зубчатой поверхности статора, и основанием дополнительного конуса зубчатой поверхности обкатывания удовлетворяет соотношению

5

5

i - 1

cos |5 ; г

где i - коэффициент редукции на зубчатых конических поверхностях обкатывания,

а упругий подвес ротора выполнен в виде прорезной пружины.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в тихоходном малоинерционном электроприводе. Изобретение позволяет повысить КПД и упростить конструкцию двигателя. Шаговый электродвигатель с катящимся ротором содержит статор 1 с опорной конической поверхностью 2, с обмотками 3 управления и зубчатой конической поверхностью 4, дисковый ротор 5 с зубчатой конической поверхностью 6 и упругий подвес 7, соединенный с одного торца с ротором 5, а с другого с выходным валом 8. При последовательном переключении катушек обмотки 3 зубчатая коническая поверхность 6 ротора обкатывает неподвижную зубчатую коническую поверхность 4 статора. Вследствие разницы зубьев на этих поверхностях ротор 5 имеет вращение вокруг своей оси с низкой частотой. Положительный эффект достигается за счет того, что угол β между поверхностью, образованной впадинами конических зубьев зубчатой поверхности статора и основанием делительного конуса зубчатой поверхности обкатывания статора, удовлетворяет соотношению COSβ*98(I-1)/I, где I - коэффициент редукции на зубчатых конических поверхностях обкатывания, а упругий подвес ротора выполнен в виде прорезной пружины. 1 ил.