Шаговый электродвигатель Советский патент 1991 года по МПК H02K37/00 

Изобретение относится к электрическим машинам, преобразующим электрическую энергию в виде импульсов тока в дискретное перемещение вала.

Цель изобретения - упрощение конструкции, повышение технологичности и увеличение быстродействия путем увеличения фиксирующего момента электродвигателя с однозубцовым ротором.

На фиг.1 показан шаговый электродвигатель, вид сбоку; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - собранный электродвигатель, вид сверху; на фиг.5 - то же, вид сбоку; на фиг.6- 8 - ротор электродвигателя, три проекции; на фиг.9 - угловые соотношения между зубцами ротора и полюсами статора при обесточенной обмотке управления в одном из вариантов исполнения электродвигателя.

В однофазном шаговом электродвигателе полюсные наконечники статора выполнены однозубцовыми и установлены со смещением на половину зубцового деления ротора, угловая протяженность зубцов статора меньше половины зубцового деления ротора на величину, равную угловой протяженности дополнительного фиксирующего выреза на единственном зубце ротора, а ширина основного фиксирующего выреза, выполненного у основания зубца ротора, равна зазору между внутренними параллельными гранями магнитов, выполненных U-образными и служащих одновременно конструкционными элементами для крепления полюсных наконечников статора к основанию.

Электродвигатель состоит из основания 1, выполненного из немагнитного материала, на котором установлены полюсные наконечники 2 с сердечником 3 и зубцами 4, а также постоянные магниты 5. На сердечнике 3 установлена обмотка 6 управления.

Магниты 5 выполнены U-образной формы. Зазор 7 между внутренними параллельными гранями магнитов служит для фиксации положения ротора 8, имеющего два диска 9 с отогнутыми зубцами 10. На дисках ротора выполнены соосно вырезы

Os О

о о о о

11, ширина которых равна величине зазора между внутренними параллельными гранями магнитов.

Использование зазоров между внутренними параллельными гранями магнитов в сочетании с пазами 12 на части аксиальной длины ротора в качестве элементов фиксации способствует повышению крутизны кривой фиксирующего момента и быстродействия электродвигателя.

Электродвигатель работает следующим образом.

При поступлении импульса тока в обмотку 6 управления магнитный поток, наведенный током в воздушном зазоре зубца 4 полюсного наконечника с одного из концов сердечника 3, складывается с магнитным потоком постоянных магнитов 5, а в воздушном зазоре зубца 4 полюсного наконечника с другого конца сердечника 3 вычитается. Ротор 8 до поступления импульса тока в обмотку 6 занимает положение согласно фиг.9. При наличии тока в обмотке 6 ротор стремится занять такое положение, при котором зубцы его дисков становятся напро- тив зубца 4 того из полюсных наконечников, который имеет больший магнитный поток в воздушном зазоре. При отсутствии тока в обмотке ротор поворачивается до шага л под действием реактивного момента, обус- ловленного наличием зазоров между внутренними параллельными гранями магнитов и фиксирующих вырезов 11 в дисках ротора.

Изменение полярности импульса тока в обмотке управления приводит к тому, что больший магнитный поток имеется в зазоре зубца 4 полюсного наконечника, соединенного с другим концом сердечника, т.е. процесс отработки шага я повторится в описанной последовательности.

Последовательная подача разнополяр- ных импульсов обеспечивает дискретное перемещение вала с указанным шагом в полоборота. Направление вращения - одностороннее.

Совмещение полюсного наконечника магнита и сердечника в сочетании с использованием зазоров между внутренними параллельными гранями магнитов для фиксации упрощает магнитную систему статора.

Формула изобретения

Шаговый электродвигатель, содержащий статор с обмоткой управления и постоянными магнитами, имеющими встречное намагничивание в направлении, совпадающем с осью ротора, и имеющими элементы фиксации ротора, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, повышения технологичности и увеличения быстродействия электродвигателя с одно- зубцовым ротором, полюсные наконечники статора выполнены однозубцовыми и установлены со смещением на половину зубцового деления ротора, угловая протяженность зубцов статора меньше половины зубцового деления ротора на величину, равную угловой протяженности дополнительного фиксирующего выреза на единственном зубце ротора, а ширина основного фиксирующего выреза, выполненного у основания зубца ротора, равна зазору между внутренними параллельными гранями магнитов, выполненных U-образ- ными и служащих одновременно конструкционными элементами для крепления полюсных наконечников статора к основанию.

Б-В

Риг.З

Изобретение позволяет упростить конструкцию, повысить технологичность и увеличить быстродействие электродвигателя с однозубцовым ротором за счет применения двух U-образных постоянных магнитов. Зазор между внутренними параллельными гранями каждого из магнитов равен ширине основного фиксирующего выреза, выполненного у основания зубца ротора, что обеспечивает фиксацию ротора при обесточенной обмотке управления. U-образные постоянные магниты вне зоны ротора служат в качестве конструкционных элементов, обеспечивающих вместе с немагнитным основанием аксиальный зазор, в котором установлен ротор. 9 ил.

Фив 4

8 Md)

Т

9Щ

0906991

№

&/6... 1/18J7I/Z Риг. 3(JT/Sz оптам.)

die... /raj /

(Jf/$Z. Оптим.)