Шаговый электродвигатель ГНОМ Советский патент 1992 года по МПК H02K37/00 

Изобретение относится к электротехнике и приборостроению, в частности к шаговым электродвигателям, преимущественно для цифровых печатающих устройств (ЦПУ).

Целью изобретения является упрощение конструкции и технологии изготовления гармонического нереверсивного однофазного мостового шагового электродвигателя (ГНОМ), управляемого однофазными импульсами электрического тока.

На фиг. 1 представлен двигатель, вид сверху; на фиг, 2 - разрез А-А на фиг, 1; на фиг, 3 - то же, другое исполнение конструкции; на фиг. 4 - электродвигатель, другое исполнение; на фиг. 5 - угловые соотношения для магнитной системы; на фиг, 6 - разрез Б-Б на фиг. 3; на фиг. 7 - разрез В-В на фиг. 6; на фиг. 8 - схема, поясняющая

принцип действия двигателя; на фиг. 9 - электродвигатель, третий вариант конструкции; на фиг. 10 - разрез Г-Г на фиг. 9; на фиг. 11 - разрез Д-Д на фиг. 9; на фиг. 12 - разрез Е-Е на фиг. 9; на фиг. 13 - электродвигатель, четвертый вариант конструкции; на фиг. 14 - то же, аксиальный разрез; на фиг. 15 - немагнитная плата двигателя по фиг. 13; на фиг. 16 и 17- полюсный наконечник магнитов двигателя по фиг. 13-15; на фиг, 18-21 - модификация ротора; на фиг. 22-25 - магнитопроводящий диск у ротора по фиг. 18-21; на фиг. 26-29 - немагнитный диск-вставка у ротора по фиг. 18-21.

Двигатель содержит немагнитную плату 1, на которой установлен плоский магнитопровод 2 со стержнем 3 и наконечниками 4, а также прилегающий к торцу магнитопроxjСО

к N

СП

ao3k

вода кольцевой магнит 5 со своим полюсным наконечником 6, На стержне установлена обмотка 7 управления, Вал 8 установлен в подшипниках 9 и несет зубчатый ротор 1C. Зубцы 11 ротора 10 имеют угловую протяженность в 12° л разделены

впадинами 12с угловой протяженностью в 24о.

На одном из наконечников 4 стержня 3 имеется два зубца, а с другой стороны стержня 3 на другом наконечнике 4 имеется шесть зубцов. Зубцы на магнитолроподе чередуются - зубцы 13 имеют протяженность 12°, а зубцы 14-24°. Впадины 15 и 16 имеют в чередующейся последовательности такую же угловую протяженность, На наконечнике 4 стержня 3 с меньшим числом зубцов (фиг.

1)широкий зубец установлен по отношению к зубцу ротора с перекрытием в 6°. Для ориентации и крепления элементов конструкции двигателя служат немагнитные колонки 17-19.

Простейший пример двигателя (фиг. 1 и

2)удобен для выполнения применительно к использова-нию в качестве шагового модуля цифрового печатающего устройст/за. При этом цифры 1, 2, 3, ..., О могут наноситься, например, на боковую поверхность зубцов. 11 ротора, которые специально выступают за габарит корпуса, чтобы можно было печатать цифры.

Во втором варианте конструктивного исполнения двигателя (фиг, 3) опоры 9 вращения вала 8 ротора 10 установлены в одинаковых немагнитных платах 1, каждая из которых установлена между одним из торцов магнитопровода 2 обмотки управления и торцом одного из двух одинаковых плоских наконечников 6, прилегающим к одному из магнитов 5.

В третьем варианте конструкции (фиг. 9-12) наконечники 6 цилиндрического магнита 5 выполнены в виде плоских магнито- проводов 2 обмоток 7 управления, причем обмотки на параллельных магнитопроводах установлены в шахматном порядке (фиг. 11 и 12). Здесь междумагнитопроводами2(они же наконечники 6 магнита 5) укреплена немагнитная плата 1 с вырезом для магнита 5 и установленного между торцами роторов соосно им дополнительно кольцевого магнитопровода 20, причем по одной из опор 9 вала 8 каждого из роторов установлено в кольцевом магнитопроводе 20, по одной - в одинаковых немагнитных платах 21, между торцами которых установлены магнитопро- ЕЮДЫ. Ротор 22 в этом варианте выполнен из немагнитного материала с кольцевой зубчатой вставкой 23 из магнитопроводящего материала, Крепление элементов конструкции

осуществляется посредством шпилек 24 из немагнитного материала, а для точной взаимной ориентации магнитопроводов 2, плат и 21 служат специальные штифты 25.

Двухразрядные модули (фиг. 9-12), каждый из которых состоит фактически из пары одноразрядных модулей, объединенных общей платой 1 и магнитом 5 , можно в аксиальном направлении набрать по

0 потребности, образуя блоки, например, для технических приборов времени различного функционального назначения, или других различных устройств подобного типа. При этом цифры выполняют на открытой боко5 вой поверхности зубцов немагнитных роторов 22 (например, из алюминия), заполняющих впадины 12 между зубцами 11 магнитопроводящих вставок 23.

В четвертом варианте конструкции (фиг.

0 13-17) на одинаковых немагнитных пластинах 1 установлены одинаковые плоские маг- нптопроводы 2 и одинаковые плоские наконечники б цилиндрических магнитов 5. Полюсные наконечники 6 магнитов 5 сосед5 них модулей являются общими и снабжены одинаковыми кольцевыми выступами 26 на торцах 27. Пластины 1 снабжены вырезами 28 для размещения обмотки управления, от- верслиями 29 для шпилек 24, отверстиями

0 30 для размещения магнитов 5 и отверстиями 31 для установки на кольцевых выступах 26. Такие же отверстия 29 выполнены в пластинах 2 магнитопровода и в наконечниках 6. Для опор вращения роторов в кольцевых

5 выступах 26 наконечников 6 предусмотрены отверстия 32. В данном случае на магнито- проводящем диске ротора 10 (фиг. 18-21) может быть выполнена кольцевая проточка 33 для размещения немагнитной вставки 24

0 с зубцами 35 и впадинами между зубцами 36.

Двигатель работает следующим образом.

При отсутствии тока в обмотке 7 управ5 ления, сидящей на стержне 3 магнитопровода 2, зубцы 11 ротора 10 занимают по отношению к зубцам 13 и 14 наконечников 4 то положение, которое показано на фиг. 1 и 8а за счет фиксирующего действия магнит0 ного потока магнита 5.

При поступлении в обмотку 7 управления тока определенной полярности зубцы 11 ротора 10 повернутся против часовой стрелки (фиг, 1), что соответствует смеще5 нию влево на фиг. 8 а, б, в к положению по фиг. 8г, где на зубцы ротора будет действовать реактивный момент фиксации (Мр). После окончания импульса тока ротор завершает шаг в л /5 под действием реактивного момента фиксации (фиг. 8 д, е, ж).

Двигатель по третьему варианту (фиг. 9-12) отличается тем, что у него каждый из роторов управляется независимо друг от друга.

В двигателе по четвертому варианту (фиг. 13-17) можно получить уменьшение аксиального размера многоразрядного шагового привода, каждый разряд которого позволяет осуществлять, например, цифровую индикацию наработки шагов за счет цифро- вых показаний на боковой поверхности зубцов 35 немагнитной вставки 34 на роторах 10 или непосредственно на самих зубцах 11.

Формула изобретения

1.Шаговый электродвигатель, содержа- щий плоский магнитопровод со стержнем с обмоткой управления и двумя зубчатыми полюсными наконечниками, между которыми установлен зубчатый ротор, закрепленный на валу, установленном в опорах вращения, причем один из наконечников имеет по меньшей мере два зубца, а другой

- не менее пяти зубцов, по крайней мере к одному из торцов магнитопровода примыкает одним из своих торцов постоянный магнит, к другому торцу магнита примыкает его полюсный наконечник, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и технологии изготовления, магнитопровод разомкнут между краями зубцов разных наконечников с образованием открытого окна напротив обмотки управления, причем постоянный магнит выполнен цилиндрическим и примыкает к магнито- проводу со стороны наконечника с большим числом зубцов.

2.Электродвигатель по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что соотношение четного количества зубцов полюсных наконечников магнитопровода равно 1:3.

3.Электродвигатель по пп. 1 и 2, о т л и- чающ-ийся тем, что одна из опор вращения вала ротора установлена в примыкающей к одному из торцов плоского магнитопровода плате, а другая - в полюс- ном наконечнике постоянного магнита,

4.Электродвигатель по пп. 1 и 2, о т л и- чающийся тем, что, с целью повышения надежности и упрощения изготовления, цилиндрические магниты установлены в выре- зах немагнитных плат, каждая из которых установлена между одним из торцов магнитопровода обмотки управления и плоского наконечника одного из магнитов,

5.Электродвигатель по п. 4, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что опоры вращения вала ротора установлены в немагнитных платах.

6.Электродвигатель по пп. 1 и 2, о т л и- чающийся тем, что. с целью расширения функциональных возможностей путем использования в качестве двухразрядного модуля, наконечник магнита выполнен в виде второго плоского магнитопровода, аналогичного первому магнитопроводу обмотки управления, между зубцами наконечников второго магнитопровода установлен второй ротор, соосный с первым и на своем валу, между магнитопроводами укреплена немагнитная плата с вырезами для магнита и усг тановленного между торцами роторов соосно с ними дополнительного кольцевого магнитопровода, причем по одной из опор вала у каждого из роторов установлено в кольцевом магнитопроводе, а по одной - в немагнитных платах, между торцами которых установлены магнитопроводы.

7.Электродвигатель по п. 6, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что обмотки управления на параллельных магнитопроводах установлены в шахматном порядке.

8.Электродвигатель по пп. 1-3, 6 и 7, отличающийся тем, что ротор выполнен из немагнитного материала с кольцевой зубчатой вставкой из магнитопроводящего материала.

9.Электродвигатель по пп.1 и 2, о т л и- чающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем использования в качестве многоразрядного индикатора, он снабжен по меньшей мере еще одним магнитопроводом с ротором и постоянным магнитом со своим полюсным наконечником, соосными и аналогичными первым, образующим модуль, аналогичный первому, причем полюсные наконечники соседних модулей выполнены заодно в виде одной детали с кольцевыми выступами на торцах, концентричными ротору, в которых установлены опоры вращения роторов соседних модулей.

10.Электродвигатель по п. 9, о т л и ч а- ю щ и и с я тем, что модули собраны в многоразрядное устройство на ориентирующих элементы конструкции немагнитных шпильках с использованием немагнитных плат с отверстиями для магнитов и размещением выступов на полюсных наконечниках магнитов.

11.Электродвигатель поп, 10, о т л и ч а- ю щ и и с я тем, что роторы выполнены с кольцевой проточкой и снабжены установленной в ней немагнитной зубчатой вставкой, на боковой поверхности которой выполнена маркировка цифрами.

12.Электродвигатель по пп. 1-10, отличающийся тем, что на боковой поверхности ротора выполнена маркировка цифрами.

13. Электродвигатель по пп. 1-12, от л и- габариты статора на угловом промежутке чаю щ и и с я тем, что ротор выступает за 20,.,50°.

Изобоетение относится к электротехнике и может быть использовано в приборостроении для цифровых печатающих устройств. Цель состоит в упрощении конструкции и технологии изготовления. Устройство содержит плоский магнитопровод со стержнем, на котором размещена обмотка управления с полюсным наконечником, к торцу которого прилегает постоянный магнит. Постоянный магнит вторым своим торцом прилегает ксвоему полюсному наконечнику. Полюсные наконечники мэгнитопро- вода выполнены с чередующимися зубцами, угловые протяженности которых относятся как 1:2, а угловые протяженности впадин между зубцами относятся как 2:1. Причем угловая протяженность зубцов ротора равна протяженности зубцов полюсных наконечников с меньшей угловой протяженностью, а впадин между зубцами 10 ротора - протяженности зубцов полюсных наконечников с большей угловой протяженностью. При этом зубцы полюсных наконечников сдвинуты относительно друг друга на 1/6 полюсного деления ротора. При поступлении в обмотку управления импульса определенной полярности ротор перемещается несколько больше, чем на половину шага, а затем после спадания импульса завершает шаг под действием реактивного момента. 12 з.п. ф-лы, 29 ил. со с

W

Фиг.1

11

17

13

Риг.З

. &

at

®LLZ5

1732415

5-6

д

Фиг

ФЬФт&гтфгт&тЯ Фгт&гЯЬ&г.

i-

fr

пЕ

i-5

tip

//

Яl/Л

/ / / / ,/// / /

/jtf

-

М/)ЈТЧвХ(гЗ

гЯ

tip

Яl/Л

1

/ / / / ,/// / /

fj peAKTu/fftfZ

( паггт( Пре/вОъ/чееП WJ ireTfJta

(и}- /р+Гнс

Фиг Ј

W

/ г/ g

I- k- -И

ЈV /й,„ о Г

19

фиг.Ю

Фуг. //

а

Фиг, 12

Риг. ft

121б .в,я

iMulUt /

98338

8

11

16 2Ц

Риг. т

Фив. 15

&

фиг. 16

т/

r

Фиг. У

20

л

ж/ш У/////М

&

м/

а

Фиг-fe

33

а

&иг. 4.9

мм

I

J6

I

#

«

Фиг го

Ё

4г

4г 55 f

з4/

фиг. 25

I

фиг.26

I пи

ш

Ф«г.2У- |

36

35

S

у

/

м

ФкМs

фаг. 29