Шаговый электродвигатель Советский патент 1992 года по МПК H02K37/12 

Изобретение относится к электротехнике, к электрическим шаговым двигателям для дискретного перемещения вала, в частности для привода каретки с печатающей головкой и транспорта бумаги.

Целью изобретения является упрощение конструкции, повышение точности и

кпд.

На фиг. 1 изображен двигатель, поперечный разрез; на фиг. 2 - то же, вид с торца; на фиг. 3 - магнитные полюса ротора; на фиг. 4 и 5 - примеры выполнения обмоток и схемы управления током; на фиг. 6 - кольцевая магнитопроводящая пластина статора.

Магнитопроводящие кольцевые пластины 1 расположены по торцам магнитного ротора 2. Статорные пластины имеют группы зубцов 3 и 3 , выходящих из ярмовой части 4 и 4. В области ярма расположены катушки 5 и 5, имеющие сердечники 6 и б плотно прилегающие к магнитопроводя- щим кольцевым статорнып пластинам. Магнитная часть ротора намагничена аксиально и имеет магнитные полюса 7 чередующейся полярности.

Электромагниты с зубцами расположены относительно друг друга с угловым сдвигом, равным 2тг/М П, где N - число полюсов ротора; п - число электромагнитов.

В ярмовой части каждой группы зубцов имеются окна 8 и 9, назначение которых уменьшить магнитное влияние катушек между собой и образование перемычек 10 и 11 для механической связи полюсных групп в кольцеобразную статорную пластину.

В центре каждой статорной пластины к концам зубцов прикреплен, например, пайкой корпус подшипника 12, выполненный из немагнитного материала. Такая конструкция позволяет создать жесткость статорной пластины и использовать ее в качестве корпуса двигателя. Отверстия - просветы между зубцами способствуют лучшему охлаждению обмоток. Все детали двигателя соединены с помощью обода 13 путем за- вальцовки его кромок. Изоляционные пластины 14 служат для фиксации сердечников катушек в нужном положении и изоляции проводов катушки от статорных пластин.

Статорные катушки в зависимости от схемы включения имеют два вывода или три с отводом от средней точки. Подключение катушек производится по схеме фиг. 4 или фиг. 5.

Двигатель работает следующим образом.

При подаче тока в катушку какого-либо электромагнита зубцы этого электромагнита приобретают определенную, обусловленную направлением тока полярность и, взаимодействуя с намагниченными секторами ротора, устанавливают ротор в определенное положение так, что создается последовательная магнитная цепь электромагнита и постоянного магнита ротора. Положение ротора при этом устойчивое, благодаря взаимодействующим магнитным силам разноименных полюсов. Зубцы других

электромагнитов в этот момент располагаются между полюсами намагниченных секторов ротора со сдвигом, равным 2 тг/N-n. При отключении тока в этом электромагните и включении его в соседнем происходитэлементарный поворот ротора в направлении разноименных полюсов ротора и статора. Далее отключается ток в этом электромагните и включается в соседнем (в случае двух электромагнитов - в первом) и т.п., причем

при следующем круге переключений катушек направление тока в катушках меняется на обратное.

Выполнение статорной части всего из двух одинаковых кольцеобразных пластин с

зубцами, изготовленных методом плоской вырубки, а также уменьшение вдвое количества статорных катушек упрощает конструкцию. Статорные пластины являются также и несущей частью корпуса.

Кольцеобразные пластины, расположенные по торцам катушек своей непрерывной массой (ярмовая часть кольцеобразных пластин), более полно собирают магнитный поток и уменьшают поля рассеяния. Поскольку форма наконечников статора может быть выполнена по форме сечения магнитного полюса ротора -- сектора, то обеспечивается возможность более полно использовать магнитный поток. Высокая технологичность

электродвигателя позволяет сравнительно просто достичь геометрического совпадения зубцов статора с полюсами ротора, так как зубцы статора выполняются штамповкой за один прием и имеют однозначное положение,

а геометрическое совпадение зубцов статора и полюсов ротора уменьшает магнитные потери.

Легкая достижимость геометрического совпадения зубцов статора и полюсов ротора повышает также и точность углового шага двигателя. Наличие сквозных отверстий между зубцами статора улучшает условия охлаждения катушек.

Формула изобретения

Шаговый электродвигатель, содержащий статор, имеющий п электромагнитов по числу фаз с зубцами и сердечниками, охваченными обмотками, дисковый ротор с полюсами, выполненными в виде аксиально

намагниченных N постоянных магнитов чередующейся полярности, и установленный с торцовым зазором относительно зубцов электромагнитов статора, причем эти зубцы установлены напротив друг друга и имеют угловой шаг по окружности ротора An /N, а зубцы соседних электромагнитов разных фаз сдвинуты относительно друг друга на 2 тг/М.п, подшипники вала ротора с немагнитными корпусами, отличающийся

тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения КПД, статор снабжен двумя кольцевыми магнитопроводящими пластинами, примыкающими с обоих торцов к сердечникам электромагнитов с обмотками, на внутренней части которых выполнены вырезы, образующие разделенные окнами группы электромагнитов с зубцами, а немагнитные корпуса подшипников прикреплены к кольцевым пластинам статора.

Использование: для дискретного перемещения вала, в частности для привода каретки с печатающей головкой и транспорта бумаги. Сущность изобретения: статор двигателя образован двумя кольцевыми магни- топроводящими пластинами 1 с вырезами по внутренней части, образующие разделенные окнами группы п электромагнитов с зубцами. Обмотки 6, б1 электромагнитов размещены на сердечниках 6, о , которые плотно прилегают к ярмовой части обеих кольцевых пластин. Ротор выполнен в виде диска с аксиально намагниченными N постоянными магнитами чередующейся полярности. Ротор установлен на оси между пластинами статора. Зубцы этих пластин размещены друг против друга и имеют угловой шаг по окружности ротора 4 п/N, зубцы соседних электромагнитов сдвинуты относительно друг друга на 2 л /N.n. Статор двигателя собран при помощи обода 13. Корпуса подшипников вала ротора выполнены из немагнитного материала и прикреплены к кольцевым пластинам статора. 6 ил. /з (Л С 1 ICJ 4 iO 1СЛ

4.

3

13

5

Фиг. 2.

ГЪ О

Чч (Vi diЧ

-J

CO

-J

05

2

Фиг. 6