"Шаговый электродвигатель "Румфон - 2 @ " Советский патент 1992 года по МПК H02K37/00 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к шаговым электродвигателям реактивным универсальным с магнитной фиксацией однофазным нереверсивным двухполюсным.

Цель изобретения - упрощение конструкции и повышение технологичности. Дополнительная цель - расширение эксплуатационных возможностей путем обеспечения целого спектра характеристик за счет изменения ориентации магнитного поля фиксирующих магнитов.

На фиг. 1 - вид в плане для первого варианта исполнения двигателя; на фиг. 2 - разрез по стрелкам фиг. 1; на фиг. 3 - другой разрез; на фиг. 4 - третий разрез; на фиг. 5, 6 - сборочный узел; на фиг. 7 - магнитопровод; на фиг. 8 - операция сборки; на фиг. 9 - другая сборочная операция: на фиг. 10 - принцип действия двигателя согласно фиг. 1-9; на фиг. 11 - вид в плане для второго варианта исполнения двигателя, на фиг. 12 вид по стрелкам фиг 11, на фиг. 13 - вид по стрелкам фиг 12; на фиг 14 - вид по

стрелкам фиг. 12; на фиг. 15 - убран один магнит двигателя по фиг. 11-14; на фиг. 16- убраны оба магнита; на фиг. 17 - убрана одна из пластин корпуса; на фиг. 18 - убран ротор с взлом и пара Других пластиТГк брпу- са; на фиг. 19 - вид по стрелкам фиг. 18, на фиг. 20 - пластина корпусная двигателя по фиг. 11-19; на фиг. 21 - мэгнитопровод двигателя по фиг. 11-20; на фиг. 22. 23 и 24 - разъясняются новые эксплуатационные возможности двигателя по фиг. 11-21; на фиг. 25 - вид с торца на двигатель согласно третьему варианту исполнения; на фиг. 26 - вид по стрелкам фиг. 25 на фиг. 27 - вид по стрелкам фиг. 26; на фиг. 28 - положение ротора при возбужденных полюсах магни- топровода и соотношения магнитной системы; на фиг 29 - магнитопровод с обмоткой; на фиг. 30 - шихтованный магнитопровод на направляющих штифтах; на фиг 31 - пластина-мост корпуса; на фиг 32 - мэгнитопровод с пластиной по фиг 31; на фиг, 33 - вид по стрелкам фиг. 32: на фиг 34 - монолитный ротор: на фиг 35 - пояснение сборсл С

sj

со

СП

о о о

ки двигателя по третьему варианту; на фиг. 36 - вид по стрелкам фиг, 35; на фиг. 37 - поставлена последняя пластина корпуса; на фиг. 38 - фиксация элементов корпуса одним винтом; на фиг. 39 - вид по стрелкам фиг. 38; на фиг. 40 - вид по стрелкам фиг. 39; на фиг. 41 - поставлен магнит; на фиг. 42,43 и 44 - магнит зафиксирован; на фиг. 45 - модификация двигателя с ротором из диско- вых.частей, укрепленных на валу, выполненном заодно с трибом; на фиг, 46 - ротор двигателя по фиг. 45; на фиг, 47 - вариант конструкции ротора; на фиг. 48 - другой вариант конструкции ротора; на фиг. 49 - редукторный двигатель без магнита; на фиг. 50 - вид по стрелкам фиг. 49; на фиг. 51 - в двигатель по фиг. 49 поставлен магнит 31; на фиг. 52 - вид по стрелкам фиг. 51; на фиг. 53 - вид по стрелкам фиг, 52; на фиг. 54 - вид по стрелкам фиг. 50; на фиг. 55 - раскрой листа при штамповке заготовок для магнитопровода; на фиг. 56 - четвертый вариант исполнения двигателя в разрезе; на фиг. 57 - разрез по стрелкам фиг. 56; на фиг.

58- другой разрез по стрелкам 56; на фиг,

59- поясняется характер конфигурации пластин второй дополнительной пары для пятого варианта конструктивного исполнения двигателя; на фиг. 60 - пластина из первой дополнительной пары; на фиг. 61 - пластина из основной пары; на фиг. 62 - узел из двух пластин; на фиг. 63 - узел с магнитопроводом; на фиг. 64 - вид по стрелкам фиг. 63; на фиг. 65 - ротор и пластина второй дополнительной пары в процессе сборки с узлом на фиг. 64; на фиг. 66 - магниты в процессе сборки; на фиг. 67 - двигатель в сборе; на фиг. 68-71 - внешний вид двигателя; на фиг. 72 - ротор; на фиг. 73 - разрез двигателя по шестому варианту конструкции; на фиг. 74 - вид по Стрелкам фиг. 73; на фиг, 75-78 - внешний вид двигателя по фиг. 73 и 74; на фиг. 79 - седьмой вариант конструкции двигателя в разрезе; на фиг. 80 - 80 - вид по стрелкам фиг. 79; на фиг. 81 - пластина корпусная для восьмого варианта конструкции; на фиг. 82 - другая пластина и на фиг. 83 - третья пластина; на фиг. 84 - узел из трех разных пластин; на фиг. 85 - узел по фиг. 84 с магнитопроводом; на фиг. 86 - узел из двух пластин; на фиг. 87 - ротор с опорами качения; на фиг. 88 - узлы по фиг. 85, 86 и 87 в процессе сборки ротора перед фиксацией в корпусе; на фиг. 89 - установка магнитов в корпусе; на фиг. 90, 91 - устройство после сборки; на фиг. 92 и 93 - модификация для устройства с особенностями способа; на фиг, 94 - пластина для модификации по фиг. 92 и 93.

В паре одинаковых пластин 1 (например, из латуни) запресовано по паре одинаковых штифтов 2. Стержневой магнитопровод 3 имеет пару одинаковых

полюсных наконечников с диаметрально расположенными полюсами 4, между которыми установлены одинаковые магниты 5,6, и несет однофазную обмотку управления из согласно включенных катушке 7.

Вал 8 установлен своими цапфами в центральных отверстиях 9 пластин 1 и несет двухполюсный ротор из двух двухзубцовых частей 10 и 11.

Магниты 5, 6 в первом примере исполнения двигателя размещены между параллельными торцами немагнитных шайб 12, причем элементами крепежа служат, например, винты 13 и гайки 14, а концы магнитов помещены в сквозных вырезах 15 плат 1.

Сборку первого варианта двигателя производят в такой последовательности.

В пластины 1 устанавливают штифты 2 (см. фиг. 5, 6). Узел согласно фиг. 5. 6 соединяют с магнитопроводом 3 (см. фиг. 8). причем на магнитопровод уже надеты предварительно катушки 7. Вал 8 устанавливают одной из цапф в центральное отверстие 9 пластины 1 после того, как части ротора 10 и 11 уже напресованы на вал 8.

Другую цапфу вала 8 устанавливают в центральное отверстие 9 другой пластины 1, собирают узлы согласно фиг. 9. Устанавливают магниты 5, 6 и фиксируют элементами поз. 12, 13, 14 взаиморасположение состэвных частей двигателя.

Принцип действия согласно фиг, 10 связан с угловыми соотношениями на фиг. 7. При этом угловая протяженность полюсов у части ротора 10 одинакова с полюсами 4, а

у части ротора 11 составляет вместе с выступом, направленном на фиг. 10а в сторону наконечников 4 угол впределэ 7/12 + 1/12 п. С возбуждением обмоткой полюсов 4 ротор из частей 10, 11 переходит в новое положение, отрываясь от магнитов 5, б. После окончания протекания тока - доворот до шага в половину оборота.

Особенностью второго варианта конструкции двигателя является оригинальное

выполнение корпуса с закрытой полостью за счет наличия дополнительной пары корпусных пластин 16 (фиг. 11, 12. 15, 16), которые установлены перпендикулярно по отношению к плоскости магнитопровода и

закреплены своими концами в пазах 17, выполненных в полюсных наконечниках магнитопровода с образованием зубцов 18, 19, 20. Магниты 5 и 6 здесь выполнены изотропными и квадратными в сечении.

Последовательность сборки второго варианта конструкции такова:

Штифты 2 запрессовывают в специальные отверстия 21 и 22 пластин 1 корпуса, оставляя свободными отверстия 23-26. До установки магнитов в специальные открытые вырезы 27 и 28 узел из пластины 1 со штифтами 2 устанавливают на магнитопро- вод (см. фиг. 19) с предварительно установленной обмоткой 7, при этом штифты 2 входят в специальные отверстия 29 и 30 в магнитопроводе (см. фиг. 19, 21). В вырезы 17 между зубцами 18-20 магнитопровода устанавливают пару прямоугольных пластин 16 (см. фиг. 17). Устанавливают вал 8 с предварительно укрепленными на валу частями 11, 12 ротора 10 в опору 9 одной из пластин 1. устанавливают вторую пластину 1 (см. фиг/16). Устанавливают магнит 5 (см. фиг. 15), устанавливают магнит б (см. фиг. 11-14).

Возможность получить целый спектр характеристик (см., например, фиг. 22. 23 и 24) без извлечения ротора из корпуса - характерные преимущества -данного варианта исполнения двигателя перед двигателем по первому конструктивному варианту.

Магнит в виде части кольца 31 выполнен, например, в четвертом варианте исполнения двигателя (фиг. 25-54). На монолитном роторе по фиг. 34 выполнен уступ 32 на расстоянии от одной до двух третей от торца. Угловые соотношения размеров магнитной системы двигателя показаны на чертежах. Последовательность сборки двигателя согласно исполнению по фиг. 25-44 такова: Вырубленные с учетом рационального раскроя согласно фиг. 55 листы магнитопрояода собирают на каленых направляющих штифтах 2 в шихтованный пакет и устанавливают обмотку (см. фиг. 30). При необходимости возможна калибровка поверхности наконечников 4 (до или после установки обмотки 7 с учетом специфических условий) с базированием на штифты при выполнении операции калибровки. Устанавливают магнитопровод на пластину 1 (см. фиг. 31-33) с базированием отверстий 21 и 22 на штифты 2. Устанавливают цапфу вала 8, на котором предварительно укреплен, например, монолитный ротор 10 согласно фиг..34, в отверстие 9 пластины 1 корпуса, а пластину 16 корпуса устанавливают в вырезы 17 (см. фиг. 35, 36). Устанавливают вторую цапфу вала 8 в отверстие 9 второй пластины 1 корпуса, которую ориентируют штифтами 2 при установке на торце магнитопровода (см, фиг. 37). В специальные отверстия пластин 1 пропускают винт 13, устанавливают шайбу 12 и заворачивают

гайку 14 (см. фиг. 38,39 и 40). На второй винт 13 надевают шайбу 12, пропускают винт сквозь отверстия 26 пластин 1 корпуса, заворачивают вторую гайку 14 (см. фиг. 42, 33 5 и 44).

После контроля качества сборки устанавливают по второй шайбе 12 на каждый из винтов 13 (см. фиг. 25, 26) и затягивают гайки 14. Двигатель собран.

0 В развитие полезных качеств двигателя по третьему варианту в модификации согласно фиг. 45-53 каленый вал 8 выполнен , заодно с трибом 33 и установлен в камневых часовых опорах 34 и 35; при этом дисковые

5 части 10 и 11 ротора укрепляют на валу, например, как показано на фиг. 46. Дисковые части поз. 36 и 37 ротора могут быть выполнены одинаковыми путем штамповки из под одного штампа и развернуты по от0 ношению друг к другу на половину оборота согласно фиг. 47. Целесообразно дисковые части 36 и 37 установить попарно с разворотом, как показ ано на фиг. 48. При этом часовой редуктор, например, с установленными

5 в опорах 38,39 валами 40,41 и колесами 42, 43. 44 и 45 собран на тех же самых пластинах-мостах 1, которые укреплены на торцах магнитопровода и имеют специальные окна 46, для размещения обмотки 7 с обеспече0 нием требуемой жесткости при высокой точности и технологичности изготовления и сборки такого мотор-редуктора.

. Особенностью сборки мотор-редуктора по фиг. 45-53 является то, что ведущий триб

5 33 вводят в зацепление с ведомым колесом 42 часового редуктора и регулируют качество зацепления до постановки магнита 31. затрудняющего такой контроль и регулировку.

0 В описанном варианте согяасно фиг. 28 для надежной отработки шага радиальный зазор между ротором 10 и магнитом 31 составляет от двух до десяти зазоров д между ротором и наконечником 4

5 магнитопровода.

Рациональный раскрой листов магнитопровода статора согласно фиг. 55 noBbioiaei экономичность изготовления двигателя. Особенности сборки четвертого испол0 нения двигателя по фиг. 56-58 заключаются в том, что в пару одинаковых пластин 1 запрессовывают по паре одинаковых штифтов 2. На штифты одевают дополнительную пару параллельных магнитопроводу пластин

5 47. Пару разных пластин 1 и 47 со штифтами 2 устанавливают на торце магнитопровода. через полюсные наконечники 4 которого предварительно надели катушки 7. Регулировочную шайбу 48 устанавливают на пластину 47, в гнездо - центральное отверстие

49 помещают одну опору качения 50 вала О ротора 10. Другую опору 50 помещают в гнездо 49 другой такой же пластины 1, куда тоже предварительно установили шайбу 48, при этом устанавливают на другом торце магнитопровода предварительно собранный другой узел из пластин 1 и 47 фиксируют парой винтов 13 с гайками 14 и шайбами 12 (с одного торца) положение ротора с оозможностью свободного вращения. Уста- йавлйвают в прямоугольные1 о Тверстия в пластинах 47 квадратные магниты 5,6. Фиксируют положение магнитов между парами шайб 12.

Соотношение размеров в плане к тол- щине у квадратных в сечении магнитов 5 и 6 предпочтительно порядка 3:1.

Пятый вариант конструкции (фиг, 59-71) характеризуется тем, что вторая пара дополнительных пластин 51 с магнитами 5 и 6 размещена между торцами пластин 47 в сквозных прямоугольных вырезах 15 пластин 1.

Здесь же при сборке узел согласно фиг. 62 соединяют с магнитопроводом, на кото- рый уже одеты катушки 7 (см, фиг. 63, 64). Устанавливают ротор 10 и пластину 51 (см. фиг. 65). Устанавливают пластину 1, разворачивают пластину 51, вставляют вторую пластину 51, устанавливают магниты 5 и б (см. фиг. 66). Фиксируют элементы конструкции винтами 13 и гайками 14 после установки пластины 47 (см. фиг. 67, 68, 69, 70, 71). В данном варианте одинаковые части 36 и 37 ротора установлены вплотную и с раз- воротом на полюсное деление (фиг. 72).

В шестом варианте конструкции (фиг. 73-78) одна из корпусных пластин второй дополнительной пары (поз. 52) выполнена изогнутой (см. фиг. 74).

Седьмой вариант конструкции (см. фиг. 79,80) характерен тем, что корпус снабжен второй дополнительной парой пластин 53, параллельных магнитопроводу и снабженных вырезами 54 для магнитов, закрытыми с внешней стороны по отношению к центральному отверстию для размещения ротора. Пластины 53 установлены между торцами основных пластин 1 и магнитопровода. ,

Процесс сборки устройства согласно седьмому варианту происходит так: В пластины 1, выполненные с центральным отверстием 49 для опор 50 вращения вала 8 запрессовывают штифты 2. Из пластин 1, 47 и 53 собирают узел по фиг. 84, соединяют его с магнитопроводом (фиг. 85), В гнездо 49 в пластине 1 помещают опору качения 50 магнитопроводного вала 8 ротора 10, на который предварительно напресованы идеи-

тичные диски 36 и 37 (части ротора) с взаимным разворотом на величину из полюсного деления (т.е. на половину оборота).

Другую опору качения 50 помещают в такое же гнездо 49 другой пластины 1, предварительно собранной в узел с пластиной 53 согласно фиг. 86. Устанавливают упомянутый узел на магнитопровод, устанавливают квадратные магниты 5 и & (см. фиг, 89) в овальные вырезы 55 пластин 53, устанавливают вторую пластину 47 и фиксируют винтами 13 и гайками 14 элементы конструкции по восьмому варианту (см. фиг. 90).

Предпочтительно одну пару комплектов элементов крепежа поз. 12, 13, 14 установить до установки магнитов 5 и б с соотношением толщины и размера е плане 1 : 3, а другую - после установки этих магнитов.

Простоте замены магнитов, их перемаг- ничиванию и т.п. способствуют отверстия 56 в пластинах 47,

Формула изобретения

1.Шаговый электродвигатель, содержащий установленный на немагнитных пластинах составного корпуса симметричных по крайней мере относительно одной плоскости симметрии магнитопровод с обмоткой и парой полюсных наконечников, по крайней мере один постоянный магнит, закрепленный в сквозных вырезах, установленных параллельно магнитопроводу пластин, конструктивные элементы крепления пластин магнитопровода, зубчатый ротор, опоры вала которого закреплены на пластинах, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, повышения технологичности, пластины выполнены одинаковыми, магнитопровод выполнен с диаметрально расположенными полюсами на наконечниках, а элементы крепления пластин включают плоские составные части, размещенные с внешних торцев пластин и служащие для крепления магнитов, размещенных между их параллельными торцами.

2.Электродвигатель по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что пластины симметричны в трех взаимно перпендикулярных плоскостях.

3.Электродвигатель по пп, 1 и 2, отл и- чающийся тем, что плоские составные части элементов крепления выполнены в виде шайб.

4.Электродвигатель по пп. 1-3, отл и ч а- ю щ и и с я тем, что корпус снабжен по крайней мере одной пластиной, установленной перпендикулярно по отношению к плоскости магнитопровода и закрепленной своими концами в пазах, выполненных в полюсных наконечниках магнитопровода.

5.Электродвигатель по п. 4, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что магнит выполнен в виде части кольца.

6.Электродвигатель по пп. 1-3. от л и ч аю щ и и с я тем, что корпус снабжен дополни- тельной парой параллельных магнитопрово- ду пластин, расположенных с внешних торцев основных пластин.

7.Электродвигатель по п. 6, от л ича ющ и и с я тем, что корпус снабжен второй парой дополнительных пластин, установленных в перпендикулярной основным пластинам плоскости с размещением концов второй пары дополнительных пластин в тех же пазах основных пластин, в которых раз- мещены магниты с образованием закрытой полости для защищенности ротора.

8.Электродвигатель по пп. 4-7, отл ича ю щ и и с я тем, что по крайней мере одна из пластин, установленных перпендикулярно основным пластинам, выполнена изогнутой.

9.Электродвигатель по п. 6, отл ичаю щ и и с я тем, что вырезы для магнитов в основных пластинах корпуса выполнены открытыми с внешней стороны по отношению к центральному отверстию под опоры вращения вала ротора, причем корпус снабжен второй дополнительной парой пластин, параллельных магнитопроводу и снабженных вырезами для магнитов, закрытых с внеш- ней стороны по отношению к центральному отверстию.

10.Электродвигатель по п. 9, о т л и ч а- ю щ и и с я тем. что корпусные пластины второй дополнительной пары установлены между торцами магнитопровода и основных пластин и имеют отверстие для размещения ротора.

11.Электродвигатель по п. 9, о т л и ч аю щ и и с я тем, что корпусные пластины второй дополнительной пары установлены между торцами основных пластин и первой пары дополнительных пластин и выполнены с овальными вырезами для размещения концов магнитов.

12.Электродвигатель по пп. 1-11, отличающийся тем, что магниты выполнены изотропными.

13.Электродвигатель по п. 12, о т л и ч а- ю щ и и с я тем, что магниты выполнены с квадратным сечением.

14.Электродвигатель по пп. 1-13, отличающийся тем, что магниты расположены по окружности двухзубцового ротора в секторе угловой протяженности л /3 при такой же угловой протяженности полюсов магнитопровода, а ротор имеет аксиально смещенные зубцы угловой протяженности л /3 и угловой протяженности в пределах 7/12Я + .

15.Электродвигатель по п. 14, о т л и ч а- ю щ и и с я тем, что ротор выполнен по меньшей мере из двух двухзубцовых дисковых частей.

16.Электродвигатель по п. 15, о т л и ч- а ю щ и и с я тем, что дисковые части ротора выполнены одинаковыми и развернуты по отношению друг к другу на половину оборота.

17.Электродвигатель по пп. 15и 16, отличающийся тем, что он снабжен ведущим колесом часового редуктора, заодно с колесом выполнен вал ротора, а диски ротора с протяженностью зубцов л /3 и 7/12 rt+ установлены по разные стороны от ведущего колеса часового редуктора.

18.Электродвигатель по пп. 16и 17, отличающийся тем. что одинаковые дисковые части двухзубцового ротора попарно развернуты по Отношению друг к другу на половину оборота.

19.Электродвигатель по пп. 5, 12, 14- 18, отличающийся тем. что радиальный зазор между ротором и магнитом составляет от двух до десяти зазоров между ротором и магнитопроводом.

V

J

/J

П

Использование: в электротехнике. Сущность изобретения: магнитопровод имеет пару одинаковых полюсных наконечников с диаметральными полюсами .между которыми установлены постоянные магниты Вал ротора установлен в центральных отверстиях немагнитных пластин. Магниты размеще- ны между параллельными торцами немагнитных шайб и закреплены элементами крепления, которые могут быть выполнены в виде винтов и гаек, а концы магнитов 5, 6 помещены в сквозных вырезах плат. Такое крепление позволяет менять магниты без извлечения ротора. 18 з.п. ф-лы, 94 ил.

J3

tt

Фиг 2

Фиг.I

фиг.З

фигМ

.-5

fle/г 7

XX

V

9909811

.

1 уигЯ

ISфиг. f5

. 7 /

I /

/ I

.16

Jг

фиг./S

L

Г

-ZФи.19

1Л1

/ 1

Ш

к

Si

гг -мер

а ц

ог-тф

гг

Ъ

w

а

сг

99098АI

#(/«#

- I

a -j

3

E

гс Щф

Н глф

99098/. I

32

i

±

&

-е

Фие37

12

75,

х I

25

Фш.Зв

13

L

Т

in.

//

1ЧЛ

и

/Г

Д-Д

1

/

10

8

t

фиг 39

Jf

/S

...

ytH -y

1фиг. Ui

13,

12

31

л-П

- У

)

а

Ф

м

99098iL

(й

К-

ш-Л

5Ј

//

h

-Jf -ff

-Л

- Cte4f

fЭ

Фиг S3

f м а

34

гь° ж.

41

/г

7 «я Л

«(

. 7 -06

- 1 ,

Фиг 54

-I

M/

Фиге/

51

/

Фив, 59

tET

47

W

/5

VAX Фиг SI

59 ыф

990S8ZI

.fcr. .,.4

Y/// ///////////1.

15

6ItS

.я:

s

777/У/77/У/ У ////Л fS

Фиг Sff

L

a

ft

l «

&-Л

,ii

f-f

&,

13

r-r

f3

.fcb

ft

PMff

фиг 70

t3

a.

I

73

0ut 7

V

Ж

а,/it

,/

и

I. t

tf

и

990S811

U

(Suit I

Yh-О

V I )Т T

Ф

удчххуууучулл ffitfffaf/S///jҐffi

.,

Ј///////SS///ft

53

rh

яФ -я

ф

S3

(te«f

-47

-О

Т T

56

V{{SS//S//S/S/j

tt

Фиг 8b

«7

w

/

«7

«7

;

м

а

5

я

13

Фие.8$

Риг9(

„т

ss

н

47

М

} фиг У 2

J±±

Фиг№