Шаговый электродвигатель Советский патент 1993 года по МПК H02K37/00 

Фцг.1

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в устройствах автоматического дистанционного управления, электросвязи и вычислительной техники, например, в печатающих устройствах и устройствах перфоленточной и магнитной автоматики.

Целью изобретения является увеличение динамического синхронизирующего момента двигателя.

Фиг. 1-3 иллюстрируют изобретение.

На фиг. 1 показана конструктивная схема шагового двигателя в поперечном разрезе. Двигатель содержит кольцевой статор 1 из магнитопроводного материала с полюсными элементами 2, обмотки управления 3, находящиеся на полюсных элементах, ротор 4, расположенный внутри статора, выполненный из магнитотвердого материала, имеющий чередующиеся по окружности разноименные полюса, число которых в 2 раза меньше чем полюсных элементов у статора и электропроводные вставки 5, например, из меди, в виде пластин, расположенные на обращенной к полюсным элементам статора поверхности между магнитными полюсами и имеющие размеры одинаковые с полюсными элементами.

- Шаговый электродвигатель работает следующим образом.

При одновременной подаче в обмотки управления 3 (фиг. 1) тока полярности указанной на токовой диаграмме фиг. 2 (интервал 0-45°) магнитные полюса ротора и противостоящие им полюсные элементы статора а. в, д, ж оказываются одноименными. Вследствие появления отталкивающего усилия между одноименными полюсами ротор и полюсными элементами б, г, е, з статора возникает крутящий момент, направленный как показано на фиг. 1.

В находящихся напротив полюсных элементов статора 2 вставках 5 в период нарастания тока в обмотках появляется вихревой ток, индуцирующий встречное по отношению к полюсному элементу поле. Появляющееся в результате этого отталкивающее усилие между полюсными элементами статора и вставками в начальный момент не препятствует повороту ротора, а затем, при смещении его за счет взаимодействия полюсов статора и ротора, образует дополнительный крутящий момент, способствующий повышению быстродействия двигателя.

При притяжении полюсов ротора к полюсным элементам статора б, г, е, з элект- ропроводные вставки 5 на роторе оказываются расположенными напротив полюсных элементов статора а, в, д, ж. Во

время обесточивания обмоток управления 3 и спадания поля индукции полюсных элементов 2 в электропроводных вставках возникают вихревые токи, индуцирующие

внешнее магнитное поле, совпадающее по направлению с уменьшающимся полем от полюсных элементов статора. Такое взаимодействие приводит к притяжению вставок 5 к полюсным элементам 2 статора и тем

самым увеличивает динамический синхронизирующий момент двигателя.

Указанные процессы нарастания и спадания поля индуцируемого электропроводными вставками 5 для одного шага

5 показаны на фиг. 2 в виде кривой Вг Кривая Вт выражает нарастание, поддержание и спадание поля, образуемого обмотками управления.

Необходимым условием возникновения

0 индуцированного вихревыми токами поля достаточного уровня является меньшая величина индуктивности вставки чем обмотки управления, что легко выполнимо на практике.

5 в интервалах поворота ротора двигателя от 45° до 90° и следующих процесс взаимодействия между полюсами ротора, статора и электропроводными вставками повторяется, для чего коммутация обмоток

0 управления производится так, что обеспечивается полярность тока, показанная на фиг. 2.

Таким образом, в конце каждого шага увеличивается синхронизирующий момент

5 за счет того, что инерционному моменту, стремящемуся повернуть ротор дальше требуемого положения препятствует сила притяжения вставок к полюсным элементам статора, по величине примерно равная уси0 лию притяжения полюсов ротора и статора. Практическая проверка влияния вихревых токов на динамику работы электромагнитной системы показала повышение быстродействия макета в 2 раза.

5

Формула изобретения

Шаговый электродвигатель, содержащий кольцевой магнитопроводный статор с 0 полюсами и обмотками управления на них, ротор, выполненный в виде постоянного магнита с чередующимися полюсами, число которых в 2 раза меньше, чем на статоре, причем обмотки управления выполнены с

5

возможностью их одновременного подключения, образуя при этом попарное чередование полюсов, отличающийся тем, что, с целью увеличения синхронизирующего момента, ротор снабжен электропроводными вставками, имеющими поверхность

518230936

одинакового размера с поверхностью полю- сти ротора между его магнитными полюса- сов статора и размещенными на поверхно- ми.

Использование: в устройствах автоматического и дистанционного управления. Сущность изобретения: шаговый электродвигатель содержит статор (1) с полюсами (2) и обмотками управления (3), ротор (4) с чередующимися полюсами, между которыми размещены магнитопроводные вставки (5). Число полюсов ротора в два раза меньше, чем статора. Изобретение позволяет увеличить динамический синхронизирующий момент двигателя.3 ил.