Универсальный шаговый электродвигатель Советский патент 1993 года по МПК H02K37/00 

Изобретение относится к универсальным шаговым электродвигателям, которые могут быть использованы как в нереверсивных, так и в реверсивных дискретных приводах.

Целью изобретения является повышение удобства эксплуатации и упрощение изготовления.

Для достижения цели платы магнитопровода установлены с прилеганием к торцам обеих частей корпуса, а магнит установлен в сквозном отверстии одной из частей корпуса.

Фиксатор может быть выполнен симметричным е Двух взаимно перпендикулярных плоскостях, при этом оси симметрии пусковых и фиксирующих зубцов ротора выполнены без взаимного смещения.

Зубцы фиксатора могут быть размещены коэксиально магниту на торце магнитопроводящей крышки, имеющей отверстие для одной из опор вращения вала ротора.

Целесообразно шестизубцовый ротор выполнить чашеобразным и обратить дном в сторону .фиксатора с числом фиксирующих вырезов в количестве 4п, где п - целое число в пределах от единицы до трех.

Предпочтительно снабдить ротор фиксирующим диском с таким же числом зубцов, как число пусковых полюсов ротора.

Фиксатор может быть выполнен в виде четырехзубцовойчаши, помещенной внутри полости шестизубцового ротора.

Корпус может быть снабжен немагнитной крышкой, в которую армирован прилетающий к торцу магнита фиксатор положения ротора.

Целесообразно оси наконечников у П- образных сердечников катушек обмотки уп- равления в реверсивном варианте исполнения установить на одной прямой, а в нереверсивном варианте, оси упомянутых наконечников катушек сместить в пределах

С ..у Э . величины D/2 sin -- - sin , где D диаметр ротора с числом зубцов z в зоне пусковых полюсов.

Предпочтительно магнит выполнить с диаметром в пределах 1...1.5 от ширины, полюсного наконечника платы магнитопрово- да и на каждом конце каждой платы установлено по магниту.

Можно на каждом конце каждой платы выполнить, по меньшей мере, п.о паре зубцов.

Зазор между зубцами ротора и статора целесообразно выполнить в пределах от одной до двух сотых диаметра ротора. Зазор в одной из зубцовых зон может быть в 1.5...3 раза больше, чем зазор в другой зубцовой зоне. Одна из зубцовых зон может быть выполнена по диаметру в 1,5... 2 раза больше, чем другая зубцовая зона.

На фиг. 1 - общий вид двигателя; на фиг. 2 - поясняется принципиальная конфигурация первой зубцовой зоны статора и ротора для реверсивного исполнения; на фиг. 3 - поясняется конфигурация второй эубцовой зоны; на фиг. 4 - конфигурация первой эубцовой зоны для вращения в одностороннем направлении; на фиг. 5-7 поясняется принцип действия в реверсивном исполнении; на фиг. 8 - характер электрического сигнала (пример), поступающего в разные катушки обмотки; на фиг. 9-12 - поясняется принцип действия в нереверсивном исполнении; на фиг. 13 - модификация устройства; на фиг. 14 - вид А-А по фиг. 13; на фиг. 15 - вид В-В по фиг. 13; на фиг. 16 - ротор устройства по фиг. 13-15 в трех проекциях; на фиг. 17 - другая модификация устройства; на фиг. 19 - фиксатор заодно с магнитопроводной платой; на фиг. 20 - ротор со ступенчатыми зубцами; на фиг. 21 - еще одна модифика- ция двигателя; на фиг. 22 - вид по стрелкам фиг. 21; на фиг. 23-26 - пояснение принципа действия двигателя по фиг. 21 и 22; на фиг. 27 - модификация с армированным в крышку корпуса фиксатором; на фиг. 28 и 29 показана крышка с фиксатором в отдельности.

На немагнитном основании 1 установлен магнитолровод 2, состоящий из П-образ- ных плат 3 и 4 с полюсными наконечниками 5-8, к плоскости торцов которых прилегают

цилиндрические магниты 9-12. Катушки 13 и 14 в реверсивном варианте исполнения установлены с расположением осей 15 и 16 полюсных наконечников 5 и 7 на одной

прямой в плане и наконечников 6 и 8 на одной прямой в плане. Согласно фиг. 2 каждый из наконечников 5-8 имеет по паре зубцов: 17,18; 19, 20; 21, 22 и 23,24 соответственно.

Вал 25 установлен в опорах вращения 26 и 27 и несет десятизубцовый ротор 28.

Воздушный зазор между зубцами 29 ротора и зубцами статора выполнен в пределах от одной до двух сотых диаметра

5 ротора.

Воздушный зазор между зубцами 29 и 17-24 предпочтительно в 1,5 ... 3 раза больше, чем зазор между зубцами 30 ротора и зубцами 31 наконечника 32 магнитов 9-12.

0 Зубцовая зон между зубцами 31 .наконечника 32 магнитов 9-12 по диаметру может быть выполнена в 1,5...2 раза меньше, чем зубцовая зона между зубцами 29 и 17- 24.-.-..5 Магнит 33 (фиг. 13-15) может быть выполнен и кольцевым при кольцевом же фиксаторе 34, и прилегает к магнитопрово- дящей плате 35 при коаксиальном размещении магнита 33 и фиксатора 34.

0 Наконечники 5-8 могут иметь по одному зубцу 36 при шестизубцовом роторе 37 (фиг. 14-16). Магнит 33 может быть установлен между немагнитными наконечниками 38, соединяющими основание 1 и плату 35. Маг5 нит 34 размещен в сквозном отверстии немагнитной детали 39 - части корпуса (фиг. 17, 18).

Ротор может состоять из диска 40 и чашки 41 (фиг. 17). Элементы конструкции платы

0 25 и фиксатора 34 могут быть объединены в монолитной детали 42.

Ротор может иметь ступенчатые зубцы 43 на чашке (фиг,20).

В модификации согласно фиг. 21-26

5 чашка-фиксатор 34 установлена внутри чашки ротора 37.

В исполнении двигателя согласно фиг. 27-29 в немагнитную крышку 44 армирован фиксатор 45.

0 Сборка электродвигателя происходит в такой последовательности:

Колонки 38 устанавливают в части корпуса 1 (ири 39), например, путем запрессовки. Части магнитопровода 2 со стержнями 3

5 и наконечниками 4, на которые предварительно устанавливают каркасные катушки 13 и 14, укрепляют между торцами частей корпуса 1 и 39. В часть корпуса 1 предварительно установлена опора 26 вала 25 ротора 28.

Устанавливают в корпусе магнит 33, ротор 28. На торец магнита 33 устанавливают наконечник-фиксатор 45, который армирован в крышке 44, в которую перед окончательной сборкой устанавливают опору 27 вала 25 ротора 28.

Фиксируют крышку 44 с наконечником 45.

Работа двигателя осуществляется следующим образом.

Ротор с зубцами 29 благодаря действию фиксирующих элементов установлен в исходном положении, например, согласно фиг. 5.

При поступлении импульса тока, напри- мер, в катушке 13, возникает момент, вызывающий перемещение зубцов 29 по часовой стрелке в направлении фиг. 6. К моменту, когда ротор займет положение согласно фиг. б, импульс поступает уже в катушку 14 тоже (см.фиг. 6).

Благодаря комплексному действию двух катушек 13 и 14 одновременно зубцы ротора занимают фиксированное угловое положение согласно фиг. 7, в котором и ос- тается при обесточенном состоянии катушек.

Последовательность импульсов поясняется, например, на фиг, 8.

Для изменения направления вращения импульс сначала должен подаваться в катушку 14.

В случае нереверсивного исполнения (фиг. 4, 22) ротор зафиксирован в положении, например, согласно фиг. 23 (или фиг. 9).

При поступлении импульса в катушки согласно направлению по фиг. 23 (или фил 9) возникает момент, вызывающий перемещение ротора в соответствии со стрелками на фиг. 23 к положению по фиг. 24, откуда под действием реактивного момента фиксации доворачивается до положения согласно фиг. 25.

При изменении полярности импульса (СМ.ФИГ.-25) ротор совершает новый шаг в уже описанной последовательности (см.фиг. 26).

Минимум числа составных частей при простейшей их конфигурации обеспечивает повышенную точность изготовления, удоб- ство сборки-разборки и повышение производительности, упрощение изготовления.

Формула изобретения 1. Универсальный шаговый электродви- гатель, содержащий немагнитный статор с двумя частями, на котором установлен несущий катушки управления магнитопровод, имеющий две платы с сердечниками и зубчатыми полюсными наконечниками, магнит

с зубчатым фиксатором и ротор с аксиально смещенными зонами пусковых и фиксирующих зубцов, каждая из зубцов зон ротора расположена с образованием радиального зазора относительно статора, одна зубцо- вая зона - с зубцами полюсных наконечников магнитопровода, а другая зубцовая зона - с зубцами магнитопроводящего фиксатора, от л и чающийся тем, что, с целью повышения удобства эксплуатации и упрощения изготовления, платы магнитопровода установлены с прилеганием к торцам обеих частей корпуса, а магнит установлен в сквозном отверстии одной из частей корпуса.

2.Электродвигатель по п. 1,отличающий с я тем, что фиксатор выполнен симметричным в двух взаимно перпендикулярных плоскостях и оси симметрии пусковых и фиксирующих зубцов ротора выполнены без взаимного смещения.

3.Электродвигатель по пп. 1 и 2, о т л и- чающийся тем, что зубцы фиксатора размещены коаксиально магниту на торце магнитопроводящей крышки, имеющей отверстие для одной из опор вращения вала ротора.

4.Электродвигатель по пп. 1 и 3, о т л и- чающийся тем, что шестизубцовый ротор выполнен чашеобразным и обращен дном в сторону фиксатора с числом фиксирующих вырезов, 4п, где п - целое число от единицы до трех.

5.Электродвигатель по пп. 1 и 4, о т л и- чающийся тем, что ротор снабжен фиксирующим диском с таким же числом зубцов, как число пусковых полюсов ротора.

6.Электродвигатель по пп. 1 и 4, о т л и- чающийся тем, что фиксатор выполнен виде четырехзубцовой чаши, помещенной внутри полости шестизубцового ротора.

7.Электродвигатель по пп. 1 и 2, о т л и- чающийся тем, что корпус снабжен немагнитной крышкой, в которую армирован прилегающий к торцу магнита фиксатор положения ротора.

8.Электродвигатель по пп. 1-7. отличающийся тем,что оси наконечников у П-образных сердечников катушек обмотки управления в реверсивном варианте исполнения установлены на одной прямой, а в нереверсивном варианте оси упомянутых наконечников катушек смещены в пределах

величины D/2 sin - sin . , где D

диаметр ротора с числом зубцов z в зоне пусковых полюсов.

9.Электродвигатель по пп. 1-8, о т л и - чающийся тем, что магнит выполнен с диаметром 1,0-1,5 ширины полюсного наконечника платы магнитолровода и на каждом конце каждой платы установлено по/магниТУ10.Электродвигатель по пп. 8 и 9, о т личающийея тем, что на каждом конце каждой платы выполнено по меньшей мере по паре зубцов.

11.Электродвигатель по пп. 1-10, отличающийся тем. что зазор между зубцами ротора и статора выполнен в пределах от одной до двух сотых диаметра ротора.

12,Электродвигатель по пп, 1-11, о т - личающийея тем, что зазор в одной из

зубцовых зон в 1.5-3,0 раза больше зазора в другой зубцовой зоне.

13.Электродвигатель по пп. 1-12, отличающийся тем, что одна из зубцовых зон выполнена по диаметру в 1,5-2,0 раза

большей другой зубцовой зоны.

Использование: в реверсивных и нереверсивных дискретных электроприводах. Сущность изобретения: в шаговом двигателе, содержащем немагнитный статор с двумя частями, на котором установлен несущий катушки управления магнитопровод, имеющий две платы с сердечниками и зубчатыми фиксатором и ротор с аксиально смещенными зонами пусковых и фиксирующих зубцов, образующих соответственно радиальные зазоры с полюсными наконечниками статора и зубцами магнитопроводящего фиксатора, с целью повышения удобства эксплуатации и упрощения изготовления, платы магнитопровода установлены с прилеганием к торцам обеих частей корпуса, а магнит установлен в сквозном отверстии одной из частей корпуса. Фиксатор выполнен взаимно симметричным в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, размещен коак- сиально магниту и может быть выполнен за одно целое с магнитопроводящей крышкой или армировав в немагнитопроводящую крышку и выполнен с числом фиксирующих вырезов 4п, где п - целое число. 12 з.п.ф-лы, 29 ил.

J

39

37 }7 5 fc/

/ $% %%

/о

У

8

V

/Ј

л

Ч

ZSLIMI

Фм.5

Фа г. В

1&аг ZttKff А

оо w

«ь

-J

ел

N3

v-v .

6Ј

Qb Ц

ssAieei

(pi/г. tf

фие. 20

2 1 36 J4

13

%

s

(Риг. г г

(pire.25

,2б

ЗУ

фе/г.24