ОДНОФАЗНЫЙ ШАГОВЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ Советский патент 1969 года по МПК H02K37/02 

Известны однофазные шаговые электрО двигатели, содержащие статор, состоящий из постоянного магнита, одного фиксирующего л двух движущих венцов с зубцами на внутренних поверхностях и магнитопровода с обмоткой, связывающего между собой движущие венцы, и дисковый ротор с симметричными зубщами. Эти двигатели не обеспечивают надежной фиксащии ротора после отработки очередного шага, а также надежло-го запуска.

Описываемый двигатель отличается от известных тем, что в нем постоянный магнит выполнен кольцевым и расположен аксиально между фиксирующим и движущими венцами, изготовленными соответственно в виде кольца .и полуколец. Магнитопровод с обмоткой расположен IB одной плоскости с осью ротора, выполненного в виде двух магнитосвязанных зубчатых дисков, один из которых является фиксирующим, а другой -движущим.

Угловой шаг зубцов одноиме«ных венцов статора и дисков ротора выбран одинаковым, а шаг зубцов движущего диска ротора выбран кратным шагу зубцов фиксирующего диска.

Такое выполнение двигателя повышает надежность его запуска и фиксации ротора после отработки шага.

К торца.м кольцевого постоянного магнита 1 прилегают фиксирующий венец 2 статора и движущие венцы 3 -я 4. Венец 2 имеет форму кольца с зубцами (см. фиг. 2) на внутренней

поверхности, а венцы 3 и 4 - форму полуколец, также снабженных зубцами на внутренней поверхности. У венцов 3 и 4 зубцы смещены относительно зубцов венца 2 на разные угловые величины. В рассматриваемом варианте величина смещения принята равной s/s и 1/8 углового шага зубцов венца 2 в направлении, обратном направлению вращения.

В плоскости венца 2 лежит фиксирующий диск 5 ротора, у которого число зубцов соответствует числу зубцов этого венца, а в плоскости венцов 3 W 4 - движущий зубчатый диск 6. Диски 5 тл 6 насажены на ступицу 7 из магнитомягкого материала и образуют ротор двигателя. Угловой шаг зубцов дисков 5 и 5

одинаков с угловым шагом зубцов одноименных венцов статора. Кроме тото, угловой шаг зубцов диска 6 выбран «ратным угловому шагу зубцов диска 5. В рассматриваемом случае соотношение угловых шагов у этих дисков равно 2: 1. При этом совпадающие зубцы дисков соосны друг другу.

с движущими вевцами 3 vi 4 чер.ез колонки 10 из магнитомягкого материала.

Основные части магнитной системы статора опрессованы нластмассой, образующей несущие элементы 11 и 12 корпуса двигателя.

При обесточенной обмотке фиксирующий момент создается только взаимодействием зубцов диска 5 и зубцов венца 2. При этом велИ чину этого момента можно изменять за счет толщины венца 2 и диска 5.

Положение ротора три фиксации является оптимальным с точки зрения пуска, поскольку нри этом зубцы диска 6 оказываются смещенными по часовой стрелке относительно зубцов венцов 3 и 4 соответственно на 5/8 и Vs угловото шага зубцов диска 5.

При iB03буждеии-и 0бМОТ1КИ 9 положительной цолуволной напряжения в зоне статорного венца 3 за счет суммирования магнитных полей постоянного магнита 1 и обмотки 9 создается усиленное магнитное поле полярности Л а в зоне венца 4, где указанные поля вычитаются,- полярности S, если мощность импульса достаточна для того, чтобы создаваемое обмоткой .9 поле было сильнее поля магнита 1. Поскольку в зоне венца 5 поля складываются, работоспособность двигателя сохраняется даже в том случае,, если мощность импульса недостаточна для нейтрализации поля, создаваемого магнитом / в зоне венца 4.

При взаимодействии полей магнита / и обмотки 9 в зоне венца 3 зубцы диска 5 притягиваются соответственно к зубцам венца 3 и устанавливаются соосно этим зубцам, вследствие чего ротор .поворачивается на Vs углового шага зубцов диска 5. При этом зубцы диска 5 отказываются смещенными «а Vs углового шага относительно зубцов венца 2 в направлении, обратном направлению вращения ротора, а зубцы диска 6 на, половину собственного шага, устанавливаясь при этом против впадин между зубцами венца 4.

В этом момент прохождение положительной полуволны заканчивается, обмотка 9 обесточивается, ,и ротор доворачивается на Vs углового шага зубцов диска 5, т. е. заканчивает отработку полушага за счет поля магнита /, обеспечивающего поворот диска 5 до совмещения зубцов этого диска с зубцами фиксирующего венца 2. При этом также доворачивается диск 6, вследствие чего его зубцы оказываются смещенными относительно зубцов движущих венцов 3 к 4 соответственно на Vs

и 3/8 углового шага зубцов диска 5 в направлении, обратном направлению вращения ротора. При приходе отрицательной полуволны напряжения суммирование полей магнита / и

обмотки 9 происходит в зоне движущего, венца 4, причем полярность поля будет N. Отработка второго полушага ротора происходи г согласно выше оп-исанному. В случае, если зубцы дисков 5 и 6 ротора в

исходном положении располагаются относительно зубцов венцов 2, 3 н 4 статора так, как это показано на фиг. 2, а первая полуволна оказывается не положительной, а отрицательной, то суммарное магнитное поле полярности Л создается в зоне венца , а не в зоне

венца 3, как это имеет место при нормальном

запуске. При этом зубцы диска 6 притягиваются к зубцам венца 4, вследствие чего ротор

поворачивается на Vs углового шага зубцов

диска 5 в направлении, обратном направлению вращения. После гото как обмотка 9 обесточивается, ротор возвращается в исходное состояние за счет взаимодействия зубцов диска 5 с зубцами венца 2. При поступлении следующей (положительной) полуволны двигатель начинает работать в нормальном режиме.

Предмет изобретения

1, Однофазный шаговый электродвигатель, содержащий статор, состоящий из постоянного магнита, одного фиксирующего и двух движущих веяцов с зубцами на внутренних поверхностях и магнитопровода с обмоткой, связывающего между собой диижущие венцы, и дисковый ротор с симметричными зубцами, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности запуска и фиксации двигателя, указанный постоянный магнит выполнен кольцевым и расположен аксиально между фиксирующим и движущими венцами:, выполненными соответственно в виде кольца и полуколец, магнитопровод расположен в одной плоскости с осью ротора, выполненного в виде двух магнитосвязанных зубчатых дисков, один из которых является фиксирующим, а другой - движущим.

2. Электродвигатель по п. 1, отличающийся тем, что у одноименных венцов статора и дисков ротора угловой шаг зубцов выбран одинаковым, причем шаг зубцов движущего диска ротора выбран кратным шагу зубцов фиксирующего диска.