Однофазный реверсивный шаговый двигатель Советский патент 1976 года по МПК H02K37/00 

1

Изобретение относится к области электромашиностроения, в частности к шаговым однофазным электродвигателям, которые применяются в системах автоматики и в различных приборах, например в приборах времени.

Известны шаговые однофазные двигател с зубчатым пассивным ротором и статором содержащим кольцевую катушку управления, постоянный магнит и зубчатые венцы

1 . Однако такие двигатели имеют однаправленное вращение и в процессе эксплуатации не способны реверсироваться.

Известен также однофазный реверсивный двигатель, содержащий зубчатый пассивный ротор и статор с аксиально размещенными в нем катушкой управления| расположенной между двумя зубчатыми венцами, имеющими шаг, совпадающий с шагом зубцов на роторе, катушкой возбуждения, расположенной между двумя зубчатыми венцами, имеющими шаг по зубцам вдвое меньше основного, и постоянным магнитом 2. Для осуществления реверса ротора такого двигателя необходимо изменят

полярность включения обмотки возбуждения, которая все время должна быть подключена к сети постоянного тока. Конструция такого двигателя не позволяет отключать от источника питания катушку возбуждения, так как в противном случае пусковой момент двигателя становится равным нулю, и двигатель теряет работоспособнос Постоянное протекание тока по обмотке возбуждения приводит к снижению энергетических показателей.

Цель изобретения - повысить к. п, д. двигателя.

Это достигается тем, что в двигателе дополнительно установлены два зубчатых венца с шагом, равным основному, и два зубчатых венца с шагом, вдвое меньшим основного, расположершые симметрично в аксиальном направлении по обе стороны постоянного магнита, причем зубцы дополнительных венцов с меньшим шагом сдвинуты по часовой стрелке на -g основного шага относительно зубцов дополнительных венцов с основным шагом, которые , в сво очередь, сдвинуты относительно зубцов на венцах, пpи; нкaюшд,. г к;-.-...п, -. : упрярления, на половину осковпогс зубцового шага и относительно зуЬцот:, IP иетща:; примьткающих к катузике зозбужсекия. -- lu : ос нов кого шага против часовой стрелки. На чертеже показан однофазный реверсив ный шаговый двигатель. Двкгатепь содержит зубчатый пассивный ротор 1 и статор 2 с аксиально размеш;енными в нем ка гугжой управления 3, расположенной межд;/ зубчатыми венцами 4. имеющими основной гтаг по зубцам, рав1а 1й marj зубтюв на роторе. Зубцы на венцах 4 не имеют угпозого сдвига один относителько дрзгого. На дрзотом конце статора 2 -сазмещена jieTvijice возбуждения 5, расположенная меж ду двумя ,:7;/б-чаты.и во1111ами 6, имеющими шаг 1C зубцам в-.вое геньше основного шага, ЗубцьА ГЭЧ10В 6 то же не имеют углово го сдвига оцик оГ11с.ситэльно другого. Между электромагнитными системами 7 и 8, включаюш.ими соответственно катушки управления 3 и возбуждешм 5 с их венцами 4 и G установлена электромагнитная cиcтe.Ia 9, включающая кольцевой постоянный магнит 1О, намагниченный в осевом направлении, симметрично прилегающие к нему с двух сторон два зубчатых венца 11с шагом по зубцам, равным основному шагу, и два зубчатых венца 12 с шагом по зубцам, вдвое меньшим основного. Зубцы венцов 11 сдвинуты по часовой стрелке относительно зубцов на венцах 12 на g зубцового деления основного шага, В свою очередь, зубцы венцов 12 сдвинуты относительно зубцов на венцах 4 на угол, равный половине основного зубцового шага. Кроме того, зубцы венцов 6 сдвинуты относительно зубцов на венцах 12 на § зубцового деления основного шага проти часовой стрелки. В связи с тем, что описываемый двигатель по принципу образования результирующего момента относится к гармоническим двигателям результирующая угловая характеристика моме та является суммой гармоник, амплитуды и фазовые сдвиги которых зависят от кратности и взаимного расположения зубцов электромагнитных систем 7, 8, 9. Двигатель работает следующим образом При отсутствии напряжения на катушках 3, 5 электромагнитная .система 9 создает на роторе постоянно действующий момент, ура новещивающий момент нагрузки и фиксирую щий ротор в определенном положении. При подаче импульса тока в катушку управлени в электромагнитной системе 7 за счет момента, возникающего из-за сдвига зубцов ротсрг -т-ОСЬ ;;;::.;ю зубцов на венцах 4 и возникающего при этом магнитного потока, происходит поворот ротора вперед на угол, соответствующий половине основного шага. После отключения катушки 3 на ротор, находящийся в смещенном от исходного положения, будет действовать момент в направлении вперед, обусловленный моментом электромагнитной системы 9, под действием которого ротор переместится в том же направлении еще на полшага. Таким образом, за время протекания така в катушке 3 и время наузы ротор отработает шаг, равный одному основному зубцовому делению. Цля осуществления реверса и обеспечения движения ротора в обратном нанравлеliHH (назад) необходимо подключить катушку возбуждения 5 к источнику постоянного тока. Это приводит к возникновению дополнительного момента от электромагнитной системы 8, за счет которого исходное cocTosbние ротора сместится, и при подаче импульса тока в катушку 3 на ротор будет действовать момент в обратном направлении, под действием которого ротор повернется на угол, соответствующий половине основного шага, в направлении назад, а во время паузы он отработает еще полшага за счет момента системы 9j действующего в этом же направлении. Тшсим образом, в описываемом двигателе при вращении его в одном из направлений ( в рассмотренном случае вперед) обмотка воздуждения не потребляет энерпш,, что повышает к. п. д. двигателя. Формула изобретения Однофазный реверсивный шаговый двигатель, содержащий зубчатый пассивный ротор и статор с аксиально размещенными в нем катушкой управления, расположенной между двумя зубчатыми венцами, имеющими шаг, совпадающий с шагом зубцов на роторе, катушкой возбуждения, расположенной между двумя зубчатыми венцами, имеющими шаг по зубцам вдвое меньше основного , и постоянным магнитом, отличающийся тем, что, с целью повышения к. п. д. двигателя, дополнительно установлены два зубчатых венца с шагом, равным основному, и два зубчатых венца с шагом, вдвое меньшим основного, расположенные симметрично в аксиальном направлении по обе стороны постоянного магнита, причем аубцы дополнительных венцов с меньшим шагом сдвинуты .по часовой стрелке на i/Q основного шага относительно зубцов дополнитепы-1ых венцов с основным шагом. которые, в свою очередь, сдвинуты относительно зубцов на венцах, примыкающих к катушкам управления, на половину основного зубцового шага и относительно зубцов на венцах, примыкающих к катушке возбуждения, - на1/8 основного шага против часовой стрелки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1,Дискретный электропривод с шаговыми двигателями. под ред. М. Г. Чиликина, Энергия, Москва 1971 г.

2,Авт. св. СССР Ко 413583, М.Кл. Н 02 К 37/00 (прототип).