Электромагнитный шаговой двигатель Советский патент 1977 года по МПК H02K33/02 H02K37/00 

Изобретение относится к области электротехники, в частности к конструкции электромагнитного шагового двигателя, который может быть использован в автоматических системах в качестве исполнительного элемента.

По основному авт. св. № 504277 известен Электромагнитный шаговый двигатель, содержащий магнитонровод с катушкой, якорь и механизм преобразования возвратно-поступательного движения якоря во враш,ательное движение выходного вала. Этот механизм выполнен в виде жестко связанного с якорем первого цилиндра, на наружной поверхности которого имеются винтовые канавки, и жестко связанного с выходным валом второго цилиндра, имеющего гнезда с расположенными в них щариками, взаимодействующими с упомянутыми канавками первого цилиндра, причем фиксация каждого цилиндра вала осуществлена посредством своего храпового механизма.

Однако известный шаговый двигатель не может реверсироваться в силу однонаправленного действия храповых механизмов.

С целью расширения функциональных возможностей шагового двигателя, заключающегося в обесиеченин двустороннего вращения вала по команде извне, в описываемом электромагнитном шаговом двигателе каждый храповой механизм выполнен в виде эвольвентного зубчатого колеса с вумя собачками, расположенными навстречу друг другу, при этом каждая пара одинаково направленных собачек взаимодействует с устройством, обеспечивающим их попарное включение и представляющим собой, например, подпружиненный двуплечий рычаг с электромагнитом.

Па чертеже изображена кинематнческая схема описываемого шагового двигателя, в которой для большей наглядности конструкции

и взаимодействия деталей и узлов опущены магннтопровод с катущкой и крышки, объединяющие неподвижные и перемещающиеся элементы в еднный механизм. Якорь 1, совершающий возвратно-поступательное движение, жестко соединен с храповым колесом 2 Н выполнен как одно целое с первым цилиндром 3, нмеющпм винтовые канавки, по которым перемещаются щарики 4. Гнезда шариков расположены во втором цилиндре 5, выполненном заодно с храповым колесом 6 и выходным валом 7. Возвратная пружина 8 якоря 1 размещена между опорной втулкой 9 и храповым колесом 2. Фиксация углового полол-сения цилиндра 3 осуществляется с помощью собачек 10 илн 11, а цилиндра 5 - с помощью собачек 12 или 13, попарное зацепление которых с храповыми колесами обеспечпвается двуплечим рычагом 14, перемещающимся под действием на него электромагнита 15 со штоком 16 или пружпны 17.

Для попеременного ограничения нанравлення вращення храповых колес 2 и 6 зубцы на них выполнены с эвольвентным профилем.

Шаговый двигатель работает следующим образом.

При отсутствий напряжения на электро:магните 15 пружина 17, развернув двуплечий рычаг 14, вводит в зацепление собачки И и 13 с храповыми колесами соответственно 2 и 6. Собачки 10 и 12 из зацепления выведены. Подача импульса на обмотку управления шаговым двигателем пр-иводит в движение якорь, который при этом смещается вправо, сжимая возвратную пружину 8. Шарики 4, перемещаясь по канавке цилиндра 3, приводят во вращение цилиндр 5 с колесом 6 и выходным валом 7 против часовой стрелки. Собачка 13 скользит по зубу храпового колеса 6 пока не западет в следующую впадину. Вращению цилиндра 3 в обратном направлении препятствует собачка 11. После прохождения импульса по обмотке управления двигателя возвратная пружина возвращает якорь 1 в исходное положение вдоль оси, но так как вращению цилиндра 5 в обратном направлении препятствует собачка 13, якорь 1 под действием щариков 4 и винтовой канавки на цилиндре 3 повернется на угол, соответствующий 3y6HOBOiMy шагу храповых колес и тем самым обеспечит первоначальное взаимное расположение цилиндров 3 и 5. При подаче следующего импульса в обмотку управления двигателя цикл повторяется, что обеспечивает дискретное вала 7 против часовой стрелки.

Для обеспечения вращения вала 7 в обратном направлении на электромагнит 15 необходимо подать напряжение. Его шток 16 новорачивает рычаг 14, вводя в зацепление с колесамн 2 и 6 собачки соответственно 10 и 12 и выводя из зацепления собачки соответственно

И и 13. В этом случае при подаче импульса на обмотку управления двигателя якорь 1 также смещается вправо, сжимая пружину 8. Однако в данном случае цилиндр 3, якорь и храповое колесо поворачиваются по часовой стрелке, а храповое колесо 6, цилиндр 5 и выходной вал 7 остаются неподвижными, так как собачка 12 препятствует их повороту. При обесточенной обмотке управления под действием пружины 8 якорь перемещается влево и благодаря действию шариков 4 и винтовой канавки на цилиндре .3, который в данный момент заторможен собачкой 10, выходной вал повернется по часовой стрелке на один шаг.

При подаче следующего импульса в обмотку

управления двигателя, цикл повторится, что

обеспечивает дискретное вращение вала 7 по

часовой стрелке.

Таким образо.м, в описываемом двигателе

автоматически можно производить изменение направления вращения выходного вала без воздействий на схему управления двигателем. Указанное свойство расширяет функциональные возможности данного электромагнитного шагового двигателя.

Формула изобретения

Электромагнитный шаговый двигатель по авт. св. № 504277, отличающийся тем, что, с целью расширеиия 4ункциональных возможностей, в нем каждый храповой механизм выполнен в виде эвольвентного зубчатого колеса с двумя собачками, расноложенными павстречу друг другу, при этом каждая пара одинаково направленных собачек взаи.модействует с устройством, обеспечивающим их попарное включение и представляющим собою, например, подпружиненный двуплечий рычаг с электромагнитом.