1
Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрическим шаговым двигателям, преобразующим импульсы электрической энергии в дискретное вращательное движение исполнительного механизма.
Известны однофазные шаговые электродвигатели, содержащие зубчатый ротор и статор, /имеющий фиксирующий полюс с с зубчатой зоной, два зубчатых рабочих полюса, соединенных сердечником, на котором размещена обмотка управления и два постоянных магнита 1. При значительных моментах фиксации ротора эти двигатели имеют низкие энергетические показатели и, кроме того, им присущи большие свободные колебания ротора при отработке шагов.
Известен также однофазный шаговый электродвигатель, содержащий зубчатый ротор, на валу которого установлено демпфирующее устройство, и статор, имеющий фиксирующий полюс с зубцовой зоной, два постоянных магнита, два зубчатых рабочих полюса, соединенные сердечником, на котором размещена обмотка управления, и дополнительную юбмотку 2. Однако функциональные возможности известного двигателя ограничены ввиду одностороннего вращения ротора.
С целью расщирения функциональных возможностей двигателя путем обеспечения двухстороннего вращения ротора, статор предлагаемого двигателя снабжен дополнительным фиксирующим полюсом, установленным одним своим выступом с зазором по отнощению к основному фиксирующему полюсу и со сдвигом по окруншости зубцовой зоны относительно зубцовой 30ны основного фиксирующего полюса на расстояние, кратное нечетному числу половин их зубцового деления, а дополнительная обмотка установлена .на выступах обоих фиксирующих полюсов, образующих
зазор между собой.
На чертеже представлен предлагаемый двигатель.
Двигатель состоит из зубчатого ротора 1, на валу 2 которого расположено демпфирующее устройство i (на чертеже оно не показано), и статора, имеющего рабочие полюса 3 и 4, соединенные сердечником 5, на котором размещена обмотка 6. К рабочим полюсам 3 и 4 примыкают постоянные магниты соответственно 7 и 8, которые с другой своей стороны упираются в фиксирующие полюса соответственно 9 и 10, имеющие выступы 11 и 12, разъединенные зазором 13 и несущие обмотку 14
для осуществления реверса гротора 1. Противоположные концы полюсов 9 и 10 снабжены зубцовыми зонами соответственно 15 и 16, сдвинутыми одна относительно другой но окружности на расстояние, кратное нечетному числу ноловин собственного зубцового деления, которое одинаковое на обоих фиксирующих нолюсах.
Работа двигателя происходит следующим образом.
Б исходном состоянии, когда обмотки 6 и 14 обесточены, ротор 1 фиксируется магнитным потоком постоянных магнитов 7 и 8, при этом зубцы ротора занимают положение, соответствующее максимальной магнитной проводимости воздушных зазоров между всеми зубцами статора и ротора, и их оси не совпадают ни с какими осями зубцов статора. Для осуществления вращения ротора 1 по часовой стрелке, как показано на чертеже, на обмотку ,14 нодается напряжение такой полярности, чтобы направления магнитных потоков Фв и Фм1 совпадали и, следовательно, направления магнитных потоков Фв и Фм2 ;были встречными. Такое направление магнитных потоков обеспечивает поворот ротора 1 до положения, в котором оси зубцов ротора совпадают с осями зубцов фиксирующего полюса 9, как ноказано на чертеже.
Влиянием потока от постоянных магнитов, проходящего через зазор 13, можно пренебречь, так как этот зазор значительно больше радиального зазора между статором и ротором в зубцовых зонах.
При поступлении в обмотку 6 имнульса тока такой полярности, что поток в полюсе 4, создаваемый ею, совпадает по направлению с потоками Фм1 и Фм2, ротор 1 совершит поворот на один шаг по часовой стрелке. Следующий импульс (ТОка, поданный в обмотку 6 и создающий магнитный ноток Фд в сердечнике 5 нротивоположной полярности по отношению к предыдущему, приведет к увеличению лотока в полюсе 3, что, в свою очередь, обеспечит перемещение ротора 1 еще на один шаг в том же направлении. Таким образом, обмотка 6, управляемая, например, по двухтактной схеме, обеспечит дискретное вращение ротора по часовой стрелке.
Для изменения направления вращения ротора 1 необходимо изменить полярность нанряжения, подаваемого на обмотку 14, при этом ротор 1 перед началом движения против часовой стрелки займет положения.
в котором оси его зубцов будут совпадать с осями зубцов на полюсе 10. В остальном физические процессы будут протекать аналогично уже описанным.
Двигатель будет иметь наилучшие пока- . затели, если параметры обмотки 14 будут выбраны такими, что при ее возбуждении в одном из фиксирующих полюсов поток будет увеличиваться вдвое, а в другом -
нейтрализоваться до нуля.
Таким образом, выполнение предлагаемого однофазного шагового двигателя с двумя фиксирующими полюсами, разделенными воздушным зазором и имеющими зубцовые зоны, сдвннутые по окружности одна относительно другой на расстояние, кратное нечетному числу половин их зубцового деления, и с дополнительной обмоткой, установленной на фиксирующих полюсах,
позволит реверсировать ротор двигателя, что существенно расширяет его функциональные возможности по сравнению с аналогичнымн двигателями.
Формула изобретения
Однофазный шаговый электродвигатель, содержащий зубчатый ротор, на валу которого установлено демпфирующее устройство, и статор, имеющий фиксирующий полюс с зубцовой зоной, два постоянных магнита, два зубчатых рабочих полюса, соединенные сердечником, на котором размещена обмотка управления, и дополнительную обмотку, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения двухстороннего вращения ротора, статор двигателя снабжен дополнительным фиксирующим
полюсом, установленным своим выступом с зазором по отношению к аналогичному выступу основного фиксирующего нолюса и со сдвигом но окружности зубцовой зоны относительно зубцовой зоны основного фиксирующего полюса на расстояние, кратное нечетному числу половин их зубцового деления, а дополнительная обмотка установлена на выступах обоих фиксирующих полюсов, образующих зазор между собой.
Источники информации,
принятые во внимание при экспертизе
1.Кн. под ред. М. Г. Чиликина Дискретный привод с шаговыми двигателями. М., «Энергия, 1971, с. 210, рис. 5-26а.
2.Авторское свидетельство СССР
№ 629610, кл. Н 02К 37/00, 25.10.78.
г I r r vri
.tEtUit
/4
i ; /i i ;
/2 ,10
N 8
-.f
