Шаговый микроэлектродвигатель /его варианты/ Советский патент 1982 года по МПК H02K37/00 

(54) ША ГОВ ЫЙ М ИК РОЭЛЕ КТРОДВ ИГЛ ТЕ Л Ь Изобретение относится к электричес- КИМ микромашинам, в частности к шаговым микродвигателям, и может быть наиболее эффективно использовано в часовой промышленности при производстве электронно-механических часов. Известны шаговые микродвигатели fc радиальным рабочим зазором., содержащие статор с катушкой управления, ifa сердечнике которой закреплены полюсные башмаки, и ротор. Фиксация ротора в это двигателе осушествпяется с помошью ци линдрических пазов, выполненных в полю ных башмаках 1 . Основным недостатком известного шагового м,икродвигатепя является низкая технологичность, обусловленная сложно-, стью установки с достаточной точностью полюсных башмаков относительно ротора и друг друга. Наиболее близким по технической сущ ности к предлагаемому устройству является шаговый микроэлектропвигатель , содержащий статор с сердечником, имею (ЕГО ВАРИАНТЫ) шим полюсные наконечники и на котором размешена катушка управления, ротор с постоянными магнитами, намагниченными в осевом направлении, установленный с осевым зазором относительно полюсных наконечников статора, и фиксатор 2. Фиксация ротора в этом микродвигателе осуществляется с помощью направленных к ротору выступов на одной из пар полюсных наконечников, что определяется сложностью изготовления основных деталей (так, отгиб на одной из пар полюсньтх нйконёчников микронных выступов практически невозможен с достаточной точностью). Величины зазоров между основными деталями измеряются десятками микрон и, следовательно, незначительное изменение зазоров между каждой парой полюсных наконечников, между наконечниками и ротором, переносы каждой пары полюсных наконечников относительно плоскости, параллельгной торцовой поверхностью ротора, приводит к резкому ухудшению характеристики овигателя, в частности к снижению величины его момента. Так, например, для микродвигателя мощностью 3-5 мкВ ошибка при выставлении зазора между полюсными наконечниками в ОД мм ск жает момент двигателя вдвое. Неточное выставление зазора между полюсными наконечниками с выступами для фиксации и торцовой поверхностью ротора может вызвать паразитную фиксацию, и как следствие, останов двигателя. Цель изобретения- упрощение ЙЗГОТО ления шагового микроэлектродвигателя. Поставленная цель достигается тем, что у шагового микроэлектродвигателя, содержащего статор с катущкой управ-лёния, на сердечнике которой .закреплены полюсные наконечники, ротор с осевой намагниченностью, установленный с осевым зазором относительно полюсных наконечников статора, и фиксатор, последний выполнен в виде ферромагнитного ко льца с шириной, переменной по угловой координате, установленного с осевым за зорсм относительно ротора с противоположной стороны от полюсных наконечников статора. Фиксатор может быть выполнен в вид ферромагнитного диска, установленного с осевым зазором относительно ротора с противоположной стороны от полюсных наконечников статора и на поверхности которого вдоль диаметра имеется выотуп. Сравнивая оба варианта выполнения фиксатора заметим, что первый из перечисленных вариантов обладает некоторым преимуществом, определяемым меньшим расходом ферромагнитного материала на его изготовление и вследствие этого меньшей массой всей конструкции. На фиг. 1 представлен микродвигател разрез; на фиг. 2 - микродвигатель, вид сверху; на фиг. З.н 4 --фиксатор, варианты выполнения. ., На концах сердечника 1 катушки упра ления 2 статора закреплены Г-образные плоские полюсные наконечники 3 и 4, установленные с зазорсм относительно друг друга. Жестко закрепленный на валу 5 дисковый ротор 6 с постоянными магнитами 7 и 8 установлен с осевым зазором относительно полюсных наконечников 3 и 4 статора. Постоянные магниты 7 и 8 ротора 6 выполнены прямоугольными и намагниченными встречно в осевслл направлении. С осевым зазором относительно ротора 6 с противоположно от полюсных наконечников 3 и 4 статора стороны установлен фиксатор 9 в виде ферромагнитного диска. Согласно фиг. 3 фиксатор 9 выполнен в виде ферромагнитного диска с выступом вдоль диаметра, ширина выступа равна ширине прямоугольных магнитов 7 и 8. В этом случае изменение магнитной проводимости потока постоянных магнитов 7 и 8 по углу поворота ротора 6 достигается за счет неравномерного осевогб, зазора между ротором 6 и фиксатором 9. Согласно фиг. 4 фиксатор 9 выполнен в виде ферромагнитного кольца с шириной, переменной по угловой координате. Длина меньшей оси отверстия равна расстоянию между обращенными друг к другу сторонами магнитов 7 и 8 ротора 6. Максимальная проводимость при этом достигается за счет наибольшей плошади зазора между магнитами ротора 6 и фиксатором 9, соответствующая положению фиксации постоянных магнитов 7 и 8 ротора 6 по оси овала фиксатора 9. Шаговый микродвигатель работает следующим образом. При подаче импульса тока в катушку управления 2 магнитный поток, наводимый в полюсных наконечниках 3 и 4 статора, взаимодействуют с поляризованным потоком постоянных магнитов 7 и 8 ротора 6. В зависимости от полярности импульса тока магнитное поле в осевом зазоре между торнами полюсных нйког1ечников 3 и 4 статора и постоянными магнитами 7 и 8 ротора 6 ослабляется или усиливается. Возникает вращающий момент, под действием которого ротор 6 поворачивается в положение, при котором через его постоянные магниты 7 и 8 проходит максимальный поток. При отсутствии тока в катушке управления 2 ротор 6 доворйчивается в направлении наи- . болыией магнитной проводимости, т. е. .вал микродвигателя доворачивается до 18О. Далее после подачи импульса тока противоположной полярности вследствие того, что полюса статора лишь поменялись местами, ротор 6 отрабатывает следующий шаг в том же направлении. Последовательная подача разнополяр ных импульсов обеспечивает дискретноевращение выходного вала -микродвигателя с указанным шагом. Таким образом, .выполнение фиксатора в виде ферромагнитного диска, установленного с осевым зазором относительно

ротора с противоположной от полюсных наконечников статора стороны, позволяет исключить паразитную фиксацию за счет неточной установки полюсных наконечников статора. Кроме того, выполнекие фиксатора в виде отдельного конструктивного элемента позволяет упростить регулировку микродвигателя при сборке, тем самым существенно упростить его изготовление.

Формулаиз обре тения

I.

1. Шаговый микроэлектродвигатель, содержащий статор с сердечником, иметимеющш полюсные наконечники и на котором разметена катушка управления , ротор с постоянными магнитами, намагниченными в рсевом направлении, установленн гй с осевым- зазором.относительно полюсных наконечников статора, и . фиксатор, отличающийся тем, что, с целью упрощения изготовления, фиксатор выполнен в виде ферромагнитного кольца с щириной, переменной по

угловой координате, установленного с осевым зазором относительно ротора с противоположной стороны от полюсных наконечников статора.

2. Шаговый микроэлектродвигатель, содержащий статор с сердечниксал, имеющим полюсные наконечники и на котором размещена катушка управления, ротор с постоянными магнитами, намагниченными в осевом направлении, установленный с осевым зазором относительно полюоных наконечников статора, и фиксатор, отличающийся тем, что, с целью упрощения изготовления, фиксатор выполнен в виде ферромагнитного диска, установленного с осевым зазором относительно ротора с противоположной стороны от полюсных наконечников статора и на поверхности которого вдоль диамет ра имеется выступ.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе .

1.Патент ФРГ № 25О3206, кл. Н 02 К 37/ОО, 1977.

2.Патент Франции № 2283576, кл. Н О2 К 37/ОО, 1975.

7 L

iru

rui

фиг.

i:j