Многофазный шаговый двигатель гибридного типа

 

Изобретение относится к электромашиностроению , а именно к многофазным шаговым двигателям. Цель изобретения - уменьшение массы и габаритов двигателя путем повышения эффективности использования его обмотки. Каждая фаза двигателя имеет обмотку 2 в форме тора круглого сечения, центрированного на оси вала 1. Полюсные наконечники в виде симметричных вставленных одна в другую внутренних полу

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

gg) 4 К 02 К 37/04 зсесоил,иж

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ПАТЕНТУ

13 „13

НЫ @Ото. А б

5а

Ю

Фа

Е 8 4

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2 1) 3810694/24-07 (22) 15. 11.84 (31) 8318187 (32) 16,11.83 (33) FR (46) 23.09.88. Бюл. Ф 35 (71) Ля Телемеканик Электрик (FR) (72) Жерар Коэлер (FR) (53) 621.313.13(088.8) (56) Дискретный электропривод с шаго.выми двигателями. /Под ред. M.Ã.×éëèкина. — M. Энергия, 1971, с. 198, 200, рис. 5-196.

„„GU „„1426477 А 3 (54) МНОГОФАЗНЫЙ ИАГОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

ГИБРИДНОГО ТИПА (57) Изобретение относится к электромашиностроению, а именно к многофаэным шаговым двигателям. Цель изобретения — уменьшение массы и габаритов двигателя путем повышения эффективности использования его обмотки. Каждая фаза двигателя имеет обмотку 2 в форме тора круглого сечения, центрированного на оси вала 1. Полюсные наконечники в виде симметричных вставленных одна в другую внутренних полураковин 40 и 4в, наружных полураковин 7ц и 7сГ. Обмотка 2, постоянный

Магнит 6 и каркас 3 составляют статор электродвигателя. Ротор двигателя содержит постоянный магнит 9 и олюсные наконечники в виде полурак@ин 5а и 5b, 1Ор и 10d . Все части об1426477 мотки 2 благодаря круглому сечению обмотки и полураковин окружены железом, т.е. активны, причем железо находится в самой непосредственной близости к меди обмотки, что повышает эффективность ее использования. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к электро- ашиностроению, а именно к многофаз м шаговым двигателям.

Цель изобретения — уменьшение масы и габаритов двигателя путем повыения эффективности использования его бмотки.

На фиг.1 показан предлагаемый дви атель, продольный разрез; на фиг.2— ид с торца со снятым держателем под шипника, на фиг.3 — разрез А-А на фиг.1.

Шаговый электродвигатель вращения ибридного типа (фиг.1-3), содержит ве идентичные фазы Б и В, смонтированные на одном валу 1 и смещенные. о углу одна относительно другой известным способом.

Фаза Б электродвигателя включает ( в себя обмотку 2 в форме тора кругло го сечения, центрированного на оси вала 1. Обмотка 2 защищена снаружи каркасом 3 выполненным из электроизолирующего материала.

Две симметричные полураковины 4а., 4 6 (полюсные наконечники) из магнитного материала вставлены одна в другую и окружаю- обмотку 2 в диаметральной плоскости P этой последней.

Две полураковины 4, 46 в собранном состоянии образуют тор, открытый к валу 1 и покрывающий обмотку 2 подобно тому, как покрышка автомобильной шины покрывает камеру.

Две другие полураковины 5а и 56 (полюсные наконечники), вставленные одна в другую по диаметральной плоскости Р, расположены в открытой части тора, образованного двумя полураковинами 4 и 46, покрывая таким образом часть обмотки 2, направленную к валу 1. Наружная поверхность полураковин 5е,, 55 расположена точно в продолжении полураковин 4а, 45 таким образом, что все эти полураковины образуют тор, центром которого является вал 1. Расположение полураковин 5q

5 55 по отношению к полураковинам 4q, 4 В аналогично расположению обода колеса относительно шины.

На фиг. 1 и 3 видно, что первичный узел, образованный обмоткой 2, кар1О касом 3, полураковинами 4а и 46, связанными с обмоткой 2 посредством каркаса 3, неподвижен и является частью статора двигателя.

Вторичный узел, образованный полураковинами 5д, 56 жестко связан с валом 1, вращается вместе с этим валом 1, и следовательно, является частью ротора двигателя.

На фиг.1 и 3 видно, что один постоянный магнит 6 покрывает наружную поверхность полураковин 4а, 46 статора. Этот постоянный магнит Ь, имеющий сечение в форме дуги, может быть выполнен из ленты магнитного каучука, длина которой соответствует наружному периметру полураковин 4а, 4 6, а края скошены на угол с тем, чтобы примыкать к левой поверхности полураковин.

Этот постоянный магнит 6 намагничи30 вается к центру обмотки 2.

Две другие полураковины 7а, 75 (полюсные наконечники), именуемые статорными наружными по отношению к полураковинам М, 46, именуемым статорными внутренними, входят друг в друга все в той же диаметральной плоскости Р и покрывают узел, образованный обмоткой 2, каркасом 3, полураковинами 4, .41, и постоянным магнитом 6, причем этот последний связывает эти полураковины 7а, 4 с полураковинами 4q, 4ь. Весь этот узел

1426477 представляет собой статор фазы Б электродвигателя.

Отверстие 8, выполненное в полураковинах ?ь и 4 Ь и в магните 6, позволяет вывести иэ двигателя концы провода (не показаны) обмотки 2.

Постоянный магнит 9 также установлен на поверхности полураховин 5а, 55 именуемых роторными, обращенной к валу 1. Этот магнит 9 также выполнен из ленты магнитного каучука и намагничен, как и магнит 6, к центру обмотки 2.

Две другие полураковины 10а, 1О! (полюсные наконечники), именуемые роторными внутренними по отношению к роторным наружным полураковинам 5а

5ь, вставлены друг в друга также в диаметральной плоскости P и покрывают узел, образованный магнитом 9 и полураковинами 5а, 5 ь, причем магнит

9 соединяет эти последние с полураковинами 10а, 106.

Через полураковины 10а, 1Оь проходит центральное отверстие, в которое вставлен вал 1 двигателя.

Вал 1 смонтирован в подшипниках

11, периферийная поверхность которых вставлена в кольцо 12 из немагнитного материала. Кольцо вставлено в по-. лость, выполненную в осевом кольцевом выступе 13 на полураковине ?a °

Кроме того, на полураковинах 7а и ?ь (фиг.2) имеются четыре лапки 14, вписывающиеся в квадрат, описанный относительно диаметра статора, каждая из лапок имеет отверстие, параллельное валу 1, в которое вставлена полая заклепка 15, позволяющая осевое соединение различных полураковин и двух фаз Б и В двигателя и служащая также для крепления последнего.

Две фазы В и В (фиг.1) вставлены друг в друга по плоскости Р, . Это соединение содержит цилиндрический мост 16, являющийся частью полураковины 7, которая облегчает такую сборку. Цилиндрический мост содержит ориентиры, служащие для обеспечения установки по углу двух фаз Б и В, обеспечивая одновременно хорошую герметичность этого соединения, в результате чего в воздушные зазоры не проникает пыль.

Противолежащие концы полураковин

4а и 5а с одной стороны и полураковин 4ь и 5 Ь с другой стороны находят ся на равном расстоянии от вала 1 и снабжены зубцами 17 и 18 (фиг.! и 3) .

На конце наружной статорной полураковины ?а, обращенном к валу 1, г>ыполнены зубцы 19.

На конце роторной полураковины

1Оа напротив статорной полураковины . 7 q выполнены зубцы 20. Такие зуб ы 19 и 20 выполнены также на концах полураковин 76 и !ОВ. Размеры зубцов 19 и 20 идентичны.

Цилиндрическая поверхность, на которой образованы воздушные зазоры, заключенные между зубцами 17, 18 и

19, 20, имеет диаметр несколько меньше внутреннего диаметра каркаса 3 обмотки 2 с тем, чтобы иметь воэможность собирать отдельно статор и ро20 тор.

На фиг.1-3 обозначено:

1 — левый ряд внутренних зазоров между полюсными наконечниками 4а и

5,, 25 1 — правый ряд внутренних зазоров между полюсными наконечниками 4Г и

5d;

1 — левый ряд внешних зазоров между полюсными наконечниками ?а и

30 10а;

l4 — правый ряд внешних зазоров между полюсными наконечниками ?Г и

10/;

Ряды 1 .и 1 определяются высту35 пами 17 и 18, а ряды 1 и 14 - выступами 19 .r 20.

Электродвигатель работает следующим образом.

Когда в обмотку 2 подается питание заданного направления,- в центре ее возникает поле с направлением Н, например, направленное вверх.

Когда постоянный магнит 9 имеет полюс N, смежный с полураковинами 5а, 45 5Ь, поток этого магнита выходит исключительно через зубцы 18 полураковины 5q, расположенной в верхней части фиг . 1 (стрелки) . Оттуда этот поток проходит к зубцам 17 верхней полураковины 4а, порождая часть искомого вращающего момента. Тогда постоянный магнит 6 обращен своим полюсом S к раковинам 4q, 4 ь. Поток должен, сле-. довательно, пройти через постоянный магнит 6 с тем, чтобы выйти исключительно через зубцы 19 нижней полураковины ?6, откуда через зубцы 20 он проходит в нижнюю полураковину 10, создавая вторую часть искомого враща1426477 ющего момента и возвращается в посто нный магнит 9. !

После обратного возбуждения обмотки, 2 магнитный поток проходит последовательно через .полураковины 5Ь, 4Ь, магнит 6, полураковины 6q 10а и в

1 (° ма нит 9, поворачивая в направлении, об атном предыдущему.

Толщина полураковин (фиг.1) увеличи ается по мере приближения к валу с тем, чтобы поддерживать в простр нстве примерно одинаковое сечение ж еза.

В любой точке магнитна Ь и 9 поле о мотки 2 перпендикулярно направлен намагничивания этого магнита и н правлено к одному или другому концу каждого полюсного наконечника ($q 4 Ь, 5а, 5Ь 7а, 74, 10с > 106) ограничивающему воздушные зазоры.

Такое располох,ение вызывает соответствующее направление потока, идущ го,от одного или другого входа S ! м гиитов, с тем, чтобы он выходил чер з один или другой выход N диаметр л ь но пр о тив опол ожный в ходу.

В предлагаемой конструкции сущес вуют два устройства направления пот ка, расположенные последовательно, одно — в статоре, другое — в роторе, и ограничивающие каждое четыре ряда воздушных зазоров на фазу. Эти уст.ройства направления потока управлян тся от одной и той же обмотки 2.

Каждый воздушный зазор, ограниченный 1олюсными наконечниками, охвачен двумя постоянными магнитами 6 и 9, расПоложенными один вверх и другой вниз по ходу потока и принадлежащими один статору, другой — ротору.

Кроме того, все части обмотки 2 окружены железом и, следовательно, активны, тогда, как в случае классической обмотки с вырезами только часть в вырезе является активной, а наружные или боковые части не только не работают полезно, но И порождают ненужные сопротивления.

Более того, благодаря круглому .сечению обмотки 2 и полураковин, железо находится в самой непосредственной близости от меди обмотки, в результате чего сводятся к минимуму магнитное сопротивление и магнитное рассеяние.

Наконец магниты 6 и 9 расположены рядом с воздушными зазорами, ограниченными полюсными наконечниками, что увеличивает их эффективность.

Фор мул а и з о б р е т е н и я

1. Многофазный шаговый двигатель гибридного типа, содержащий на фазу первичный элемент, образующий статор, включающий в себя обмотку и постоянный магнит, снабженный на рабочих поверхностях полюсов двумя полюсными наконечниками и вторичный элемент, образующий ротор, вращающийся вокруг вала, способный перемещаться по отношению к первичному элементу, включающий в себя постоянный магнит, рабочие поверхности полюсов которого снабжены двумя полюсными наконечника20 ми, концы которых с концами полюсных наконечников первичного элемента определяют зазоры, так что при этом по„ лучается замкнутая магнитная цепь, содержащая постоянные магниты и два замкнутых зазора, причем постоянные магниты первичного и вторичного элементов ориентированы так, чтобы поле обмотки соответствующей фазы было перпендикулярно направлению их намаг30 ниченности и направлено к одному или другому концу каждого из их полюсных наконечников, определяющих зазоры так, что двигатель содержит на фазу по два последовательно расположенных устройств направления потока, одно— в первичном элементе, а другое — во вторичном элементе, определяющих четыре ряда зазоров, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью уменьше40 ния массы и габаритов двигателя путем повышения эффективности использования обмотки, последняя имеет форму тора преимущественно круглого сечения с центром на валу двигателя, причем

45 полюсные наконечники nьстоянного магнита статора имеют тороидальную форму и охватывают обмотку, как шина охватывает камеру, а полюсные наконечники постоянного магнита ротора имеют по отношению к обмотке и валу форму, аналогичную форме обода колеса, снабженного шиной, по отношению к камере и оси колеса.

2. Двигатель по п.1, о т л и ч аю шийся тем, что каждый полюсный наконечник образован двумя полураковинами, вставленными одна в другую по диаметральной плоскости тора обмотки.

1426477

3. Двигатель по п.2, о т л и ч аю шийся,тем, что внешний диаметр полюсов наконечников магнитов ротора меньше внутреннего диаметра тора обмотки, при этом обмотка снабжена изо5 лирующим защитным каркасом.

4 . Двигатель по пп.2 и 3, о т л ич а ю и и щ и с я тем, что две внешние 10 полураковины полюсных наконечников постоянного магнита статора, принадлежащие к двум разным фазам, снабжены каждая цилиндрическим выступом для обеспечения правильной сборки этих двух фаз, а две другие внешние полураковины этих наконечников, принадлежащие двум фазам, имеют каждая осевую цилиндрическую поверхность, в которой размещено немагнитное кольцо, несущее подшипник, который насажен на вал.

1426477, Ng

Составитель З.Горник

Техред "1.Äèäûê Корректор В. Бутяга

Редактор Г.Волкова

Тираж 665 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 4789/59

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4