Шаговый электродвигатель

 

Изобретение относится к электротехнике , к электродвигателям с дискретным перемещением, и может быть использовано в электромеханических системах с вращательным и поступательным движением. Цель состоит в расширении функциональных возможностей путем обеспечения поступательного перемещения. Устройство содержит корпус 1, внутри которого разме щены два пакета 3 статора с обмотками 4 управления и ротор с двумя кагнитопроводами 7. Кольцевой постоянный магнит 5 вьиолнен в виде полого циливдра, намагниченного аксиально и жестко закр апленного на статоре немагнитной втулкой 6. Цилиндрический магнитопровод 11 размещен с зазором между магнитопроводамй 7 ротора и выходным валом 9 и имеет на внешней поверхности винтовую резьбу, шаг торой равен шагу резьбы, выполненной ка внутренней поверхности магнитопроводов 7 ротора. При подаче управляющих импульсов на обмотку 4 статора происходит вращение ротора и одновре - менное перемещение цилиндрического .магнитопровода. 3 ило С (

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСН ИХ

РЕСПУБЛИН (50 4 Н 02 К 41/03

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ к двторСК0ЬГК СвнДКтепьСтвм

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3925793/24-07 (22) 09.07.85 (46) 30.09.88. Бкп. У 36 (71) Казанский авиационный институт им. А.Н. Туполева (72) А.Ю. Афанасьев (53) 621.313. 282 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР .Р 807458, кл. H 02 К 41/03, 1979.

Авторское свидетельство СССР

У 746829, кл. Н 02 К 37/00, 1977. (54) ШАГОВЫИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к электротехнике, к электродвигателям с дискретным перемещением, и может быть использовано в злектромеханических системах с вращательным и поступательным движением. Цель состоит в расширении функциональных возможностей путем обеспеченйя поступательÄÄSUÄÄ 1427514 А II ного перемещения. Устройство содержит корпус 1, внутри которого размещены два пакета 3 статора с обмотками 4 управления и рбтор с двумя магнитопроводами 7. Кольцевой постоянный магнит 5 выполнен в виде полого цилиндра, намагниченного аксиально и жестко закрепленного на статоре немагнитной втулкой 6. Цилиндрический магнитопровод 11 размещен с зазором между магнитопроводами 7 ротора и выходным валом 9 и имеет на внешней поверхности винтовую резьбу, шаг ко торой равен шагу резьбы, выполненной на внутренней поверхности магннтопроводов 7 ротора . При подаче управляющих импульсов на обмотку 4 статора 9 происходит вращение ротора и одновременное перемещение цилиндрического ,магнитопровода. 3 ил. С:, 1427514

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электродвигателям с дискретным перемещением, и может быть использовано в электромеханических системах с вращательным и 5 поступательным движением.

Целью изобретения является расширение функциональных возможнбстей путем обеспечения поступательного перемещения.

На фиг. 1 показан шаговый электродвигатель, продольный разрез; на фиг. 2 - электродвигатель с четырехфазной обмоткой, поперечное сечение; на фиг. 3 — то же, с двухфазной обмоткой.

Шаговый электродвигатель содержит корпус 1, внутри которого размещены ярмо 2 статора, дга пакета 3 стато- 2О ра, обмотки 4 управления., постоянный магнит 5, немагнитную втулку 6, два магнитопровода 7 ротора с зубцами 8, выходной вал-9, немагнитную втулку 10, О цилиндрический магнитопровод 11. 25

Пакеты 3 статора смещенные в аксиальном направлении, имеют зубцы, смещенные относительно друг друга на четверть зубцового деления, и опираются на ярмо 2 статора. Кольцевой 30 постоянный магнит 5 имеет форму полого цилиндра, намагничен аксиально и жестко закреплен на статоре с помощью немагнитной втулки 6. Цилиндрический магнитопровод 11 размещен с зазором между магннчопроводами 7 ротора и выходным валом 9. На внешней поверхности цилиндрического магнитопровода 11 и на внутренней поверхности магнитопроводов ротора вы- 4О полнена винтовая резьба с одинаковым шагом и ходом. Немагнитная втулка 10 объединяет магнитопроводы 7 ротора в жесткий ротор . Цилиндрический магнитопровод 11 имеет возможность поступательного перемещения с помощью направляющих.

Основная часть магнитного потока постоянного магнита 5 замыкается по пути: постоянный магнит 5—

50 маг нит опр овод 7 ротора — зазор между резьбами — цилиндрический магнитопровод 11 — и далее rro аналогичному пути до постоянного магнита 5, . Часть его потока проходит по пути: постоянный магнит 5 - магнитопровод 7 ротора — зазор между его зубцамн пакета 3 и зубцами пакета 3 статора — ярмо 2 статора — и далее по .аналогичному пути до постоянного магнита 5., На фиг. 2 корпус 1 и ярмо 2 не показаны. Пакет 3 статора имеет зубчатые выступы 12, на которых размещены фазы А, В, С, D обмотки 4, причем зубцы соответствующих выступов смещены на.четверть зубцового шага друг относительно друга. При подаче импульса на фазу А увеличивается магнитный поток соответствуюп;их выступов и уменьшается поток остальных выступов, на которых размещены фазы В, С, D. В результате ротор занимает положение, при котором зубцы ротора противолежат зубцам выступов с фазой А.

При подаче импульса на фазу В увеличивается поток выступов, на которых она размещена, и ослабляется поток остальных выступов. Ротор поворачивается на угол, соответствующий четверти зубцового деления. При этом его зубцы устанавливаются против зубцов выступа с фазой В. Затем подается импульс на фазу С и т.д.

Таким образом, при подаче управ,ляющих импульсов в порядке А-В-С-D> В-С-Ь А происходит вращение .ротора в положительном направлении, т.е. против часовой стрелки. Для вращения ротора в обратном направлении следует подавать импульсы в порядке

А-Л-С-В-А-D-С-В-А.

Для фиксации ротора в некотором положении необходимо длительно пропускать ток по соответствующей фазе.

На фиг. 3 корпус 1 и ярмо 2 не показаны. Пакет 3 статора имеет зубчатые выступы 12, на которых размещены фазы А,В обмотки 4 и зубчатые выступы 13 без обмоток. Между зубцами соседних выступов с фазами А и В имеется сдвиг на величину (на фиг.3

= = Т /4, — зубцовое деление). Между зубцами выступов 13 и зубцами выступов 12 имеется сдвиг на (Т -Ф )/2 (на фиг. 3 — на 3 С /8) . Зубцы соседних выступов 12 с фазой A сдвинуты друг относительно друга на Т/2, то же .имеет место для зубцов соседних выступов 12 с фазой В. Зубцы всех выступов 13 выполнены без сдвига относительно друг друга. При обесточенных фазах ротор занимает положение, при котором его зубцы 8 противолежат зубцам выступов 13. При подаче импульса на фазу А ротор поворачивается на

14275

14 4 ческий магнитопровод 11 перемещается поступательно на шаг h до положения, при котором магнитное сопротивление между резьбами близко к минимальному значению.

Формула четверть зубцового деления в положение, при котором моменты со стороны зубцов выступов 12 с фазой А и выступов 13 взаимно уравновешены.

При сохранении импульса фазы А и подаче импульса на фазу В ротор поворачивается еще на четверть зубцового .деления. При этом его зубцы 8 противолежат лазам выступов 13. При сня- 10 тии импульса фазы А и сохранении импульса фазы В ротор поворачивается на четверть зубцового деления в положение, при котором моменты со стороны зубцов выступов 12 с фазой В и 15 выступов 13 взаимно уравновешены.

При снятии импульса фазы В ротор поворачивается еще на т /4 и занимает положение, при котором его зубцы 8 противолежат зубцам выступов 13 и т.д 20

Таким образом, при подаче управ ляющих импульсов в порядке О-А-А, В-О-А-А, В-В-О происходит вращение . ротора в положительном направлении.

Для вращения ротора в обратном на- 25 правлении следует подавать импульсы в порядке О-В-В, А-А-А-В-В, А-А-О.

Для фиксации ротора в том или ином положении необходимо соответственно длительно пропускать ток по 30 обеим фазам, по одной из фаз либо оставить фазы обесточенными.

При повороте ротора на один угловой шаг b< винтовая резьба на внутренней поверхности магнитопроводов 7 ротора смещается в осевом направлении относительно резьбы цилиндрического магнитопровода 11 на величину

hл =а(ь/2гу где h — шаг резьбы. 40, При этом магнитное сопротивление между резьбами возрастает и цилиндриЕсли ротор поворачивается на один оборот за N импульсов управления, то шаг линейного перемещения

Ьл = h/N

Например, если Я 100 и h 5 мм, то h< 0,05 мм, изобретения

Шаговый электродвигатель, содержащий два смещенные в аксиальном направлении пакета статора с зубчатыми полюсами с обмотками управлейня, ротор с двумя зубчатыми магнитопроводами и размещенный между ними кольцевой постоянный магнит, выходной вал, коаксиальный магнитопроводам ротора, причем зубцы полюсов обмоток фаз смещены относительно друг друга на четверть зубцового деления, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью расширения функцнональных возможностей путем обеспечения поступательного перемещения, он снабжен немагнитной втулкой и цилиндрическим магнитопроводом, размещенным с зазором между внутренней поверхностью магнитопроводов ротора и выходным валом, причем: на внешней поверхности цилиндрического магнитопровода и внутренней поверх" ности магнитопроводов ротора выполнена винтовая резьба с одинаковым шагом и ходом, а кольцевой постоянный магнит жестко закреплен на статоре с помощью немагнитной втулки.

1427514

Фие. ю

Составитель Л. Шакина

Техред Л. Олийнык Корректор Л. Пилипенко

Редактор М..Бандура

Заказ 4861/52 Тираж 666 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий.

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

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