Однофазный шаговый электродвигатель индукторного типа и способ его сборки
Изобретение относится к технологии изготовления электрических машин и может быть использовано в электротехнической промышленности. Цель изобретения - расширение конструктивно-технологических возможностей выполнения двигателя различного типогабарита, включая выполнение с числом зубцов ротора менее трех, повышение использования активного объема. Перед укладкой обмотки 1 пластины 2 и 3 магнитопровода устанавливают на разноименных торцах магнита 4 таким образом, что при отсутствии ротора полюса на концах пластин образуют радиальный паз для захода проводника. На пластины устанавливают полукаркасы 11 и 12 и осуществляют намотку обмотки 1. Затем ротор устанавливают на вал 13 и через этот же радиальный паз заводят между пластинами 2 и 3, Затем пластины 2 и 3 смещают до образования перекрытия. Между пластинами устанавливают немагнитную деталь 14 и фиксируют положение детали с помощью колонок. Вал ротора фиксируют в опорах немагнитных мостов 18 и 19, закрепленных винтами 20 в резьбовых отверстиях колонок. При сборке электродвигателя в реверсивном исполнении на пластины 2 и 3 предчарительно укладывают дополнительные обмотки на полукаркасзх. 2 с. и 3 з.п, ф-лы, 172 ил. (Л
СОГОЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51)5 Н 02 К 37/00, 15/00
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
/9 20
4Ъ г.55 (21) 3933386/07; 3868016/07 (22) 30.01.85 (23) 04.02.85 (46) 07.05.92. Бюл. ¹ 17 (75) А.И.Краснопевцев, В.И.Былинкин и В.А,Шватов (53) 621.313;13(088,8( (56) Авторское свидетельство СССР
¹ 995060, кл. Н 02 К 37/00, 1980, Авторское свидетельство СССР
¹ 1487133, кл. Н 02 К 37/00, 1982, (54) ОДНОФАЗНЫЙ ШАГОВЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ ИНДУКТОРНОГО ТИПА И
СПОСОБ ЕГО СБОРКИ (57) Изобретение относится к технологии изготовления электрических машин и может быть использовано в электротехнической промышленности, цель изобретения — расширение конструктивно-технологических возможностей выполнения двигателя различного типогабарита, включая выполнение с числом зубцов ротора менее трех, повыше„„SU „„1732414А1 ние использования активного объема.
Перед укладкой обмотки 1 пластины 2 и 3 магнитопровода устанавливают на разноименных торцах магнита 4 таким образом, что при отсутствии ротора полюса на концах пластин образуют радиальный паз для захода проводника. На пластины устанавливают полукаркасы 11 и 12 и осуществляют намотку обмотки 1, Затем ротор устанавливают на вал 13 и через этот же радиальный паз заводят между пластинами 2 и 3, Затем пластины 2 и 3 смещают до образования перекрытия. Между пластинами устанавливают немагнитную деталь 14 и фиксируют положение детали с помощью колонок, Вал ротора фиксируют в опорах немагнитных мостов 18 и 19, закрепленных винтами 20 в резьбовых отверстиях колонок. При сборке электродвигателя в реверсивном исполнении на пластины 2 и 3 предчарительно укладывают дополнительные обмотки на полукаркасах. 2 с, и 3 з.п, ф-лы, 172 ил.
1732414 фиг. 7 — 9; на фиг. 13 — 15,— положение, к которому стремится ротор согласно фиг. 10 — 12 .25
Изобретение относится к электротехни-. ке, к области электрических машин и технологии их изготовления, в частности индукторных шаговых электродвигателей торцового исполнения и различного типогаба рита, Цель изобретения — расширение конструктивно-технологических возможностей выполнения двигателя различного типогабарита, включая выполнение с числом зубцов ротора менее трех, повышение использования активного объема.
На фиг. 1 — 3 представлена конструкция магнитной системы, первый вариант исполнения нереверсивного двигателя, который выполнен с двухзубцовым ротором; на фиг.
4-6 — принцип возникновения активного момента с магнитной системой согласно фиг. 1-3; на фиг. 7 — 9 — схематичное положение, к которому стремится ротор согласно фиг. 4 — б под действием активного момента
М ; на фиг. 10-12 — принцип возникновения реактивного момента фиксации согласно под действием реактивного момента фиксации; на фиг. 16 — 18 — принцип возникновения активного момента двигателя при движении его ротора из положения по фиг.
13-15; на фиг. 19 — 21 — положение, к которому стремится ротор из положения по фиг, 16-1,8 под действием активного момента; на фиг. 22-24 — принцип возникновения реактивного момента при движении ротора из положения согласно фиг. 19 — 21; на фиг. 25 и 26 — геометрические соотношения и соотношения угловых размеров для двигателя по фиг. 1 — 24; на фиг. 27 — модификация магнитной системы двигателя по фиг. 1 — 26, на фиг, 28-30 — взаимное положение пластин сердечника обмотки двигателя по фиг.
1-27 перед выполнением намотки; на фиг.
31 — 33 — то положение, в которое должны быть переведены пластины сердечника после выполнения обмотки; на фиг. 34 — 36— конструкция двигателя с электромагнитной системой согласно фиг. "— 33, общий вид, на фиг. 37-39 — особенности конструкции двигателя по фиг. 1 — 36; на фг. 40-42 — конструкция магнитной системы, второй вариант исполнения нереверсивного двигателя, который выполнен с трехзубцовым ротором; на фиг. 43 — 45 — принцип возникновения активного момента у двигателя с магнитной системой согласно фиг, 40 — 42; на фиг, 46 и
47 — соотношения угловых размеров для . двигателя по фиг. 40-45; на фиг. 48 — модификация исполнения по фиг. 40-47;на фиг.
49-.51 — внешний вид двигателя в исполнении по фиг, 40-48; на фиг. 52 — 54 поясняется
20 конструкция двигателя по фиг. 49-51, разрез; на фиг, 55-57 — положение пластин сердечника перед выполнением обмотки для модификации нереверсивного двигателя стрехзубцовым ротором, третий вариант; на фиг, 58 — 60 — положение, в которое должны быть переведены пластины сердечника у модификации по фиг, 55-57 после выполнения обмотки; на фиг, 61 и 62 — принцип возникновения активного момента в исполнении с учетом фиг. 55-60; на фиг. 63 и 64— принцип возникновения реактивного момента фиксации у исполнения двигателя по фиг. 55 — 62; на фиг, 65 и 66 — принцип возникновения активного момента для модификации по фиг, 55-64 при изменении полярности тока в обмотке; на фиг. 67 и 68 — завершение второго шага под действием реактивного момента фиксации согласно фиг. 55-66; на фиг. 69 и 70 — одно из фиксированных положений ротора по фиг, 55 — 68; на фиг. 71 и 72 — другое фиксированное положение ротора по фиг, 55 — 70; на фиг. 73 — особенности модификации двигателя пофиг. 55 — 72; на фиг. 74 и 75 — геометрические соотношения для двигателя согласно фиг.
73; на фиг. 76 — 78 — положение пластин сердечника перед выполнением обмотки, четвертый вариант нереверсивного двигателя, который должен работать с шагом к;; на фиг, 79 — 81 — положение, в которое-должны быть переведены пластины сердечника после выполнения обмотки согласно фиг, 7678; на фиг. 82 — 84 — принцип возникновения активного момента с магнитной системой согласно фиг, 76-81; на фиг, 85 — 87 — принцип возникновения реактивного момента согласно фиг. 76 — 84 при завершении шага под действием магнитной фиксации положения ротора; на фиг. 88-90 — принцип возникновения активного момента при изменении полярности тока в обмотке управления двигателя по фиг. 82-84 и 88-90; на фиг. 91-93 — завершение второго шага согласно фиг. 88 — 90 под действием реактивного момента фиксации; на фиг. 94 — 96— конструкция варианта нереверсивного исполнения двигателя с однозубцовым ротором; на фиг, 97 и 98 — геометрические соотношения элементов магнитной системы согласно фиг. 76 — 96; на фиг, 99 — модификация исполнения двигателя по фиг.
76 — 98; на фиг. 100 — характер формирования кривой вращающего момента согласно фиг
99; на фиг. 101 — 103 — конструкция магнитной системы первого варианта реверсивного двигателя, предназначенного для работы с шагом л; на фиг. 104-106 — принцип возникновения активного момента у двигателя
1732414
10
20
30
40
55
79 — 81 с магнитной системой по фиг, 101 — 103; на фиг, 107-109 — положение, к которому стремится ротор двигателя согласно фиг. 104—
106 под действием активного момента M, на фиг. 110 — 112 — принцип возникновения реактивного момента согласно фиг. 107—
109; на фиг, 113 — 115 — положение, к которому стремится ротор согласно фиг. 110 — 112. под действием реактивного момента фиксации; на фиг, 116-118 — принцип возникновения активного момента с магнитной системой по фиг. 113-115; на фиг. 119 — 121 — положение, к которому стремится ротор согласно фиг. 116 — 118 под действием активного момента; на фиг. 122-124 — принцип возникновения реактивного момента согласно фиг. 119 — 121, на фиг, 125 и 126— геометрические соотношения для исполнения двигателя по фиг. 101 — 124; на фиг. 127—
129 — модификация магнитной системы двигателя по фиг. 101 — 126; на фиг, 130 — 132 — взаиморасположение пластин сердечника двигателя с исполнением по фиг. 101 — 129 перед намоткой катушки; на фиг. 133 — 135— положение, в которое должны быть переведены пластины сердечника после намотки катушки; на фиг, 136 — 138 — конструкция двигателя по фиг. 101 — 135 в сборе; на фиг. 139—
141 — пояснение конструкции по фиг.
136-138; на фиг. 142-144 — второй вариант конструкции магнитной. системы для реверсивного исполнения двигателя, который Bblполнен с трехзубцовым ротором; на фиг.
145 — 147 — принцип возникновения активного момента у двигателя согласно фиг, 142144; на фиг. 148 и 149 — геометрические соотношения для варианта исполнения по фиг, 142 — 147; на фиг. 150 — модификация конструкции согласно фиг, 142-149; на фиг.
151 — 153 — внешний вид двигателя по фиг.
142-150; на фиг. 154-156 — конструкция согласно фиг, 151 — 153, рарез; на фиг, 157 — 159 — положение пластин сердечника перед намоткой катушки для исполнения по фиг.
142 — 156; на фиг. 160-162 — положение, в которое должны быть переведены пластины сердечника после намотки катушки; на фиг, 163 и 164 — принцип возникновения активного момента у двигателя согласно фиг.
151 — 156; на фиг. 165 и 166 — принцип возникновения реактивного момента фиксации согласно фиг. 151 —;,на фиг, 167 и 168— принцип возникновения активного момента при изменении полярности тока в обмотке; на фиг, 169 и 170 — завершение второго шага под действием реактивного момента согласно фиг. 151 — 168; на фиг. 171 и 172 — одно из фиксированных положений ротора согласно фиг. 151 — 170.
Шаговый двигатель в нереверсивном исполнении содержит статор с обмоткой 1 управления. расположенной на сердечнике. состоящем из одинаковых пластин 2 и 3, между которыми установлен постоянный магнит 4 и размещен плоский ротор 5 с зубцами 6, На концах обеих пластин имеются полюса 71 с фиксирующими вырезами 8> и полюса 72 с фиксирующими вырезами 8z.
Вырезы 8> и 82 взаимодействуют с фиксирующими вырезами (уступами) 9 на роторе 5.
При атом середины вырезов 81 и 8z совпадают с серединами полюсов 71 и 72, а уступы 9 смещены относительно середин зубцов 6, На роторе могут быть выполнены дополнительные фиксирующие вырезы (уступы)
10, улучшающие динамическое свойства двигателя. Вырезы (уступы) 10 одинаковы по угловой протяженности с промежутками между ближайшими разноименными полюсами 71 и 7z пластин.
В электродвигателе (фиг, 1 — 39) с двухзубцовым ротором 5 полюса 7 и 72 пластин могут быть тождественно один другому Bblполнены на симметричных пластинах (фиг
25). Обмотка 1 для технологичности выполнена на двух полукаркасах 11 и 12 (фиг.
28 — 30), Ротор 5 закреплен на валу 13 (фиг.
35, 38). Пластины 2 и 3 закреплены на немагнитной детали 14 колонками 15 — 17 (фиг. 3436). Опоры вала 13 размещены в немагнитных платах (мостах) 18 и 19, закрепленных винтами 20 (фиг, 34 — 36, 38).
В варианте исполнения нереверсивного двигателя с трехзубцовым ротором (фиг.
40 — 75) могут иметь место разные случаи выполнения статора. Например, согласно фиг, 40 — 54 обмотка 1 может занимать более половины протяженности дуги по оси сердечника {фиг. 49 — 54). В этом случае полюса 7 и 7z расположены симметрично один по отношению другому (фиг. 46).
Согласно фиг. 55 — 75 пластины 2 и 3 выполнены наоборот асимметричными, поскольку в одном из полюсов (например. полюс 7з, фиг, 55) у основания предусмотрен специальный вырез для размещения обмотки 1 при смещении пластин 2 и 3 из положения по фиг. 55 — 57 в положение по фиг. 58-60.
Аналогичный технический прием использован и в варианте исполнения нереверсивного двигателя с однозубцовым ротором (фиг. 76 — 99), где пластины 2 и 3 тоже выполнены с неодинаковыми у основания полюсами 71 и 7z для того, чтобы можно было освободить место для размещения обмотки 1 с учетом смещения пластин из положения по фиг, 76 — 78 в положение по фиг.
1732414
Оичного их расположения, как это сделано в нереверсивном исполнении двигателя). При
Этом до выполнения обмотки 1 на каждой из пластин магнитопровода статора устанавливают по дополнительной обмотке 22 и 23, каждую из которых устанавливают на двух полукаркасах 24 и 25, охватывающих соответственно одну из пластин, т.е, пластину 2 или 3, Перед выполнением обмотки 1 пластины 2 и 3 с обмотками 22 и 23 устанавливают как показано на фиг. 130-132, а после намотки 1 пластины смещают одну по отноше50
Сборку нереверсивного двигателя (фиг,.
1-100) осуществляют в такой последовательности.
Перед выполнением обмотки 1 пластины 2 и 3 магнитопровода устанавливают на разноименно полюсных торцах магнита 4 таким образом, что при отсутствии смещения между пластинами 2 и 3 ротора 5 с зубцами 6 полюса 71 и 72 на концах пластин образуют радиальный промежуток с угловой протяженностью в пределах г /9, ... о /3, где z — число зубцов 6 ротора 5. Указанный промежуток служит для захода проводника при выполнении обмотки и для улучшения динамических свойств двигателя путем создания дополнительно к фиксирующему действию уступов 9 на зубцах ротора момента фиксации от взаимодействия с дополнительными уступами (или вырезами
10), На пластины устанавливают полукаркасы 11 и 12 (фиг. 28 — ЗО) и осуществляют на- мотку обмотки 1. Затем ротор 5 устанавливают на вал 13 и через. радиальный паз для намотки заводят между пластинами 2 и 3, Пластины 2 и 3 смещают по окружности на половину зубцового деления ротора, т.е. из положения по фиг. 28 — 30 в положение по фиг, 31 — 33; Между пластинами устанавливают немагнитную деталь 14 (фиг, 35, 40) и фиксируют положение пластин 2 и 3 с помощью колонок 15 — 17, а вал
13 ротора 5 в опорах немагнитных мостов 18 и 19, закрепляемых винтами 20 в резьбовых отверстиях колонок 15 — 17 (фиг. 35, 37 — 39).
В реверсивном исполнении (фиг, 101172) на полюсах 71 и 7z пластин 2 и 3 выполнены вместо симметричных вырезов 81 и Bz (как это имеет место в вариантах по фиг, 1-100) ассимметричные вырезы с образованием выступов 211 и 212 (фиг. 125), которые расположены по разные стороны от середин полюсов 71 и 72. При этом фиксирующие
Элементы — вырезы 9 и 10 в зубцах ротора (фиг. 126) расположены симметрично относительно осей зубцов (в отличие от ассимметнию другой в положение по фиг. 133 — 135, т.е. не на половину зубцового деления как в нереверсивном исполнении, а на четверть зубцового деления ротора.
Формула изобрвтения
1. Однофазный шаговый электродвигатель индукторного типа, содержащий статор, состоящий из двух идентичных пластин магнитопровода с полюсами, имеющими фиксирующие вырезы, и сосредоточенной обмоткой управления, охватывающей обе пластины магнитопровода, причем между пластинами внутри обмотки размещен постоянный магнит, а между полюсами пластин установлен дисковый ротор с фиксирующими вырезами на зубцах, ротор выполнен по крайней мере с одним зубцом и установлен между разноименными полюсами на обоих концах обеих пластин, обмотки размещены в промежутке между разноименными полюсами каждой пластины, отличающийся тем, что, с целью расширения конструктивно-технологических возмо>кностей выполнения двигателя различного типогабарита; включая выполнение с числом зубцов ротора менее трех, повышения использования активного объема, промежутки между концами пластин сердечника выполнены с угловой протяженностью л /9z.ë,/Çz.
2, Электродвигатель по п. 1, о т л и ч а ю.ц и и с я тем, что при смещении осей ближайших полюсов разных пластин на половину зубцового деления ротора, оси у ближайших разноименных полюсов каждой пластины смещены на половину зубцового деления ротора.
3. Электродвигатель по и. 2, о т л и ч а юшийся тем, что фиксирующие вырезы на полюсах разных пластин выполнены по разные стороны от середины полюсов, фиксирующие вырезы в зубцах ротора выполнены симметрично относительно осей зубцов, причем на каждой иэ пластин магнитопровода статора установлено по дополнительной обмотке, оси полюсов у ближайших полюсов разных пластин смещены на одну четверть зубцового деления ротора, при смещении осей у ближайших разноименных полюсов каждой пластины на половину зубцового деления ротора.
4, Электродвигатель по пп, 1 — 3, о т л и ч аю шийся тем, что на других зубцах ротора выполнены дополнительные фиксирующие вырезы с угловой протяженностью, раной угловой протяженности промежутков между ближайшими разноименными полюсами пластин, 5. Способ сборки однофазного шагового электродвигателя индукторного типа, 1732414
Фиг.2
9 включающий установку пластин магнитопровода статора на магнит, укладку обмотки на пластины намоткой проводника, размещение ротора в статоре и установку крышек, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей путем сборки торцовых электрических машин различных типогабаритов, перед укладкой обмотки пластины разворачивают одна относительно другой до образования радиального паза, передустановкой ротора производят намотку проводника на пласти5 ны через паэ, а после размещения ротора пластины разворачивают до образования перекрытия между ними.
i 732414
1732414
1732414
1732414 .
4Ðèã. 73 .
1Риг. 15
1732414
1732414
1732414
1732414
1732414
1 732414
1732414
1732414
1732414
1732414
1732414
1732414
1732414
1732414
1732414
1732414 фиг. 57
1732414
1732414
1732414
1732414
1732414
1732414
1732414
7г
1732414
Фиг. 74
1732414
1732414
1732414
1732414
1732414
1732414
1732414
1732414
1732414
1732414
1732414
1732414
1732414
1732414
Рог. 110
212 10 гу S
Р .ns
1732414
1732414
1732414
1732414
1732414
1732414
1732414
1732414
1732414
1732414 пзг и
1732414
1732414 „
fiji
Л /у
1732414
1732414
1732414
1732414
Фи2. Q7
1732414
1732414
1732414
1732414
1732414
1732414
Составитель Г.MaAoposa
Техред M.Mîðãåíòàë Корректор Т,Малец
Редактор Н.Бобкова
Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101
Заказ 1587 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
