Универсальный шаговый электродвигатель

 

Использование: в реверсивных и нереверсивных дискретных электроприводах. Сущность изобретения: в шаговом двигателе , содержащем немагнитный статор с двумя частями, на котором установлен несущий катушки управления магнитопровод, имеющий две платы с сердечниками и зубчатыми фиксатором и ротор с аксиально смещенными зонами пусковых и фиксирующих зубцов, образующих соответственно радиальные зазоры с полюсными наконечниками статора и зубцами магнитопроводящего фиксатора , с целью повышения удобства эксплуатации и упрощения изготовления, платы магнитопровода установлены с прилеганием к торцам обеих частей корпуса, а магнит установлен в сквозном отверстии одной из частей корпуса. Фиксатор выполнен взаимно симметричным в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, размещен коаксиально магниту и может быть выполнен за одно целое с магнитопроводящей крышкой или армировав в немагнитопроводящую крышку и выполнен с числом фиксирующих вырезов 4п, где п - целое число. 12 з.п.ф-лы, 29 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУбЛИК (я)з Н 02 К 37/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ .

К ПАТЕНТУ (21) 4948646/07 (22) 26.06.91 (46) 30.07.93. Бюл. ЬЬ 28 (76) А.И.Краснопевцев и В.А,Шватов (56) Авторское свидетельство СССР

Рл 1647792, кл. Н 02 К 37/00. 1987.

Авторское свидетельство СССР

М 1457085, кл, Н 02 К 15/00, 1985. (54) УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ШАГОВЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛ Ь (57).Использование: в реверсивных и нереверсивных дискретных электроприводах.Сущность изобретения: в шаговом двигателе, содержащем немагнитный статор с двумя частями, на котором установлен несущий катушки управления магнитопровод, имеющий две платы с сердечниками и зубчатыми фиксатором и ротор с аксиально смещенныИзобретение относится к универсальным шаговым электродвигателям, которые могут быть использованы как в нереверсивных, так и в реверсивных дискретных приводах.

Целью изобретения является повышение удобства эксплуатации и упрощение изготовления.

Для достижения цели платы магнитопровода установлены с прилеганием к торцам обеих частей корпуса, а магнит установлен s сквозном отверстии одной из частей корпуса.

Фиксатор может быть выполнен симметричным в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, при этом оси симметрии пусковых и фиксирующих зубцов ротора выполнены без взаимного смещения...,5U„> 1831752 А3 ми зонами пусковых и фиксирующих зубцов, образующих соответственно радиальные зазоры с полюсными наконечниками статора и зубцами магнитопроводящего фиксатора, с целью повышения удобства эксплуатации и упрощения изготовления, платы магнитопровода установлены с прилеганием к торцам обеих частей корпуса, а магнит установлен в сквозном отверстии одной иэ частей корпуса. Фиксатор выполнен взаимно. симметричным в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, размещен коаксиально магниту и может быть выполнен за одно целое с магнитопроводящей крышкой или армирован в немагнитопроводящую крышку и выполнен с числом фиксирующих вырезов 4п, где n — целое число, 12 э.п.ф-лы, 29 ил.

Зубцы фиксатора могут быть размещены коаксиально магниту на торце магнитопроводящей крышки, имеющей отверстие для одной из опор вращения вала ротора.

Целесообразно шестизубцовый ротор выполнить чашеобразным и обратить дном в сторону фиксатора с числом фиксирующих вырезов в количестве 4п;, где и — целое число в пределах от единицы до трех, Предпочтительно снабдить ротор фиксирующим диском с таким же числом зубцов, как число пусковых полюсов ротора.

Фиксатор может быть выполнен в виде четырехзубцовой чаши, помещенной внутри полости шестиэубцового ротора.

Корпус может быть снабжен немагнитной крышкой, в которую армирован приле1831752 гающий к торцу магнита фиксатор положения ротора.

Целесообразно оси наконечников у Побразных сердечников катушек обмотки управления в реверсивном варианте исполнения установить на одной прямой, а в. нереверсивном варианте, оси упомянутых наконечников катушек сместить в пределах величины D/2 (sin — — sin ), где 0— .5л Зл

4z 4z диаметр ротора с числом зубцов z в зоне пусковых полюсов.

Предпочтительно магнит выполнить с диаметром в пределах 1......1,5 от ширины. полюсного наконечника платы магнитопровода и на каждом конце каждой платы установлено по магниту.

Можно на каждом конце каждой платы выполнить, по меньшей мере, по паре зубцов.

Зазор между зубцами ротора и статора целесообразно выполнить в пределах от одной до двух сотых диаметра ротора. Зазор в одной из зубцовых эон может быть в 1,5..;3 раза больше, чем зазор в другой зубцовой зоне. Одна из зубцовых зон может быть выполнена по диаметру в 1,5 „, 2 раза больше, чем другая эубцовая эона.

На фиг. 1 — общий вид двигателя; на фиг.

2 — поясняется принципиальная конфигурация первой эубцовой зоны статора и ротора для реверсивного исполнения; на фиг. 3— поясняется конфигурация второй эубцовой зоны; на фиг. 4 — конфигурация первой зубцовой эоны для вращения в одностороннем направлении; нэ фиг. 5-7 поясняется принцип действия в реверсивном исполнении; на фиг, 8 — характер электрического сигнала (пример), поступающего в разные катушки обмотки; на фиг. 9-12 — поясняется принцип действия в нереверсивном исполнении; на фиг. 13 — модификация устройства; на фиг.

14 — вид А-A по фиг. 13; на фиг. 15 — вид B-В по фиг. 13; на фиг. 16 — ротор устройства по фиг. 13-15 в; на фиг. 17— другая модификация устройства: на фиг.

19 — фиксатор заодно с магнитопроводной платой; на фиг, 20 — ротор со ступенчатыми зубцами; на фиг. 21 — еще одна модифика. ция двигателя; на фиг, 22 — вид по стрелкам фиг. 21, на фиг. 23 — 26 — пояснение принципа действия двигателя по фиг.

21 и 22; на фиг. 27 — модификация с армированным в крышку корпуса фиксатором; на фиг. 28 и 29 показана крышка с фиксатором в отдельности, На немагнитном основании 1 установлен магнитопровод 2, состоящий из П-образных плат 3 и 4 с полюсными наконечниками

5-8, к плоскости торцов которых прилегают цилиндрические магниты 9-12, Катушки 13 и 14 в реверсивйом варианте исполнения установлены с расположением осей 15 и 16 полюсных наконечников 5 и 7 на одной

5 прямой в плане и наконечников 6 и 8 на одной прямой в плане. Согласно фиг. 2 каждый из наконечников.5-8 имеет по паре зубцов: 17, 18; 19, 20; 21, 22 и 23, 24 соответственно.

Вал 25 установлен в опорах вращения

26 и 27 и несет десятизубцовый ротор 28.

Воздушный зазор между зубцами 29 ротора и зубцами статора выполнен в. пределах от одной до двух сотых диаметра

15 ротора.

Воздушный зазор между зубцами 29 и

17 — 24 предпочтительно в 1,5 ... 3 раза больше, чем зазор между зубцами 30 ротора и зубцами 31 наконечника 32 магнитов 9-12, Зубцовая зон между зубцами 31.наконечника 32 магнитов 9-12 по диаметру может быть выполнена в 1,5...2 раза меньше, чем зубцовая зона между зубцами 29 и 17—

24..

Магнит ЗЗ (фиг. 13-15) может быть выполнен и кольцевым при кольцевом же фиксаторе 34, и прилегает к магнитопроводящей плате 35 при коаксиальном размещении магнита 33 и фиксатора 34.

30 Наконечники 5-8 могут иметь по одному зубцу 36 при шестизубцовом роторе 37 (фиг.

14-16). Магнит 33 может быть установлен между немагнитными наконечниками 38, соединяющими основание 1 и плату 35. Магнит 34 размещен в сквозном отверстии немагнитной детали 39 — части корпуса (фиг.

17, 18).

Ротор может состоять иэ диска 40 и чашки 41 (фиг. 17). Элементы конструкции платы

40 25 и фиксатора 34 могут быть объединены в монолитной детали 42, Ротор может иметь ступенчатые зубцы

43 на чашке (фиг,20), В модификации согласно фиг. 21-26

45 чашка-фиксатор 34 установлена внутри чашки ротора 37.

В исполнении двигателя согласно фиг.

27-29 в немагнитную крышку 44 армирован фиксатор 45.

50 Сборка электродвигателя происходит в такой последовательности:

Колонки 38 устанавливают в части корпуса 1 (или 39), например, путем запрессовки. Части магнитопровода 2 со стержнями 3

55 и наконечниками 4, на которые предвари-. тельно устанавливают каркасные катушки

13 и 14, укрепляют между торцами частей корпуса 1 и 39. B часть корпуса 1 предварительно установлена опора 26 вала 25 ротора 28.

1831752

30

40

Устанавливают в корпусе магнит 33, ротор 28. На торец магнита 33 устанавливают .наконечник-фиксатор 45, который армирован в крышке 44, в которую перед окончательной сборкой устанавливают опору 27 вала 25 ротора 28.

Фиксируют крышку 44 с наконечником

45, Работа двигателя осуществляется следующим образом.

Ротор с зубцами 29 благодаря действию фиксирующих элементов установлен в исходном положении, например, согласно фиг. 5.

При поступлении импульса тока, например, в катушке 13, возникает момент, вызывающий перемещение зубцов 29 по часовой стрелке в направлении фиг. 6. К моменту, когда ротор займет положение согласно фиг. 6, импульс поступает уже в катушку 14 тоже (см.фиг. 6).

Благодаря комплексному действию двух катушек 13 и 14 одновременно зубцы ротора занимают фиксированное угловое

° положение согласно фиг. 7, в котором и ос. тается при обесточенном состоянии катушек.

Последовательность импульсов поясняется, например, на фиг. 8.

Для изменения направления вращения импульс сначала должен подаваться в катушку 14, В случае нереверсивного исполнения (фиг. 4, 22) ротор зафиксирован в положении, например. согласно фиг, 23 (или фиг. 9).

При поступлении импульса в катушки согласно направлению по фиг. 23 (или фи,.

9) возникает момент, вызывающий перемещение ротора в соответствии со стрелками на фиг. 23 к положению по фиг. 24, откуда под действием реактивного момента фиксации доворачивается до положения согласно фиг. 25.

При изменении полярности импульса (см.фиг..25) ротор совершает новый шаг в уже описанной последовательности (см,фиг, 26).

Минимум числа составных частей при простейшей их конфигурации обеспечивает повышенную точность изготовления, удобство сборки-разборки и повышение производительности, упрощение изготовления.

Формула изобретения

1. Универсальный шаговый электродвигатель. содержащий немагнитный статор с двумя частями, на котором установлен несущий катушки управления магнитопровод, имеющий две платы с сердечниками и зубчатыми полюсными наконечниками, магнит с зубчатым фиксатором и ротор с аксиально смещенными зонами пусковых и фиксирующих зубцов, каждая иэ зубцов зон ротора расположена с образованием радиального зазора относительно статора, одна зубцовая зона — с зубцами полюсных наконечников магнитопровода. а другая зубцовая зона — с зубцами магнитопроводя щего фиксатора, о тл и ч а ю щи и с я тем,.что, с целью повышения удобства эксплуатации и упрощения изготовления, платы магнитопровода установлены с прилеганием к торцам обеих частей корпуса. а магнит установлен в сквозном отверстии одной иэ частей корпуса.

2. Электродвигатель по и. 1, о т л и ч аю шийся тем, что фиксатор выполнен симметричным в двух взаимно перпендикулярных плоскостях и оси симметрии пусковых и фиксирующих зубцов ротора выполнены беэ взаимного смещения.

3. Электродвигатель по пп. 1 и 2, о т л ич а ю шийся тем, что зубцы фиксатора размещены коаксиально магниту на торце магнитопроводящей крышки, имеющей отверстие для одной из опор вращения вала ротора.

4, Электродвигатель по пп. 1 и 3, о т л ич а ю шийся тем, что шестизубцовый ротор выполнен чашеобраэным и обращен дном в сторону фиксатора с числом фиксирующих вырезов, 4п, где n — целое число от единицы до трех.

5. Электродвигатель по пп. 1 и 4, о т л ич а ю шийся тем, что ротор снабжен фиксирующим диском с таким же числом зубцов, как число пусковых полюсов ротора.

6. Электродвигатель по пп. 1 и 4, о т л ич а ю шийся тем, что фиксатор выполнен виде четырехзубцовой чаши, помещенной внутри полости шестизубцового ротора.

7, Электродвигатель по пп, 1 и 2, о т л ич а ю шийся тем, что корпус снабжен немагнитной крышкой, в которую армирован прилегающий к торцу магнита фиксатор положения ротора.

8. Электродвигатель по пп. 1 — 7, о т л ич а ю шийся тем, что оси наконечников у

П-образных сердечников катушек обмотки управления в реверсивном варианте исполнения установлены на одной прямой, à в нереверсивном варианте оси упомянутых наконечников катушек смещены в пределах величины D/2 (stn — — sin — ), где D—

5л Зл

4z 4z диаметр ротора с числом зубцов z e зоне пусковых полюсов, 9, Электродвигатель по пп. 1 — 8, о т л ич а ю шийся тем, что магнит выполнен с диаметром 1,0- 1,5 ширины полюсного нако1831752 нечника платы магнитопровода и на каждом конце каждой платы установлено по,магниту.

10. Электродвигатель по пп. 8 и 9, о тличающийся тем,чтонакаждом конце 5 каждой платы выполнено по меньшей мере по паре зубцов, 11. Электродвигатель по пп. 1-10, о тл и ч а ю шийся тем. что зазор между зубцами ротора и статора выполнен в пре-. 10 делах от одной до двух сотых диаметра ротора.

12. Электродвигатель по пп, 1 — 11, о тл и ч а ю шийся тем, что зазор в одной из зубцовых эон в 1,5-3,0 раза больше зазора в другой эубцовой зоне.

13. Электродвигатель по пп. 1 — 12, о тл и ч а ю шийся тем, что одна иэ зубцовых зон выполнена по диаметру в 1,5-2,0 раза большей другой зубцовой эоны, 1831752

1831752

1831752

1831752

1831752.75

1831752

1831752

1831752

Юи 2/

1831752 фигРХ узкие ж

1831752

Составитель А. Краснопевцев

Техред М.Моргентал Корректор С. Лисййэ

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2554 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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