Электромеханический шаговый двигатель

 

Сеюз Сееетскнк

Сет4малвктичесии к

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОИ:КОМУ ЖЛЬСТВУ

<о864452

Ф с (61) Дополнительное к аат. саид-ау(22) Заявлено 1 1229 (23) 2849737/24-07 с присоединением заявки ИУ— (23) Г1рноритет—

Опубликовано 150981.оеоллвтень Н9 34

Дата опубликования описания 150981

{Я1м. кл.з

Н 02 К 37/00

Н 02 К 7/06

Гоеуяаретвеннмй коинтет

СССР ао дмаи кзобретенмк а открыавй

{Щ УДК 621.313.29 (088.8) (72) Авторы изобретения

A.Â. Воробьев и Г.М. Неменатов

f73) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ШАГОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано во всех отраслях народного .хозяйства для преобразования электрической энергии импульсов в мехаинчес5 кую работу шагового вращения.

Известен шаговый двигатель, содержащий электромагнит с катушкой, полый якорь с направляющим устройством, удерживающим якорь от проворачивания, выходной вал, расположенный внутри полого якоря, и механизм, преобразующий возвратно-поступательное движение якоря во вращательное движение выходного вала (1). 3S

Однако цепь передачи вращающего момента двигателя содержит низшую пару в виде скошенных пазов, выполненных на внутренней поверхности якоря и установленного на выходном валу кольца, взаимодействующего с пазами якоря при его возвратно-поступательном движении и сообщающего выходному валу дискретное вращение.

Такое звено имеет повышенные механические потери за счет сил сухого трения, особенно при передаче значительных моментов и не обеспечивает безлюфтовую передачу сигнала управления. Механизм преобразования движе- 30 ния укаэанного устройства, представляющий собой сложный в технологическом отношении узел, не позволяет осуществить реверс. Кроме того, нагрузочные способности и средняя скорость вращения выходного вала ограничены конструкцией механизма преобразования возвратно-поступательного движения и частотой включения электромагнита.

Известен электромеханический шаговый двигатель, содержащий корпус, по крайней мере две пары кольцевых электромагнитов, в два раза меньшее количество двухсторонних якорей, выполненных в виде ферромагнитных дисков, выходной вал и механизм преобразования возвратно-поступательного движения якоря во вращательное движение выходного вала, выполненный в виде расположенных на торцах якорей зубчатых венцов и ответных зубчатых венцов (2).

В этом двигателе якори, подвижно посаженные на выходной вал, имеют во время работы двигателя две степени свободы возвратно-поступательное осевое движение и вращательное движение относительно оси двигателя.

При движении якорей теряется энергия

864452 на преодоление сил сухого трения н соединении якорей и вала. Кроме того, массы якорей участвуют в. двух движениях: колебательном и вращатель-. ном. При этом создается кинетическая энергия, которая участвует в обратном процессе преобразования энергии и оказывает существенное влияние на приемистость двигателя, снижая этот динамический параметр машины.

Потери энергии на сухое трение якорей и вала снижают коэффициент полезного действия двигателя, а кинетическая энергия вращения якорей уменьшает его приемистость и тем самым увеличивает время переходных режиМоВ пуска и останова. 15

Целью изобретения является увеличение коэффициента полезного действия электромеханического шагового двигателя.

Эта цель достигается тем, что н 20 электромеханическом шаговом двигателе Ферромагнитные диски каждого якоря прикреплены посредством кольцевого упругого элемента, например гофра, с корпусу двигателя, а ответные зубчатые венцы. установлены неподвижно на валу.

На фиг. 1 изображен предлагаемый, например 4-х фазный, электромеханический шаговый двигатель; на фиг.2 якорь; на фиг. 3 — сечение A-A va фиг, 2.

Электромеханический шаговый двигатель (фиг. 1) содержит корпус 1, н котором установлены две пары кольцевых электромагнитов 2 и 3, 4 и 5, вал 6, выполненный заодно со ступицами, на внутренних торцах которых нарезаны мелкомодульные зубчатые венцы 7 — 10. Ответные зубчатые венцы

11 — 14 нарезаны на торцах якорей 15, 40

l6. Якорь состоит (фиг. 2) из ферромагнитного кольцевого центра 17 и гофра 18 (фиг. 3) . Ilo внешнему периметру гофра якорь крепится в корпусе двигателя и не имеет вращательного движения. Вершины зубьев венца 13 сдвинуты относительно вершины зубьев зубчатого венца 11, зубчатого венца 12 относительно вершин зубчатого венца 13 и вершин зубьев зубчатого венца 14 относительно вершин зубчатого венца 12 в плоскоСти вращения на угол У/pz. Вершины зубчатых венцов 7-10 совмещены в плоскости вращения. Все зубчатые венцы выполнены с одинаковым модулем и числом зубьев z: Катушки электромагнитов образуют 4-х Фазную систему обмотки управления. Последовательности включения фаз, позволяющие получить элементарные шаги в прямом и обратном 60 направлении, могут реализоваться схемами импульсного управления дискретных приводов с шаговыми двигателями. Под действием электромагнитных снл электромагнитов 2 и 4 якоря 65

15 и 16 перемещаются. Якорь 15 вводит зубчатый венец ll в полное зацепление с зубчатым венцом 7, а якорь 16зубчатый венец 13 в неполное зацепление с зубчатым венцом 9.

Первый импульс управления размыкает цепь питания электромагнита 2 и замыкает цепь питания электромагl нита 3. Под действием электромагнитных сил электромагнитов 4 и 3 якори 15 и 16 перемещаются. В момент выхода зубчатого венца ll из зацепления с зубчатым венцом 7 якорь 16 вводит зубчатый венец 13 в полное зацепление с зубчатым венцом 9. В результате взаимодействия зубьен зубчатых венцов 9 и 13 выходной вал поворачивается на угол 1,57 Е. Якорь. 15 вводит в неполное зацепление зубчатый венец 12 с зубчатым венцом 8.

Второй импульс управления размыкает цепь питания электромагнита 4 и замыкает цепь питания электромагнита 5.

Под действием электромагнитных сил электромагнитов 3 и 5, якори 15 16 перемещаются, в момент выхода зубчатого венца 13 из зацепления с зубчатым венцом 9 якорь 15 вводит зубчатый венец 12 в полное зацепление с зубчатым венцом 8. В результате взаимодействия зубьев зубчатых венцов 12 и.8 выходной вал поворачивается на следующий угол 1,57 Z. Якорь вводит зубчатый венец 14 в неполное зацепление с зубчатым венцом 10.

Третий импульс управления размыкает цепь питания электромагнита 3 и замыкает цепь питания электромагнита 2. Под действием электромагнитных сил электромагнитов 3 и 5 якори 15, 16 перемещаются, в момент выхода зубчатого венца 12 из зацепления с зубчатым венцом 8 яко1 ь 16 вводит зубчатый венец 14 в полное зацепление с зубчатым венцом 10. В результате взаимодействия зубьев зубчатых венцов 14 и 10 выходной вал поворачивается на очередной угол 1,57 Е.

Якорь 15 вводит зубчатый венец 11 в неполное зацепление с зубчатым венцом 7. Для осуществления реверса импульсы управления подаются на обратный вход схемы управления, которая при этом осуществляет включение электромагнитов н обратной последонательности.

Таким образом, в предложенном электромеханическом шаговом двигателе отсутствуют подвижные шлиценые посадки с фрикционными потерями в кинематической цепи передачи момента.

Кольцевые якоря крепятся при помощи мембран и не вращаются, что позволяет, по сравнению с известным увеличить КПД за счет отсутствия механических потерь на преодоление сил сухого трения в конструкции якорей и поднять приемистость двигателя благодаря уменьшению суммарного приведен864452

Формула изобретения

ВНИИПи Заказ 7823/80 Тираж 733 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,.4 ного момента инерции его подвижных частей. Функции ротора выполняют зубчатые ступицы — колеса выходного вала, а якори имеют лишь возвратнопоступательное движение и не вращаются. Упругогибкие связи якорей, например мемораны, выполняют также дополнительную роль возвратных пружин что позволяет уменьшить общий вес машины.

Электромеханический шаговый двигатель, содержащий корпус, по крайней мере две пары кольцевых электромагнитов, в два раза меньшее количество двухсторонних якорей, выполненных в виде ферромагнитных дисков, I выходной вал и механизм преобразования возвратно-поступательного движения якоря во вращательное движение выходного. вала, выполненный в виде расположенных на торцах якорей зубчатых венцов и ответных зубчатых венцов, отличающийся тем, что, .с целью повышения КПД, ферромагнитные диски каждого якоря прикреплены посредством кольцевого упругого элемента, например гофра, к корпусу двигателя, а ответные зубчатые венцы установлены неподвижно на валу.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

3.. Авторское свидетельство СССР

3% Ю 421095, кл. Н 02 K 37/00, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке В 2635974/24-07, кл. Н 02 K 37/00, 1978.