Электродвигатель

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСК; ХРЕСПУБЛИК 02 К 41/ ГД-ГПйг; , ,ф;с1 4075702/2 8 опривод с шаго ред. Б,А.Ивобо р. - И.: Энер-2,ого к упрощениитель содероднофазной5 и гибкийа полюсе 4ик 7 и винт т двигшками ф ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ САНИЕ ИЗОБР ВТОРСНОМУ СВИ 21) 4075703/24-07 4075705/24-07 (22) 16.06.86 (46) 07.05,88, Бюл (75) В.В.Арсеньев (53) 621.313.33(08 (56) Дискретный эл выми двигателями./ тенко, В,П.Рубцова54) ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ57) Изобретение относится к электрехнике и может быть использовано в области шагового мал привода, Цель состо конструкции. Электро жит статор 1 с кату обмотки 2 и полюсами ферромагнитный ротор статора 1 установлен 8, выступающие в рабочий зазор междустаторами 1 и ротором 6. При обесточенной обмотке 2 ротор находится внедеформированном состоянии. При подаче импульса в обмотку 3 у полюсов4 и 5 статора создается магнитное поле, которое, действуя на гибкий ферромагнитный ротор 6, деформирует егопо оси 9. Вследствие этого он вступает в механическое взаимодействие сроликом 7. Из-за смещения ролика 7относительно оси 9 в воздействии ролика 7 на ротор 6 появляется составляющая, заставляющая ротор 6 поворачиваться, Ротор при деформации и повороте входит в контакт с винтом 8,отчего его поворот прекращается, Этимобеспечивается фиксация ротора 6 кконцу совершения шага. Винтом 8 можно регулировать величину шага. 6 з,п.1394351 Составитель С.Пахома Техред М.Дидык Редактор В.Бугренкова орректор А,Обруч Заказ 2232 52 НИИПИ 113035,Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Государственного комит елам изобретений и откр осква, Ж, Раушская н Подписное.та СССРтийб д. 4/5Изобретение относится к электротехнике, к электромашиностроению и может быть использовано в области шагового маломощного электропривода.Цель изобретения - упрощение конструкции и обеспечение реверса.На фиг. показан первый вариант шагового электродвигателяпоперечный разрез; на Фиг.2 - сечение А-А на фиг,1; на Фиг,.З - график зависимости питающего напряжения от времени; на фиг.4 - часть шагового электродвигателя; на фиг,5 - то же, с винтом; на фиг,б - второй вариант электродвигателя, поперечный разрез; на фиг. 7 третий вариант электродвигателя, поперечный разрез; на Фиг.8 - сечение Б-Б на фиг,7; на фиг.9 - сечение В-В на фиг.7; на фиг,10 - четвертый вариант электродвигателя; на Фиг,11 схема для питания электродвигателя; на фиг,12 - пятый вариант электродвигателя, поперечный разрез; на Фиг.13- разрез Г-Г на фиг.12; на фиг.14 - 25 разрез Д-Д на фиг,12; на фиг.15 - сечение Е-Е на фиг.12. Электродвигатель (фиг.1-15) содержит статор 1 с катушками однофазной обмотки 2, вал 3, полюса 4 и 5 статора, а такие гибкий ферромагнитный ротор 6, установленный на валу 3 между полюсами 4 и 5 статора.,35На полюсе 4 статора установлен ролик 7 ипи,тело качения с неподвижной относительно статора осью вращения, а также винт 8 или Фиксатор.Ролик 7 и винт 8 расположены по 4 О разные стороны от оси 9 полюсов 4 и 5 статора, ролик и винт выступают в рабочий зазор между статором и ротором. Выход ролика 7 в рабочий зазор значительнее, чем выход винта 8. Выход винта 8 в рабочий зазор легко регулируется, ролик 7 и винт 8 можно выполнять из неферромагнитных материалов, ролик 7 может устанавливаться на статоре с помощью соответствующей оси или гнезда, а из множества конструкций главного ферромагнитного гибкого ротора 6 наиболее удобна конструкция из гибкой оболочки, надетой на жесткий вал или втулку, с заполнением полости под оболочкой рото 55 ра жидким ферромагнитным веществом,Шаговый электродвигатель работает следующим образом. При обесточенной обмотке 2 гибкий ротор б находится в недеформированном состоянии (Фиг,1).Для совершения шага на обмотку 2 статора, например, в момент времениподается импульс напряжения (фиг,З).От протекания тока по обмотке 2 у полюсов 4 и 5 статора создается магнитное поле, которое, действуя на гибкий ферромагнитный ротор 6, деформирует его по оси 9.Деформируясь магнитным полем полюсов статора, гибкий ротор 6 механически взаимодействует с роликом 7. Иными словами, гибкий ротор 6 при его деформации нажимает на ролик 7, а ролик 7 соответственно - на ротор 6. При этом, в силу того, что ролик 7 расположен не на оси 9, а смещен относительно нее, в воздействии ролика 7 на ротор 6 появляется составляю- щая, заставляющая ротор 6 поворачиваться.Продолжая деформироваться и поворачиваться прн этом на небольшой угол или шаг, гибкий ротор далее входит в контакт с выступом-винтом 8. Положение деформированного ротора 6, сцепившегося с винтом 8, показано на фиг.4 прерывистой кривой. От сцепления гибкого ротора 6 с выступом-винтом 8 статора дальнейший поворот ротора прекращается. Таким образом, получается, что к концу совершения шага гибкий ротор 6, находясь в максимально деформированном состоянии, защемляется между роликом 7 и выступом-винтом 8. Этим и обеспечивается фиксация ротора 6 к концу совершения шага.Сохраняя питание обмотки 2 (фиг.З), можно обеспечивать указанную фиксацию ротора на любое длительное время.Если требуется совершить следующий шаг ротора 6, то с обмотки 2 следует снять импульс питающего напряжения, например, на время С- С(где С - время начала паузы, С З - время окончания паузы, фиг.З).При начале паузы (т.е. при обесточивании обмотки 2) ротор 6, возвращаясь в исходное (недеформированное) состояние, выходит из сцепления с выступом-винтом 8, После возвращения ротора 6 в недеформированное (или круговое) состояние на обмотку 2, например в момент времени С з (фиг. 3), 1394351опять подают напряжение питаниг. Этим обеспечивается вторичная деформация ротора 6 магнитным полем полюсов 4 и 5 статора и совершение следующего шага. Толкание ротора при со 5 вершении шага обеспечивается давлением ролика 7 на ротор б. После совершения шага зажимом ротора 6 между роликом 7 и винтом 8 обеспечивается фиксация ротора 6 в неподвижном положении. Сохранением питания обмотки 2 обеспечивается сохранение надежной Фиксации ротора 6 на любое требуемое время. 15Изменяя частоту импульсов питающего напряжения, можно изменять и частоту вращения двигателя.Если наконечник у фиксатора-винта 8 (фиг.5) выполнять жестким, то окон чание каждого шага можно делать быстрыми (резким), а если наконечник винта 8 выполнить из эластичного материала, то окончание шага будет мягче и плавнее. 25Обмотку 2 статора можно питать как импульсами постоянного тока (Фиг,З), так и переменным током.Регулированием винта 8 можно регулировать и величину шага электродвигателя. Указанное шаговое движение реализуется в электродвигателе (фиг.1) весьма простой конструкции, для его питания и управления не требуется сложный коммутатор, Коммутиро 35 вать цепь обмотки электродвигателя можно, например, и с помощью простейшего бесконтактного реле или ключа.Указав на работу и особенности данного шагового электродвигателя, можно также отметить, что ролик и фиксатор-винт может иметь не только полюс 4 статора (фиг.1), но и полюс 5. Вариант двигателя с роликами и винтами на обоих полюсах статора поа 5 казан на Фиг.б. В этом варианте на полюсе 4 имеются ролик 7 и винт 8, а на полюсе 5 - ролик 1 О и Фиксатор- винт 11, это дает толкание ролика б (в ходе совершения шага) с обеих сторон, и фиксацию его также с обеих сторон.Кроме нереверсивных вариантов шагового электродвигателя (фиг.1 и 6) возможны также и реверсивные варианты двигателя.По одному из реверсивных вариантов шагового электродвигателя (Фиг.7- 9) в составе его конструкции, помимо ранее указанных элементов, содержат ся также полюса 12 и 13 с катушками дополнительной однофазной обмотки 14. На полюсе 12 установлены ролик 5 (тело качения) и фиксатор-винт 16, аналогичные ролику 7 и фиксатору-винту 8. Такая конструкция электродвигателя (фиг,7) позволяет реализовывать шаговое и непрерывное вращение ротора 6 как в одну, так и в другую стороны.При подаче импульсов тока на обмотку б полюсов 4 и 5 статора электродвигатель (Фиг.7) совершает шаговое движение в одну сторону врщения. При этом ротор 6 деформируется полем полюсов 4 и 5 по оси 9 и толкается в ходе шага с помощью ролика 7. После каждого шага сохранением питания обмотки 2 (фиг3) обеспечивается за- . жим деформированного ротора 6 между .роликом 7 и выступом-винтом 8. Этим обеспечивается фиксация ротора 6 в неподвижном положении. А если команды на совершение шагов (в виде импульсов и пауз) подавать на обмотку 14 (при обесточенной обмотке 2), то данный шаговый электродвигатель (фиг,7) будет совершать шаговое движение в другую сторону. При таком режиме (или реверсе) ротор 6 деформируется полем полюсов 12 и 13 по оси 7 и толкается в ходе каждого шага с помощью ролика 15. После каждого шага (в обратном направлении) сохранением питания обмотки 14 соответствующим током обеспечивается фиксация ротора 6 в неподвижном положении с помощью защемления ротора 6 между роликом 15 и винтом 16.Вариант шагового электродвигателя по Фиг,10 отличается от варианта по фиг.7 тем, что ролики и фиксаторы" винты статсра установлены на немагнитных частях (или лапах ) полюсов, Ролик 7, винты 8 и 16 и ролик 15 размещены соответственно на немагнитных частях 18-21 полюсов статора. Кроме того, ролики и выступы помещены на немагнитных частях всех полюсов. У полюсов 5 и 13 установлены соответственно ролик 22 и винт 23, а также ролик 24 и винт 25. Конструкция по фиг.10 способна обеспечить реверсивность. При подаче команд шагов (в виде импульсов и пауз) на обмотку 2 обеспечивается прямое шаговое движение ротора (взаимодействием его с ро 1394351ликами 7 и 22 и винтами 8 и 23), а при подаче импульсов и пауз на обмотку 14 обеспечивается обратное шаговое движение ротора (путем взаимодействия его с роликами 15 и 24 и винтами 165 и 25).В вариантах по фиг.7 и 1 О путем регулирования винтов (например, винтов 8 и 16) можно регулировать и величины прямого и обратного, Питание обмоток 2 и 14 можно осуществлять как по раздельным приводным линиям, так и по одной двухпроводной линии питания. В последнем случае обмотки 2 и 14 электродвигателя подключаются к клеммам 26 и 27 (Фиг.11) двухпроводной линии питания через диоды 28 и 29. В этом случае (фиг.11) подачей питания положительной полярности обеспечивается ход ротора в одну сторону, а подачей питания отрицательной полярности - ход ротора 6 в другую сторону,Реверсивный вариант шагового электродвигателя показан на Фиг,12-15, в соответствии с которым статор электродвигателя выполняется на двух Е-образных электромагнитах, уходящих в разные торцы электродвигателя. Первая Е-образная система статора выполняет 30 ся на полюсах 4 и 5 и обмотке 2, расположенной у первого торца электродвигателя, а вторая Е-образная система статора выполняется на полюсах 12 и 13 и обмотке 14, расположенной у второго торца статора электродвигате" ля. Е-образные электромагниты статора повернуты друг относительно друга и расположены в одном корпусе.При работе данного варианта электродвигателя подачей импульсов и пауз на обмотку 14 обеспечивается обратный ход ротора, После каждого шага сохранением питания обмотки 2 и 14 можно обеспечить длительную Фиксацию ротора 6 в неподвижном угловом по 45 ложении. Регулировкой винтов 8 или 16 можно регулировать величины шагов как при прямом, так и при обратном. Часто совершением мелких шажков можно реализовывать и непрерывное вращение ротора.Во всех вариантах предлагаемогоэлектродвигателя достигается существенное упрощение конструкции по сравнению с известными.Формула изобретения1. Электродвигатель, содержащий статор, электромагнитная система которого содержит полюса с катушками возбуждения и гибкий ротор, установленный на выходном валу, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью упрощения конструкции, он снабжен теламикачения и фиксаторами, магнитная система выполнена в виде пары противолежащих полюсов, расположенных на одной оси, проходящей через серединуротора, а по крайней мере на одномиз полюсов по разные стороны от егооси установлены выступающие в рабочий зазор тело качения и фиксатор.2. Электродвигатель по п.1, о т -л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью обеспечения реверса, ок снабжен второй парой противолежащих полюсов, перпендикулярной первой,3. Электродвигатель по пп.1 и 2,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что полюса статора выполнены с немагнитными частями, на которых размещены тела качения и фиксаторы,4Электродвигатель по п,1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что телакачения выполнены в виде ролика, оськоторого параллельна валу и закреплена в полюсе.5. Электродвигатель по п,1, о т -л и ч а ю щ и й с я тем, что фиксатор выполнен в виде винта, установленного в сквозном резьбовом отверстии, выполненном в полюсе.6. Электродвигатель по п.5, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что винтснабжен наконечником из эластичногоматериала,7. Электродвигатель по пп.1-6,отличающийся тем, чтомагнитная система каждой пары полюсов выполнена в виде Е-образных магнитов, на среднем стержне которыхразмещена обмотка возбуждения, концентричная валу ротора, а полюса -на средних стержнях.