Универсальный шаговый электродвигатель

(76) А.И.Краснопевцев и В.А,Шватов (56) Авторское свидетельство СССР М 1647792, кл, Н 02 К 37/00, 1987.Авторское свидетельство СССР М 1457085, кл, Н 02 К 15/00, 1985.(54) УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ШАГОВЫЙ ЭЛЕКТР 0 ДВИГАТЕЛЬ(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 смещенныразмещее магнитой отверсвала ротоИзобретение относится к универсальным шаговым электродвигателям, которыемогут 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 магнитустановлен и сквозном отверстии одной изчастей корпуса,Фиксатор может быть выполнен симметричным в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, при этом оси симметриипусковых и фиксирующих зубцов ротора выполнены без взаимного смещения,отор ном щих исло ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) 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 4 п, где и - целое число, 12 э.п.ф-лы, 29 ил,Зубцы фиксатора могут бытьны коаксиально магниту на торцпроводящей крышки, имеющетие для одной из опор вращенияра.Целесообразно шестизубцовый р выполнить чашеобразным и обратить д в сторону фиксатора с числом фиксирую вырезов в количестве 4 п; где и - целое ч 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 приле 1831752(ВГ ОСоставитель А. КраснопевцевТехредМ.Моргентал Коррект Лисййэ едакт роиэводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагари акаэ 2554 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета ао изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113 О 35, Москва, Ж, Раушская наб., 4 Йгающий к торцу магнита фиксатор положения ротора,Целесообразно оси наконечников у П- образных сердечников катушек обмотки управления в реверсивном варианте исполнения установить на одной прямой, а в. нереверсивном варианте, оси упомянутых наконечников катушек сместить в пределах. 5 л Злвеличины О/2 (з 1 п -- зи - ), где О -4 к 4 гдиаметр ротора с числом зубцов г 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 зон 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 виддвигателя; нафиг.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 эубцовой 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-Д по фиг, 13; на фиг. 15 - вид В-В по фиг, 13; на фиг. 16 - ротор устройства по фиг, 13-15 в трех проекциях; 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 13и 14 в реверсивйом варианте исполнения установлены с расположением осей 15 и 16полюсных наконечников 5 и 7 на одной5 прямой в плане и наконечников 6 и 8 наодной прямой в плане. Согласно фиг. 2 каждый из наконечников.5-8 имеет по парезубцов: 17, 18; 19, 20; 21, 22 и 23, 24 соответственно.10 Вал 25 установлен в опорах вращения26 и 27 и несет десятизубцовый ротор 28,Воздушный зазор между зубцами 29ротора и зубцами статора выполнен в. пределах от одной до двух сотых диаметра15 ротора.Воздушный зазор между зубцами 29 и17 - 24 предпочтительно в 1,5 . 3 раза больше, чем зазор между зубцами 30 ротора изубцами 31 наконечника 32 магнитов 9-12,20 Зубцовая зон между зубцами 31.наконечника 32 магнитов 9-12 по диаметру может быть выполнена в 1,52 раза меньше,чем зубцовая зона между зубцами 29 и 17 -24Магнит ЗЗ (фиг. 13-15) может быть выполнен и кольцевым при кольцевом жефиксаторе 34, и прилегает к магнитопроводящей плате 35 при коаксиальном размещении магнита 33 и фиксатора 34.30 Наконечники 5-8 могут иметь по одномузубцу 36 при шестизубцовом роторе 37 (фиг.14-16). Магнит 33 может быть установленмежду немагнитными наконечниками 38,соединяющими основание 1 и плату 35. Маг 35 нит 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 платы40 25 и фиксатора 34 могут быть объединены вмонолитной детали 42,Ротор может иметь .ступенчатые зубцы43 на чашке (фиг,20),В модификации согласно фиг. 21-2645 чашка-фиксатор 34 установлена внутри чашки ротора 37,В исполнении двигателя согласно фиг,27-29 в немагнитную крышку 44 армированфиксатор 45.50 Сборка электродвигателя происходит втакой 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. В часть корпуса 1 предварительно установлена опора 26 вала 25 ротора 28.5 10 15 20 25 30 40 50 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 27вала 25 ротора 28.Фиксируют крышку 44 с наконечником45,Работа двигателя осуществляется следующим образом.Ротор с зубцами 29 благодаря действиюфиксирующих элементов установлен в исходном положении, например, согласнофиг. 5,При поступлении импульса тока, например, в катушке 13, возникает момент, вызывающий перемещение зубцов 29 по часовойстрелке в направлении фиг, 6. К моменту,когда ротор займет положение согласнофиг. 6, импульс поступает уже в катушку 14тоже (см.фиг. 6).Благодаря комплексному действиюдвух катушек 13 и 14 одновременно зубцыротора занимают фиксированное угловоеположение согласно фиг. 7, в котором и ос. тается при обесточенном состоянии катушек.Последовательность импульсов поясняется, например, на фиг. 8.Для изменения направления вращенияимпульс 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 катушкисогласно направлению по фиг. 23 (или фи9) возникает момент, вызывающий перемещение ротора в соответствии со стрелкамина фиг. 23 к положению по фиг. 24, откуд"под действием реактивного момента фиксации доворачивается до положения согласнофиг. 25.При изменении полярности импульса(см.фиг. 25) ротор совершает новый шаг вуже описанной последовательности(см,фиг, 26).Минимум числа составных частей припростейшей их конфигурации обеспечиваетповышенную 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 ссердечниками и зубчатыми полюсными наконечниками, магнит с зубчатым фиксатором и ротор с аксиально смещенными зонами пусковых и фиксирующих зубцов, каждая иэ зубцов эон 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 й 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 щ и й с я 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 щ и й с я 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 щ и й с я тем, что шестизубцовый ротор выполнен чашеобраэным и обращен дном в сторону фиксатора с числом фиксирующих вырезов, 4 п, где и - целое число от единицы до трех,5. Электродвигатель по пп, 1 и 4, о т л ич а ю щ и й с я 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 щ и й с я 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 щ и й с я 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 щ и й с я тем, что оси наконечников у П-образных сердечников катушек обмотки управления в реверсивном варианте исполнения установлены на одной прямой, а в нереверсивном варианте оси упомянутых наконечников катушек смещены в пределах величины О/2 (э 1 п -- эи - ), где О -5 л Зл 4 а 4 г диаметр ротора с числом зубцов л в зоне пусковых полюсов, 9, Электродвигатель по пп. 1 - 8, о т л ич а ю щ и й с я тем, что магнит выполнен с диаметром 1,0-1,5 ширины полюсного нако 1831752нечника 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 щ и й с я тем. что зазор между зубцами ротора и статора выполнен в пре делах от одной до двух сотых диаметра ротора.12, Электродвигатель по пп, 1 - 11, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что зазор в одной иззубцовых эон в 1,5 - 3,0 раза больше зазорав другой эубцовой зоне,13, Электродвигатель по пп. 1 - 12, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что одна иэ зубцовыхзон выполнена по диаметру в 1,5-2,0 разабольшей другой зубцовой эоны,