Шаговый электродвигатель

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН 2 К 41/О БРЕТЕН АНИ ДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ вторСК 0 Ь У Сви(71) Казанский авиационный институт им. А.Н. Туполева(56) Авторское свидетельство СССР .9 807458, кл, Н 02 К 41/03, 1979.Авторское свидетельство СССР У 746829, кл, Н 02 К 37/00, 1977. (54) ШАГОВЫИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к электр технике, к электродвигателям с дискретным перемещением, и может быть использовано в злектромеханических системах с вращательным и поступательным движением. Цель состоит в расширении функциональных возможностей путем обеспеченйя поступател,ЯО 14275 ного перемещения. Устройство содержит корпус 1, внутри которого размещены два пакета 3 статора с обмотками 4 управления и рбтор с двумя магнитопроводами 7. Кольцевой постоянный магнит 5 выполнен в виде пологоцилиндра, намагниченного аксиально ижестко закрепленного на статоре немагнитной втулкой 6. Цилиндрическиймагнитопровод 11 размещен с зазороммежду магнитопроводами 7 ротора ивыходным валом 9 и имеет на внешнейповерхности винтовую резьбу, шаг ко"торой равен шагу резьбы, выполненнойна внутренней поверхности магннтопроводов 7 ротора . При подаче управляющих импульсов на обмотку 4 статорапроисходит вращение ротора и одновременное перемещение цилиндрическогомагнитопровода. 3 ил.Изобретение относится к электро технике, а именно к электродвигателям с дискретным перемещением, и может быть использовано в электромеханических системах с вращательным и5 постулат ельным движением.Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем обеспечения поступательного перемещения.На фиг. 1 показан шаговый электродвигатель, продольный разрез; на фиг. 2 - электродвигатель с четырехфазной обмоткой, поперечное сечение; на фиг. 3 - то же, с двухфазной обмоткой.Шаговый электродвигатель содержит корпус 1, внутри которого размещены ярмо 2 статора, два пакета 3 стато ра, обмотки 4 управления., постоянный магнит 5, немагнитную втулку 6, два магнитопровода 7 ротора с зубцами 8, выходной вал.9, немагнитную втулку 10,О цилиндрический магнитопровод 11. 25Пакеты 3 статора, смещенные в аксиальном направлении, имеют зубцы, смещенные относительно друг друга на четверть зубцового деления, и опираются на ярмо 2 статора. Кольцевой 30 постоянный магнит 5 имеет Форму полого цилиндра, намагничен аксиально и жестко закреплен на статоре с помощью немагнитной втулки 6. Цилиндрический магнитопровод 11 размещен с зазором между магннчопроводами 7 ротора и выходным валом 9. На внешней поверхности цилиндрического магнитопровода 11 и на внутренней поверхности магнитопроводов ротора вы полнена винтовая резьба с одинаковым шагом и ходом. Немагнитная втулка 10 объединяет магнитопроводы 7 ротора в жесткий ротор, Цилиндрический магнитопровод 11 имеет возможность поступательного перемещения с помощью направляющих.Основная часть магнитного потока постоянного магнита 5 замыкается по пути: постоянный магнит 5 -50 маг нит опр овод 7 ротора - зазор между резьбами - цилиндрический магнитопровод 11 - и далее по аналогичному пути до постоянного магнита 5, . Часть его потока проходит по пути: постоянный магнит 5 " магнитопровод 7 ротора - зазор между его зубцамн пакета 3 и зубцами пакета 3 статора - ярмо 2 статора - и далее по аналогичному пути до постоянного магнита 5.,На фиг. 2 корпус 1 и ярмо 2 не показаны. Пакет 3 статора имеет зубчатые выступы 12, на которых размещены фазы А, В, С, Э обмотки 4, причем зубцы соответствующих выступов смещены на.четверть зубцового шага друг относительно друга. При подаче импульса на фазу А увеличивается магнитный поток соответствуюп;их выступов и уменьшается поток остальных выступов, на которых размещены фазы В, С, Э. В результате ротор занимает положение, при котором зубцы ротора противолежат зубцам выступов с фазой А.При подаче импульса на фазу В увеличивается поток выступов, на которых она размещена,и ослабляется поток остальных выступов. Ротор поворачивается на угол, соответствующий четверти зубцового деления. При этом его зубцы устанавливаются против зубцов выступа с Фазой В. Затем подается импульс на фазу С и т.д.Таким образом, при подаче управ,ляющих импульсов в порядке А-В-С- А-В-С-Ь А происходит вращение .ротора в положительном направлении, т.е. против часовой стрелки. Для вращения ротора в обратном направлении следует подавать импульсы в порядке А-Л-С-В-А-Р-С-В-А.Для фиксации ротора в некотором положении необходимо длительно пропускать ток по соответствующей фазе.На фиг. 3 корпус 1 и ярмо 2 не показаны. Пакет 3 статора имеет зубчатые выступы 12, на которых размещены фазы А,В обмотки 4 и зубчатые выступы 13 без обмоток. Между зубцами соседних выступов с Фазами А и В имеется сдвиг на величину(на Фиг.3 == Т /4, ь - зубцовое деление), Между зубцами выступов 13 и зубцами выступов 12 имеется сдвиг на (Т -Ф )/2 (на фиг. 3 - на 3 С /8) . Зубцы соседних выступов 12 с Фазой А сдвинуты друг относительно друга на Т/2, то же имеет место для зубцов соседних выступов 12 с фазой В, Зубцы всех выступов 13 выполнены без сдвига относительно друг друга. При обесточенных Фазах ротор занимает положение, при которомего зубцы 8 противолежат зубцам выступов 13. При подаче импульса на фазу А роторповорачивается на1425 14 4ческий магнитопровод 11 перемещается поступательно на шаг Ь до положения, при котором магнитное сопротивление между резьбами близко к минимальному значению,Если ротор поворачивается на одиноборот за 0 импульсов управления, тошаг линейного перемещения"л = Например, если Я 100 и Ь = 5 мм, то Ь щ 0,05 мм,фор,мула изобретения Шаговый электродвигатель, содержащий два смещенные в аксиальном направлении пакета статора с зубчатыми полюсами с обмотками управлейня, ротор с двумя зубчатыми магнитопроводами и размещенный между ними кольцевой постоянный магнит, выходной вал, коаксиальный магнитопроводам ротора, причем зубцы полюсов обмоток фаз смещены относительно друг друга на четверть зубцового деления, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью расширения функцнональных возможностей путем обеспечения поступательного перемещения, он снабжен немагнитной втулкой и цилиндрическим магнитопроводом, размещенным с зазором между внутренней поверхностью магнитопроводов ротора и выходным валом, причем на внешней поверхности цилиндрического магнитопровода и внутренней поверх" ности магнитопроводов ротора выполнена винтовая резьба с одинаковым шагом и ходом, а кольцевой постоянный магнит жестко закреплен на статоре с помощью немагнитной втулки. четверть зубцового деления в положение, при котором моменты со сторонызубцов выступов 12 с фазой А и выступов 13 взаимно уравновешены.При сохранении импульса фазы А иподаче импульса на фазу В ротор поворачивается еще на четверть зубцового,деления. При этом его зубцы 8 противолежат пазам выступов 13. При снятии импульса фазы А и сохранении импульса фазы В ротор поворачиваетсяна четверть зубцового деления в положение, при котором моменты со стороны зубцов выступов 12 с фазой В и 15выступов 13 взаимно уравновешены,При снятии импульса фазы В роторповорачивается еще на Т/4 и занимаетположение, при котором его зубцы 8противолежат зубцам выступов 13 и т.д 20Таким образом, при подаче управляющих импульсов в порядке О-А-А,В-О-А-А, В-Впроисходит вращение. ротора в положительном направлении.Для вращения ротора в обратном направлении следует подавать импульсыв порядке О-В-В, А-А-А-В-В,А-А-О.Для фиксации ротора в том илиином положении необходимо соответственно длительно пропускать ток по 30обеим фазам, по одной из фаз либооставить фазы обесточенными.При повороте ротора на один угловой шаг Ьф винтовая резьба на внутренней поверхнЬсти магнитопроводов 7ротора смещается в осевом направлении относительно резьбы цилиндрического магнитопровода 11 на величину= а (Ю 2 Г,где Ь - шаг резьбы. 40,При этом магнитное сопротивлениемежду резьбами возрастает и цилиндри1427514 ие,Ю Составитель Л. ШакиТехред Л. Олийныказ 4861/52 аж 66 П сн ВНИИПИ Государственного к по делам изобретений и3035, Москва, И-Э 5, Раушск итета СССткрытий.наб., д. 5 взятие, г. Ужгород,ктная, 4 еское и актор МБанда Производственно-пол Корректор Л. Пипипенк