Шаговый электродвигатель

(п)845235 ОП ИСАНИ ЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советски иСоциалистическикРеспублик(53) УДК 621.313. , 13-133.3 (088.8) Опубликовано 07.07.81. Бюллетень25Дата опубликования описания 17.07.81 по делам извбретеиий и еткрытий(72) Авторы изобретен И. Краснопевце Научно-исследовательский институт часовой 1) Заявител 54) ШАГОВЫЛ ЭЛЕКТРОДВ ЛЬ Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрическим шаговым двигателям, которые находят широкое применение в системах автоматики и в дискретном электроприводе.Известны шаговые электродвигатели, состоящие из статора, который имеет постоянные магниты, зубчатые сердечники и обмотку управления, и зубчатого ротора 11. Такие двигатели сложны в конструктивном и технологическом отношении.Наиболее близким по своей технической сущности к изобретению является шаговый электродвигатель, состоящий из статора, имеюшего магнитопроводящий стержень с полюсными наконечниками, на котором размещена двухсекцио иная обмотка управления, постоянные магниты, намагниченные параллельно оси двигателя и снабженные своими наконечниками, и ротора с явновыраженными полюсами, установленного на одном конце вала с аксиальным смешением относительно стержня 2 . Однако функциональные возможности этого двигателя ограничены ввиду того, что величину шага ротора этого двигателя нельзя изменять,н изменяя конструктивных параметров двиг теля.Цель изобретения расширение функциональной. возможности двигателя за счет изменения величины шага и реверсирования движения вала.Достижается это тем, что в описываемомдвигателе полюсный наконечник постоянных магнитов выполнен кольцевым с равномерно расположенными на внутреннем диаметре пазами; постоянные магниты установлены 1 в на полюсных наконечниках магнитопроводящего стержня, а ротор выполнен плоским, установлен с радиальным зазором относительно полюсного наконечника постоянных магнитов и снабжен по внешнему диаметру полюсов симметрично распо ложенными пазами, причем на другом концевала размещен дополнительный кольцевой постоянный магнит, намагниченный с чередующейся по окружности полярностью полюсов. Для повышения энергетических покателей описываемый двигатель снабженполнительными дисковыми магнитопроводобраПодача тока в обмотки с направлением, как указано на этой же фигуре, и полярности постоянных магнитов 4 приводит к возникновению активного момента в направлении стрелки от взаимодействия потока постоянных магнитов и проводников с током. В этих условиях момент от взаимодействия постоянного магнита 12 с проводниками противоположных сторон секций 7 и 7 будет равен нулю. Таким образом, за время прохождения положительного импульса ротор займет положение, указанное на фиг. 4 б, в котором активный момент равен нулю. В промежутке между импульсами ротор 10 повернется по часовой стрелке под действием реактивного момента до положения, указанного на фиг. 4 в, завершив, таким образом, шаг. Прохождение в этих же условиях импульса противоположной полярности соз 45 50 55 ми, размещенными внутри обмотки управления, установленными соосно с валом ротора, один из которых, расположенный между ротором и стержнем, плотно прилегаетк стержню, а другой, расположенный с противоположной стороны стержня, установленс магнитно изолирующим промежутком относительно последнего.На фиг. 1 приведен поперечный разрезописываемого двигателя; на фиг. 2 - продольный разрез двигателя; на фиг, 3 - видсверху; на фиг. 4 (а, б, в, г, д, е, ж, и) схематично представлены взаимные расположения ротора и статора на различных этапахотработки ротором шага и действующие моменты с учетом направления тока в секцияхобмотки.Предлагаемый двигатель имеет корпус 1,в котором установлен магнитопроводящийстержень 2 с наконечниками 3 и постоянныемагниты 4 с полюсным наконечником 5, имеющим пазы 6. На стержне 2 размещены двесекции обмотки управления 7 и 7, а в 20центре его имеется отверстие, через котороепроходит вал 8, установленный на подшипниках 9. На одном конце вала 8 закрепленротор 10, на явновыраженных полюсах которого имеются симметричные пазы 11, Навтором конце вала 8 закреплен дополнитель 25ный постоянный магнит 12, намагниченный,как показано на фиг, 2 и 4.Для повышения надежности двигателясекции обмотки управления 7 и 7 намотанына каркасе, выполненном из двух частей13 и 14.Энергетические показатели двигателя могут быть улучшены путем установки дополнительных магнитно проводящих дисков 15и 16,Двигатель работает. следующим35зом,При обесточенной обмотке, благодаря магнитному потоку постоянных магнитов и наличию пазов 6 и 11 ротор двигателя под действием реактивного момента будет заниматьисходное положение, как показано на фиг. 4 а.40 4дает активный момент, который повернет ротор до положения, указанного на фиг. 4 г, а затем до подачи нового положительного импульса тока ротор 10 повернется до угла 180 и завершит второй шаг, после чего процесс будет повторяться.Изменение взаимного направления тока в секциях 7 и 7 обмотки изменяет физическую картину - в силу симметрии ротора при одинаковом направлении тока в секциях 7 и 7 обмотки, активный момент, действующий на ротор 10 во всех его положениях будет равен нулю, а при отсутствии тока в обмотках на ротор 10 будет действовать реактивный момент. Активный момент будет возникать при наличии тока в секциях 7 и 7 от взаимодействия его с потоком постоянного магнита 12, при этом за время прохождения положительного импульса магнит 12, а следовательно, и вал 8 двигателя повернется почти на 180, т.е. до положения указанного на фиг. 4 е. В промежутке между импульсами магнит 12 завершит полоборота (см. фиг. 4 ж), При подаче отрицательного импульса ротор будет двигаться в прежнем направлении до положения, указанного на фиг, 4 и, а полный оборот завершится в следующем промежутке между импульсами под действием реактивного момента.При расположении оси полюсов кольцевого магнита параллельно оси полюсов ротора изменение дискретности шага не изменяет направления вращения вала. Установка полюсов кольцевого магнита с взаимным разворотом друг относительно друга на угол, соответствующий половине меньшего шага, приводит к реверсированию вращения вала двигателя при изменении дискретности шага.Таким образом, при встречном направлении токов в секциях 7 и 7 обмотки упФравления прохождение двух разнополярных импульсов обеспечивает поворот вала на 180, а при одинаковом - на 360, т.е. описы ваемый двигатель в зависимости от схемы включения обмоток обеспечивает разную дискретность шага, что существенно расширяет его функциональные возможности.Установка магнитно проводящих дисков 15 и 16 приводит к повышению энергетических показателей двигателя, так как позволяет увеличить магнитный поток в рабочих зазорах, что дополнительно улучшает свойства настоящего шагового электродвигателя.Формула изобретения1. Шаговый электродвигатель, состоящий из статора, имеющего магнитопроводящий стержень с полюсными наконечниками, на котором размещена двухсекционная обмотка управления, постоянные магниты, намагниченные параллельно оси двигателя и снабженные своими наконечниками, и ротора с явновыраженными полюсами, установленного на одном конце вала с аксиальным смещением относительно стержня, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей двигателя за счет изменения функциональных возможностей изменения величины шага в реверсирования движения вала, полюсный наконечник постоянных магнитов выполнен кольцевым с равномерно расположенными на внутреннем диаметре пазами; постоянные магниты установлены на полюсных наконечниках магнитопроводящего стержня, а ротор выполнен плоским, установлен с радиальным зазором относительно полюсного наконечника постоянных магнитов и снабжен по внешнему диаметру полюсов симметрично расположенными пазами, причем на другом конце вала размещен дополнительный кольцевой постоянный магнит с чередующейся по окружности полярностью полюсов. ь2. Электродвигатель по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен дополнительными дисковыми магнитопроводами, размещенными внутри обмотки управления, установленными соосно с валом ротора, один из которых, расположенный между ротором и стержнем, прилегает к стержню, а другой,расположенный с противоположной стороны стержня, установлен с магнитноизолирующим промежутком относительно последнего.10 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Дискретный электропривод с шаговыми двигателями, под общей ред. М. Г. Чиликина. - М., Энергия, 1971, рис. 5 - 16,с, 195.2. Авторское свидетельство СССР544063, кл. Н 02 К 37/00, 1977 (прототип).4-А645235 б-Х,ь В. Калишйкас ВН енного ретений и 5, Раушс Уж горо44ая, 4 130 лиал едактор Е. Гончааказ 4176/5 Составител Техред А, Бо Тираж 730 ПИ Государств о делам нзобМосква, Ж - 3 ПП Патент, г иКорректор С. КорниенкПодписное нтета СС открытийя наб д ул; Прое