Однофазный шаговый двигатель. Шаговый однофазный двигатель


Однофазный шаговый двигатель

 

1. ОДНОФАЗНЫЙ ШАГОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ, содержащий статор с обмоткой и магнитопроводом, имеющим сердечник и пластину с отверстием, образующим полюса и перемычки между ними, и ротор с радиально намагниченным постоянным магнитом , отличающийся тем, что, с целью повышения технологичности изготовления двигателя и его надежности, на поверхности пластины, перпендикулярной к оси ротора, выполнено не Meniee одного паза, стенки которого охватывают по крайней мере часть отверстия пластины и имеют расстояние между собой не более трех диаметров ротора, а осевая линия паза расположена под углом х..к оси полюсов, причем . (Л ел СП QG

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК.

ÄÄSUÄÄ 1050058 А зщ Н 02 К 37/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

У

Ю ВФ:\ 1 г \

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ; .;.":.(1

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ф

Ю

CO

CO

С

z.

Фиг,1 (1) 3262902/24-07 (22) 09.04.81 (46) 23.10.83. Бюл. № 39 (72) О. М. Кузнецова, 3. Д. Новаковская, В. А. Денисов, Е. Ф. Кулевская, Ю. С. Жильцов, В. И. Козлов, В. К. Ко-. роль и В. В. Кузьмин (71) Московский ордена Ленина и ордена

Октябрьской Революции энергетический институт и Ордена Ленина I-й Московский часовой завод им. С. М, Кирова (53) 621.313.13.133.3 (088.8) (56) 1. Патент США № 3.991,332, кл. 310-49, 1976.

2. Патент Великобритании № 1459981 кл. Н 2 А, 1976, I (54) (57) 1. ОДНОФАЗНЫЙ ШАГОВЫЙ

ДВИГАТЕЛЬ, содержащий статор с обмоткой и магнитопроводом, имеющим сердечник и пластину с отверстием, образующим полюса и перемычки между ними, и ротор с радиально намагниченным постоянным магнитом, отличающийся тем, что, с целью повышения технологичности изготовления двигателя и его надежности, на поверхности пластины, перпендикулярной к оси ротора, выполнено не менее одного паза, стенки которого охватывают по крайней мере часть отверстия пластины и имеют расстояние между собой не более трех диаметров ротора, а осевая линия паза расположена под углом

1050058

2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что пластина в центральной части имеет выступ с направлением по оси вращения ротора, в котором выполнен указанный паз.

3. Двигатель по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что стенки паза выполнены параллельными.

4. Двигатель по пп. 1 — 3, отличающийся тем, что на пластине выполнены дополнительный паз со стенками, лежащими в одной плоскости со стенками основного паИзобретение относится к электротехнике, в частности к электрическим шаговым двигателям, которые находят широкое применение в дискретном электроприводе.

Известны однофазные шаговые двигатели, содержащие ротор с постоянным магнитом и статор с обмоткой и магнитопроводом, имеющим сердечник и примыкающие к нему полюса, которые образуют неравномерный рабочий зазор между ротором и статором (1).

Недостаток данных двигателей заключается в трудности сборки двигателя и в частности — в трудности взаимной ориентации полюсов и ротора.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является однофазный шаговый двигатель, содержащий статор с обмоткой и магнитопроводом, имеющим сердечник и пластину с отверстием, образующим полюса и перемычки между ними, и ротор с радиально намагниченным постоян- 20 ным магнитом (2).

Однако изВестный двигатель сложен в изготовлении; так как требует большой точности изготовления пластины из-за необходимости выполнения на полюсах вырезов незначительного диаметра, изменение которого существенно влияет на параметры двигателя. Кроме того, эти отверстия могут забиваться магнитной пылью, что приводит тоже к ухудшению параметров двигателя и снижает его надежность. 30

Цель изобретения — повышение технологичности изготовления и надежности.

Цель достигается тем, что в однофазном шаговом двигателе на поверхности пласти— ны, перпендикулярной к оси ротора выполнено не менее одного паза, стенки которого 35 охватывают по крайней мере часть отверстия пластины и имеют расстояние между собой не более трех диаметров ротора, а осевая линия паза расположена под углом а к оси полюсов, причем 0(et

Целесообразно в указанном двигателе на центральной части пластины иметь выступ, в котором выполнен паз. за, и расположенный на противоположной стороне пластины.

5. Двигатель по пп. 1 — 4, отличающийся тем, что на пластине выполнен дополнительный паз, аналогичный основному, и размещенный на той же стороне пластины, причем оба паза симметрично расположены относительно отверстия пластины.

6. Двигатель по пп. 1 — 5, отличающийся тем, что на перемычках пластины выполнены дополнительные пазы.

Целесообразно паз выполнять с параллельными стенками.

В указанном двигателе на пластине имеет смысл выполнить дополнительный паз со стенками, лежащими в одной плоскости со стенками основного паза, расположив его на противоположной стороне пластины.

Дополнительный паз, аналогичный основному, может быть размещен на одной стороне с основным, причем оба должны быть расположены симметрично относительно отверстия пластины.

Целесообразно также на перемычках статорной пластины двигателя выполнить дополнительные пазы.

На фиг. 1 приведен двигатель в изометрии, общий вид; на фиг. 2, а,б,в,г.д,е,ж,з, изображены варианты исполнения паза; на фиг. 3 а,б,в,г, представлены варианты исполнения статорной пластины.

Двигатель содержит статорную пластину 1, выполненную из ферромагнитного материала с отверстием, в котором расположен ротор 2, снабженный радиально намагниченным постоянным магнитом 3. Пластина 1 примыкает к сердечнику 4, на котором установлена обмотка 5. По всей ширине пластины 1 выполнен паз б. Конфигурация паза может быть разнообразной, в частности такой, как она представлена на фиг. 2 а-2 з, что позволяет получать разнообразные моментные характеристики двигателя.

Паз 6 может быть выполнен на выступе пластины 1 (фиг.. 3 б). Пластина 1 может иметь пазы 6 и 7 с обеих сторон. На перемычках пластины может быть дополнительный паз 8. Кроме того, пластина 1 может быть снабжена с одной стороны двумя пазами б и 9, симметрично расположенными относительно отверстия пластины.

Приведенное разнообразие форм пластины 1 способствует выбору лучшей технологии ее изготовления для того или иного двигателя в зависимости от его габаритов и назначения.

1050058

5 1

5 !

Двигатель работает следующим образом.

При отсутствии тока в обмотке 5 под действием магнитного потока постоянного магнита 3 ротор устанавливается в таком положении, при котором магнитное сопро- тивление внешней для постоянного магнита магнитной цепи будет минимальным, т.е. ось намагничивания ротора расположится под углом к продольной оси полюсов пластины.

Питание двигателя осуществляется импульсами с чередующейся полярностью. При прохождении по обмотке 5 импульса тока, обеспечивающего полюсам пластины 1 оди-! наковую полярность по отношению к полюсам магнита 3, на ротор действует момент

15 в направлении, обеспечивающем кратчайший путь до положения разноименной полярности полюсов пластины и магнита ротора.

Под действием этого момента ротор поворачивается на угол, близкий к 180 . После прохождения импульса тока ротор под дей- 20

I ствием магнитного потока довернется до угла 180 . При последующем импульсе обратной полярности картина повторится, так как полярность полюсов изменится и полюса ротора вновь будут обращены к одноименным полюсам пластины 1. После прохождения второго импульса ротор совершает полный оборот. Затем цикл повторяется.

Благодаря созданию магнитной асимметрии полюсов с помощью паза 6, выполненного на поверхности пластины 1 с осью, расположенной под непрямым углом к оси полюсов пластины и со стенками, охватывающими все отверстие или его часть, моментные характеристики в меньшей степени зависят от точности изготовления пластины, также меньше возможность скопления магнитной пыли в зоне, создающей магнитную асимметрию полюсов, что в совокупности приводит к повышению технологичности изготовления двигателя и его надежности.

1050058

Составитель В. Калишкин

Редактор А. Шандор Техред И. Верес Корректор М. Шароши

Заказ 8448/54 Тираж 687 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

    

www.findpatent.ru

Однофазный шаговый двигатель

 

(72) Автор. изобретения

A. С. Важенин

Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола (71) За яв итель л .т (54) ОДНОФАЗНЫЙ ШАГОВНЙ ДВИГАТЕЛЬ

Изобретение относится к электротехнике, в частности к шаговым элект. рическим двигателям, которые находят широкое применение в дискретном электроприводе, в том числе и приборах времени.

Известны однофазные шаговые двигатели, содержащие ротор с постоянным магнитом и статор с обмоткой и магнитопроводом, имеющим ярмо, стержни и полюса, установленные с неравномерным зазором по отношению к ротору (1).

Однако данный двигатель сложен в изготовлении из-эа неравномерности воздушного зазора между ротором и обоими полюсами.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является однофазный шаговый двигатель, содержащий ротор с двухполюсным постоян- ным магнитом и статор с обмоткой управления и магнитопроводом, состоящим из ярма и стержней с имеющими, цилиндрические внутренние поверхности, обращенные к ротору, полюсными наконечниками, один иэ которых установлен с неравномерным зазором относительно ротора (23.

Однако этому двигателю присущ недостаток, заключающийся в том, что неравномерный зазор, создавая реактивный момент, снижает КПД двигателя. . Цель изобретения - повышение КПД двигателя.

Указанная цель достигается тем, что стержень, несущий полюсный наконечник с неравномерным зазором, выполнен биметаллическим — из материалов с разными коэффициентами магнитострикции.

На чертеже представлен предлагаемый двигатель.

Двигатель состоит иэ ротора 1 и статора, содержащего полюсные наконечники 2 и 3, установленные на стержнях 4 и 5. На стержне 5 закреплен полюсный наконечник 3, образующий с ротором 1 неравномерный зазор.

Стержень 5 выполнен биметаллическимиз двух пластин б и 7, материалы которых имеют разные по величине коэф25 фициенты магнитострикции. На стержне 4 расположена обмотка 8 управления. Оба стержня 4 и 5 соединены между собой ярмом 9.

Двигатель работает следующим образом.

955402 Формула изобретения

В исходном положении (при отсутствии тока в обмотке 8) благодаря неравномерности воздушного зазора между ротором и статором ротор 1 займет положение, показанное на чертеже, при котором ось намагничивания посто- 5 янных магнитов установится по направлению, обеспечивающему максимальную. проводимость магнитного потока, т.е. под углом к оси намагничивания полюсных наконечников 2 и 3, что и 10 обеспечивает ротору фиксирующий момент, а при подаче импульса тока в обмотку 8 — пусковой момент определенного направления. С подачей импульса т ока в обмотку 8 в магнитной цепи )5 ,двигателя происходит изменение величины магнитной индукции, в том числе и в стержне 5, которое приведет к деформации пластин б и 7. Из -за разницы коэффициентов магнитострикции плас-О тина 7 удлиняется больше, а пластина 6 - меньше, следовательно, полюсный наконечник 3 перемещается, образуя в идеальном случае равномерный воздушный зазор между ротором и статором.

При равномерном зазоре реактивный момент, фиксирующий ротор, пропадает, эа счет чего повысится движущий („ момент, а с ним и КПД двигателя.

После прохождения импульса тока неравномерность воздушного зазора восстановится, появится реактивный момент, которым ротор 1 и будет за фиксирован после поворота его на 180

Подача следующего импульса тока в обмотку 8, но обязательно с противоположной полярностью по отношению к предыдущему импульсу приведет к повторению описанных выше физических процессов, в результате которых ротор повернется еще на 180О в том же направлении, завершив полный оборот.

Далее цикл начнет повторяться °

Таким образом, благодаря выполнению сердечника 5 биметаллическим и закреплению на нем полюсного наконечника 3 с неравномерным зазором по отношению к ротору 1 повышается КПД предлагаемого двигателя, а это способствует более эффективному использованию его.

Однофазный шаговый двигатель, со;держащий ротор с двухполюсным постоянным магнитом и статор с обмоткой управления и магнитопроводом, состоящим из ярма и стержней с имеющими цилиндрические внутренние поверхности, обращенные к ротору, полюсными наконечниками, один из которых установлен с неравномерным зазором относительно ротора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения КПД двигателя, стержень, несущий полюсный наконечник с неравномерным зазором, выполнен биметаллическим — из материалов с разными коэффициентами магнитострикции.

Источники информации,,принятые во внимание при экспертизе

1.,Заявка Франции М 2642417, кл. Н 02 K 37/00, 1977.

2. Патент Франции Р 2225869, кл. Н 02 К 37/00, 1974.

ВНИИПИ Заказ 6467/71 Тираж 721 Подписное

Филиал ППП,"Патент", г.ужгород,ул.Проектная,4

  

www.findpatent.ru

Однофазный шаговый двигатель

 

Использование: в дискретном электроприводе. Сущность изобретения: позволяет существенно упростить конструкцию магнитной системы за счет уменьшения числа составных частей, одновременно предельно упрощается технология за счет уменьшения номенклатуры составных частей магнитной системы. Наличие двух диаметрально расположенных с аксиальным смещением рабочих зазоров повышает надежность и четкость отработки шага. Магнитопровод статора симметричен в трех взаимно перпендикулярных плоскостях и представляет собой стержень, расщепленный пополам и размещенный внутри полого, имеющего две группы 9, 10 аксиально смещенных зубцов ротора 7. 3 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в дискретном электроприводе.

Известен однофазный шаговый гармонический двигатель с мостовой схемой построения магнитной системы для преобразования последовательности знакопеременных импульсов постоянного тока, поступающих по единственному каналу управления без дополнительных устройств, в дискретное перемещение выходного вала с шагом /3, содержащий единственный статор с несущим обмотку управления магнитопроводом в виде стержня с диаметрально расположенными полюсными наконечниками в виде идентичных частей кольца с угловой протяженностью в 1/6 часть дуги окружности, два идентичных постоянных магнита, намагниченных параллельно оси вращения зубчатого ротора и установленных симметрично по отношению друг к другу по разные стороны от оси вращения ротора, которая рассекает пополам продольную ось стержня, совмещенную с осью согласно включенных двух катушек обмотки управления, магниты имеют диаметрально расположенные по отношению друг к другу полюсные наконечники в виде идентичных частей кольца, на полюсных наконечниках магнитов выполнены элементы фиксации положения зубцов ротора при обесточенной обмотке, ротор с зубцами угловой протяженности в 1/6 дуги окружности и элементами фиксации на своих зубцах (авт.св. СССР N 544063, кл. H 02 K 37/00, 1974). Цель состоит в упрощении конструкции магнитной системы за счет уменьшения числа магнитопроводящих частей статора до двух идентичных и симметрично установленных по отношению друг к другу деталей при одновременном повышении надежности и четкости отработки шага с совмещением принципов действия индукторного и реактивного с устранением торцовых зазоров и аксиальных магнитных тяжений. На фиг.1 представлена магнитная система предлагаемого двигателя, в разрезе; на фиг.2 и 3 - то же, вид снизу и вид сверху, соответственно. Однофазный шаговый гармонический двигатель с мостовой схемой построения магнитной системы для преобразования последовательности знакопеременных импульсов постоянного тока, поступающих по единственному каналу управления без дополнительных устройств, в дискретное перемещение выходного вала с шагом /3 содержит единственный статор с магнитопроводом в виде стержня, расщепленного пополам на две идентичные части 1 и 2, симметричного в трех взаимно перпендикулярных плоскостях и имеющего диаметрально расположенные наконечники 3 и 4 в виде идентичных частей кольца с угловой протяженностью в 1/6 дуги окружности, между которыми по окружности установлены два идентичных постоянных магнита 5 со своими полюсными наконечниками 6. Магниты 5 намагничены параллельно оси вращения ротора 7 и установлены симметрично по отношению друг к другу по разные стороны от оси вращения ротора 7. На магнитопроводе установлены две катушки обмотки 8 управления, электрически соединенные между собой (фиг.2, 3). Ось вращения ротора 7 рассекает пополам продольную ось стержня, совмещенную с осью согласно включенных катушек обмотки 8. Полюсные наконечники 6 магнитов 5 диаметрально расположены по отношению друг к другу и выполнены в виде частей кольца. Ротор 7 имеет зубцы угловой протяженности в 1/6 дуги окружности. Идентичные части 1 и 2 стержня установлены симметрично по отношению друг к другу на торцах магнитов 5 внутри полости имеющего две группы 9 и 10 аксиально смещенных зубцов ротора 7. При этом для фиксации ротора при обесточенных обмотках служат уступы 11 с угловой протяженностью в 1/12 дуги окружности, выполненные с одного края зубцов ротора для образования выступов такой же угловой протяженности в сочетании с уступами 12 и в 1/24 дуги окружности, выполненные с обоих краев полюсных наконечников 3 и 4 стержня для образования выступов с угловой протяженностью в 1/12 дуги окружности напротив таких же выступов на зубцах ротора. Двигатель работает следующим образом. При подаче импульса тока в обмотку управления магнитный поток, наведенный током в воздушном зазоре одного наконечника 6, складывается с магнитным потоком постоянных магнитов, а в воздушном зазоре другого наконечника 6 - вычитается. Ротор 7 стремится занять такое положение, при котором один из его зубцов из каждой группы 9 и 10 встает против наконечника 6, имеющего больший магнитный поток в рабочем зазоре, т.е. на него действует активный момент. При отсутствии тока в обмотке, ротор смещается из этого положения под действием реактивного момента, обусловленного взаимодействием уступов 11 и 12. Изменение полярности импульса тока в обмотке управления приводит к тому, что больший магнитный поток имеет место в зазоре другого наконечника 6 и под действием указанного выше активного момента ротор поворачивается так, чтобы второй зубец из каждой группы 9 и 10 занял положение напротив этого наконечника, и таким же образом ротор 7 совершает поворот на угол 60о. Последовательная подача разнополярных импульсов обеспечивает дискретное перемещение вала с указанным шагом. Направление вращения ротора одностороннее и определяется взаимным положением уступов 11 и 12. Упрощение конструкции заключается в уменьшении в три раза числа оригинальных деталей магнитной системы статора, причем это преимущество сочетается с наличием двух диаметрально расположенных (с аксиальным смещением) рабочих зазоров, что повышает четкость отработки шага.

Формула изобретения

ОДНОФАЗНЫЙ ШАГОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ гармонический с мостовой схемой построения магнитной системы для преобразования последовательности знакопеременных импульсов постоянного тока, поступающих по единственному каналу управления без дополнительных устройств в дискретное перемещение выходного вала с шагом /3, содержащий единственный статор с несущим обмотку управления магнитопроводом в виде стержня с диаметрально расположенными полюсными наконечниками в виде идентичных частей кольца с угловой протяженностью в 1/6 окружности, два идентичных постоянных магнита, намагниченных параллельно оси вращения зубчатого ротора и установленных симметрично по отношению друг к другу по разные стороны от оси вращения ротора, которая рассекает пополам продольную ось стержня, совмещенную с осью согласно включенных двух катушек обмотки управления, магниты имеют диаметрально расположенные по отношению друг другу полюсные наконечники в виде идентичных частей кольца, на полюсных наконечниках магнитов выполнены элементы фиксации положения зубцов ротора при обесточенной обмотке, ротор с зубцами угловой протяженности в 1/6 дуги окружности и элементами фиксации на своих зубцах, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции магнитной системы за счет уменьшения числа магнитопроводящих частей статора до двух идентичных и симметрично установленных по отношению одна к другой деталей при одновременном повышении надежности и четкости обработки шага с совмещением принципа действия индуктивного и реактивного с устранением торцевых зазоров и аксиальных магнитных тяжений, идентичные части расцепленного пополам и симметричного в трех взаимно перпендикулярных плоскостях стержня установлены симметрично по отношению одна к другой на торцах магнитов внутри полости, имеющего две группы аксиально смещенных зубцов ротора, причем для фиксации ротора при обесточенных обмотках служат уступы с угловой протяженностью в 1/12 дуги окружности, выполненные с одного края зубцов ротора для образования выступов такой же угловой протяженности в сочетании с уступами в 1/24 дуги окружности, выполненными с обоих краев полюсных наконечников стержня для образования выступов с угловой протяженностью в 1/12 дуги окружности напротив таких же выступов на зубцах ротора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

www.findpatent.ru

Однофазный шаговый двигатель

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВ ИВЛЬСТВУ

Сеюз Советских

Социалистических

Республик оп843124 (61) Дополнительное к ввт. свид-ву (22) Заявлено 20.08.79 {21) 2813029/24-07 51 М К„з с присоединением заявки М

Н 02 К 37/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открмтий (23) Приоритет

Опубликовано 300681. Бюллетень М 24 (53) УДК 621. 313.

° 17 (088.8) Датаопубликованияописания 30.06.81 (72) Авторы изобретения

A.A. Лопатин, Л.Ф. Письман, В.A. Денис

Е.Ф. Кулевская и A.È. Захаров (73) Заявитель (54) ОДНОФАЗНЫЙ ШАГОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

"2, Изобретение относится к злектро-! технике, в частности к шаговым элек трическим двигателям, которые нахо- дят широкое применение в системах автоматики и телеметрии и т.п. 5

Известны однофазные шаговые двигатели, имеющие статор с зубцами и обмоткой управления, ротор с постоянным магнитом с когтеобразными полюсными наконечниками (Ц . 10

Такие двигатели имеют низкие показатели.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по своей технической сущности является однофазный шаговый 15 двигатель, содержащий зубчатый ротор с зубцовым шагом с имеющим постоянный магнит, статор, состоящий из двух крышек, снабженных зубцами, направленными параллельно оси ротора 2О навстречу друг другу, число которых на каждой крышке равно половине числа зубцов на роторе, и из обмотки управления P2$.

Однако выполнение зубцов ротора 25 трапецеидальными с выступами для повышения точности фиксации сущест.венно усложняет конструкцию двигателя и технологию сборки при его изготовлении. 30

Цель изобретения — упрощение конструкции двигателя и технологии его

I и з готовле ни я . указанная цель достигается тем„ что зубцы ротора выполнены с одинаковой шириной по всей длине и с рас- . стоянием между ними, равным их ширине, зубцы статора на каждой крышке имеют разную ширину, равную и

Ф вЂ” причем широкие и узкие зубцы

2 установлены с чередованием 2 .по окружности и в каждой паре узкие зубцы сдвинуты относительно широких по средним осевым линиям в одну rgopoну на угол,. соответствующий 14 при сдвиге широких зубцов по отношению друг к другу на 4 и а широкие зубцы разных крышек сдвинуты между собой своими средними осевыми линиями на угол, соответствующий Г, образуя при этом:на статоре непрерывную последовательность двух широких и одного узкого зубцов.

На фиг. 1 приведен двигатель, поперечный разрез; на фиг. 2 и 3 относительное расположение зубцов ротора и статора, вид A S H 0 .1

Двигатель состоит из статора, имеющего крышки 1 и 2 и обмотку 3

843124 управления. На крышках 1 и 2 распЬложены широкие зубцы 4,4 и уэкие—

5,5 с относительным сдвигом на угол, ! соответствующий 1- . Широкие зубцы

4 на каждой крышке сдвинуты между собой на угол, соответствующий 4 а.

Внутри статора размещен ротор с зубцами 6 на полюсных когтеобразных на(конечниках 7 и 8, между которыми

:установлен постоянный магнит 9. Ротор закреплен на валу 10, вращающемся в опорах 11, установленных в крышках 1 и 2, которые расположены так, что широкие зубцы 4 и 4(сдвинуты между собой на угол, соответствую- щий ., и образуют при этом на статоре 15 непрерывную последовательность двух широких зубцов .4 и 4 и одного уэко( го 5 . . Двигатель работает следующим образом. 20

При подаче импульса тока в обмотку 3, создающего магнитный поток с полярностью S a зубцах 4, ротор занимает некоторое положение (фиг.2 и 3).

При подаче импульса другой полярности зубцы статора перемагничиваются, что приводит к возникновению вра.щающего момента, направленного по стрелке (фиг. 2 и 3). Под действием этого момента ротор поворачивается на одно эубцовое деление и становится в положение максимальной магнитной проводимости.

При,очередной смене полярности импульса питания процесс будет повто- N ряться.

Благодаря указанной форме зубцов ротора и расположению зубцов на . статоре предлагаемого двигателя существенно упрощается конструкция двигателя и технология его изготовления что выгодно отличает его от известных двигателей.

Формула изобретения

Однофаэный шаговый двигатель, содержащий зубчатый ротор с зубцовым шагом имеющим постоянный магнит, статор, состоящий иэ двух крышек, снабжецных зубцами, направленными параллельно оси ротора навстречу друг другу, число которых на каждой крышке равно половине числа зубцов на роторе, и иэ обмотки управления, отличающийся, тем, что, с целью упрощения конструк" ции двигателя и технологии его изготовления, зубцы ротора выполнены с одинаковой шириной на всей длине и с расстоянием между ними, равным их ширине, зубцы статора йа каждой крышке имеют разную ширину, рави ную и — 1 причем широкие и узкие

2 зубцы установлены с чередованием по окружности и в каждой паре узкие зубцы сдвинуты относительно широких по средним осевым линиям в одну сторону на угол, соответствующий

4

1 в ь при сдвиге широких зубцов по отношению друг к другу на 4,а широкие зубцы разных крышек сдвинуты между собой своими средними осевыми линиями на угол, соответствующий ь, образуя при этом на статоре непре-, рывную последовательность двух широких и одного узкого зубцов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ратмиров В.A. и Ивоботенко В.A.

Шаговые двигатели для систем автоматического управления, ГЭИ, 1962, рис. 14, с. 52.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 363958, кл. G 04 С 13/10, 1970.

843124

ЮидХ

1 et (Риг. 3

Заказ 5153/76

Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Е-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4

Составитель 3. Горник

Редактор М. Лысогорова Техред Н,Майорош . Корректор А. Гриценко,

    

www.findpatent.ru

Однофазный шаговый двигатель

 

ОДНОФАЗНЫЙ ШАГОВЫЙ ДВИГАТЕЛ1э , содержащий ротор с постоянным радиально намагниченным магнитом и статор с обмоткой и магнитопроводом, имеюШим сердечник, пластину с цилиндрическим отверстием, образующем полюса, и накладку с отверстием, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей двигателя путем регулирования величины и знака его вращающего момента, отверстие в накладке выполнено по крайней мере с двумя параллельными стенками, а накладка установлена на пластине с возможностью поворота вокруг оси отверстия. иг.1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК > Н 02 К 37/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Н ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3262905/24-07 (22) 09.04.81 (46) 23.10.83. Бюл. № 39 (72) О. М. Кузнецова, В. В. Кузьмин, E. Ф. Кулевская, 3. Д. Новаковская, Н. М. Решетникова и Б. Е. Цирлин (71) Московский ордена Ленина и ордена

Октябрьской Революции энергетический ин-: ститут и Ордена Ленина 1-й Московский часовой завод им. С.М. Кирова (53) 621.313.13.133.3 (088.8) (56) 1. Патент США № 3.991.332 кл. 310 -49, 1976.

2. Заявка ФРГ № 2559635, кл. Н 02 К 37/00, 1978.

„„SU„„1050059 A (54) (57) ОДНОФАЗНЫй ШАГОВЫЙ ДВИ. ГАТЕЛЬ, содержащий ротор с постоянным радиально намагниченным магнитом и статор с обмоткой и магнитопроводом, имеющим сердечник, пластину с цилиндрическим отверстием, образующим полюса, и накладку с отверстием, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей двигателя путем регулирования величины и знака его вращающего момента, отверстие в накладке выполнено по крайней мере с двумя параллельными стенками, а накладка установлена на пластине с возможностью поворота вокруг оси отверстия.

1050059

Для обеспечения работоспособности дви гателя ось паза, образованного стенками отверстия 6, должна быть установлена под в непрямым углом к оси полюсов пластины 3 (фиг. 1). В отверстиях 4 и 6 размещен ротор с постоянным магнитом 9.

Двигатель работает следующим образом.

При отсутствии тока в обмотке 1 под у действием магнитного потока постоянного магнита 9 ротор устанавливается в таком ц положении, при котором магнитное сопротивление цепи будет минимальным, т.е. ось в намагничивания ротора расположится под углом к продольной оси полюсов пластины 3.

Питание двигателя осуществляется импульсами с чередующейся полярностью. При прохождении по обмотке 1 импульса тока, с обеспечивающего полюсам пластины полярность одинаковую по отношению к полюсам магнита, на ротор будет действовать момент в направлении обеспечивающем кратчайший путь до положения разноименной полярности полюсов пластины 3 и магнита 9. Величина начального вращающего момента зависит от величины угла наклона оси паза

6 к оси намагничивания полюсов пластины 3. Под действием этого момента ротор

25 повернется на угол, близкий к 180 . После прохождения импульса тока ротор довернется до угла 180 . При последующем имв пульсе обратной полярности картина повторится, так как полярность полюсов пластины 3 изменится и полюса ротора вновь будут обращены к одноименным полюсам пластины 3. После прохождения второго импульса ротор совершит полный оборот. 3атем цикл начнет повторяться. f

Изобретение относится к электротехнике в частности к шаговым электрическим дви гателям, которые находят широкое примене ние в качестве исполнительных механизма дискретного электропривода.

Известны однофазные шаговые двигате ли, содержащие ротор с постоянным магни том и статор с обмоткой и магнитопроводом имеющим сердечник и примыкающие к нем полюса, которые образуют неравномерныи рабочий зазор между ротором и статором (1)

Недостатком данного двигателя являет ся трудность взаимной ориентации полюсо и ротора, обеспечивающей требуемые выход ные параметры двигателя.

Наиболее близким по технической сущ ности к изобретению является однофазныи шаговый двигатель, содержащий ротор постоянным радиально намагниченным маг нитом и статор с обмоткой и магнитопрово дом, имеющим сердечник, пластину с ци линдрическим отверстием, образующиМ полю са, и накладку с отверстием (2).

Однако в известном двигателе невозмож на регулировка величины и знака его враща ющего момента.

Цель изобретения — - расширение функ циональных возможностей двигателя путем регулирования, величины и знака его вра щающего момента.

Цель достигается тем, что отверстие накладке выполнено по крайней мере с дву мя параллельными стенками, а накладк установлена на пластине с возможностью поворота вокруг оси отверстия.

На фиг. 1 приведен двигатель в изо метрии, общий вид; на фиг. 2 — пласти на с установленной на ней накладкой.

Двигатель состоит из статора, содержащего обмотку 1 и магнитопровод, имеющий сердечник 2, пластину 3 с отверстием 4,и накладку 5 с отверстием 6, стенки которого параллельны между собой. Накладка 5 установлена на пластине с возможностью ее поворота вокруг оси.отверстия 4, например, благодаря дополнительным пазам 7, выполненным на накладке, в которых размещены направляющие 8, закрепленные на пластине 3. Возможны и другие конструктивные исполнения узла поворота накладки.

Благодаря выполнению на накладке 5 паза 6 с параллельными стенками на полюсах пластины 3 весьма просто создается магнитная асимметрия, а возможность поворота накладки позволяет изменять эту асимметрию, что обеспечивает регулирова4О ние вращающего момента как по величине, так и по направлению его действия.

Таким образом, предлагаемый двигатель имеет более широкие функциональные возможности по сравнению с известными двигателямими.

1050059

Редактор А. Шандор

Заказ 8448/54

Составитель В. Калишкин

Техред И. Верес Корректор Л. Патай

Тираж 687 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 l 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

   

www.findpatent.ru

Однофазный шаговый двигатель

 

. 8 ) Г

Е.В.Власов, В.А.Денисов, Ю.С.Жильцов, О.M.Kóçíåöîâà, Е.Ф.Кулевская и В.Д.Крылов (72) Авторы изобре еиия

Ордена Ленина 1-ый Московский часовой завод- —,, им. С.М.Кирова (7!) Заявитель (54) ОДНОФАЗНЫЙ ШАГОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрическим шаговым двигателям, которые находят. широкое применение в дискретном электроприводе, например в приборах времени.

Известны шаговые двигатели, содержащие статор с полюсными наконечниками, соединенными между собой сердечником, несущим обмотку управления, и ротор с двухполюсным постоянным магнитом (1).

Однако необходимость неравномерного зазора между статором и ротором усложняет конструкцию двигателя и ухудшает его характеристики.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является однофазный шаговый двигатель, состоящий из статора, включающего несущий обмотку ферромагнитный сердечник с двумя полюсными наконечниками, и ротора с постоянным цилиндрическим двухполюсным магнитом (21.

Однако наличие перемычек между полюсными наконечниками снижает энергетические характеристики двигателя.

Цель изобретения - повышение энергетических характеристик.

Цель достигается тем, что двига- . тель снабжен немагнитным кольцом,установленным между полюсными наконечниками и ротором, причем на наружной поверхности кольца выполнено, по крайней мере, две пары диаметрально расположенных пазов, в которых закреплены ферромагнитные втулки.

На фиг. 1 приведен предлагаемый двигатель, в изометрии; на фиг. 2немагнитное кольцо с ферромагнитными вставками, в изометрии.

Двигатель имеет статор с полюсныщо ми наконечниками 1 и 2, выполненными из магнитномягкого материала. Поверхность полюсных наконечников, обраще;иная к ротору, расположена по общей окружности. Полюсные наконечниФиь. 2 l фут 1

ВНИИПИ. Заказ 4242/67 Тираж 721 Подписное

Филиал ППП "Пате нт" r Ужгород, ул, р

ll оектная, 4

936259 ф

За счет наличия немагни тного коль ки соединяются серд ечником 3, на комагнитный поток, с д оз аваемый обправле- ца по че ез ратором р с асположена обмотка у моткои, по полностью проходит р 4 в х " азо что повышает энергетиния в хполюсный бочий зазор, гаемого

На роторе установлен двух еские характеристики предлага нный магнит 5, 5 ческие хар оль о 6 со ци линдрический постоя еж по- двигат еля. Кроме того, ко ц ю конгниченный по диаметру. М ду и обеспечивает простую нама гни че ми и

1 2 располо- вставками о е фиг и полюсны х налюсными наконечника фигурацию поверхносте жено немагнитное кольц ь о 6 с пазами, ечников, что позволяе ечник, т повысить которых закреплены ферр е омагнитные конечник ту сборки двигателя и и тем сав к гкого или маг- 1О чистоту вст авки 7 из магнитномяг и е варительно намаг- мым повыс

I ить его надежность. нитнотвердого предварительно б ния ниченного материалов . фор у м ла изо ретения

Qavra eas pa6oxaex следующим о тато а, содержащего несуразом. тке 4 ротор 1 тоящий из статор ечник с

При обесточенной обмотке р обмотку управления, сердечни вставкам, щую о мо ми и роорие нтируется по магнитньм оси двумя пол юсными наконечника в хкоторые о беспечивают отклонение а от оси сим5 м- тора с постоянны м цилиндрическим д у намагничивания магнит мч а ю2. Подача им- полюсным магнитом, о т л и повыии наконечников 1 и . д тем, что, с целью и метр

4 итк в щиися истик пульса ьса тока в обмотку 4 приводи

2 шения энергет тических характерис во от магнита 5 практически до я он снабжен немагнитным повороту маг ания магни- двигателя, он сна ж полюсны падения оси намагничивания м установленным между и сов чников кольцом и ичем та 5 с

5 осью симметрии наконеч ов ми наконе чниками и ротором, пр выпол2 п и этом полярность полюсо и поверхности кольца в

1 и, при

1 и 2, об- у5 на наружнои пов па ы диаи гю ращенных друг к другу пр и отивополож- нены по им им- метра льно расположенных х пазов, в котона. В промежутке между следующ к еплены ферромагнитнь е вставя магнита рых закрепл и льсом ось намагничивания пу

5 вновь ориентируется по вс тавкам, ки.

Источники информац ии а подача сл ледующего импульса тока, ти вновь принятые во в внимание при экспертизе противоположной полярности, вновь

1. Патент США Н 3991332, создает условия для поворота ротора близ- кл. 310-49, 1976. в том же направлении на угол, 2. Заявка Франции Р 22 6 2

Н 02 К 37/00 1976. ряется.

  

www.findpatent.ru

Однофазный шаговый двигатель

 

1. ОДНОФАЗНЫЙ ШАГОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ по авт.св. 1050058, о т л и чающийся тем, что, с целью уменьшения влияния технологических погрешностей на точность отработки шага и расширения функциональных возможностей за счет использования однополярных импульсов управления при сохранении габаритов и сопротивления магнитной цепи для рабочего магнитного потока, на пластине установлен по крайней мере один постоянный магнит , подмагничивающий стенки ее паза. 2.Двигатель по п. 1,отличающийся тем, что магнит выполнен в форме прйзмл и установлен в пазу, а ось его намагниченности параллельна оси полюсов. 3.Двигатель по п.1, отличающийся тем, что постоянный магнит установлен в месте соединения с сердечником, а ось его намагничен- { ности перпендикулярна плоскости пластины , к которой прилегает магнит. О ) 4.Двигатель по п. 2, отличающийся тем, что ось намагниченности постоянного магнита параллельна стенкам паза. со О) CAD 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСН ИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) 3(5)) Н 02 К 37 0

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ ИОТНРЫТИЙ (61) 1050058 (21) 3350001/24-07 (22) 16.11.81 (46 ) 07.06. 84 ° Бюл. Р 21 (72) Е.В.Власов, В.И.Козлов, В.К.Король, О.M.Kóçíåöoâà, E.Ô.Кулевская и З.Д.Новаковская (71) 1-й Московский ордена Ленина часовой завод им. С.М.Кирова, 2-й

Московский ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени часовой завод и Московский ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции энергетический институт (53) 621.313.13-133.3(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 1050058, кл. ii 02 К 37/00, 1981. (54)(57) 1. ОДНОФАЗНЫИ МАГОВЫИ ДВИГАТЕЛЬ по авт.св. Р 1050058, о т л и ч а ю шийся тем, что„ с целью уменьшения влияния технологических погрешностей на точность отработки шага и расширения функциональных возможностей за счет использования однополярных импульсов управления при сохранении габаритов и сопротивления магнитной цепи для рабочего магнитного потока, на пластине установлен по крайней мере один постоянный магнит, подмагничивающий стенки ее паза.

2. Двигатель по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что магнит выполнен в форме призмы и установлен в пазу, а ось его намагниченности параллельна оси полюсов.

3. Двигатель по п. 1, о т л и— ч а ю шийся тем, что постоянный магнит установлен в месте соединения с сердечником, а ось его намагничен- а ности перпендикулярна плоскости плас- Е тины, к которой прилегает магнит.4. Двигатель по и. 2, о т л и— ч а ю шийся тем, что ось намагниченности постоянного магнита параллельна стенкам паза.

1096738

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрическим шаговым двигателям, которые находят широкое применение, например, в приборах времени.

По основному авт. св. Р 1050058 5 известен однофазный шаговый двигатель, содержащий статор с обмоткой и магнитопроводом, имеющим сердечник и пластину с отверстием, образующим полюса и перемычки между ними, и ротор с радиально намагниченным постоянным магнитом. На поверхности пластины, перпендикулярной к оси ротора, выполнено не менее одного паза, стенки которого охватывают по крайней мере часть отверстия пластины и имеют расстояние между собой не более трех диаметров ротора, а осевая линия паза расположена под углом c(. к оси полюсов, причем 0 (с (90 (11.

Недостатком известного двигателя является существенное влияние технологических погрешностей на величину шага, так как ротор двигателя имеет два устойчивых положения. Кроме того, 25

его функциональные возможности огра-. ничены из-за необходимости двухполярных сигналов удравления.

Цель изобретения — уменьшение влияния технологических погрешностей 3О на точность отработки шага и расширение функциональных воэможностей за счет использования однополярных имжульсов управления при сохранении I àбаритов и сопротивление магнитной цепи для рабочего магнитного потока.

Поставленная цель достигается тем, что на пластине двигателя установлен по крайней мере один постоянный магнит, подмагничивающий стенки ее паза.

Кроме того, постоянный магнит выполнен в форме призмы и установлен в пазу, а ось его намагниченности параллельна оси полюсов.

При этом, постоянный магнит установлен в месте соединения пластины с сердечником, а ось его намагниченности перпендикулярна плоскости пластины, к которой прилегает магнит.

Кроме того, ось намагниченности 50 постоянного магнита параллельна. стенкам паза.

На фиг. 1 и 2 изображены варианты исполнения двигателя, план; на фиг.3— две проекции двигателя, вид свеРху; 55 на фиг. 4 - то же,вид сбоку;- на фиг. 5 — принцип работы двигателя.

Двигатель содержит статор с обмоткой 1 и магнитопроводом, который имеет сердечник 2 и пластину 3 с отверстием и пазом 4 . B отверстии пластины размещен постоянный магнит 5 ротора двигателя. На пластине 3 установлены постоянные магниты 6, подмагничивающие стенки паза, выполненного в ней.

Двигатель работает следующим образом.

При отсутствии сигнала управления постоянный магнит ротора под действием магнитных полей всех постоянных магнитов располагается так, как показано на фиг. 5а, и тем самым обеспечивается отклонение оси намагниченности постоянного магнита 5 ротора двигателя от оси полюсов пластины 3, на угол . При подаче управляющего импульса в обмотку 1 по пластине проходит магнитныи поток, наведенный током обмотки l, с полярностью, указанной на фиг.5б, и его направление совпадает с осью полюсов пластины.

Благодаря сдвигу постоянного магнита 5 ротора на угол Ч возникает дви— жущий момент, который поворачивает ротор в направлении против часовой стрелки до положения, показанного на фиг. 5б, а под действием момента инерции ротор поворачивает дальше.

После снятия сигнала управления с обмотки на ротор продолжает действовать

t вращающий момент, обусловленный магнитным потоком постоянных магнитов 6.

Этот момент будет действовать до тех пор, пока ротор не занимает положения, показанного на фиг.5а,после чего цикл начинает повторяться. При этом на обмотку 1 необходимо подавать импульс той же полярности, которая была у предыдущего импульса.

Установка постоянных магнитов 6 в пазу 4 пластины 3, а также в месте соединения этой пластины с сердечником 2 позволяет без увеличения габаритов двигателя обеспечить ротору двигателя единственное устойчивое положение при обесточенной обмотке 1, что уменьшает влияние технологических погрешностей на точность отработки ротором шага двигателя, а также использовать однополярные импульсы для управления им, что приводит к расширению функциональных возможносаей двигателя.

Отмеченные преимущества предлагаемого двигателя выгодно отличают его от йзвестных двигателей и способствуют широкому внедрению в технику..

1096738

1096738

ВЫКИПИ Заказ 3839/41.

Тираж 667 Подлнсное

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород,ул.Проектная,4

    

www.findpatent.ru