"шаговый электродвигатель "румфон - 2 @ "

 

Использование: в электротехнике. Сущность изобретения: магнитопровод имеет пару одинаковых полюсных наконечников с диаметральными полюсами .между которыми установлены постоянные магниты Вал ротора установлен в центральных отверстиях немагнитных пластин. Магниты размещены между параллельными торцами немагнитных шайб и закреплены элементами крепления, которые могут быть выполнены в виде винтов и гаек, а концы магнитов 5, 6 помещены в сквозных вырезах плат. Такое крепление позволяет менять магниты без извлечения ротора. 18 з.п. ф-лы, 94 ил.

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧГСКИХ

pFспчг>лиK (я)5 Н 02 К 37/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4600245/07, 4600244/07. 46000119/07, 4608459/07, 4604023/07. 4600123/07, 4601545/07, 4604113/07 (22) 14.10.88 (46) 30.12.92. Бюл. ¹ 48 (75) А.И.Краснопевцев и В,А.Шватов (56) Авторское свидетельство СССР

¹1711301, кл. Н 02 К 37/00, 1987. * (54) ШАГОВЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

"РУМФОН 2P" (57) Использование: в электротехнике. Сущность изобретения: магнитопровод имеет

Изобретение относится к электротехни ке, в частности к шаговым электродвигатеflAM реактивным универсальным с магнитной фиксацией однофазным нереверсивным двухполюсным.

Цель изобретения — упрощение конструкции и повышенйе"технологичности. Дополнительная цель — расширение эксплуатационных возможностей путем обеспечения целого спектра характерйстик за счет изменения ориентации магнитного поля фиксирующих магнитов.

На фиг. 1 — вид в плане для первого варианта исполнения двигателя; на фиг. 2— разрез по стрелкам фиг. 1; нэ фиг. 3 — другой ...разрез: на фиг. 4 — третий разрез; на фиг, 5, 6 — сборочный узел; нэ фиг. 7 — мэгнитопровод: на фиг. 8 —; на фиг. 9 — другая сборочная операция: на фиг. 10— принцип действия двигателя согласно фиг.

1-9; на фиг. 11 — вид в плане для второго варианта исполнения двигателя; йа фиг. 12 — вид по стрелкам фиг. 11; на фиг. 13 — вид по стрелкам фиг. 12; на фиг. 14 — вид по.... Ж,, 1785066 А1 пару одинаковых полюсных наконечников с диаметральными полюсами. между которыми установлены постоянные магниты, Вал ротора установлен в центральных отверстиях немагнитных пластин, Магниты размещены между параллельными торiцами немагнитных шайб и закреплены элементами крепления, которые могут быть выполнены в виде винтов и гаек, а концы магнитов

5, 6 помещены в сквозных вырезах плат;

Такое крепление позволяет менять магниты без йзвлечения ротора. 18 з.п. ф-лы, 94 ил. стрелкам фиг. 12; на фиг. 15 — убран один магнит двигателя по фиг. 11 — 14; на фиг. 16— убраны оба магнита; нэ фиг. 17 — убрана одна из пластин корпуса; на фиг. 18 — убран ротор с валом и пара других пластиЛ корпуса; на фиг, 19 — вид по стрелкам фиг. 18; на фиг. 20 — пластина корпусная двигателя по фиг. 11-19; на фиг. 21 — магнитопровод двигателя по фиг. 11 — 20; на фиг. 22. 23 и 24— разьясняются новые эксплуатацйойные воэможности двигателя по фиг..11 — 21; на фиг. 25 — вид с торца на двигатель согласно третьему варианту исполнения; нэ фиг. 26— вид по стрелкам фиг. 25: на фиг, 27 — вид по стрелкам фиг. 26; на фиг, 28 — положение ротора при возбужденных полюсах магнитопровода и соотношения магнитной системы; на фиг. 29- магнитопровод с обмоткой; на фиг, 30 — шихтованный магнитопровод на направляющих штифтах; на фиг. 31 — пластина-мост корпуса; на фиг. 32 — магнитопровод с пластиной по фиг. 31; на фиг, 33— вид по стрелкам фиг, 32; на фиг. 34 — монолитный ротор; на фиг. 35 — пояснение сбор1785066 ки двигателя по третьему варианту; на фиг.

36 — вид по стрелкам фиг, 35: на фиг. 37— поставлена последняя пластина корпуса; на фиг, 38 — фиксация элементов корпуса одним винтом; на фиг. 39 — вид по стрелкам 5 фиг. 38; на фиг. 40 — вид по стрелкам фиг. 39; на фиг. 41 — поставлен магнит; на фиг. 42, 43 и 44 — магнит зафиксирован; на фиг. 45— модификация двигателя с ротором из дисковых частей, укрепленных на валу, выполнен- 10 ном заодно с трибом; на фиг, 46 — ротор двигателя по фиг. 45; на фиг, 47- варйайт конструкции ротора; на фиг. 48 — другой вариант конструкции ротора; на фиг. 49— редукторный двигатель без магнита; на фиг. 15

50 — вид по стрелкам фиг. 49; на фиг. 51 — в двигатель по фиг. 49 поставлен магнит 31; на фиг. 52 — вид по стрелкам фиг. 51; на фиг.

53 — вид по стрелкам фиг, 52; на фиг. 54— вид по стрелкам фиг. 50; на фиг. 55 — pac- 20 крой листа при штамповке заготовок для мэгнитопровода; на фиг. 56 — четвертый вариант исполнения двигателя в разрезе; на фиг, 57 — разрез по стрелкам фиг, 56; на фиг;

58 — другой разрез по стрелкам 56; на фиг. 25

59 — поясняется характер койфигурбции пластин второй дополнительной пары для пятого варианта конструктивного исполнения двигателя; на фиг. 60 — пластина иэ первой дополнительной пары; на фиг. 61—

30 пластина иэ основной пары; на фиг. 62— узел из двух пластин; на фиг. 63 — узел с магнитопроводом; на фиг. 64 — вид по стрелкам фиг, 63; на фиг, 65 — ротор и плэстйна второй дополнительной пары в процессе сборки с узлом на фиг, 64; на фиг. 66— магниты в процессе сборки; на фиг. 67— двигатель в сборе; на фиг. 68-71 — внешйий вид двигателя; на фиг. 72 — ротор; на фиг. 73 пластин; на фиг. 85 — узел по фиг. 84 с 50 магнитопроводом; на фиг. 86 — узел из двух пластин; на фиг. 87 — ротор с опорами качения; на фиг, 88 — узлы по фиг. 85, 86 и

87 в процессе сборки ротора перед фиксацией в корпусе; на фиг. 89 — установка магнитов в корпусе; на фиг, 90, 91 — устройство после сборки; на фиг. 92 и 93 модификация для устройства с особенностями способа; на фиг. 94 — пластина для модификации по фиг, 92 и 93.

55 — разрез двигателя по шестому варианту 40 конструкции; на фиг. 74 — вид по стрелкам фиг. 73; на фиг. 75-.78- внешний вид двига. теля по фиг. 73 и 74; на фиг. 79 — седьмой вариант конструкции двигателя в разрезе; на фиг. 80 — 80 — вид по стрелкам фиг. 79; 45 на фиг. 81 — пластина корпусная для восьмого варианта конструкции; на фиг, 82— другая пластина и на фиг. 83 — третья пластина; на фиг. 84 — узел иэ трех разных

В паре одинаковых пластин 1 (например. из латуни) эапресовано по паре одинаковых штифтов 2, Стержневой магнитопровод 3 имеет пару одинаковых полюсных наконечников с диаметрально расположенными полюсами 4, между которыми установлены одинаковые магниты 5, 6, и несет однофэзную обмотку управления из согласно вкл юче ни ых катуш ке 7.

Вал 8 установлен своими цапфами в центральных отверстиях 9 пластин 1 и несет двухполюсный ротор из двух двухзубцовых частей 10 и 11.

Магниты 5, 6 в первом примере исполнения двигателя размещены между параллельными торцами немагнитных шайб 12, причем элементами крепежа служат, например, винты 13 и гайки 14, а концы магнитов помещены в сквозных вырезах 15 плат 1, Сборку первого варианта двигателя производят в такой последовательности, В пластины 1 устанавливают штифты 2 (см. фиг. 5, 6). Узел согласно фиг. 5, 6 соединяют с магнитопроводом 3 (см. фиг. 8). причем на магнитопровод уже кадеты предварительно катушки 7. Вал 8 устанавливают одной из цапф в центральное отверстие 9 пластины 1 после .того, как части ротора 10 и 11 уже напресованы на вал 8.

Другую цапфу вала 8 устанавливают в центральное отверстие 9 другой пластины 1, собирают узлы согласно фиг. 9. Устанавливают магниты 5, 6 и фиксируloT элементами поз. 12, 13, 14 взаиморасположение составных частей двигателя.

Принцип действия согласно фиг, 10 связан с угловыми соотношениями на фиг. 7.

При этом угловая протяженность полюсов у части ротора 10 одинакова с полюсами 4, а у части рбтора 11 составляет вместе с выступом, направленном на фиг, 10а в сторону наконечников 4 угол e пределах 7/12 + 1/12 л: С возбуждением обмоткой полюсов 4 ротор из частей 10, 11 переходит в новое положение, отрываясь от магнитов 5. 6. После окончания протекания тока — доворот до шага в половину оборота.

Особенностью второго варианта конструкции двигателя является оригинальное выполнение корпуса с закрытой полостью за счет наличия дополнительной пары корпусных пластин 16 (фиг..11, 12, 15. 16), которые установлены перпендикулярно по отношению к плоскости магнитопровода и закреплены своими концами в пазах 17, выflotlH8HHblx в полюсных наконечниках магнитопровода с образованием зубцов 18, 19, 20. Магниты 5 и 6 здесь выполнены изотропными и квадратными в сечении.

5 1785066 6

Последовательность сборки второго ва- гайку 14(см. фиг. 38, 39 и 40). На второй винт рианта конструкции такова: 13 надевают шайбу 12, пропускают винт

Штифты 2 запрессовывают в специаль- сквозь отверстия 26 пластин 1 корпуса, эаные отверстия 21 и 22 пластин Iкорпуса,,ворачивают вторую гайку 14 (см. фиг. 42, 33 оставляя свободными отверстия 23-26. До 5 и 44).. установки магнитов в специальные откры- После контроля качества сборки устатые вырезы 27 и 28 узел из пластины 1 со навливают по второй шайбе 12 на каждый штифтами 2 устанавливают на магнитопро- . из винтов 13 (см. фиг. 25, 26) и затягивают вод (см. фиг. 19) с предварительно устаHOs- гайки 14. Двигатель собран. ленной обмоткой 7, при этом штифты 2 10 " В развитие полезных качеств двигателя входят в специальные отверстия 29 и 30 в по третьему варианту в модификации сомагнитопроводе (см. фиг. 19, 21). В вырезы гласно фиг. 45-53 каленый вал 8 выполнен

17 между зубцами 18 — 20 магнитопровода заодно стрибом 33 иустановлен в камневых

/ устанавливают пару прямоугольных пла- часовых опорах 34 и 35; при этом дисковые стин 16 (см. фиг. t7). Устанавливают вал 8 с 15 части 10 и 11 ротора укрепляют на валу, предварительно укрепленными на валу час- например, как показано йа фиг. 46. Дискотями 11; 12 ротора 10 в опору 9 одной из вые части поз. 36 и 37 ротора могут быть пластин 1. устанавливают вторую пластину выполнены одинаковыми путем штамповки

1 (см, фиг:16). Устанавливают магнит 5(CM. из под одного штампа и развернуты по отфиг. 15), устанавливают магнит 6 (см. фиг. 20 ношению друг к другу на половину оборота

11-14). согласно фиг. 47. Целесообразно дисковые

Возможность получить целый спектр части 36 и 37 установйть попарно с разворохарактеристик (см., например, фиг. 22, 23 и том, как показано на фиг, 48, При этом часо24) беэ извлечения ротора из корпуса — ха- вой редуктор, например, с установленными рактернйе преимущества .данного вариан- 25 в опорах 38, 39 валами 40, 41 и колесами 42, та исполнения двигателя перед двигателем 43. 44 и 45 собран на тех же самых пластипо первому конструктивному варианту. нах- мостах 1, которые укреплены на торцах .Магнит в виде части кольца 31 выпал- магнитопроводаиимеютспециальнйеокна нен,например, вчетвертом вариантейспол- 46, для размещения обмотки 7 с обеспеченения двигателя (фиг. 25 — 54). На 30 ниемтребуемойжесткостипривысокойточмонолитном роторе rio фиг. 34 выполнен . ности и технологичности изготовления и уступ 32 на расстоянии от одной до двух сборки такого мотор-редуктора, третей от торца. Угловые соотношения раз- . Особенностью сборки мотор-редуктора меров магнитной системы двигателя пока- по фиг,45-53 является то, что ведущий триб заны на чертежах, Последовательность 35 33 вводят в зацепление с ведомым колесом сборки двигателя согласно исполнению по 42,часового редуктора и регулируют качест фиг. 25-44 такова: Вырубленные с учетом во зацепления до постановки магнита 31. рационального раскроя согласно фиг,55 ли- затрудняющего такой контроль и регулировсты магнитопроэода собирают на каленых ку. направляющих штифтах 2 в шихтованный 40 В описанном варианте согласно фиг. 28 пакетиустанавливаютобмотку(см;фиг. 30). для надежной отработки шага радиальный

При необходимости возможна калибровка зазор между ротором 10 и магнитом 31 соповерхности наконечников 4 (до или после ставляет от двух до десяти Зазоров "д" межустановки обмотки 7 с учетом. специфиче- ду ротором и наконечником — 4 ских условий) с базированием на штифты 45 магнитопровода. при выполнении операции калибровки. Ус- . Рациональный раскрой листов магнитотанавливают магнитопровод на пластину 1 провода статора согласно фиг. 55 повышает (см. фиг. 31-33) с базированием отверстий экономичность изготовления двигателя;

21 и 22 на штифты 2. Устанавливают цапфу Особенности сборки четвертого испол вала 8, на котором предварительно укреп- 50 нения двигателя по фиг. 56-58 заключаются лен, например, монолитный ротор 10 со- в том, что в пару одинаковых пластин 1 загласно фиг..34, в отверстие 9 пластины 1 прессовываютпо.паре одинаковых штифтов корпуса, а пластину 16 корпуса устанавли- 2. На штифты одевают дополнительную павают в вырезы 17 (см. фиг. 35, 36). Устанав- ру параллельных магнитопроводу пластин ливают вторую цапфу вала 8 в отверстие 9 55 47. Пару разных пластин 1 и 47 со штифтами второй пластины 1 корпуса, которую ориен- 2 устанавливают на торце магнитопровода. тируют штифтами 2 при установке на торце через полюсные наконечники 4 которого магнитопровода (см, фиг. 37), В специаль- предварительно надели катушки 7, Регулиные отверстия пластин 1 пропускают винт ровочную шайбу 48 устанавливают на пла13, устанавливают шайбу 12 и заворачивают стину 47, в гнездо — центральное отверстие

1785066

Простоте замены магнитов, »х перемаг20 ничиванию и т.п. способствуют отверстия 56 в пластинах 47, 25 стинах составйого корпуса симметричных крайней мере один постоянный магйит, за30 крепленный в сквозных вырезах, установ35 пластинах, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения конструкции, повышения наковыми; магнитопровод выполнен с диаметрально расположенными полюсами на

40 наконечниках, а элементы крепления пла-

50 ч а ю шийся .гем, что плоские составные частй элементов крейления выполнены в виде шайб

49 помещают одну опору качения 50 вала О ротора 10, Другую опору 50 йомещают в гнездо 49 другой такой же пластины 1, куда тоже предварительно установили шайбу 48, при этом устанавливают на другом торце 5 магнитопровода предварительно собранный другой узел из пластин 1 и 47 фиксируют парой винтов 13 с гайками 14 и шайбами

12 (с одного торца) положение ротора с возможностью свободного вращения. Уста йавливают в и рям оугольные" от верст»я в пластинах 47 квадратные магниты 5, 6. Фиксируют положение магнитов между парами шайб 12.

Соотношение размеров в плане к Toll- 1 щине у квадратных в сечении магнитов 5 и .

6 предпочтительно порядка 3; 1.

Пятый вариант конструкции (фиг, 59-71) характеризуется тем, что вторая пара дополнительных пластин 51 с магнитами 5 и 6 размещена между торцами пластин 47. в сквозных прямоугольных вырезах 15 пла-. стин 1. . Здесь же при сборке узел согласно фйг.

62 соединяют с магнитопроводом, . на который уже одеты катушки 7 (см; фиг. 63, 64).

Устанавливают ротор 10 и пластину 51 (см; фиг. 65): Устанавливают пластину 1, разворачивают пластину 51, вставляют вторую пластину 51, устанавливают магниты 5 и 6 (см. фиг. 66). Фиксируют элементы конструкции винтами 13 и гайками 14 после установки пластины 47 (см. фиг. 67, 68, 69, 70;

71). В даййом варианте одинаковые части 36 и 37 ротора установлен и вплотную и с разворотом на полюсное деление (фиг. 72). В шестом варианте конструкции (фиг;

73 — 78) одна из корпусных пластин второй

: дополнительной пары (поз. 52) выпопнена изогнутой (см. фиг. 74).

Седьмой вариант конструкции (см. фиг.

79,80)хэрактерентем, что корпус снабжен второй дополнительной парой пластин 53, параллельных магнитопроводу и снабженных вырезами 54 для магнитов, закрытыми 4 с внешней стороны по отношению к центральйому отверстию для размещения рото-: ра. Пластины 53 -установлены между торцами основных пластин 1 и мэгнитопро водэ.

Процесс сборки устройства согласно седьмому варианту происходит так: В пластины 1, выполненные с центральным отверстием 49 для опор 50 вращения вала 8 запрессовывают штифты 2. Из пластин 1, 47 5 и 53 собирают узел по фиг. 84, соединяют его с магнитопроводом (фиг. 85), В гнездо 49 в пластине 1 помещают опору качения 50 магнйтопроводного вала 8 ротора 10, йэ который предварительно напресованы идентичные диски 36 и 37 (части ротора) с взаимным разворотом на величину из полюсного деления (т.е, на половину оборота), Другую опору качения 50 помещают в такое же гнездо 49 другой пластины 1, и редварительно собранной в узел с пластиной 53 согласно фиг. 86. Устанавливают упомянутый узел на матнитопровад, устанавливают квадратные магниты 5 и 6 (см. фиг, 89) в овальные вырезы 55 пластин 53, устанавливают вторую пластину 47 и фиксируют винтами 13 и гайками 14 элементы конструкций по восьмому варианту (см. фиг. 90).

Предпочтительно одну пару комплектов элементов крепежа поз. 12, 13, 14 установить до установки магнитов 5 и 6 с соотношением толщины и размера в плане 1: 3; а

I другую — после установки этих магнитов

Формула изобретения

1, Шаговый электродвигатель, содержащий установленный на немагнитных плапо крайней мере относительно одной плоскости сймметрии магнитопровод с обмоткой и парой полюсных наконечников, по ленных параллельно магнитопроводу пластин, конструктивные элементы крепления пластйн магнитопровода, зубчатый ротор, опоры вала которого закреплены на технологичности, пластины выполнены одистин включают плоские составные части. размещенные с внешних торцев пластин и служащие для крепления магнитов, размещенных между их параллельными торцами.

2. Электродвигатель no n. 1, о т л и ч а юшийся тем, что пластины симметричны в трех взаимно перпендикулярных плоскостях, 3. Электродвигатель по пп, 1 и 2, о тл и4. Электродвигатель по пп. 1-3, о т л и ч аю шийся тем, что корпус снабжен по крайней мере одной пластиной, установленной перпендикулярно по отношению к плоскости магнитопроводэ и закрепленной своими концами в пазах, выполненных в полюсных наконечниках магнитопровода.

1785066

5. Электродвигатель по п,4, о тл ича ю. шийся тем, что магнит выполнен в виде части кольца.

6. Электродвигатель по пи. 1-3, о т л и ч аю шийся тем, что корпус снабжен дополни- 5 тельной парой параллельных магнитопроводу пластин, расположенных с внешних торцев основных пластин.

7. Электродвигатель по и. 6, о т л и ч а юшийся тем, что корпус снабжен второй 10 парой дополнительных пластин, установ- ленных в перпендикулярной основным пластинам плоскости с размещением концов второй пары дополнительных пластин в тех же пазах основных пластин. в которых раз- 15 мещены магниты с образованием закрытой полости для защищенности ротора;

8. Электродвигатель по пп. 4-7, о тл и ч аю шийся тем, что по крайней мере одна из пластин, установленных перпендикулярно 20 основным пластйнам, выполнена изогнутой.

9. Электродвигатель по и. 6, о т л и ч а юшийся тем, что вырезы для магнитов B основных пластинах корпуса выполнены открытыми с внешней стороны по отношению 25 к центральному отверстию под опоры вращения вала ротора, причем корпус снабжен второй дополнительной парой пластин, параллельных магнитопроводу и снабженных вырезами для магнитов, закрытых с внещ- 30 ней стороны по отношению к центральному отверстию.

10. Электродвигатель по и. 9, о т л и ч аю шийся тем, что корпусные пластины второй дойолнительной пары установлены 35 между торцами магнитопровода и основных пластин и имеют отверстие для размещения ротора.

11. Электродвигатель по и. 9, о тл и ч ающи и с я тем,,что корпусные пластины 40 второй дополнительной пары установлены . между торцами основных: пластин и первой пары дополнительных пластин и выполнены с овальными вырезами для размещения концов магнитов.

12. Электродвигатель по пп. 1-11, о т л ич а ю шийся тем, что магниты выполнены изотропными.

13. Электродвигатель по и. 12, о т л и ч ею шийся тем, что магниты выполнены с квадратным сечением.

14. Электродвигатель по пп. 1-13, о т л ич а ю шийся тем, что магниты расположены по окружности двухзубцового ротора в секторе угловой протяженности л/3 при такой же угловой протяженности полюсов магнитопровода, а ротор имеет аксиально смещенные зубцы угловой протяженности л /3 и угловой протяженности в пределах

7/12ю + 1/12л .

15. Электродвигатель по и. 14, о т л и ч аю шийся тем, что ротор выполнен по меньшей мере из двух двухзубцовых дисковых частей.

16. Электродвигатель по и. 15, о т л и ча io шийся тем, что дисковые части ротора выполнены одинаковыми"й развернуты по отношению друг к другу на половину оборота.

17. Электродвигатель по пп. 15 и 16, о тл и ч а ю шийся тем, что он снабжен ведущим колесом часового редуктора, заод-. но с колесом выполнен вал ротора, а диски ротора с протяженностью зубцов л /3 и

7/12 Ф+ 1/12л установлены по разные стороны от ведущего колеса часового редуктора.

18. Электродвигатель по пп, 16 и 17. о тл и ч а ю шийся тем, что одинаковые дисковые части двухзубцового ротора попарно развернуты по отношению друг к другу на половину оборота.

19. Электродвигатель по пп. 5, 12, 1418, о тл и ч а ю щи и с я тем, что радиальный зазор между ротором и магнитом составляет от двух до десяти зазоров между ротором и магнитопроводом.

1785066

1785066

1785066

1785066

Фна. 1и

in

Фиг. о

1785066

p«yz тб

1785066.1785066

1785066

Но

Фиг. 22 гь

ФисО и е

Фие. И но а м

1785066

Фис. 2{

1785066

1785066

Фиг. О иг.

Фиг. _#_

1785066

1785066

1785066

1785066 фиг 42

Фиг 43

1785066

1785066

JE

z1 . 1785066

1785066

1785066

1785066

1785066

1785066

gluz 7

1785066

Фиа 72

1785066

Рог 7Ю (Риг 77

1785066

Фаа Ж

Фиг. 7Я

1785066

1785066

@аг.87

1785066

Фие. И

1ие.80

Pvzf1

1785066

Составитель А. Краснопевцев

Техред М.Моргентал Корректор Н.Гунько

Редактор

Заказ 4369 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР !13035. Москва, Ж-35,.Раушскал наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101