Гармонический шаговый двигатель

 

Использование: в часовых механизмах. Сущность изобретения: двигатель содержит зубчатый ротор и магнитопровод с ярмом и зубчатыми полюсными наконечниками, а также магнит с наконечниками. Обмотка управляется знакопеременными электрическими сигналами произвольной формы и длительности в широком диапазоне по амплитуде. 4 з.п.ф-лы, 27 ил.

Изобретение относится к области шаговых двигателей.

Известны гармонические шаговые двигатели, содержащие зубчатый ротор и статор с обмоткой, магнитом и зубчатым магнитопроводом.

Известные двигатели имеют ограниченную область применения, поскольку чувствительны к изменению амплитуды, длительности и формы электрического сигнала управления. Другими недостатками известных двигателей являются относительная сложность выполнения магнитной системы и неспособность к реверсированию.

Цель изобретения - расширение области применения двигателя за счет обеспечения практического совпадения устойчивого положения ротора и при наличии тока определенной полярности, при отсутствии тока под действием системы магнитной фиксации, упрощение магнитной системы двигателя и обеспечение возможности реверсирования.

Поставленная цель достигается тем, что в шаговом двигателе гармоническом, содержащем зубчатый ротор и статор с обмоткой, магнитом и зубчатым магнитопроводом, зубцы ротора и промежутки между ними выполнены с таким соотношением угловых протяженностей: 1 : 2 : 3 : : ... : (Z_р-2) : (Z_р-1) : Z_р, где Z_р - число зубцов ротора, а протяженность зубцов магнитопровода обмотки статора одинакова с минимальной протяженностью зубца ротора, либо зубцы статора и ротора и промежутки между ними выполнены с таким соотношением угловых протяженностей: 1 : 2 : 3 ... : (Z_c-2) : (Z_c-1) : Z_c, где Z_c - число зубцов со стороны одного из торцов обмотки статора, а протяженность зубцов ротора одинакова с протяженностью минимального зубца магнитопровода обмотки статора. Можно магнитопровод обмотки статора выполнить П-образным.

Для упрощения конструкции и технологии выполнения магнитной системы целесообразно магнит установить с прилеганием между торцами пластины с гладкой поверхностью центрального отверстия и магнитопровода обмотки управления, при этом фиксаторами ротора служат по одному из зубцов на каждом конце несущего обмотку магнитопровода.

Магнит может быть установлен с прилеганием между торцами магнитопровода обмотки управления и пластины с зубчатым центральным отверстием, причем число зубцов пластины в два раза больше числа зубцов ротора.

Для уменьшения момента или обеспечения реверсирования магнит может быть установлен между торцами идентичных П-образных плат с обмотками управления, причем фиксаторами ротора служат по одному из зубцов на каждом конце каждой из плат.

На фиг. 1 показана конструкция устройства (с двухзубцовым ротором); на фиг. 2-7 вариант выполнения с трехзубцовым ротором; на фиг. 3 - вариант с четырехзубцовым ротором; на фиг. 8-10 модификация варианта с четырехзубцовым ротором; на фиг. 11-13 - то же, с шестизубцовым ротором; на фиг. 14-19 - вариант выполнения с упрощением магнитной системы; на фиг. 20 и 21 - модификация устройства с П-образным магнитопроводом; на фиг. 22 - модификация устройства с шагом π/3; на фиг. 23 - то же, с шагом π/7. на фиг. 24-26 - модификация реверсивного варианта с шагом π/5; на фиг. 27 - вариант с шагом π/5 и повышенным моментом.

Двигатель содержит зубчатый ротор 1 и магнитопровод 2 с ярмом 3 и зубчатыми полюсными наконечниками 4, а также магнит 5 с наконечником 6. Обмотка 7 управляется знакопеременными электрическими сигналами произвольной формы и длительности с широком диапазоне по амплитуде.

С поступлением электрического сигнала в обмотку ротор 1 стремится занять такое положение, при котором его зубцы займут положение напротив тех зубцов магнитопровода статора, в зазоре которых совпадут по направлению потоки магнита и обмотки. Это же самое положение практически будет и устойчивым положением при отсутствии тока. С поступлением сигнала другой полярности таким же образом ротор отработает новый шаг.

В варианте согласно фиг. 24-26 в зависимости от направления вращения работает одна из обмоток, а в варианте по фиг. 27 - моменты обеих обмоток суммируются на общем валу ротора.

Формула изобретения

1. ГАРМОНИЧЕСКИЙ ШАГОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ, содержащий зубчатый ротор и статор с обмоткой, магнитом и зубчатым магнитопроводом, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения, зубцы ротора и промежутки между ними выполнены с соотношением угловых протяженностей 1 : 2 : 3 ... : Z_р - 2 : Z_р - 1 : z_р, где Z_р - число зубцов ротора, а протяженность зубцов магнитопровода обмотки статора одинакова с минимальной протяженностью зубца ротора, либо зубцы статора и промежутки между ними выполнены с соотношением угловых протяженностей 1 : 2 : 3 : ... : Z_с - 2 : Z_с - 1 : Z_с, где Z_с - число зубцов со стороны одного из торцов обмотки статора, а протяженность зубцов ротора одинакова с протяженностью минимального зубца магнитопровода обмотки статора.

2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что магнитопровод обмотки статора выполнен П-образным.

3. Двигатель по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что магнит установлен с прилеганием между торцами пластины с гладкой поверхностью центрального отверстия и магнитопровода обмотки управления, а фиксаторами ротора служат по одному из зубцов на каждом конце несущего обмотку магнитопровода.

4. Двигатель по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что магнит установлен с прилеганием между торцами магнитопровода обмотки управления и пластины с зубчатым центральным отверстием, причем число зубцов пластины в два раза больше числа зубцов ротора.

5. Двигатель по п.2, отличающийся тем, что магнит установлен между торцами идентичных П-образных плат с обмотками управления, причем фиксаторами ротора служат по одному из зубцов на каждом конце каждой из плат.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20, Рисунок 21, Рисунок 22, Рисунок 23, Рисунок 24, Рисунок 25, Рисунок 26, Рисунок 27