ГАРМОНИЧЕСКИЙ ШАГОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

ГАРМОНИЧЕСКИЙ ШАГОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ


RU (11) 2022440 (13) C1

(51) 5 H02K37/02 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 07.12.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 4482642/07 
(22) Дата подачи заявки: 1988.07.29 
(45) Опубликовано: 1994.10.30 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Дискретный электропривод с шаговыми двигателями./Под ред.М.Г.Чиликина. М.: ГЭИ, 1971, с.210-211. 
(71) Заявитель(и): Краснопевцев Александр Иванович; Шватов Виктор Александрович 
(72) Автор(ы): Краснопевцев Александр Иванович; Шватов Виктор Александрович 
(73) Патентообладатель(и): Краснопевцев Александр Иванович; Шватов Виктор Александрович 

(54) 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. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



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 : : ... : (Zр-2) : (Zр-1) : Zр, где Zр - 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 ... : (Zc-2) : (Zc-1) : Zc, где Zc - 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 /3; на фиг. 23 - то же, с шагом /7. на фиг. 24-26 - модификация реверсивного варианта с шагом /5; на фиг. 27 - вариант с шагом /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 ... : Zр - 2 : Zр - 1 : zр, где Zр - 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 : ... : Zс - 2 : Zс - 1 : Zс, где Zс - 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.