ШАГОВЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

ШАГОВЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ


RU (11) 2321144 (13) C1

(51) МПК
H02K 37/02 (2006.01) 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 26.12.2008 - действует 

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

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2006142110/09 
(22) Дата подачи заявки: 2006.11.02 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2006.11.02 
(45) Опубликовано: 2008.03.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2113755 С1, 20.06.1998. RU 2246787 C2, 20.02.2005. SU 118037 A, 23.05.1957. SU 644016 A, 25.01.1979. SU 453855 A, 15.12.1974. RU 2074489 A, 27.02.1997. FR 2588131 A, 03.04.1987. DE 3723979 A, 25.02.1988. JP 63129859 A, 02.06.1988. DE 4125779 А, 17.12.1992. 
(72) Автор(ы): Афанасьев Анатолий Юрьевич (RU); Давыдов Николай Владимирович (RU) 
(73) Патентообладатель(и): Казанский государственнный технический университет им. А.Н. Туполева (RU) 
Адрес для переписки: 420111, г.Казань, ул. Карла Маркса, 10, Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева, Отдел интеллектуальной собственности 

(54) ШАГОВЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

Изобретение относится к электротехнике, к шаговым электродвигателям с реактивными роторами и может быть использовано в промышленных, транспортных и приборных электромеханических системах. Технический результат заключается в улучшении массогабаритных показателей. Электродвигатель содержит корпус, пакет статора с многофазной обмоткой и с полюсами, имеющими зубцы. Зубцы на соседних полюсах сдвинуты относительно друг друга на 1/m зубцового деления, где m - число фаз. Магнитопровод ротора выполнен с зубцами. На валу расположены коаксиальные полые цилиндры ротора, чередующиеся с полыми цилиндрами статора, которые состоят из ферромагнитных и немагнитных элементов, расположенных вдоль оси вращения. Цилиндры ротора механически связаны с магнитопроводом ротора через немагнитный диск. Цилиндры статора крепятся к корпусу при помощи немагнитной втулки. Зубцы полюсов и ферромагнитные элементы цилиндров статора, а также зубцы магнитопровода и ферромагнитные элементы цилиндров ротора имеют свои одинаковые угловые положения. Благодаря введению дополнительных полых цилиндров ротора и статора получен электродвигатель с высокими массогабаритными показателями. 7 ил. 




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к электротехнике, в частности к шаговым электродвигателям с реактивными роторами, и может быть использовано в промышленных, транспортных и приборных электромеханических системах.

Известен шаговый электродвигатель, состоящий из корпуса, вала, статора с гладкими полюсами и с трехфазной обмоткой и зубчатого ротора (В.В.Хрущев. Электрические машины систем автоматики. - Л.: Энергоатомиздат, 1985 г.) [1].

Недостатком таких двигателей являются низкие массогабаритные показатели.

Наиболее близким к заявленному электродвигателю по составу и функциональным признакам является многофазный шаговый электродвигатель, содержащий корпус, вал, ротор с зубцами и статор со смещенными относительно друг друга на 1/m (m - число фаз) зубцового деления ротора фазными зонами, состоящими из рядом расположенных зубчатых полюсов, охватываемых последовательно-встречно соединенными между собой катушками фазы (патент №2113755, Н02К 37/02, опубл. 2003.12.27, Б. №36) [2].

Недостатком данного двигателя являются низкие массогабаритные показатели, поскольку взаимодействие между статором и ротором происходит на одной цилиндрической поверхности в рабочем зазоре.

Технический результат, на достижение которого направлено заявленное изобретение, заключается в улучшении массогабаритных показателей шагового электродвигателя.

Технический результат достигается тем, что в электродвигатель, содержащий корпус, вал, магнитопровод ротора с зубцами, пакет статора с многофазной обмоткой и с полюсами, имеющими зубцы, причем зубцы на соседних полюсах сдвинуты относительно друг друга на 1/m зубцового деления, где m - число фаз, введены чередующиеся коаксиальные полые цилиндры ротора и статора, состоящие из ферромагнитных и немагнитных элементов, расположенных вдоль оси вращения, причем цилиндры ротора механически связаны с магнитопроводом ротора, а цилиндры статора - с корпусом, при этом зубцы полюсов и ферромагнитные элементы цилиндров статора, а также зубцы магнитопровода и ферромагнитные элементы цилиндров ротора имеют свои одинаковые угловые положения.

Сущность заявленного изобретения поясняется на Фиг.1-5,

где

Фиг.1 - поперечное сечение трехфазного шагового электродвигателя;

Фиг.2 - продольное сечение трехфазного шагового электродвигателя;

Фиг.3 - часть магнитной системы двигателя;

Фиг.4 - графики напряжений питания обмотки двигателя;

Фиг.5 - реализация изобретения в случае двигателя поступательного движения.

Здесь: 1 - корпус, 2 - пакет статора, 3 - многофазная обмотка, 4 - магнитопровод ротора, 5 - вал, 6 - полые цилиндры ротора, 7 - полые цилиндры статора, 8 - ферромагнитные элементы полых цилиндров статора и ротора, 9 - немагнитные элементы полых цилиндров статора и ротора, 10 - немагнитный диск, 11 - немагнитная втулка, 12 - статор, 13 - ротор, 14 - пакет статора двигателя поступательного движения, 15 - лайнер, 16 - пластина статора, 17 - пластина лайнера.

Пакет статора 2 установлен в корпусе 1 и имеет полюсы, на каждом из которых размещена одна из фаз обмотки 3 - А, В и С. На поверхностях полюсов, обращенных к зазору, имеются зубцы. Зубцы на соседних полюсах сдвинуты на треть зубцового деления. Магнитопровод ротора 4 размещен на валу 5 и имеет на наружной поверхности зубцы с тем же угловым шагом, что и зубцы на полюсах статора. Между зубцами полюсов статора и магнитопровода ротора имеются чередующиеся коаксиальные полые цилиндры ротора 6 и статора 7, причем цилиндры ротора механически связаны с магнитопроводом ротора через немагнитный диск 10, а цилиндры статора крепятся к корпусу немагнитной втулкой 11, при этом зубцы полюсов и ферромагнитные элементы 8 цилиндров статора, а также зубцы магнитопровода и ферромагнитные элементы 8 цилиндров ротора имеют свои одинаковые угловые положения.

На Фиг.3 приведена часть магнитной системы двигателя, на которой показаны силовые линии магнитного потока, проходящего через статор 12 и ротор 13.

Шаговый электродвигатель работает следующим образом. При подаче импульса напряжения на фазу А возникает магнитный поток, проходящий по соответствующим полюсам статора 2. Зубцы магнитопровода 4 ротора и ферромагнитные элементы 8 его полых цилиндров 6 притягиваются к зубцам и ферромагнитным элементам 8 полых цилиндров статора 7, расположенных напротив полюсов с фазой А. При подаче импульса напряжения на фазу В возникает магнитный поток, проходящий по полюсам с этой фазой. Зубцы магнитопровода 4 ротора и ферромагнитные элементы 8 его полых цилиндров 6 притягиваются к зубцам и ферромагнитным элементам 8 полых цилиндров статора 7, расположенных напротив полюсов с фазой В. При этом ротор поворачивается по часовой стрелки на угол, равный одной трети углового зубцового деления. Затем импульс напряжения подается на фазу С, потом на фазы А, В, С и т.д. Для реверса следует изменить порядок чередования фаз, то есть подавать импульсы на фазы в порядке С, В, А, С, В, А.

На фиг.5а показан плоский вариант шагового двигателя с большими зубцами. Сила магнитного тяжения определяется формулой



где S - площадь поверхности, на которую действует сила; В - магнитная индукция; 0 - магнитная постоянная. Сила, действующая на зубцы лайнера 15, зависит от площади поверхностей, показанных жирными линиями.

В случае магнитной редукции применяют малые зубцы (фиг.5б). В данном шаговом двигателе зубцов в три раза больше, но их высота в три раза меньше для сохранения картины магнитного поля. В результате суммарная площадь действия силы сохраняется, как и сама сила.

На Фиг.5в показан двигатель с одной дополнительной пластиной статора 16 и одной дополнительной пластиной лайнера 17. Пластины статора и лайнера состоят из ферромагнитных и немагнитных элементов (ферромагнитные элементы заштрихованы). Количество зубцов соответствует количеству зубцов в случае двигателя на Фиг.5б, но против каждого зубца лайнера есть ферромагнитный элемент, на который действуют силы со стороны зубца и ферромагнитного элемента статора. В результате общая сила будет в три раза больше.

Таким образом, введением дополнительных полых цилиндров статора и ротора получен шаговый электродвигатель с моментом, увеличенным в несколько раз, но при тех же габаритных размерах.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


Шаговый электродвигатель, содержащий корпус, вал, магнитопровод ротора с зубцами, пакет статора с многофазной обмоткой и с полюсами, имеющими зубцы, причем зубцы на соседних полюсах сдвинуты относительно друг друга на 1/m зубцового деления, где m - число фаз, отличающийся тем, что введены чередующиеся коаксиальные полые цилиндры ротора и статора, состоящие из ферромагнитных и немагнитных элементов, расположенных вдоль оси вращения, причем цилиндры ротора механически связаны с магнитопроводом ротора, а цилиндры статора - с корпусом, при этом зубцы полюсов и ферромагнитные элементы цилиндров статора, а также зубцы магнитопровода и ферромагнитные элементы цилиндров ротора имеют свои одинаковые угловые положения.





ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Электроника и электротехника




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+автомобильная -сигнализация".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "датчик" будут найдены слова "датчик", "датчики" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("датчик!").


Металлоискатели и металлодетекторы | Электронные устройства охраны и сигнализации | Электронные устройства систем связи | Приемные и передающие антенны | Электротехнические и радиотехнические контрольно-измерительные приборы и способы электроизмерений | Электронные устройства пуска, управления и защиты электродвигателей постоянного и переменного тока | Электродвигатели постоянного и переменного тока | Магниты и электромагниты | Кабельно-проводниковые и сверхпроводниковые изделия


Рейтинг@Mail.ru