Шаговый электродвигатель
Авторы патента:
Использование: в автоматических системах и в электроприводах с цифровым управлением. Сущность изобретения: цилиндрическая поверхность постоянного магнита ротора выполнена ступенчатой, при этом цилиндрический выступ в средней части постоянного магнита размещен в аксиальном воздушном промежутке с зазором относительно торцевых поверхностей зубчатых магнитопроводов, а его наружный диаметр выполнен больше внутреннего диаметра кольцевых зубчатых магнитопроводов. 1 ил.
Изобретение относится к электрическим машинам, преобразующим электрическую энергию в виде импульсов тока в дискретное перемещение вала, и может быть использовано в автоматических системах и в электроприводах с цифровым управлением.
Известен шаговый электродвигатель, содержащий статор и ротор. Статор содержит кольцевой постоянный магнит, намагниченный вдоль оси, и установленные с разных сторон от магнита магнитопровод обмотки управления статора и магнитопровод обмотки возбуждения статора. Магнитопровод обмотки управления статора состоит из полюсных венцов, объединенных магнитомягким венцом, а магнитопровод обмотки возбуждения статора состоит из полюсных венцов и ярма [1] Недостатком шагового электродвигателя являются высокий вес и габариты вследствие того, что его магнитопроводы занимают большой объем и значительно увеличивают размеры электродвигателя в осевом направлении. Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату является принятый прототип, низкоинерционный шаговый электродвигатель, содержащий статор, ротор, включающий аксиально намагниченный цилиндрический постоянный магнит, и два неподвижно закрепленных на валу кольцевых зубчатых магнитопровода. Каждый из магнитопроводов выполнен в виде стакана, цилиндрическая стенка которого охватывает снаружи один из полюсов постоянного магнита и опирается на вал ротора посредством дискообразной стенки, установленной с осевым зазором относительно этого полюса. Между цилиндрическими стенками обоих магнитопроводов имеется осевой воздушный промежуток [2] Электродвигатель, принятый за прототип, более компактен и имеет меньший вес, поскольку его магнитопроводы охватывают снаружи полюса магнита. Недостаток электродвигателя состоит в том, что при его работе между зубчатыми магнитопроводами возникает значительный магнитный поток рассеяния, что приводит к неполному использованию постоянного магнита и снижению коэффициента полезного действия электродвигателя. Снижать же магнитный поток рассеяния за счет увеличения воздушного промежутка между магнитопроводами нецелесообразно в связи с тем, что при этом возрастают габариты и вес электродвигателя. Задача изобретения состоит в том, чтобы уменьшить магнитный поток рассеяния и, таким образом, повысить мощность двигателя. Поставленная задача решается тем, что в шаговом электродвигателе, содержащем статор, ротор с аксиально намагниченным цилиндрическим постоянным магнитом и закрепленными на валу кольцевыми зубчатыми магнитопроводами, разделенными на валу кольцевыми зубчатыми магнитопроводами, разделенными воздушным промежутком, согласно изобретению, цилиндрическая поверхность постоянного магнита выполнена ступенчатой, при этом цилиндрический выступ в средней части постоянного магнита размещен в аксиальном воздушном промежутке с зазором относительно торцевых поверхностей зубчатых магнитопроводов, а его наружный диаметр выполнен больше внутреннего диаметра кольцевых зубчатых магнитопроводов. Благодаря цилиндрическом выступу на постоянном магните, в аксиальном воздушном зазоре между магнитопроводами может создаваться компенсирующий магнитный поток, направленный встречно по отношению к магнитному потоку рассеяния. Это снижает потоки рассеяния и, как следствие, повышает коэффициент полезного действия электродвигателя. Поскольку цилиндрический выступ, даже малой толщины, существенно снижает потоки рассеяния, то при его наличии обеспечивается возможность дополнительно сблизить зубчатые магнитопроводы за счет уменьшения аксиального воздушного промежутка. При этом вес и габариты электродвигателя могут быть дополнительно уменьшены без снижения мощности. Другие технические решения, содержащие признаки, изложенные в формуле изобретения в качестве отличительных, не известны, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критериям "новизна" и "изобретательский уровень". Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображен шаговый электродвигатель в разрезе. Электродвигатель имеет корпус 1 с установленным в нем зубчатым статором 2, на явно выраженных полюсах которого расположена обмотка 3, и ротор, включающий в себя вал 4, цилиндрический постоянный магнит 5, намагниченный в аксиальном направлении, и два зубчатых магнитопровода 6 и 7, неподвижно закрепленных на валу 4. На внешней цилиндрической поверхности 8 магнита 5 имеется цилиндрический выступ 9, установленный в аксиальном воздушном промежутке 10 между магнитопроводами 6 и 7 с зазорами 11 и 12 относительно торцевых поверхностей 13 и 14. Электродвигатель работает следующим образом. При подаче питания к обмотке 3 благодаря зубчатости статора 2 и магнитопроводов 6 и 7 на последние действует вращающий момент, приводящий вал 4 во вращение. Основной магнитный поток, создаваемый постоянным магнитом 5, проходит через магнитопровод 6, статор 2, корпус 1 и далее, аналогичным путем в обратном направлении, замыкается на второй полюс магнита 5 через магнитопровод 7. В аксиальном воздушном промежутке 10 возникают два потока. Один из них является потоком рассеяния от основного магнитного потока, а второй, направленный встречно по отношению к потоку рассеяния, является компенсирующим потоком и создается цилиндрическим выступом 9, торцевые поверхности которого представляют собой дополнительные полюса магнита 5. По своей силе и встречной направленности компенсирующий поток гасит поток рассеяния вследствие чего в зоне, примыкающей к воздушному промежутку 10, снижаются потоки рассеяния. Зазоры 11 и 12 предотвращают размагничивание цилиндрического выступа 9 магнитным полем, создаваемым основной массой магнита 5. Магнитное поле статора 2, взаимодействуя с магнитным полем постоянного магнита 5, приводит во вращение зубчатые магнитопроводы 6 и 7 вместе с валом 4 и магнитом 5. В электродвигателе снижены магнитные потоки рассеяния, что повышает его коэффициент полезного действия и одновременно по0зволяет уменьшить аксиальный воздушный промежуток 10, а следовательно, уменьшить вес и габариты электродвигателя за счет соответствующего уменьшения долины корпуса 1 и вала 4.Формула изобретения
Шаговый электродвигатель, содержащий статор, ротор с аксиально намагниченным цилиндрическим постоянным магнитом и неподвижно закрепленными на валу кольцевыми зубчатыми магнитопроводами, разделенными осевым воздушным промежутком, отличающийся тем, что цилиндрическая поверхность постоянного магнита выполнена ступенчатой, при этом цилиндрический выступ в средней части постоянного магнита размещен в аксиальном воздушном промежутке с зазором относительно торцевых поверхностей зубчатых магнитопроводов, а его наружный диаметр выполнен больше внутреннего диаметра кольцевых зубчатых магнитопроводов.РИСУНКИ
Рисунок 1
Похожие патенты:
Шаговый электродвигатель // 2093946
Изобретение относится к электрическим машинам, преобразующим электрическую энергию в виде импульсов тока в дискретное перемещение вала, и может быть использовано в автоматических системах и в электроприводах с цифровым управлением
Индукторный электродвигатель // 2088032
Изобретение относится к области электрических машин, а именно к синхронным электродвигателям индукторного типа
Шаговый электрический двигатель // 2082276
Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрическим машинам импульсного действия
Шаговый электродвигатель // 2077108
Индукторный электродвигатель // 2075816
Изобретение относится к области электрических машин, а именно к синхронным двигателям индукторного типа
Шаговый электродвигатель // 2074489
Шаговый электродвигатель с активным ротором // 2056697
Синхронный редукторный двигатель // 2054220
Изобретение относится к электрическим машинам и может быть использовано, например, в низкоскоростных электроприводах бытового назначения
Двигатель с шаговым вращением якоря // 2046522
Изобретение относится к электрическим машинам, а именно к электродвигателям с шаговым вращением якоря преимущественно для транспортирования жидких, газо- и парообразных сред под высоким давлением, особенно для приведения в действие запорно-регулирующих органов трубопроводных арматур
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в дискретном электроприводе
Шаговый двигатель // 2101840
Изобретение относится к области электромашиностроения, в частности к шаговым двигателям (ШД)
М-фазный шаговый электродвигатель // 2113755
Изобретение относится к электротехнике, а точнее к реактивным шаговым электродвигателям
Изобретение относится к электротехнике, конкретно к электроприводу
Однофазный синхронный электродвигатель // 2152119
Изобретение относится к электрическим машинам и может быть использовано для сервопривода при повышенных требованиях к уровню пульсаций вращающего момента
Электромагнитный двигатель (варианты) // 2176845
Изобретение относится к электротехнике, в частности к электромагнитным двигателям, используемым в различных отраслях науки и техники
Электромагнитный шаговый двигатель // 2210850
Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в приборах автоматики и в электромеханических исполнительных устройствах, преобразующих электрическую энергию, поданную в виде импульса, в дискретное перемещение вала
Реактивный шаговый электродвигатель // 2214029
Изобретение относится к области электротехники, а именно к реактивным шаговым электродвигателям
Реактивный шаговый электродвигатель // 2214030
Изобретение относится к области электротехники и касается особенностей выполнения шаговых двигателей
Реактивный шаговый электродвигатель // 2214030
Изобретение относится к области электротехники и касается особенностей выполнения шаговых двигателей