×
27.08.2016
216.015.512f

ШАГОВЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к электрическим машинам, а конкретно к шаговым электродвигателям с дискретным вращением, и может быть использовано в качестве исполнительного двигателя, например, в системах без датчика угла. Технический результат заключается в обеспечении конструкции электродвигателя, допускающей большие скорости вращения и надежную работу на подвижном основании. Шаговый электродвигатель содержит корпус 1 и подшипниковые щиты 2, 3, на которых установлены магнитопроводы 4, 5. На магнитопроводе 4 установлены клиновидные зубцы 6 с катушками 7. Диски статора 8 установлены на втулке 9 статора, а диски 10 ротора - на втулке 11 ротора, закрепленной на валу 12, опирающемся на подшипники 13, 14. Диски статора имеют чередующиеся ферромагнитные и немагнитные элементы, диски ротора выполнены из магнитотвердых материалов с аксиально намагниченными секторами чередующейся полярности. Ферромагнитные элементы дисков статора образуют шесть групп, ферромагнитные элементы которых смещены по отношению намагниченных секторов на треть зубцового деления. 8 ил.
Основные результаты: Шаговый электродвигатель, содержащий корпус, вал с подшипниками, пакет статора с зубцами и с многофазной обмоткой, чередующиеся диски ротора и статора, диски статора выполнены из ферромагнитных и немагнитных элементов в виде секторов, пакет статора, выполненный в виде двух колец из ленты электротехнической стали путем навивки, расположенных по торцам электродвигателя, накладные зубцы с катушками, установленными на торцевой поверхности магнитопровода статора, на поверхности и на другом магнитопроводе имеются клиновидные выступы, при этом выступы зубцов, магнитопровода и ферромагнитные элементы дисков статора имеют свои одинаковые угловые размеры и положения, отличающийся тем, что диски ротора выполнены с аксиально намагниченными секторами чередующейся полярности, равномерно расположенными по окружности, причем намагниченные сектора дисков ротора имеют свои одинаковые угловые размеры, совпадающие с размерами ферромагнитных элементов дисков статора, на соседних зубцах выступы сдвинуты по отношению друг к другу на 1/m полюсного деления ротора относительно равномерного распределения, где m - число фаз.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к электрическим машинам, а конкретно к шаговым электродвигателям с дискретным вращением, и может быть использовано в качестве исполнительного двигателя с большим вращающим моментом в механических системах с большим ресурсом работы при ударных нагрузках, например, в системах без датчика угла.

Известен шаговый электродвигатель, содержащий корпус, магнитопровод ротора с зубцами на валу, 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, 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 ротора и ферромагнитные элементы цилиндров ротора имеют свои одинаковые угловые положения (Афанасьев А.Ю., Давыдов Н.В. Шаговый электродвигатель. Патент РФ №2321144, МПК7 H02К 37/02, Опубл. 2008.03.27, Бюл. №9) - [1].

Его недостатком является наличие тонкостенных полых цилиндров с консольным креплением, что усложняет технологию изготовления, ограничивает скорость вращения и снижает надежность при работе на подвижном основании.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является шаговый электродвигатель, содержащий корпус, вал с подшипниками, пакет статора с зубцами и с многофазной обмоткой, чередующиеся диски статора и ротора выполнены из ферромагнитных и немагнитных элементов в виде секторов, пакет статора выполнен в виде двух колец из ленты электротехнической стали путем навивки, расположенных по торцам электродвигателя, накладные зубцы с катушками, установленными на торцевой поверхности магнитопровода статора, на поверхности зубцов и на другом магнитопроводе имеются клиновидные выступы, при этом выступы зубцов, магнитопровода и ферромагнитные элементы дисков статора имеют свои одинаковые угловые размеры и положения, на соседних зубцах выступы сдвинуты относительно друг друга на 1/m зубцового деления, где m - число фаз (Афанасьев А.Ю., Милосердое В.Ф., Завгороднев М.Ю. Заявка №2013139394/07 от 23.08.2013, решение о выдаче патента от 29.10.2014) - [2].

Его недостатком является наличие ферромагнитных и немагнитных элементов дисков ротора, что усложняет технологию изготовления и уменьшает энергетические показатели из-за реактивной природы момента.

Технический результат, на достижение которого направлено заявленное изобретение, заключается в улучшении технологичности конструкции и энергетических показателей.

Технический результат достигается тем, что в шаговом электродвигателе, содержащем корпус, вал с подшипниками, пакет статора с зубцами и с многофазной обмоткой, чередующиеся диски ротора и статора, диски статора выполнены из ферромагнитных и немагнитных элементов в виде секторов, пакет статора выполнен в виде двух колец из ленты электротехнической стали путем навивки, расположенных по торцам электродвигателя, накладные зубцы с катушками, установленными на торцевой поверхности магнитопровода статора, на поверхности зубцов и на другом магнитопроводе имеются клиновидные выступы, при этом выступы зубцов, магнитопровода и ферромагнитные элементы дисков статора имеют свои одинаковые угловые размеры и положения, новым является то, что диски ротора выполнены из магнитотвердого материала с аксиально намагниченными секторами чередующейся полярности, равномерно расположенными по окружности, причем намагниченные сектора дисков ротора имеют свои одинаковые угловые размеры, совпадающие с размерами ферромагнитных элементов дисков статора, на соседних зубцах выступы сдвинуты по отношению друг к другу на 1/m полюсного деления ротора относительно равномерного распределения, где m - число фаз.

Сущность заявленного изобретения поясняется на Фиг. 1 - Фиг. 8, где:

Фиг.1 - продольное сечение шагового электродвигателя с одной обмоткой статора;

Фиг. 2 - продольное сечение шагового электродвигателя с двумя обмотками статора;

Фиг. 3 - зубцы с катушками; Фиг. 4 - диск статора; Фиг. 5 - диск ротора;

Фиг. 6 - развертка сечения цилиндрической поверхностью; Фиг. 7 - графики фазных напряжений;

Фиг. 8 - форма листов шихтованного ферромагнитного элемента.

Шаговый электродвигатель по фиг. 1 имеет: 1 - корпус; 2, 3 - подшипниковые щиты; 4, 5 - магнитопроводы статора; 6 - зубец; 7 - катушка; 8 - диски статора; 9 - втулка статора; 10 - диски ротора; 11 - втулка ротора; 12 - вал; 13, 14 - подшипники.

Корпус 1 жестко связан с подшипниковыми щитами 2, 3. На них установлены кольцевые магнитопроводы 4, 5 статора. На магнитопроводе 4 имеются шесть зубцов 6 с катушками 7.

Диски 8 статора закреплены на втулке 9 статора, установленной на корпусе 1. Диски 10 ротора установлены на втулке 11 ротора. Вал 12 опирается на подшипники 13, 14, установленные в подшипниковых щитах 2, 3.

Магнитопроводы 4, 5 и зубцы 6 выполнены лентой из электротехнической стали путем навивки. Диски 8 статора выполнены из чередующихся элементов из магнитомягкого (на фиг. 4 показаны светлым цветом) и немагнитного материалов (на фиг. 4 показаны темным цветом), образующие шесть групп по числу зубцов статора. Магнитные элементы имеют форму секторов и выполнены из шихтованной электротехнической стали, причем ферромагнитные элементы соседних групп сдвинуты относительно друг друга на 1/3 угла намагниченного сектора ротора.

Диски 10 ротора выполнены из магнитотвердого материала с аксиально намагниченными секторами чередующийся полярности, расположенные равномерно по окружности, имеющие с одной стороны северные полюса (на фиг. 5 показаны светлыми) и южные полюса (на фиг. 5 темными).

Числа элементов дисков статора и намагниченных секторов ротора на полюс отличаются на единицу. На фиг. 4, 5 показан случай, когда р=1, число секторов диска статора zc=36, диска ротора zp=52.

Зубцы 6 имеют вид секторов из электротехнической стали и содержат коронки (показаны на фиг. 3 слева). Они установлены на магнитопроводе 4 статора. На поверхности зубцов и на другом магнитопроводе имеются клиновидные выступы, на соседних зубцах выступы сдвинуты по отношению к друг другу на 1/m полюсного деления ротора относительно равномерного распределения, где m - число фаз. Катушки, расположенные диаметрально, соединены последовательно согласно и образуют три фазы обмотки статора: А, В и С. На фиг. 3 буквами Χ, Υ, Ζ обозначены зубцы с катушками, создающими магнитные потоки, направленные противоположно потокам зубцов А, В, С. Число пар полюсов здесь p=1. Например, если зубец А создает полюс Ν, то зубец Х - полюс S.

Все ферромагнитные элементы и выступы зубцов, а также намагниченные сектора имеют свои одинаковые угловые размеры и положения.

Шаговый электродвигатель работает следующим образом. При подаче на фазу А статора импульса напряжения (см. фиг. 7) ротор поворачивается в положение, при котором соответствующие намагниченные сектора ротора располагаются напротив выступов на зубцах фазы А и соответствующих ферромагнитных элементов дисков статора.

При подаче на фазу В статора импульса напряжения ротор поворачивается на треть зубцового деления в положение, при котором соответствующие намагниченные сектора на каждом диске ротора располагаются напротив выступов на зубцах фазы В и соответствующих ферромагнитных элементов дисков статора и т.д. В данном случае каждый импульс вызывает поворот ротора на угол 2π/3zp=π/39. Если импульсы имеют частоту f, то ротор вращается с угловой скоростью ωp=2πf/3zp.

У шагового электродвигателя по фиг. 2 имеются две обмотки, расположенные на двух кольцах 4, 5 пакета статора, что облегчает охлаждение и делает симметричным магнитное поле в рабочей зоне.

Наличие нескольких дисков статора и ротора вызывает многократную деформацию магнитного поля в зоне дисков, что увеличивает развиваемый момент и позволяет улучшить массогабаритные показатели.

На торцевой поверхности магнитопровода 5 статора, обращенной к активной зоне, имеются клиновидные выступы в виде секторов, повторяющие по форме и количеству ферромагнитные элементы дисков статора, что увеличивает развиваемый момент.

На фиг. 6 показана цилиндрическая развертка сечения шагового электродвигателя при нулевом моменте нагрузки и подаче импульса на фазу В.

Ферромагнитные элементы статора выполнены из электротехнической стали шихтованными для уменьшения потерь в стали на вихревые токи, поскольку в процессе работы магнитная индукция в секторах изменяется. На фиг. 8 показана форма листов шихтованного ферромагнитного элемента, выполняемого из электротехнической стали. А сектора ротора представляют собой аксиально намагниченные сектора чередующейся полярности, расположенные равномерно по окружности.

Передача момента редуктора является упругой. При увеличении момента нагрузки на валу медленного вращения он отстает на некоторый угол от положения, соответствующего холостому ходу.

Благодаря выполнению дисков ротора из магнитотвердого материала он имеет однородную структуру и более технологичен в изготовлении. Диски ротора имеют свое магнитное поле, взаимодействующее с токами обмотки статора и создающее активный электромагнитный момент. За счет этого электродвигатель имеет повышенные энергетические показатели.

Шаговый электродвигатель, содержащий корпус, вал с подшипниками, пакет статора с зубцами и с многофазной обмоткой, чередующиеся диски ротора и статора, диски статора выполнены из ферромагнитных и немагнитных элементов в виде секторов, пакет статора, выполненный в виде двух колец из ленты электротехнической стали путем навивки, расположенных по торцам электродвигателя, накладные зубцы с катушками, установленными на торцевой поверхности магнитопровода статора, на поверхности и на другом магнитопроводе имеются клиновидные выступы, при этом выступы зубцов, магнитопровода и ферромагнитные элементы дисков статора имеют свои одинаковые угловые размеры и положения, отличающийся тем, что диски ротора выполнены с аксиально намагниченными секторами чередующейся полярности, равномерно расположенными по окружности, причем намагниченные сектора дисков ротора имеют свои одинаковые угловые размеры, совпадающие с размерами ферромагнитных элементов дисков статора, на соседних зубцах выступы сдвинуты по отношению друг к другу на 1/m полюсного деления ротора относительно равномерного распределения, где m - число фаз.
ШАГОВЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ
ШАГОВЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ
ШАГОВЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ
ШАГОВЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ
ШАГОВЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ
ШАГОВЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ
ШАГОВЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 142 items.
27.01.2013
№216.012.2154

Магнитный редуктор

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам, и электромагнитным механизмам и касается особенностей выполнения бесконтактных магнитных редукторов, которые могут быть использованы в качестве передаточного устройства в механических системах с большим...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474033
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.05.2013
№216.012.45b2

Магнитный редуктор

Изобретение относится к области электротехники и электромагнитных механизмов, а именно к бесконтактным магнитным редукторам, и может быть использовано в качестве передаточного устройства в механических системах с большим ресурсом работы при ударных нагрузках. Технический результат, достигаемый...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483419
Дата охранного документа: 27.05.2013
10.11.2013
№216.012.802d

Электромагнитная муфта

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электромагнитным муфтам, и может быть использовано для дистанционного управления сцеплением валов при ударной нагрузке и большом передаваемом моменте. Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498486
Дата охранного документа: 10.11.2013
20.11.2013
№216.012.8383

Синхронный электродвигатель

Изобретение относится к области электротехники, а именно к синхронным электродвигателям с реактивным ротором, и может быть применено в электромеханических системах. Предлагаемый синхронный электродвигатель содержит магнитопровод статора (2) с зубцами (3), выполненный из шихтованной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002499343
Дата охранного документа: 20.11.2013
20.11.2013
№216.012.8384

Синхронный электродвигатель

Изобретение относится к области электротехники, а именно к синхронным электродвигателям с реактивным ротором, и может быть применено в электромеханических системах с большими скоростями вращения, например в компрессоростроении. В предлагаемом синхронном электродвигателе П-образные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002499344
Дата охранного документа: 20.11.2013
10.03.2015
№216.013.2efb

Устройство оценивания параметров и процессов асинхронного электродвигателя

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для автоматизированной идентификации параметров электропривода с асинхронными электродвигателями. Технический результат - расширение области применения. Устройство содержит трехфазный асинхронный электродвигатель,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002543495
Дата охранного документа: 10.03.2015
20.03.2015
№216.013.3430

Синхронный электродвигатель с магнитной редукцией

Изобретение относится к электрическим машинам, а конкретно к синхронным двигателям с возбуждением от постоянных магнитов, и может быть использовано в качестве мотора-колеса автомобилей. Технический результат заключается в технологичности конструкции и большой скорости вращения электродвигателя,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002544835
Дата охранного документа: 20.03.2015
20.03.2015
№216.013.3431

Шаговый электродвигатель

Изобретение относится к электрическим машинам, а конкретно к шаговым электродвигателям с дискретным вращением, и может быть использовано в качестве исполнительного двигателя с большим вращающим моментом в механических системах с большим ресурсом работы при ударных нагрузках, например в системах...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002544836
Дата охранного документа: 20.03.2015
27.03.2015
№216.013.3572

Магнитный редуктор

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве передаточного устройства в механических системах с большим ресурсом работы при ударных нагрузках. Технический результат - уменьшение массы и потерь в стали магнитного редуктора, вибрации. Магнитный редуктор...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002545166
Дата охранного документа: 27.03.2015
27.03.2015
№216.013.3573

Синхронный электродвигатель

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве исполнительного двигателя с большим вращающим моментом. Технический результат - создание синхронного электродвигателя с более технологичной конструкцией, допускающей большие скорости вращения и работу на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002545167
Дата охранного документа: 27.03.2015
Showing 1-10 of 81 items.
27.01.2013
№216.012.2154

Магнитный редуктор

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам, и электромагнитным механизмам и касается особенностей выполнения бесконтактных магнитных редукторов, которые могут быть использованы в качестве передаточного устройства в механических системах с большим...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474033
Дата охранного документа: 27.01.2013
20.11.2013
№216.012.8384

Синхронный электродвигатель

Изобретение относится к области электротехники, а именно к синхронным электродвигателям с реактивным ротором, и может быть применено в электромеханических системах с большими скоростями вращения, например в компрессоростроении. В предлагаемом синхронном электродвигателе П-образные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002499344
Дата охранного документа: 20.11.2013
10.03.2015
№216.013.2efb

Устройство оценивания параметров и процессов асинхронного электродвигателя

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для автоматизированной идентификации параметров электропривода с асинхронными электродвигателями. Технический результат - расширение области применения. Устройство содержит трехфазный асинхронный электродвигатель,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002543495
Дата охранного документа: 10.03.2015
20.03.2015
№216.013.3431

Шаговый электродвигатель

Изобретение относится к электрическим машинам, а конкретно к шаговым электродвигателям с дискретным вращением, и может быть использовано в качестве исполнительного двигателя с большим вращающим моментом в механических системах с большим ресурсом работы при ударных нагрузках, например в системах...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002544836
Дата охранного документа: 20.03.2015
27.03.2015
№216.013.3572

Магнитный редуктор

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве передаточного устройства в механических системах с большим ресурсом работы при ударных нагрузках. Технический результат - уменьшение массы и потерь в стали магнитного редуктора, вибрации. Магнитный редуктор...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002545166
Дата охранного документа: 27.03.2015
27.03.2015
№216.013.3573

Синхронный электродвигатель

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве исполнительного двигателя с большим вращающим моментом. Технический результат - создание синхронного электродвигателя с более технологичной конструкцией, допускающей большие скорости вращения и работу на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002545167
Дата охранного документа: 27.03.2015
20.11.2015
№216.013.91a4

Электромагнитная муфта

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электромагнитным муфтам сцепления, и может быть использовано для дистанционного автоматического сцепления валов. Технический результат заключается в повышении КПД и в обеспечении возможности сцепления валов при их разных скоростях вращения, в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002568900
Дата охранного документа: 20.11.2015
20.08.2016
№216.015.4d30

Резцовая головка для удаления внутреннего грата в электросварных трубах

Изобретение относится к области производства труб и может быть использовано для снятия внутреннего грата при изготовлении электросварных труб. Резцовая головка содержит корпус 1 с жестко закрепленными в нем передним и задним опорными роликами 4 и 5, резцедержатель 2 с резцом 3, рычаг 6 с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002595163
Дата охранного документа: 20.08.2016
27.08.2016
№216.015.4e1f

Камера сгорания газотурбинного двигателя с регулируемым распределением воздуха

Камера сгорания газотурбинного двигателя с регулируемым распределением воздуха содержит корпус, размещенную в ней жаровую трубу с форсунками и завихрителем с входным коническим участком, состоящую из двух телескопически соединенных между собой передней и задней частей. Каждая из частей жаровой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002595287
Дата охранного документа: 27.08.2016
27.08.2016
№216.015.4e73

Способ переноса изображений с трансферной пленки на металлоизделия объемной конструкции электротермовакуумной обработкой

Изобретение относится к области технологии нанесения полимерных порошковых красок и композиций на их основе в электростатическом поле и предназначено для получения высокопрочных изображений на металлических изделиях при изготовлении цветных надписей, информационно-указательных знаков, рисунков...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002595537
Дата охранного документа: 27.08.2016
+ добавить свой РИД