×
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 31-40 of 142 items.
25.08.2017
№217.015.ba7b

Механический накопитель энергии с магнитным редуктором

Изобретение относится к области машиностроения. Механический накопитель содержит маховик и привод в виде магнитного редуктора, размещенные соосно и в герметично разделенных между собой корпусах. Маховик расположен внутри вакуумированного корпуса. Обод маховика выполнен в виде намотки на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002615607
Дата охранного документа: 05.04.2017
25.08.2017
№217.015.c032

Поршневое устройство двигателя внутреннего сгорания (варианты)

Изобретение относится к машиностроению, а конкретно к проектированию, производству и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания. Поршневое устройство содержит компрессионные кольца (3), (4), осевое расширительное кольцо (5) и маслосъемные кольца (6), (7), (8), расположенные в поршневой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616686
Дата охранного документа: 18.04.2017
25.08.2017
№217.015.c06f

Поршневое устройство двигателя внутреннего сгорания с экспандером (варианты)

Изобретение относится к машиностроению, а конкретно к проектированию, производству и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания. Поршневое устройство содержит компрессионные кольца (3) и (4), маслосъемные кольца (5), (6), (10) и осевое расширительное кольцо (11), расположенные в поршневой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616687
Дата охранного документа: 18.04.2017
25.08.2017
№217.015.c7ae

Маслосъемное поршневое устройство двигателя внутреннего сгорания

Изобретение относится к машиностроению, а конкретно к проектированию, производству и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания. Маслосъемное поршневое устройство содержит цилиндр (1), поршень (2), маслосъемные кольца (3), (4), (5) и обжимное кольцо (6), которое устраняет прорыв моторного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002619001
Дата охранного документа: 11.05.2017
25.08.2017
№217.015.c85a

Способ синтеза пространственного механизма

Изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно к синтезу пространственного механизма. Способ синтеза пространственного механизма определенной структуры с заданными кинематическими характеристиками звеньев и возможными движениями в кинематических парах заключается в поиске...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002619152
Дата охранного документа: 12.05.2017
25.08.2017
№217.015.c915

Способ гидродинамической очистки пластинчатых теплообменников и пластинчатый теплообменник для осуществления способа

Изобретение относится к теплоэнергетике, а конкретно к способам гидродинамической внутренней очистки от загрязнений пластинчатых теплообменников, и может быть использовано в энергетической, химической, металлургической и др. отраслях промышленности. Способ гидродинамической очистки пластинчатых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002619326
Дата охранного документа: 15.05.2017
25.08.2017
№217.015.cd09

Многослойная панель с ферменным заполнителем

Изобретение относится к композитным конструкционным материалам и касается многослойной панели с ферменным заполнителем. Панель представляет собой объемную структуру из композиционного материала и выполнена в виде коробчатой конструкции, состоящей из пластин со штырями по периметру и с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002619786
Дата охранного документа: 18.05.2017
26.08.2017
№217.015.d88f

Выпрямитель

Изобретение относится к силовой электронике, а конкретно к выпрямителям трехфазной системы напряжений, и может быть использовано в качестве вторичного источника питания электроприводов, устройств информационной и силовой электроники. Технический результат заключается в создании выпрямителя,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002622645
Дата охранного документа: 19.06.2017
26.08.2017
№217.015.dc7d

Цилиндропоршневая группа двигателя внутреннего сгорания

Изобретение относится к машиностроению, а конкретно к проектированию, производству и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания. Цилиндропоршневая группа содержит цилиндр (1), поршень (2), верхнее компрессионное кольцо (3), второе компрессионное кольцо (4), нижнее компрессионное кольцо (5),...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002624376
Дата охранного документа: 03.07.2017
26.08.2017
№217.015.dc96

Теплообменник-реактор

Изобретение относится к области теплотехнике и может быть использовано в энергетической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности, в частности, в процессах, протекающих с высокими тепловыми эффектами. Теплообменник-реактор, имеющий трубный пучок с разъемным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002624378
Дата охранного документа: 03.07.2017
Showing 31-40 of 81 items.
25.08.2017
№217.015.c85a

Способ синтеза пространственного механизма

Изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно к синтезу пространственного механизма. Способ синтеза пространственного механизма определенной структуры с заданными кинематическими характеристиками звеньев и возможными движениями в кинематических парах заключается в поиске...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002619152
Дата охранного документа: 12.05.2017
25.08.2017
№217.015.c915

Способ гидродинамической очистки пластинчатых теплообменников и пластинчатый теплообменник для осуществления способа

Изобретение относится к теплоэнергетике, а конкретно к способам гидродинамической внутренней очистки от загрязнений пластинчатых теплообменников, и может быть использовано в энергетической, химической, металлургической и др. отраслях промышленности. Способ гидродинамической очистки пластинчатых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002619326
Дата охранного документа: 15.05.2017
25.08.2017
№217.015.cd09

Многослойная панель с ферменным заполнителем

Изобретение относится к композитным конструкционным материалам и касается многослойной панели с ферменным заполнителем. Панель представляет собой объемную структуру из композиционного материала и выполнена в виде коробчатой конструкции, состоящей из пластин со штырями по периметру и с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002619786
Дата охранного документа: 18.05.2017
26.08.2017
№217.015.d88f

Выпрямитель

Изобретение относится к силовой электронике, а конкретно к выпрямителям трехфазной системы напряжений, и может быть использовано в качестве вторичного источника питания электроприводов, устройств информационной и силовой электроники. Технический результат заключается в создании выпрямителя,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002622645
Дата охранного документа: 19.06.2017
26.08.2017
№217.015.dc7d

Цилиндропоршневая группа двигателя внутреннего сгорания

Изобретение относится к машиностроению, а конкретно к проектированию, производству и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания. Цилиндропоршневая группа содержит цилиндр (1), поршень (2), верхнее компрессионное кольцо (3), второе компрессионное кольцо (4), нижнее компрессионное кольцо (5),...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002624376
Дата охранного документа: 03.07.2017
26.08.2017
№217.015.dc96

Теплообменник-реактор

Изобретение относится к области теплотехнике и может быть использовано в энергетической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности, в частности, в процессах, протекающих с высокими тепловыми эффектами. Теплообменник-реактор, имеющий трубный пучок с разъемным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002624378
Дата охранного документа: 03.07.2017
26.08.2017
№217.015.dfa9

Способ электролитно-плазменной сварки изделий из алюминия и его сплава

Изобретение относится к способу электролитно-плазменной сварки изделий из алюминия и алюминиевого сплава и может быть использовано при производстве металлоконструкций в различных отраслях промышленности. Предварительно совмещают зону сваривания в свариваемых изделиях. Подают на них...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002625145
Дата охранного документа: 11.07.2017
26.08.2017
№217.015.e018

Маслосъемное поршневое устройство двигателя внутреннего сгорания

Изобретение относится к маслосъемным поршневым устройствам двигателя внутреннего сгорания. Маслосъемное поршневое устройство содержит маслосъемные кольца (3), (4), (6), (7) и обжимное кольцо (5), расположенные в поршневой расточке (8). Упругость вышележащих маслосъемных колец выше упругости...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002625419
Дата охранного документа: 13.07.2017
26.08.2017
№217.015.e18c

Гиростабилизатор оптических элементов

Изобретение относится к гироскопической технике, а конкретно к двухосным гироскопическим стабилизаторам оптических элементов, работающим на подвижных объектах и предназначенным для стабилизации и управления оптическими элементами, и может найти применение в создании систем типа бинокль,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002625643
Дата охранного документа: 17.07.2017
26.08.2017
№217.015.e4d4

Ветроэлектростанция

Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности относится к ветроэлектростанциям. Ветроэлектростанция содержит воздуховод, состоящий из комплектов, каждый из которых включает сопло в виде конфузора с входной частью, рабочей части, диффузора, в выходной части снабженного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002626498
Дата охранного документа: 28.07.2017
+ добавить свой РИД