RU2022440C1

RU2022440C1 - Harmonic step motor

Info

Publication number: RU2022440C1
Authority: RU
Inventors: Александр Иванович Краснопевцев; Виктор Александрович Шватов
Original assignee: Александр Иванович Краснопевцев; Виктор Александрович Шватов
Priority date: 1988-07-29
Filing date: 1988-07-29
Publication date: 1994-10-30

Abstract

FIELD: clockworks. SUBSTANCE: motor has toothed rotor and magnetic circuit with yoke and toothed pole shoes and also magnet with shoes. Winding is controlled by sign-variable electric signals of arbitrary waveform and width in broad amplitude range. EFFECT: enhanced reliability. 5 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к области шаговых двигателей. The invention relates to the field of stepper motors.

Известны гармонические шаговые двигатели, содержащие зубчатый ротор и статор с обмоткой, магнитом и зубчатым магнитопроводом. Known harmonic stepper motors containing a gear rotor and a stator with a winding, magnet and gear magnetic circuit.

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. Known engines have a limited scope, since they are sensitive to changes in the amplitude, duration and shape of the electrical control signal. Other disadvantages of the known engines are the relative complexity of the magnetic system and the inability to reverse.

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. The purpose of the invention is the expansion of the scope of the engine by ensuring the practical coincidence of the stable position of the rotor and in the presence of current of a certain polarity, in the absence of current under the action of the magnetic fixation system, simplification of the magnetic system of the motor and the possibility of reversal.

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 : : ... : (Z_р-2) : (Z_р-1) : Z_р, где Z_р - 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 ... : (Z_c-2) : (Z_c-1) : Z_c, где Z_c - 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.This goal is achieved by the fact that in a harmonic stepper motor containing a gear rotor and a stator with a winding, magnet and a gear magnetic circuit, the teeth of the rotor and the gaps between them are made with such a ratio of angular lengths: 1: 2: 3:: ...: (Z _p -2): (Z _p -1): Z _p , where Z _p is the number of teeth of the rotor, and the length of the teeth of the magnetic circuit of the stator winding is the same with the minimum length of the tooth of the rotor, or the teeth of the stator and rotor and the gaps between them are made with such a ratio of angular lengths: 1: 2: 3 ...: (Z _c -2): (Z _c -1) : Z _c , where Z _c is the number of teeth on the side of one of the ends of the stator winding, and the length of the rotor teeth is the same as the length of the minimum tooth of the stator winding magnetic circuit. The stator winding magnetic circuit can be made U-shaped.

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. To simplify the design and technology of the magnetic system, it is advisable to install the magnet with a fit between the ends of the plate with a smooth surface of the Central hole and the magnetic core of the control winding, while the rotor clamps are one of the teeth at each end of the magnetic core carrying the winding.

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. The magnet can be installed with a fit between the ends of the magnetic circuit of the control winding and the plate with a toothed central hole, the number of teeth of the plate being two times the number of teeth of the rotor.

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. To reduce the moment or provide reversal, the magnet can be installed between the ends of identical U-shaped boards with control windings, and the rotor retainers serve one of the teeth on each end of each of the boards.

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 π/3; на фиг. 23 - то же, с шагом π/7. на фиг. 24-26 - модификация реверсивного варианта с шагом π/5; на фиг. 27 - вариант с шагом π/5 и повышенным моментом. In FIG. 1 shows the design of the device (with a two-pronged rotor); in FIG. 2-7 embodiment with a trident rotor; in FIG. 3 - a variant with a four-pronged rotor; in FIG. 8-10 modification of the variant with a four-pronged rotor; in FIG. 11-13 - the same, with a six-pronged rotor; in FIG. 14-19 - an embodiment with a simplification of the magnetic system; in FIG. 20 and 21 - modification of the device with a U-shaped magnetic circuit; in FIG. 22 - modification of the device in increments of π / 3; in FIG. 23 - the same, in increments of π / 7. in FIG. 24-26 - modification of the reverse version with step π / 5; in FIG. 27 - option with pitch π / 5 and increased torque.

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. The engine contains a gear rotor 1 and a magnetic circuit 2 with a yoke 3 and gear pole pieces 4, as well as a magnet 5 with a tip 6. The winding 7 is controlled by alternating electrical signals of arbitrary shape and duration with a wide amplitude range.

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. With the receipt of an electric signal in the winding, the rotor 1 tends to occupy a position in which its teeth will occupy a position opposite those teeth of the stator magnetic circuit, in the gap of which the fluxes of the magnet and the winding coincide in direction. The same position will practically be a stable position in the absence of current. With the arrival of a signal of a different polarity in the same way, the rotor will work out a new step.

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. In the embodiment of FIG. 24-26, depending on the direction of rotation, one of the windings operates, and in the embodiment of FIG. 27 - the moments of both windings are summed up on a common rotor shaft.

Claims

1. HARMONIC STEP-BY-STEP ENGINE, containing a gear rotor and a stator with a winding, magnet and a gear magnetic circuit, characterized in that, in order to expand the scope, the rotor teeth and the gaps between them are made with a ratio of angular lengths of 1: 2: 3 ...: Z _p - 2: Z _p - 1: z _p , where Z _p is the number of teeth of the rotor, and the length of the teeth of the magnetic circuit of the stator winding is the same with the minimum length of the tooth of the rotor, or the teeth of the stator and the gaps between them are made with a ratio of angular lengths of 1: 2: 3: ...: Z _s - 2: Z _s - 1: Z _c , where Z _c is the number of teeth from one of the ends of the stator winding, and the length of the rotor teeth is the same as the length of the minimum tooth of the stator winding magnetic circuit.

2. The engine according to claim 1, characterized in that the stator winding magnetic circuit is made U-shaped.

3. The engine according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that the magnet is mounted with a fit between the ends of the plate with a smooth surface of the Central hole and the magnetic core of the control winding, and the rotor retainers serve one of the teeth at each end of the magnetic core carrying the winding.

4. The engine according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that the magnet is mounted with a fit between the ends of the magnetic circuit of the control winding and the plate with a toothed central hole, the number of teeth of the plate being two times the number of teeth of the rotor.

5. The engine according to claim 2, characterized in that the magnet is installed between the ends of identical U-shaped boards with control windings, and the rotor retainers serve one of the teeth on each end of each of the boards.