RU2214029C2

RU2214029C2 - Reaction stepping electric motor

Info

Publication number: RU2214029C2
Application number: RU2001120876A
Authority: RU
Inventors: А.И. Краснопевцев; Н.Н. Шатилов; В.А. Шватов
Original assignee: Краснопевцев Александр Иванович; Шатилов Николай Николаевич; Шватов Виктор Александрович
Priority date: 2001-07-26
Filing date: 2001-07-26
Publication date: 2003-10-10

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: proposed reaction stepping electric motor has non-magnetic frame comprising two parts, flat U-shaped magnetic core carrying pair of similar poles and control winding anchored between parallel butts of these parts, rotor with four identical teeth arranged in pairs, two identical permanent magnets, as minimum, fixing rotor. Some magnets are placed opposite butts of teeth of rotor with lesser angular extent and some magnets are mounted opposite butts of teeth of rotor with larger angular extent. Magnets are manufactured in the form of cylinders with relation of length along axis to diameter lying within limits 1/5-1, magnets are magnetized along axis of cylinder. Non-magnetic gap between butts of magnets and rotor is 5-15 times greater than radial gap between rotor and magnetic core. EFFECT: increased ergonomics of electric motor. 1 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к миниатюрным электрическим машинам для точного приборостроения, в частности к шаговым электродвигателям реактивного типа для часов. The invention relates to miniature electric machines for precision instrumentation, in particular to reactive-type stepping motors for watches.

Известны реактивные шаговые электродвигатели, содержащие немагнитный корпус из двух частей, между параллельными торцами которых закреплен несущий обмотку управления магнитопровод, имеющий две пары одинаковых полюсов, ротор с двумя попарно одинаковыми зубцами и одинаковые постоянные магниты, фиксирующие ротор [см., например, патент Российской Федерации 2020700, кл. 5 H 02 K 37/00, 1987]. Known reactive stepper motors containing a non-magnetic casing of two parts, between the parallel ends of which is fixed a control winding magnetic core having two pairs of identical poles, a rotor with two identical teeth in pairs and the same permanent magnets fixing the rotor [see, for example, the patent of the Russian Federation 2020700, class 5 H 02 K 37/00, 1987].

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является реактивный шаговый электродвигатель, содержащий немагнитный корпус из двух частей, между параллельными торцами которых закреплен несущий обмотку управления плоский П-образный магнитопровод, имеющий на концах по паре одинаковых полюсов, ротор с четырьмя попарно одинаковыми зубцами, по меньшей мере, два одинаковых постоянных магнита, фиксирующих ротор [см. А.С. СССР 1711301, кл. 5 H 02 K 37/00, 1987 г.]. Closest to the proposed technical solution is a jet stepping motor, comprising a non-magnetic casing of two parts, between the parallel ends of which is fixed a flat U-shaped magnetic circuit carrying a control winding, having at its ends a pair of identical poles, a rotor with four pairs of identical teeth, at least , two identical permanent magnets securing the rotor [see A.S. USSR 1711301, class 5 H 02 K 37/00, 1987].

Известные двигатели не позволяют уменьшить размер в плане, упростить и удешевить двигатели разной мощности. Known engines do not allow to reduce the size in the plan, to simplify and reduce the cost of engines of different power.

Целью предлагаемого изобретения является упрощение и удешевление технологии изготовления с возможностью уменьшения габарита в плане и унификации двигателей с различным вращающим и фиксирующим моментом. The aim of the invention is to simplify and reduce the cost of manufacturing technology with the possibility of reducing the overall size in terms of and unifying engines with different torque and fixing moment.

Поставленная цель достигается тем, что в реактивном шаговом электродвигателе, содержащем немагнитный корпус из двух частей, между параллельными торцами которых закреплен несущий обмотку управления плоский П-образный магнитопровод, имеющий на концах по паре одинаковых полюсов, ротор с четырьмя попарно одинаковыми зубцами, по меньшей мере, два одинаковых постоянных магнита, фиксирующих ротор, половина магнитов установлена напротив торцов зубцов ротора с меньшей угловой протяженностью и половина магнитов расположена напротив торцов зубцов ротора с большей угловой протяженностью, причем магниты выполнены в виде цилиндров с соотношением размера вдоль оси к диаметру в пределах 1/5...1, намагничены вдоль оси цилиндра; немагнитный промежуток между торцами магнитов и ротора в 5...15 раз больше радиального зазора между ротором и магнитопроводом; магниты, расположенные напротив торцов зубцов ротора с разной угловой протяженностью, намагничены встречно и замкнуты с торцов, противоположных обращенным к ротору магнитопроводящими кольцами или частями колец, размещенными в кольцевых проточках частей немагнитного корпуса. This goal is achieved by the fact that in a jet stepping motor containing a non-magnetic casing of two parts, between the parallel ends of which is fixed a control U-shaped flat U-shaped magnetic circuit having at the ends a pair of identical poles, a rotor with four identical teeth in pairs, at least , two identical permanent magnets fixing the rotor, half of the magnets are installed opposite the ends of the teeth of the rotor with a smaller angular extension and half of the magnets are located opposite the ends of the Rotor for samples with larger angular range, wherein the magnets are in the form of cylinders with a size ratio along the axis to the diameter in the range 5.1 ... 1, magnetized along the cylinder axis; the non-magnetic gap between the ends of the magnets and the rotor is 5 ... 15 times greater than the radial clearance between the rotor and the magnetic circuit; magnets located opposite the ends of the teeth of the rotor with different angular lengths are magnetically opposed and closed from the ends opposite to the rotor facing the rotor magnetic rings or parts of the rings located in the annular grooves of the parts of the non-magnetic body.

Изобретение поясняется примерами его реализации и чертежами, где на фиг. 1 показан разрез по стрелкам фиг.2; на фиг.2 - вид по стрелкам фиг.1, на фиг. 3 поясняется размещение и взаимная ориентация магнитов в корпусе при конфигурации магнитной системы двигателя согласно фиг.2 и 4, на фиг.5 и 6 поясняется принцип действия простейшего из исполнений двигателя. The invention is illustrated by examples of its implementation and drawings, where in FIG. 1 shows a section along the arrows of FIG. 2; figure 2 is a view along the arrows of figure 1; 3 illustrates the placement and relative orientation of the magnets in the housing when the configuration of the magnetic system of the engine according to FIGS. 2 and 4, FIGS. 5 and 6 explain the principle of operation of the simplest version of the engine.

Шаговый электродвигатель содержит немагнитный корпус из двух частей 1 и 2, между параллельными торцами которых закреплен П-образный магнитопровод 3, несущий обмотку управления из двух включенных согласно одинаковых катушек 4 и имеющий на концах по паре одинаковых зубцов-полюсов 5. На валу 6 в опорах вращения 7 установлен ротор 8 с четырьмя попарно одинаковыми зубцами 9 и 10. Фиксирующие ротор постоянные магниты 11 и 12 установлены напротив торцов зубцов ротора 9 и 10 в отверстиях 13 частей корпуса 1 и 2. The stepper motor contains a non-magnetic casing of two parts 1 and 2, between the parallel ends of which a U-shaped magnetic circuit 3 is fixed, carrying a control winding of two connected according to the same coils 4 and having at the ends a pair of identical teeth-poles 5. On the shaft 6 in the bearings of rotation 7, a rotor 8 is installed with four identical teeth 9 and 10 in pairs. The permanent magnets 11 and 12 fixing the rotor are installed opposite the ends of the teeth of the rotor 9 and 10 in the openings 13 of the housing parts 1 and 2.

В простейшем случае двигатель может быть выполнен с двумя магнитами. Один из магнитов установлен напротив торца зубца 9 ротора 8 с меньшей угловой протяженностью, а другой магнит установлен напротив торца зубца 10 с большой угловой протяженностью. In the simplest case, the engine can be made with two magnets. One of the magnets is installed opposite the end face of the tooth 9 of the rotor 8 with a smaller angular extent, and the other magnet is installed opposite the end face of the tooth 10 with a large angular extent.

Отверстия 13 для установки магнитов 11 и 12 в частях корпуса 1 и 2 могут быть выполнены со стороны внешних по отношению к ротору торцов корпуса, симметрично относительно оси вращения ротора и (или) симметрично относительно торцов ротора. The holes 13 for installing magnets 11 and 12 in parts of the housing 1 and 2 can be made from the side of the ends of the housing external to the rotor, symmetrically about the axis of rotation of the rotor and (or) symmetrically about the ends of the rotor.

Магниты выполнены в виде цилиндров с соотношением размера вдоль оси к диаметру в пределах 1/5...1 и намагничены вдоль оси цилиндра. The magnets are made in the form of cylinders with a ratio of size along the axis to diameter within 1/5 ... 1 and magnetized along the axis of the cylinder.

При этом немагнитный промежуток, образованный между торцами магнитов 11, 12 и зубцами 9, 10 ротора 8, в 5...15 раз больше, чем радиальный зазор между ротором 8 и зубцами - полюсами 5 магнитопровода 3. Moreover, the non-magnetic gap formed between the ends of the magnets 11, 12 and the teeth 9, 10 of the rotor 8 is 5 ... 15 times larger than the radial clearance between the rotor 8 and the teeth - poles 5 of the magnetic circuit 3.

Магниты, расположенные напротив торцов зубцов ротора с разной угловой протяженностью, намагничены встречно и замкнуты с торцов, противоположных обращенных к ротору магнитопроводящими кольцами 14 или частями кольца 15 (см. фиг. 1 - кольца 14 на фиг.3, часть кольца 15, а магниты 11 и 12 - под частью кольца 15). Magnets located opposite the ends of the teeth of the rotor with different angular lengths are counter-magnetized and closed from the ends opposite to the rotor with the magnetic rings 14 or parts of the ring 15 (see Fig. 1 - ring 14 in Fig. 3, part of the ring 15, and the magnets 11 and 12 - under the part of the ring 15).

При этом магнитопроводящие кольца 14 или, соответственно, части колец 15, замыкающие разнополярные торцы магнитов 11, 12 с внешней стороны частей корпуса 1, 2, установлены в кольцевых проточках 16 частей корпуса 1, 2 и закреплены там любым известным способом. In this case, the magnetically conducting rings 14 or, respectively, the parts of the rings 15, closing the bipolar ends of the magnets 11, 12 on the outer side of the housing parts 1, 2, are installed in the annular grooves 16 of the housing parts 1, 2 and are fixed there by any known method.

Магниты 11, 12 и полюса магнитопровода занимают угловую протяженность в половину угловой протяженности впадин между полюсами магнитопровода. Протяженность углового промежутка между краями полюсов и магнитов в плане - половина угловой протяженности полюсов. The magnets 11, 12 and the poles of the magnetic circuit occupy an angular extent of half the angular extent of the depressions between the poles of the magnetic circuit. The length of the angular gap between the edges of the poles and magnets in the plan is half the angular length of the poles.

Двигатель работает следующим образом. The engine operates as follows.

При отсутствии тока в обмотке из катушек 4 зубцы 9 и 10 зафиксированы в положении, например, согласно фиг.2 относительно зубцов-полюсов 5 магнитопровода 3 благодаря, по меньшей мере, одной паре магнитов 11 и 12. In the absence of current in the winding of the coils 4, the teeth 9 and 10 are fixed in position, for example, according to figure 2 relative to the teeth-poles 5 of the magnetic circuit 3 due to at least one pair of magnets 11 and 12.

При появлении тока в катушках 4 зубцы 10 и 9 ротора 8 стремятся занять положение согласно фиг.5. With the appearance of current in the coils 4, the teeth 10 and 9 of the rotor 8 tend to occupy the position according to Fig.5.

По окончании импульса тока ротор перемещается в положение согласно фиг.6 под действием момента фиксации магнитов 11, 12. At the end of the current pulse, the rotor moves to the position according to Fig.6 under the action of the moment of fixation of the magnets 11, 12.

Размещение, по меньшей мере, одной пары магнитов в торцевых отверстиях, по меньшей мере, одной части корпуса позволяет уменьшить размер двигателя в плане. При этом за счет магнитов с высокой энергией (например, из самарий - кобальта) можно ограничить аксиальный размер магнита в пределах 1/5...1 от диаметра. The placement of at least one pair of magnets in the end holes of at least one part of the housing allows to reduce the size of the engine in plan. Moreover, due to high-energy magnets (for example, from samarium - cobalt), the axial size of the magnet can be limited to within 1/5 ... 1 of the diameter.

При этом части корпуса с магнитами не будут выступать за толщину намотки катушек 4. In this case, parts of the housing with magnets will not protrude beyond the thickness of the winding coils 4.

Благодаря встречному намагничиванию магнитов, расположенных напротив зубцов ротора с разной угловой протяженностью с замыканием торцов магнитов, противоположных относительно ротора, магнитопроводящим кольцом или его частью, с расположением колец в кольцевых проточках немагнитного корпуса, обеспечивается наиболее полное использование двигателей с различным уровнем вращающего момента. Due to the counter magnetization of magnets opposite the teeth of the rotor with different angular lengths with the closure of the ends of the magnets opposite to the rotor, a magnetically conducting ring or part thereof, with the arrangement of the rings in the annular grooves of the non-magnetic case, the most complete use of engines with different levels of torque is ensured.

Claims

1. A jet stepping motor containing a non-magnetic body of two parts, between the parallel ends of which is fixed a flat U-shaped magnetic circuit carrying a control winding, having at the ends a pair of identical poles, a rotor with four pairwise identical teeth, at least two identical permanent magnets fixing the rotor, characterized in that some of the magnets are installed opposite the ends of the teeth of the rotor with a smaller angular extension, and some of the magnets are installed opposite the ends of the teeth of the rotor with a larger angle length, and the magnets are made in the form of cylinders with an aspect ratio along the axis to diameter of 1 / 5–1, magnetized along the cylinder axis, the non-magnetic gap between the ends of the magnets and the rotor is 5–15 times the radial clearance between the rotor and the magnetic circuit, magnets located opposite the ends of the teeth of the rotor with different angular lengths are counter-magnetized and closed from the ends opposite to the rotor magnetically conducting rings or parts of the rings placed in the annular grooves of the parts of nonmagnet total body.

2. The jet stepping motor according to claim 1, characterized in that the magnets placed at opposite ends of the rotor face the teeth of the rotor with poles of opposite polarity.