RU2321144C1 - Stepping electric motor - Google Patents

Stepping electric motor Download PDF

Info

Publication number
RU2321144C1
RU2321144C1 RU2006142110/09A RU2006142110A RU2321144C1 RU 2321144 C1 RU2321144 C1 RU 2321144C1 RU 2006142110/09 A RU2006142110/09 A RU 2006142110/09A RU 2006142110 A RU2006142110 A RU 2006142110A RU 2321144 C1 RU2321144 C1 RU 2321144C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rotor
cylinders
stator
teeth
magnetic
Prior art date
Application number
RU2006142110/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Юрьевич Афанасьев (RU)
Анатолий Юрьевич Афанасьев
Николай Владимирович Давыдов (RU)
Николай Владимирович Давыдов
Original Assignee
Казанский государственнный технический университет им. А.Н. Туполева
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Казанский государственнный технический университет им. А.Н. Туполева filed Critical Казанский государственнный технический университет им. А.Н. Туполева
Priority to RU2006142110/09A priority Critical patent/RU2321144C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2321144C1 publication Critical patent/RU2321144C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Abstract

FIELD: electric engineering, stepping electric motors with reactive rotors, possible use in industrial transporting or instrumental electro-mechanical systems.
SUBSTANCE: electric motor contains body, stator packet with multi-phased winding and poles, which have teeth. The teeth on adjacent poles are shifted relatively to each other for 1/m of tooth point, where m - number of phases. Magnetic conductor of rotor is made with teeth. On the shaft, coaxial hollow cylinders of rotor are positioned, which alternate with hollow cylinders of stator, which consist of ferromagnetic and non-magnetic elements, positioned along the axis of rotation. Rotor cylinders are mechanically connected to magnetic conductor of rotor through non-magnetic disk. Cylinders of stator are attached to body by means of non-magnetic bushing. Teeth of poles and ferromagnetic elements of stator cylinders, and also cylinders of magnetic conductor and ferromagnetic elements of rotor cylinders have their identical angular positions. Due to introduction of additional hollow cylinders of rotor and stator, resulting electric motor has high mass and size characteristics.
EFFECT: improved mass and size characteristics.
7 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к шаговым электродвигателям с реактивными роторами, и может быть использовано в промышленных, транспортных и приборных электромеханических системах.The invention relates to electrical engineering, in particular to stepping motors with jet rotors, and can be used in industrial, transport and instrumentation electromechanical systems.

Известен шаговый электродвигатель, состоящий из корпуса, вала, статора с гладкими полюсами и с трехфазной обмоткой и зубчатого ротора (В.В.Хрущев. Электрические машины систем автоматики. - Л.: Энергоатомиздат, 1985 г.) [1].Known stepper motor, consisting of a housing, shaft, a stator with smooth poles and a three-phase winding and a gear rotor (V.V. Khrushchev. Electric machines of automation systems. - L .: Energoatomizdat, 1985) [1].

Недостатком таких двигателей являются низкие массогабаритные показатели.The disadvantage of these engines are low overall dimensions.

Наиболее близким к заявленному электродвигателю по составу и функциональным признакам является многофазный шаговый электродвигатель, содержащий корпус, вал, ротор с зубцами и статор со смещенными относительно друг друга на 1/m (m - число фаз) зубцового деления ротора фазными зонами, состоящими из рядом расположенных зубчатых полюсов, охватываемых последовательно-встречно соединенными между собой катушками фазы (патент №2113755, Н02К 37/02, опубл. 2003.12.27, Б. №36) [2].The closest to the claimed electric motor in composition and functional features is a multi-phase stepper motor containing a housing, a shaft, a rotor with teeth and a stator with 1 / m (m is the number of phases) of the gear division of the rotor displaced by phase zones relative to each other, consisting of adjacent toothed poles covered by phase coils sequentially counter-connected to each other (patent No. 2113755, Н02К 37/02, publ. 2003.12.27, B. No. 36) [2].

Недостатком данного двигателя являются низкие массогабаритные показатели, поскольку взаимодействие между статором и ротором происходит на одной цилиндрической поверхности в рабочем зазоре.The disadvantage of this engine is the low overall dimensions, since the interaction between the stator and the rotor occurs on one cylindrical surface in the working gap.

Технический результат, на достижение которого направлено заявленное изобретение, заключается в улучшении массогабаритных показателей шагового электродвигателя.The technical result to which the claimed invention is directed is to improve the overall dimensions of a stepper motor.

Технический результат достигается тем, что в электродвигатель, содержащий корпус, вал, магнитопровод ротора с зубцами, 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, введены 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 и ферромагнитные элементы цилиндров ротора имеют свои одинаковые угловые положения.The technical result is achieved by the fact that in an electric motor containing a housing, a shaft, a rotor magnetic circuit with teeth, a stator package with a multiphase winding and with poles having teeth, the teeth at adjacent poles are shifted relative to each other by 1 / m of gear division, where m is the number of phases, alternating coaxial hollow cylinders of the rotor and stator are introduced, consisting of ferromagnetic and non-magnetic elements located along the axis of rotation, the rotor cylinders being mechanically connected to the rotor magnetic circuit, and the stator cylinders to by pus, while the teeth of the poles and the ferromagnetic elements of the cylinders of the stator, as well as the teeth of the magnetic circuit and the ferromagnetic elements of the cylinders of the rotor have their same angular positions.

Сущность заявленного изобретения поясняется на Фиг.1-5,The essence of the claimed invention is illustrated in Fig.1-5,

гдеWhere

Фиг.1 - поперечное сечение трехфазного шагового электродвигателя;Figure 1 is a cross section of a three-phase stepper motor;

Фиг.2 - продольное сечение трехфазного шагового электродвигателя;Figure 2 is a longitudinal section of a three-phase stepper motor;

Фиг.3 - часть магнитной системы двигателя;Figure 3 - part of the magnetic system of the engine;

Фиг.4 - графики напряжений питания обмотки двигателя;Figure 4 - graphs of the supply voltage of the motor winding;

Фиг.5 - реализация изобретения в случае двигателя поступательного движения.Figure 5 - implementation of the invention in the case of a translational motion engine.

Здесь: 1 - корпус, 2 - пакет статора, 3 - многофазная обмотка, 4 - магнитопровод ротора, 5 - вал, 6 - полые цилиндры ротора, 7 - полые цилиндры статора, 8 - ферромагнитные элементы полых цилиндров статора и ротора, 9 - немагнитные элементы полых цилиндров статора и ротора, 10 - немагнитный диск, 11 - немагнитная втулка, 12 - статор, 13 - ротор, 14 - пакет статора двигателя поступательного движения, 15 - лайнер, 16 - пластина статора, 17 - пластина лайнера.Here: 1 - housing, 2 - stator package, 3 - multiphase winding, 4 - rotor magnetic circuit, 5 - shaft, 6 - hollow rotor cylinders, 7 - stator hollow cylinders, 8 - ferromagnetic elements of the stator and rotor hollow cylinders, 9 - non-magnetic elements of the hollow cylinders of the stator and rotor, 10 - a non-magnetic disk, 11 - a non-magnetic sleeve, 12 - a stator, 13 - a rotor, 14 - a stator package of a translational motion motor, 15 - a liner, 16 - a stator plate, 17 - a liner plate.

Пакет статора 2 установлен в корпусе 1 и имеет полюсы, на каждом из которых размещена одна из фаз обмотки 3 - А, В и С. На поверхностях полюсов, обращенных к зазору, имеются зубцы. Зубцы на соседних полюсах сдвинуты на треть зубцового деления. Магнитопровод ротора 4 размещен на валу 5 и имеет на наружной поверхности зубцы с тем же угловым шагом, что и зубцы на полюсах статора. Между зубцами полюсов статора и магнитопровода ротора имеются чередующиеся коаксиальные полые цилиндры ротора 6 и статора 7, причем цилиндры ротора механически связаны с магнитопроводом ротора через немагнитный диск 10, а цилиндры статора крепятся к корпусу немагнитной втулкой 11, при этом зубцы полюсов и ферромагнитные элементы 8 цилиндров статора, а также зубцы магнитопровода и ферромагнитные элементы 8 цилиндров ротора имеют свои одинаковые угловые положения.The stator package 2 is installed in the housing 1 and has poles, each of which contains one of the phases of the winding 3 - A, B and C. On the surfaces of the poles facing the gap, there are teeth. The teeth at the adjacent poles are shifted by a third of the tooth division. The magnetic circuit of the rotor 4 is placed on the shaft 5 and has teeth on the outer surface with the same angular pitch as the teeth on the poles of the stator. Between the teeth of the poles of the stator and the rotor magnetic circuit there are alternating coaxial hollow cylinders of the rotor 6 and the stator 7, and the rotor cylinders are mechanically connected to the rotor magnetic circuit through a non-magnetic disk 10, and the stator cylinders are attached to the housing by a non-magnetic sleeve 11, while the pole teeth and ferromagnetic elements of the 8 cylinders the stator, as well as the teeth of the magnetic circuit and the ferromagnetic elements of the 8 rotor cylinders, have their identical angular positions.

На Фиг.3 приведена часть магнитной системы двигателя, на которой показаны силовые линии магнитного потока, проходящего через статор 12 и ротор 13.Figure 3 shows a part of the magnetic system of the engine, which shows the lines of force of the magnetic flux passing through the stator 12 and the rotor 13.

Шаговый электродвигатель работает следующим образом. При подаче импульса напряжения на фазу А возникает магнитный поток, проходящий по соответствующим полюсам статора 2. Зубцы магнитопровода 4 ротора и ферромагнитные элементы 8 его полых цилиндров 6 притягиваются к зубцам и ферромагнитным элементам 8 полых цилиндров статора 7, расположенных напротив полюсов с фазой А. При подаче импульса напряжения на фазу В возникает магнитный поток, проходящий по полюсам с этой фазой. Зубцы магнитопровода 4 ротора и ферромагнитные элементы 8 его полых цилиндров 6 притягиваются к зубцам и ферромагнитным элементам 8 полых цилиндров статора 7, расположенных напротив полюсов с фазой В. При этом ротор поворачивается по часовой стрелки на угол, равный одной трети углового зубцового деления. Затем импульс напряжения подается на фазу С, потом на фазы А, В, С и т.д. Для реверса следует изменить порядок чередования фаз, то есть подавать импульсы на фазы в порядке С, В, А, С, В, А.Stepper motor operates as follows. When a voltage pulse is applied to phase A, a magnetic flux occurs, passing along the corresponding poles of stator 2. The teeth of the magnetic circuit 4 of the rotor and the ferromagnetic elements 8 of its hollow cylinders 6 are attracted to the teeth and ferromagnetic elements 8 of the hollow cylinders of stator 7 located opposite the poles with phase A. applying a voltage pulse to phase B, a magnetic flux occurs, passing through the poles with this phase. The teeth of the magnetic circuit 4 of the rotor and the ferromagnetic elements 8 of its hollow cylinders 6 are attracted to the teeth and ferromagnetic elements 8 of the hollow cylinders of the stator 7 located opposite the poles with phase B. In this case, the rotor rotates clockwise by an angle equal to one third of the angular gear division. Then the voltage pulse is supplied to phase C, then to phases A, B, C, etc. To reverse, the phase sequence should be changed, that is, to apply pulses to the phases in the order of C, B, A, C, B, A.

На фиг.5а показан плоский вариант шагового двигателя с большими зубцами. Сила магнитного тяжения определяется формулойOn figa shows a flat version of a stepper motor with large teeth. The force of magnetic traction is determined by the formula

Figure 00000002
Figure 00000002

где S - площадь поверхности, на которую действует сила; В - магнитная индукция; μ0 - магнитная постоянная. Сила, действующая на зубцы лайнера 15, зависит от площади поверхностей, показанных жирными линиями.where S is the surface area on which the force acts; B - magnetic induction; μ 0 is the magnetic constant. The force acting on the teeth of the liner 15 depends on the surface area shown in bold lines.

В случае магнитной редукции применяют малые зубцы (фиг.5б). В данном шаговом двигателе зубцов в три раза больше, но их высота в три раза меньше для сохранения картины магнитного поля. В результате суммарная площадь действия силы сохраняется, как и сама сила.In the case of magnetic reduction, small teeth are used (Fig. 5b). In this stepper motor, the teeth are three times more, but their height is three times less to preserve the magnetic field picture. As a result, the total area of action of the force is preserved, as well as the force itself.

На Фиг.5в показан двигатель с одной дополнительной пластиной статора 16 и одной дополнительной пластиной лайнера 17. Пластины статора и лайнера состоят из ферромагнитных и немагнитных элементов (ферромагнитные элементы заштрихованы). Количество зубцов соответствует количеству зубцов в случае двигателя на Фиг.5б, но против каждого зубца лайнера есть ферромагнитный элемент, на который действуют силы со стороны зубца и ферромагнитного элемента статора. В результате общая сила будет в три раза больше.Fig. 5c shows a motor with one additional stator plate 16 and one additional liner plate 17. The stator and liner plates consist of ferromagnetic and non-magnetic elements (the ferromagnetic elements are shaded). The number of teeth corresponds to the number of teeth in the case of the engine in Fig.5b, but against each tooth of the liner there is a ferromagnetic element, which is acted upon by forces from the tooth and the ferromagnetic element of the stator. As a result, the total strength will be three times greater.

Таким образом, введением дополнительных полых цилиндров статора и ротора получен шаговый электродвигатель с моментом, увеличенным в несколько раз, но при тех же габаритных размерах.Thus, by introducing additional hollow cylinders of the stator and rotor, a stepper motor with a torque increased several times, but with the same overall dimensions, was obtained.

Claims (1)

Шаговый электродвигатель, содержащий корпус, вал, магнитопровод ротора с зубцами, 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, отличающийся тем, что введены 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 и ферромагнитные элементы цилиндров ротора имеют свои одинаковые угловые положения.A stepper motor comprising a housing, a shaft, a rotor magnetic circuit with teeth, a stator package with a multiphase winding and with poles having teeth, the teeth at adjacent poles being shifted relative to each other by 1 / m of gear division, where m is the number of phases, characterized in that introduced alternating coaxial hollow cylinders of the rotor and stator, consisting of ferromagnetic and non-magnetic elements located along the axis of rotation, and the rotor cylinders are mechanically connected with the rotor magnetic circuit, and the stator cylinders with the body, while the teeth of the poles and the ferromagnetic elements of the stator cylinders, as well as the teeth of the magnetic circuit and the ferromagnetic elements of the rotor cylinders have their same angular positions.
RU2006142110/09A 2006-11-02 2006-11-02 Stepping electric motor RU2321144C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006142110/09A RU2321144C1 (en) 2006-11-02 2006-11-02 Stepping electric motor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006142110/09A RU2321144C1 (en) 2006-11-02 2006-11-02 Stepping electric motor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2321144C1 true RU2321144C1 (en) 2008-03-27

Family

ID=39366477

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006142110/09A RU2321144C1 (en) 2006-11-02 2006-11-02 Stepping electric motor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2321144C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2544836C1 (en) * 2013-08-23 2015-03-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" Stepping motor
RU2596145C1 (en) * 2015-05-28 2016-08-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) Stepping motor

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2544836C1 (en) * 2013-08-23 2015-03-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" Stepping motor
RU2596145C1 (en) * 2015-05-28 2016-08-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) Stepping motor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101241078B1 (en) Planetary geared motor and dynamo
MXPA01006432A (en) Clan pole generator.
EP1544978A3 (en) Axial gap motor
MX2007004538A (en) Interior magnet machine with non-perpendicular slots.
EP2528207A1 (en) Brushless electric machine
WO2012164276A2 (en) Torque tool with synchronous reluctance motor
CN111799974B (en) Cycloid reluctance motor with rotor permanent magnets
RU2321140C1 (en) Synchronous electric motor
US8004133B2 (en) Epitrochoidal electric motor
JPH10155262A (en) Magnet type brushless motor
RU2321144C1 (en) Stepping electric motor
DE102019214623A1 (en) Synchronous machine, electrical drive device comprising a synchronous machine, and control method for a synchronous machine
US11742737B2 (en) Low noise gear motor with dissymetric electric motor
WO2019125347A1 (en) Contra-rotating synchronous electro-mechanical converter
JP2011151902A (en) Permanent magnet type rotary machine
RU2327272C2 (en) Modular end face motor with a crosswise magnetic flux
GB2490816A (en) Electricity Generating Unit
WO2019022100A1 (en) Rotary electric machine
RU2356155C1 (en) Synchronous motor
RU2538774C1 (en) Motor wheel for drive of vehicles
RU2437200C1 (en) Non-contact reduction machine with axial excitation
RU2362259C1 (en) Permanent magnet motor
JP6404092B2 (en) Motor with resolver, motor resolver structure
US20120200249A1 (en) Two-phase permanent magnet step motor for motion control
RU2543522C2 (en) Mechatronic device

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20091103