Электромагнитный шаговый двигатель

Электромагнитный шаговый двигатель

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (и 173) 522

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 21.12.77 (21) 2556903/24-07 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.04.80. Бюллетень № 16 (45) Дата опубликования описания 30.04.80 (51) М. Кл.

H 02 К 37/00

Н 02 К 33/02

Государственный комитет

СССР (53) УДК 621.313.13-133.3 (088.8) ло делам изобретений и открытии (72) Авторы изобретения

С Б. Грейсер и Г. И. Зевин (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОМАГHHTHblA ШАГОВЫИ ДВИГАТЕЛЬ

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим шаговым двигателям, которые применяются в устройствах автоматики.

Известны электромагнитные шаговые двигатели, содержащие магнитопровод, состоящий из крышки и корпуса, катушку, якорь и механизм преобразования возвратно-поступательного движения якоря во вращательное движение выходного вала (1).

В этих двигателях преобразование дви.жения осуществляется за счет перемещения пальца по фигурному пазу, что приводит к быстрому износу трущихся поверхностей, а также при наличии на валу такого двигателя момента, направленного против хода вала, механизм преобразования движения начинает работать как спусковой механизм, т. е, в обратную сторону.

Известны также электромагнитные шаговые двигатели, в которых механизм преобразования движения выполнен в виде двух цилиндров, один из которых имеет отверстия и установлен на храповом колесе, закрепленном на выходном валу, а другой имеет винтовые канавки и установлен на якорь, оба цилиндра взаимодействуют между собой при помощи шариков, размещенных в отверстиях первого цилиндра и в канавках второго (2). B этих двигателях при обратном ходе якоря энергия при его остановке передается на. корпус через подшипник выходного вала, для обеспечения соос5 ности оси якоря и цилиндров механизмов преобразования движения, установлен дополнительный подшипник.

С целью повышения надежности в пред- лагаемом двигателе цилиндр на храповом

I0 колесе выполнен в виде кольца с радиальной толщиной, меньшей диаметра шариков, и с числом отверстий в нем не менее трех и равным числу канавок на цилиндре якоря, а в крышке соосно валу установлены

I5 кольцо, взаимодействующее с шариками, и упор, при этом якорь снабжен немагнитной втулкой, торцовая поверхность которой обращена в сторону упора; взаимодействующие торцовые поверхности упора и немаг20 нитной втулки на якоре выполнены зубчатыми; кроме того в корпусе двигателя может быть установлена дополнительная немагнитная втулка, а взаимодействующие торцовые поверхности втулки и якоря вы25 полнены зубчатыми.

На чертеже приведен предлагаемый дви,гатель, поперечный разрез.

Двигатель состоит из магнитопровода, содержащего корпус 1 и крышку 2 с упо30. ром 3 и кольцом 4, установленным соосно с.

731522 выходным-валом 5. Внутри магнитопровода размещена катушка 6. Между корпусом 1 и крышкой 2 расположен якорь 7, имеющий немагнитную втулку 8 и цилиндр 9 с винтовыми канавками — направляющими для 5 шариков 10, которые расположены в гнездах цилиндра 11, выполненного тонкостенным с толщиной, меньшей диаметра шарика 10, за одно целое с храповым колесом

12, закрепленным на валу5.Фиксациюхра- 10 пового колеса осуществляет собачка 13.

Число шариков 10, гнезд в цилиндре 11 и канавок на цилиндре 9 должно быть не менее трех, что обеспечивает соосность цилиндра 9 и кольца 4, а в конечном сче- 15 те — Вала 5, опорами которому служат подшипники 14 и 15.

Якорь 7 защеBJIeH на штоке 16, на котором закреплен еще и храповое колесо 17, взаимодействующее с собачкой 18. Для 20 обратного хода якоря имеется пружина 19.

Поверхности упора 3 и втулки 8, обращенные друг к другу, выполнены зубчатыми.

Кроме того,. в корпусе 1 может быть ус- 25 тановлена дополнительная нем агнитная втулка 20, при этом ее поверхность, обращенная к якорю, и противолежащая поверхность якоря могут быть выполнены зубчатыми. 30

Шаговый двигатель работает следуюш,им образом.

При подаче импульса тока в катушку 6 якорь 7 притягивается к корпусу 1, сжимая пружину 19. При этом шарики 10 переме- 35 щаются по канавкам цилиндра 9, заставляя цилиндр 11 вместе с храповым колесом 12 и выходным валом 5 поворачиваться. Перемещение якоря ограничено упором 3, при достижении которого якорем собачка 13 40 западает в очередную впадину храпового колеса 12. Повороту якоря в обратном направлении препятствует собачка 18, упирающаяся в зубец храпового колеса 17.

В связи с тем, что шариков 10 не менее 45 трех и они расположены по окружности цилиндра 11 равномерно, якорь 7 во время движения остается расположенным соосно крышке 2 и валу 5.

В конце хода якоря. в рассматриваемом 50 направлении зубцы немагнитной втулки 20 входят в зацепление с зубцами на противолежащей поверхности якоря 7, тем самым исключая поворот выходного вала 5 под действием момента инерции нагрузки. 55

После прохождения импульса тока под действием пружины 19 якорь 7 возвращается в исходное положение, но так как повороту цилиндра 11, в обратном направлении препятствует собачка 13, взаимодействую- 60 щая с храповым колесом 12, якорь 7 благодаря шарикам 10 и винтовым канавкам на цилиндре 9 поворачивается в обратном направлении на угол, соответствующий зубцовому шагу храповых колес, что обеспечи- 65 вает очередное исходное взаимное расположение цилиндров 9 и 11.

В конце обратного хода якоря 7 (под действием пружины) зубцы упора 3 входят в зацепление с зубцами втулки 8 и исключают поворот подвижных частей якоря под действием их момента инерции.

При подаче следующего импульса цикл повторяется.

Взаимная перестановка храповых колес

12 и 17 приводит к тому, что рабочий ход вала 5 осуществляется под действием силы пружины, и, следовательно, в зацеплении зубцов упора 3 и втулки 8 гасится энергия от момента инерции нагрузки.

При достаточно малом моменте инерции подвижных частей якоря зубцовое зацепление, гасящее энергию от момента инерции подвижных частей, может не выполняться.

Таким образом, выполнение цилиндра 11 в виде тонкостенного кольца не менее чем с тремя гнездами, в которых размещаются шарики, и установка кольца 4 позволяют использовать механизм преобразования движения в качестве одной из опор якоря

7 и тем самым исключить существовавший для этой цели подшипник. Кроме того,-наличие упора. 3 и взаимодействующей с ним немагнитной втулки 8 в предлагаемом двигателе существенно облегчают режим работы подшипников 14 и 15, а выполнение взаимодействующих поверхностей на якоре и корпусе зубчатыми исключает проворот выходного вала и якоря по инерции.

Предлагаемый двигатель имеет повышенную по сравнению с прототипом надежность и расширенные функциональные возможности за счет повышения допустимых моментов инерции нагрузки или рабочей частоты.

Формула изобретения . 1. Электромагнитный шаговый двигатель, содержащий магнитопровод, состоящий из корпуса и крышки, катушку, якорь и механизм преобразования возвратно-поступательного движения якоря во вращательное движение выходного вала, содержащий цилиндр на храповом колесе, шарики и цилиндр с канавками на якоре, отлич ающи и ся тем, что, с целью повышения надежности, цилиндр на храповом колесе выполнен в виде кольца с радиальной толщиной, меньшей диаметра шарика, и с числом отверстий в нем не менее трех и равным числу канавок на цилиндре якоря, а в крышке соосно валу установлены кольцо, взаимодействующее с шариками, и упор, при этом якорь снабжен немагнитной втулкой, торцовая поверхность которой обращена в сторону упора.

2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что взаимодействующие торцовые поверхности упора и немагнитной втулки на якоре выполнены зубчатыми.

731522

Составитель В. Калишкин

Техред В. Серякова

Редактор О. Стенина

Корректор Е. Осипова

Заказ 755/11 Изд. № 279 Тираж 798 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 5К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

3. Двигатель по -п. 2, отличающийся тем, что в корпусе установлена дополни; тельная немагнитная втулка, а взаимодействующие торцовые поверхности этой втулки и якоря выполнены зубчатыми.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 366533, кл. Н 02К 37/00, 1973.

5 2. Авторское свидетельство СССР № 504277, кл. Н 02К ЗЗ/02, 19?6.