close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY17419

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2013.08.30
(12)
(51) МПК
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 17419
(13) C1
(19)
H 02K 41/03
(2006.01)
СТАТОР ЛИНЕЙНОГО ШАГОВОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ
(21) Номер заявки: a 20110074
(22) 2011.01.20
(43) 2012.08.30
(71) Заявитель: Научно-производственное
республиканское унитарное предприятие "КБТЭМ-ОМО" (BY)
(72) Авторы: Сайганов Владимир Алексеевич; Огер Виктор Павлович;
Безлюдов Андрей Валерьевич; Хомутов Виталий Эдуардович; Хомутов Эдуард Федорович (BY)
(73) Патентообладатель: Научно-производственное республиканское унитарное
предприятие "КБТЭМ-ОМО" (BY)
(56) BY 13522 C1, 2010.
BY 2896 C1, 1999.
RU 6477 U1, 1998.
RU 2030080 C1, 1995.
SU 1359865 A1, 1987.
BY 17419 C1 2013.08.30
(57)
Статор линейного шагового электродвигателя, содержащий основание с отверстиями,
пластины с базовым углом α, равным 90°, выполненные из ферромагнитного материала,
на каждой из которых на одной стороне сформированы зубцовые ряды, координатно привязанные к базовому углу α, а на другой стороне выполнены два глухих отверстия, лежащие
на одной оси, пластины установлены на основании с зазором между собой и зафиксированы
Фиг. 1
BY 17419 C1 2013.08.30
посредством штифтов, установленных в глухих отверстиях пластин и отверстиях основания, и двухкомпонентного клея с образованием зубцовой структуры с взаимно перпендикулярными рядами зубцов, зазоры заполнены магнитомягким компаундом до дна впадин
зубцов, при этом величина зазора между пластинами подобрана таким образом, что расстояние между любыми зубцовыми рядами, расположенными по осям координат на одной
пластине, и любыми другими соответствующими зубцовыми рядами на любой из других
пластин кратно шагу зубцовой структуры.
Изобретение относится к области электротехники и касается особенностей конструктивного исполнения сборных статоров, предназначенных для использования при производстве линейных шаговых электродвигателей.
Известны двухслойные плиты статоров линейных шаговых электродвигателей, состоящие из основания, имеющего плоскую поверхность, на которой при помощи винтов закреплены ферромагнитные и неферромагнитные листы [1].
Недостатком подобных конструкций является невозможность обеспечить высокое качество изготавливаемых плит линейных шаговых двигателей из-за разброса геометрических и электромагнитных параметров используемых листов.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является
статор планарного шагового электродвигателя [2].
Статор планарного шагового электродвигателя содержит основание, выполненное в
виде параллелепипеда, на котором закреплена пластина из ферромагнитного материала
посредством пайки припоем из магнитомягкого материала или газовой сварки с присадкой из магнитомягкого материала. Припой или присадки из магнитомягкого материала
поступают при пайке или сварке непосредственно к пластине из ферромагнитного материала через сквозные отверстия во вставках, которые, в свою очередь, установлены в
гнезда, выполненные в основании и имеющие сквозные отверстия, соединяющие их с поверхностью основания, на которой лежит пластина. Такой способ крепления обеспечивает
восстановление магнитных свойств пластины путем отжига в сборе с основанием, после
чего фрезеруется зубцовая структура.
Недостатком данной конструкции является то, что фрезерование зубцовой структуры
происходит после восстановления магнитных свойств пластины, что, в свою очередь, за
счет сил резания при фрезеровании создает новые внутренние напряжения в металле пластины за счет наклепа (упрочнения) поверхностного слоя пластины.
Второй недостаток - это крепление пластин методами пайки или сварки через отверстия, которые представляют собой локальные зоны нагрева, имеющие более высокую
температуру, чем основная поверхность пластины, в результате чего восстановление магнитных свойств происходит неравномерно, что снижает качество ферромагнитного материала, кроме того, по этой же причине нарезку зубцовой структуры на пластине до
установки ее на основание статора сделать невозможно.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение качества изготовления сборных статоров за счет повышения магнитных характеристик материала пластин и обеспечения точности рабочей поверхности статора.
Поставленная задача решается тем, что в статоре линейного шагового электродвигателя, содержащем основание с отверстиями, пластины с базовым углом α, равным 90°, выполненные из ферромагнитного материала, на каждой из которых на одной стороне
сформированы зубцовые ряды, координатно привязанные к базовому углу, а на другой
стороне выполнены два глухих отверстия, лежащие на одной оси, пластины установлены
на основании с зазорами между собой и зафиксированы посредством штифтов, установленных в глухих отверстиях пластин и отверстиях основания, и двухкомпонентного клея с
образованием зубцовой структуры с взаимно перпендикулярными рядами зубцов, зазоры
2
BY 17419 C1 2013.08.30
заполнены магнитомягким компаундом до дна впадин зубцов, при этом величина зазора
между пластинами подобрана таким образом, что расстояние между любыми зубцовыми
рядами, расположенными по осям координат на первой пластине, и любыми другими соответствующими зубцовыми рядами на любой из других пластин кратно шагу зубцовой
структуры.
Суть изобретения поясняется фигурами. На фиг. 1 изображен общий вид статора сверху; на фиг. 2 изображено сечение общего вида в местах стыка пластин; на фиг. 3 изображена пластина из ферромагнитного материала с сформированной на рабочей поверхности
зубцовой структурой; на фиг. 4 показано сечение пластины по штифтовым отверстиям; на
фиг. 5 изображена пластина со стороны штифтовых отверстий; на фиг. 6 показано локальное сопряжение четырех рядом стоящих пластин; на фиг. 7 показан общий вид основания
сверху со стороны штифтовых отверстий.
Предлагаемая конструкция статора (фиг. 1, 2) содержит основание 1, на котором закреплено N-ное количество пластин 2 из ферромагнитного материала с предварительно
сформированной зубцовой структурой, зафиксированных штифтами 3, с зазором h между
собой и окончательно закрепленных клеевым соединением 4, состоящим из двух компонентов; зазоры h заполнены магнитомягким компаундом 5 до дна впадин зубцовой струк2
туры на глубину Ж = S − t , где S - толщина пластины, t - шаг зубцовой структуры
5
(фиг. 4). Пластина из ферромагнитного материала (фиг. 3 и фиг. 4) имеет базовый угол
α = 90°, который выполнен на каждой из N установленных пластин с погрешностью ±5 с.
Каждая пластина имеет зубцовую структуру с взаимно перпендикулярными рядами зубцов,
координатно привязанными к базовому углу α размерами X, которая может быть изготовлена фотохимико-физическими методами, то есть без участия механической обработки, в
результате чего сохраняются магнитные свойства ферромагнитного материала без потерь,
или механическим методом с последующим максимальным восстановлением магнитных
свойств ферромагнитного материала - снижением величины коэрцитивной силы и поднятием порога индукции насыщения.
Каждый ряд зубцовой структуры по осям X-Y, сформированный на пластине из ферромагнитного материала (фиг. 3), начинается и заканчивается зубом, причем при n-ном
количестве шагов между зубцовыми рядами габаритные размеры зубцовой структуры на
пластине по каждой из осей X-Y будут (n·t + z), где: n - количество шагов между зубцовыми рядами по осям X-Y; t - шаг зубцовой структуры; z - толщина зуба, причем шаг
1
t = z + p, где p - впадины между зубцовыми рядами ( p = z = t ).
2
Для того чтобы пластины, установленные между собой с зазором h, стыковались по
шагу зубцовой структуры t, необходимо, чтобы расстояние по осям X-Y (фиг. 1 и 6) между
началом последнего зубцового ряда на впереди стоящей пластине и началом первого зубцового ряда на следующей за ней пластине было равно шагу зубцовой структуры t, а расстояние между первым зубцовым рядом на впереди стоящей пластине и первым зубцовым
рядом на стоящей за ней пластине по осям X-Y было равно (n·t + t) = t(n + 1), при этом
расстояние между N-ным количеством пластин по осям X-Y будет (N-l)(n + l)t.
Габаритные размеры H пластин должны быть равны значению (n·t + z) или должны
быть больше этого значения на величину x + x1 (фиг. 3 и 6), где: x - расстояние от базовых
1
сторон угла а пластины до первых зубцов ряда, лежащее в пределах от 0 до t , но одина2
ковое по величине для N-го количества пластин в статоре;
x1 - расстояние от последнего ряда зубцовой структуры до края пластины, лежащее в
пределах от 0 до
1
t.
2
3
BY 17419 C1 2013.08.30
1
1

t = t n + 
2
2

1
1
4t + 2t 
3
H 2 = n ⋅ t + z + x + x 1 = n ⋅ t + t + 2 t = nt +
= t n +  ,
2
8
8
4

где H1 - размер пластины при x и x1 = 0;
1
H2 - размер пластины при x и x1 = t .
8
Отсюда зазор h между двумя стыкующимися пластинами равен.
t 1
максимальный h max = t − z = t − = t , при x = x1 = 0, в данном случае зазор h равен ши2 2
рине впадины зубцовой структуры p, увеличение зазора h приведет к увеличению шага t
зубцовой структуры между стыкующимися пластинами, т.е. нарушится соотношение
(N-l)(n + l)t.
1
1
8t − 4 t − 2 t 1
1
= t , при x = x 1 = t Минимальный h min = t − z − x − x1 = t − t − 2 t =
2
8
8
4
8
уменьшение зазора h приведет к нарушению магнитной проводимости между стыкующимися пластинами, а при h = 0 нарушится стыковка пластин, т.е. соотношение (N-l)(n + l)t.
С обратной стороны пластины 2 (фиг. 5) расположены два штифтовых глухих отверстия диаметром d, которые лежат на одной оси Д и координатно привязаны к базовым
сторонам пластины (углу α) размерами В и Г, одинаковыми по величине для N-го количества
пластин в статоре. Размер между штифтовыми отверстиями равен Е, а толщина пластины
S (фиг. 4) должна иметь разноразмерность в комплекте из N пластин (0,01…0,02) мм.
Основание 1 (фиг. 2) является несущей корпусной деталью, на котоой закреплено
N-ое количество пластин 2 посредством штифтов 3 и клеевого соединения 4, при этом основание имеет 2N штифтовых отверстий диаметром d, расположенных на одной из соответствующих им осей Д1, Д2, …, ДN, (фиг. 7), причем эти отверстия координатно связаны с
отверстиями на каждой пластине размером Е, а расстояние между двумя любыми осями
на основании соответствует расстоянию между двумя соответствующими зубцовыми рядами на двух рядом стоящих пластинах и равно t(n + l) и (N-1)(n + l)t для N-го количества
осей и для N-го количества пластин в ряду (фиг. 1), благодаря чему зубцовая структура на
всех установленных пластинах по осям X-Y составляет единое целое, кратное величине
шага t, при этом габаритные размеры статора и основания определяются:
L = (N-1)(n + 1)t + nt + z + x + x1= t {(N-1)(n + 1) + n + 3/4}.
К достоинствам предлагаемого технического решения относится, прежде всего, то, что
при изготовлении на ферромагнитных пластинах зубцовой структуры фотохимикофизическими методами максимально сохраняются магнитные свойства ферромагнитного
материала, а при изготовлении зубцовой структуры механическим методом производится
восстановление магнитных свойств ферромагнитного материала, после чего пластины
крепятся к статору. В результате повышается качество изготовления сборных статоров,
что, кстати, явно улучшает и эксплуатационные характеристики линейных шаговых электродвигателей.
Наличие на всех пластинах единого базового угла, к которому привязана предварительно сформированная зубцовая структура, и штифтовые отверстия обеспечивают идентичность и взаимозаменяемость этих пластин при сборке статора, а заниженное расстояние
между зубцами вместе с зазором является впадиной зубцовой структуры, которая обязательно должна находиться между стыкующимися пластинами и равна толщине зуба z:
1 1 1
1
p = x + h + x1 = t + t + t = t .
8
4 8
2
H1 = n ⋅ t + z = n ⋅ t +
4
BY 17419 C1 2013.08.30
Таким образом, при изготовлении сборных статоров, пластины из ферромагнитного
материала имеют габаритные размеры в N раз меньше, чем единая пластина, что делает
возможным изготовлять пластины на малогабаритном оборудовании, формируя зубцовую
структуру с повышенной точностью шага последовательно на каждой пластине из N-го их
количества, точно так же, как и на пластинах, изготовленных фотохимико-физическими
методами, при этом, благодаря особенностям конструктивного исполнения, обеспечивается точность рабочей поверхности статоров и повышается качество их изготовления.
В связи с установкой пластин на основании с зазором отпадает необходимость выдерживать на пластинах точные габаритные размеры, при этом благодаря правильно подобранной величине зазора между стыкующимися пластинами сохраняется величина шага
зубцовой структуры по осям X-Y между любым количеством пластин.
К достоинствам предлагаемого решения относится и то, что зазоры заполнены магнитомягким компаундом до дна впадин зубцовой структуры, который по электромагнитным
свойствам близок свойствам материалу пластины, что также повышает качество изготовления сборных статоров.
Источники информации:
1. US 4535260, МПК H 02K 41/03,1985.
2. SU 1831226 A1, МПК H 02K 41/03, 1989 (прототип).
Фиг. 2
5
BY 17419 C1 2013.08.30
Фиг. 3
Фиг. 4
Фиг. 5
6
BY 17419 C1 2013.08.30
Фиг. 6
Фиг. 7
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
7
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
241 Кб
Теги
патент, by17419
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа