Двухкоординатный электродвигатель

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в приводах для поступательно-вращательного перемещения. Целью является упрощение конструкции и расширение диапазона перемещений. Двигатель состоит из кольцевого ферромагнитного корпуса 1, на внутренней поверхности которого вдоль поперечного сечения установлены сердечники магнитопровода статора, выполненные в виде отдельных секторов 2 и 5, на которых размещены обмотки возбуждения 3 и 6, и обмотки 4 и 7 якоря соответственно для вращательного и линейного перемещения вторичной части 8, на которой установлены полюсные выступы 9. Размещение секторов магнитопровода по поперечному сечению уменьшает аксиальный размер двигателя и позволяет создавать неодинаковые перемещения по обеим координатам. 9 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

„.80, 15364Я7 . А3 (51) 5 Н 02 К 41/035

1 (21) 4375894/24-07 (22) 08.12.87 (46) 15.01.90. Бюл. М- 2 (71) Одесский политехнический институт (72) В. В. Гололобов, А.Д. Ивлев, В.И.Леонидов, И.В.Меркулов, С.Б.Осадчий и О.О.Семенов (53) 621.313.282(088.8) (56) Свечарник Д.В. Линейный элек— тропривод. M. Госэнергоиздат, 1979, с. 109-120.

Авторское свидетельство СССР

У 983928, кл. Н 02 К 41/035, 1982. (54) ДВУХКООРДИНАТНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГА—

ТЕЛЬ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в приводах для поступательно2 вращательного перемещения. Целью является упрощение конструкции и расширение диапазона перемещений. Двигатель состоит из кольцевого ферромагнитного корпуса 1, на внутренней поверхности которого вдоль поперечного сечения установлены сердечники магнитопровода статора, выполненные в виде отдельных секторов 2 и

5, на которых размещены обмотки возбуждения 3 и 6, и обмотки 4 и 7 якоря соответственно для вращательного и линейного перемещения вторичной части 8, на которой установлены полюсные выступы 9. Размещение секторов магнитопровода по поперечному сечению уменьшает аксиальный размер двигателя и позволяет создавать неодинаковые перемещения по обеим координатам. 9 ил.

1536487

Изобретение относится к электро-! технике и может быть использовано в приводах, где требуется поступа-. тельно-вращательное перемещение по5 движного элемента, например, в металлообрабатывающих станках, промышленных роботах и манипуляторах.

Цель изобретения — упрощение конструкции двигателя и расширение ди- 10 апазона его перемещений;

На фнг.1 изображен двигатель, поперечный разрез; на фиг .2 — сечение А-А на фиг. 1; на фиг.3 — сечение

8-Б на фиг . 1;на фиг .4 — сечение В-В

На фиг.1;на фиг.5 — двигатель с блоkoM датчиков положения вторичной части; на фиг.6 — сечение Г-Г на фиг.5; на фиг.7 — сечение Д-Д на фиг.5;на фиг.8 — сечение Е-Е на фиг.5;на фиг.9 — 20

Датчик положения,вид в аксонометрии.

Двигатель состоит из кольцевого ферромагнитного корпуса 1, на внут- реннен поверхности которого установлены сердечники магнитопровода стато- 25 ра, выполненные в виде отдельных секторов, размещенных вдоль поперечного сечения корпуса. Секторы 2 с обмоткаМи 3 возбуждения и обмотками 4 якоря обеспечивают вращательное перемеще

Ние, так как обмотки якоря уложены в аксиальном направлении, а сектор 5 с обмотками 6 возбуждения и обмотками 7 якоря обеспечивают линейное перемещение, так как секции обмотки якоря уложены в плоскости поперечноi o сечения.

Как общее количество сердечников

7 и 5, так и их количественное соотНошение определяются в каждом конкрет-4 ном случае в зависимости от требуемых значений тяговой силы и момента двигателя. Каждый иэ сердечников 2 и 5 (фиг.1) устанавливается друг от друга на расстоянии (в плоскости по- 45 перечного сечения магнитопровода 1) в полюсное деление c, чем обеспечиваются возможность укладки лобовых частей якорной обмотки 7 и ограничение величины потоков рассеяния между соседними сердечниками 2 и 5.

Вторичная часть двигателя состо-. ит из ферромагнитного цилиндра (либо стержня) 8, на котором (например, для частного случая при

55 „ = С = ) на одинаковом расстоянйи друг от друга в (2 - et ) как в аксиальном направлении, так и в плоскости его поперечного сечения расположены ферромагнитные полюсные выступы 9, каждый из которых представляет собой часть цилиндрической трубы с равными сторонами внешней поверхности длиной в oC c каждая как

8 вдоль образующей, так и вдоль окружности внешнего радиуса соответствующей части. Высота выступов 9 выбирается равной (15-20)о из условия минимального потока рассеяния в межполюсной зоне (о — величина рабочего воздушного зазора).

Таким образом, в двигателе в отличие от прототипа используются однотипные шаблонные секции якоря для обоих типов сердечников 2 и 5, что упрощает как технологию изготовления отдельных сердечников 2 и 5, каждый иэ которых несет на себе и обмотку якоря и обмотку возбуждения, так и общую конструктивную схему двигателя.

Секции обмоток 4 и 7 якоря (фиг.14) укладываются в пазах и подключаются к коммутирующему устройству по известным схемам коммутации обмоток якоря линейных двигателей постоянного тока.

Минимально возможная длина предлагаемого двигателя равна двум полюсным делениям (L = 2c„) в отличие а = в от прототипа, у которого L .= 5, чем обеспечивается увеличейие длины хода подвижной части (величины линейных перемещений двигателя), определяемой как разность длины его вторичной и первичной частей, т.е. L> =

= Ls u — Ь,„(фиг.2) .

Схема коммутирующего узла двигателя может быть выполнена с использованием полупроводниковых коммутаторов в сочетании со специальными датчиками положения вторичной. части (ДПВЧ) 10 вращательного и линейного перемещения (фиг.2).

ДПВЧ 10 (фиг.5-9) состоит из несущей конструкции 11, устанавливаемой посредстом подшипника 12 на. концевом валу 13 вторичной части 8.

Конструкция 11 подвижными тягами

14 сочленяется через проушины 15 с неподвижной первичной частью 1 таким образом;что при вращательнолинейном движении вторичной части

8, она (конструкция 11) перемещается только линейно, совместно с укрепленными на ней датчиком положений линейного движения (ДПЛ) 16 и

1536487 6 датчиком положения вращательного движения (ДПВ) 17 вторичной части 8.

Принципиально оба датчика построены одинаково (фиг.9) и представля- . ют собой П-образный элемент 18, в котором на противоположных сторонах выполнены отверстия 19 и 20, с расстоянием друг от друга (вдоль элемента 18) в зубцовое деление

В этих отверстиях друг против друга встроены источники света (светодиоды) 21 и фотоприемники 22. В зазоре между ними размещены флажки

23, каждый длиной в полюсное деление Фд > и расположены вдоль хода на расстоянии друг от друга также в полюсное деление „ . При перемещении

П-образного элемента 18 со светодиодами 2 1 и фотоприемниками 22 относительно флажков 23 фотоприемники

22 последовательно оказываются в двух положениях — либо затененными флажками 23, либо освещенными светодиодами 21.

При освещении фотоприемника 22 последний генерирует фототок, преобразующийся в соответствующий им-. пульс, поступающий в схему управления полупроводникового коммутатора.

В функции данного сигнала происходят коммутация определенных полупроводниковых элементов и, как следствие, изменение направления тока в строго определенных секциях обмотки якоря. При затемнении флажком 23 соответствующего фотоприемника 22 в последнем происходит резкое уменьшение фототока, что приводит к изменению полярности выходного импульса датчика, коммутации очередной группы, полупроводниковых элементов и реверсу тока в определенных секциях обмотки якоря.

Таким образом, в зависимости от полярности выходных сигналов датчиков 16,и 18 по, мере перемещения вторичной части 8 происходит последовательная коммутация секции обмоток 4 и 7 якоря, обеспечивающая в них про текание токов, направление которых обеспечивает заданное направление движения ротора 8.

Флажки 24 ДПЛ 16 установлены на неподвижной рейке 25, сочлененной с первичной частью 1. Флажки 26 ДПВ 17 сочленяются с концевым валом 13 подвижной вторичной части 8, а П-о6разный элемент ДПВ 17 жестко соеди5

50 няется крепящей планкой 27 с конструкцией 11.

При такой компоновке узла 10 датчиков положения вторичной части конструкция 11, несущая ДПЛ 16 и ДПВ 17, перемещается только линейно. При этом

ДПЛ 16 последовательно вырабатывает ряд чередующихся импульсов, обеспечивающих заданный порядок коммутации секций обмотки якоря 7 (фиг.1). Если при этом вторичная часть 8 совершает и вращательное движение, то флажки 26, вращаясь в рабочем промежутке ДПВ 17 (при одновременном ли нейном перемещении с конструкцией

11 и вторичной частью 8), обеспечивают генерацию импульсов, обусловливающих необходимый порядок коммутации секций обмотки якоря 4 (фиг.1).

Двигатель работает следующим образ ом.

Если при возбужденной магнитной системе (фиг. 1) подать напряжение только на обмотку 4 якоря, то взаимодействием тока секций последней с основным магнитным потоком Ф в зоне полюсных выступов 9 создается вращательный момент, под действием которого вторичная часть.8 с полюсами

9 начинает вращательное движение.При этом вращаются и флажки 26 ДПВ 17 (фиг.5), импульсы которого определяют порядок коммутации определенных групп полупроводниковых элементов таким образом, чтобы направление момента оставалось неизменным.

Если при этом подключить к постоянному напряжению и обмотку 7 якоря, то взаимодействием токов последней с основным магнитным потоком Фо создается линейное тяговое усилие, под действием которого вторичная часть, уже вращаясь с определенной частотой, начинает линейно перемещаться.

ДПЛ 16, перемещаясь относительно флажков 24 (фиг.5), разрабатывает определенные импульсы, обеспечивающие коммутацию соответствующих секций обмотки 7 якоря таким образом, чтобы направление тягового усилия оставалось неизменным при движении в одну сторону. Реверс и торможение осуществляются известными для электроприводов постоянного тока способами.

Изменением величин напряжений на обмотках 4 и 7 якоря определяет1536487

4-4

Ю-Е ся соотношение линейной скорости подвижной части 8 двигателя и частоты ее вращения, т.е. возможность получения регулируемого шага винтовой линии, вдоль которой перемещается вторичная часть.

Формула и з о б р е т е н и я

Двухкоординатный электродвигатель, cîäåðæàùèé магнитопровод статора, состоящий из сердечников с обмотками вращательного и линейного перемещения и обмотки возбуждения., размещенных на внутренней поверхности кольцевого ферромагнитного корпуса, и ферромагнитный ротор с полюсными выступами, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и расширения диапазона его перемещений, сердечники выполнены в виде отдельнык секторов, размещенных вдоль поперечного сечения корпуса, причем часть секторов имеет обмотку вращательного перемещения, остальная часть секторов имеет обмотку линейного перемещения, а элементы обмотки возбуждения размещены на всех секторах.

1536487

1536487

Редактор И.Касарда

Тираж 439

Подписное

Заказ 114

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðîä, ул. Гагарина,101 л

Составитель Т.Цынская

Техред М. Ходанич Корректор А.Обручар