Электростатический двигатель
Изобретение относится к электротехнике, а именно к шаговым двигателям. Целью изобретения является обеспечение шагового вращения ротора электростатического двигателя. Электростатический шаговый двигатель состоит из цилиндрического диэлектрического статора с системой электродов, расположенных попарно диаметрально противоположно и соединенных с полюсами источника напряжения через тиристорную систему управления, в которой точка соединения катода каждого тиристора с соответствующим электродом статота соединена с управляющим электродом следующего тиристора по направлению вращения ротора, а точка соединения последнего тиристора с соответствующим электродом статора соединена с управляющим электродом первого тиристора. При подаче на систему электродов двигателя импульсного напряжения первым открывается тиристор, который соединен с электродами, между которыми в данном положении находится пластинчатый ротор, находящийся в жидкокристаллическом веществе, заполняющем полость статора и зазоры между пластинами ротора. В результате создается отпирающий потенциал на управляющем электроде следующего тиристора и напряжение на следующей паре электродов. Ротор поворачивается. 3 ил.
Изобретение предназначено для преобразования энергии электрического поля в механическую работу вращения импульсами вала ротора и может быть использовано в системах программного управления, силовых следящих приводах, дистанционных системах передач, вычислительных устройствах и тому подобное преимущественно микроминиатюрного исполнения. Целью изобретения является обеспечение шагового вращения ротора. На фиг. 1 показан двигатель, сечение перпендикулярно оси вращения; на фиг.2 - двигатель, сечение диаметральной плоскостью по пластинам ротора; на фиг.3 - электрическая принципиальная схема двигателя со схемой управления. Электростатический шаговый двигатель состоит из диэлектрического корпуса-статора 1 цилиндрической формы, на внутренней поверхности которого укреплены вдоль образующих электроды 2 на расстоянии шага двигателя друг от друга, образуя целое число пар, электроды в каждой паре диаметрально противоположны друг другу. Каждый электрод 2 снабжен выводом 3 для подключения к схеме электропитания, которая все электроды 2 двумя группами соединяет с разноименными полюсами источника электропитания через тиристорную систему управления, включающую тиристоры 4-6 и резисторы 7-9. При этом точка соединения катода тиристора с соответствующим электродом пары соединена с управляющим электродом тиристора очередной пары электродов по направлению вращения ротора, осуществляя таким образом замкнутую на себя схему тем, что точка соединения катода последнего тиристора соединена с управляющим электродом первого тиристора. По торцам корпуса 1 укреплены крышки 10 с подшипниками 11, например, скольжения, в которых помещен между электродами 2 пластинчатый ротор 12 на валу 13. Пластины ротора 12 укреплены с зазором друг относительно друга параллельно оси вращения ротора 12 между торцовыми упорами 14, закрепленными на валу 13. Материалом пластин ротора является металл, например алюминий или его сплавы. В стенке крышек 10 выполнены отверстия 15, в которых укрепляют патрубок со штуцером для соединения с расширительным баком (на чертеже не показаны). В полости корпуса 1 и между пластинами ротора 12 находится жидкокристаллическое вещество 16, выбираемое по конкретному применению двигателя, например метилбутилбензоланил. Двигатель в сборе укреплен на станине 17. Работа электростатического шагового двигателя. При включении электропитания на схему двигателя импульсы напряжения поступают в заданной последовательности на электроды 2. Так как ротор в конце предыдущего шага занял положение по диаметру пластин между электродами данной пары, то электрическая емкость данной пары, между электродами которой расположены пластины ротора 12, принимает наибольшее значение, а емкостное сопротивление данной пары электродов наименьшее. Поэтому при поступлении переднего возрастающего фронта импульса напряжения на электроде 2, соединенном с катодом тиристора, наводится наибольший потенциал, что позволяет открыть тиристор данной пары электродов прямым напряжением, создавая ток в ее цепи. В результате возрастания тока в цепи открывшегося тиристора на управляющий электрод очередного тиристора поступает потенциал, открывающий очередной тиристор при напряжении, меньшем прямого. При открытии очередного тиристора образуется напряжение на электродах очередной пары. В результате поворачиваются молекулярные слои ЖК-вещества между пластинами ротора и в полости статора 1, что приведет к соответствующему повороту ротора 12. Одновременно происходит уменьшение величины емкости предыдущий пары электродов и увеличение емкости очередной пары электродов, соответственно изменяются и их емкостные сопротивления, приводя к возрастанию потенциалов на электродах очередной пары. После прекращения импульса напряжения в результате действия остаточной деформации молекулярных слоев роторы 12 установятся по диаметру между электродами очередной пары, завершая поворот на очередной шаг и создавая первоначальные условия в электрической цепи до поступления очередного импульса напряжения, действие которого приведет к повороту на один шаг в прежнем направлении, создавая такие условия непрерывно по замкнутому кругу, так как катод последнего тиристора соединен с управляющим электродом первого тиристора. Так как число пар электродов статора может быть произвольным, а ширина каждого электрода может быть малой, то этим обеспечивается микроминиатюрное исполнение шагового двигателя.
Формула изобретения
ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ, содержащий диэлектрический корпус-статор цилиндрической формы с системой электродов на внутренней поверхности, подключенных к источнику электропитания, и ротор, выполненный в виде набора разделенных зазором металлических пластин, параллельных оси вращения, причем зазоры между пластинами и полость статора заполнены жидкокристаллическим веществом, отличающийся тем, что, с целью обеспечения шагового вращения ротора, система электродов двигателя состоит из пар диаметрально противоположных электродов, подключенных к источнику электропитания через тиристоры, причем управляющий электрод тиристора каждой пары электродов статора соединен с катодом тиристора следующей соседней пары электродов статора, а управляющий электрод тиристора последней пары электродов статора соединен с катодом тиристора первой пары электродов статора.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
