Стрикционный шаговый электродвигатель
Изобретение относится к электротехнике, в частности к электродвигателям с использованием магнитострикционных или пьезоэлектрических элементов, применяемых в качестве исполнительных механизмов для прецизионных шаговых перемещений. Цель изобретения расширение эксплуатационных возможностей за счет увеличения величины рабочего хода и возможности изменения направления перемещения. Двигатель содержит неподвижную часть с направляющими 1 и 2 из магнитомягкого материала и подвижную часть, состоящую из стрикционного элемента 3 с обмоткой возбуждения 4, закрепленного между двумя фиксаторами 6 и 5 из магнитомягкого материала, концы которых оперты на направляющие 1 и 2, постоянный магнит 9, размещенный между направляющими, и обмотки управления 7 и 8, при этом обмотки управления размещены на подвижном угле по обе стороны относительно обмотки возбуждения стрикционного элемента. При этом существенно расширяется диапазон перемещения и появляется возможность создания криволинейного движения. 9 ил.
Изобретение относится к электротехнике, в частности к электродвигателям с использованием магнитострикционных или пьезоэлектрических элементов, применяемых в качестве исполнительных механизмов для прецизионных шаговых перемещений. Цель изобретения расширение эксплуатационных возможностей за счет увеличения величины рабочего хода и возможности изменения направления перемещения. На фиг.1 представлен предлагаемый двигатель, общий вид; на фиг.2 принципиальная схема двигателя с указанием стрелками направления магнитных потоков от постоянного магнита и одной из обмоток управления; на фиг.3 вариант двигателя с прямолинейными направляющими; на фиг.4 разрез А-А на фиг.3; на фиг.5 разрез Б-Б на фиг.4; на фиг.6 разрез В-В на фиг.3; на фиг.7 вариант электродвигателя с кольцевыми направляющими для реализации угловых перемещений (поворотный и вращающийся электродвигатель); на фиг.8 разрез А-А на фиг.7; на фиг.9 разрез Б-Б на фиг.7. Двигатель состоит из (фиг.1) неподвижной части с направляющими 1 и 2 из магнитомягкого материала, на которых размещена подвижная часть, состоящая из стрикционного элемента 3 с обмоткой возбуждения 4, закрепленного между двумя фиксаторами 5 и 6 из магнитомягкого материала, и обмотками управления 7 и 8, размещенными по обе стороны относительно обмотки возбуждения 4. Концы фиксаторов 5 и 6 оперты на направляющие 1 и 2. Постоянный магнит 9 размещен между направляющими 1 и 2 с возможностью продольного перемещения, при этом он постоянно находится на одинаковом расстоянии от обмоток управления 7 и 8 (фиг.3 и 7). Это достигагется тем, что постоянный магнит соединен с подвижной частью двигателя через поводок 10 деталь из немагнитного материала. Поводок предназначен для обеспечения направленного движения как подвижного узла двигателя, так и постоянного магнита. Поводок 10 (фиг.3,4,5,7,8) имеет окна 11 для размещения фиксаторов 5 и 6 с обмотками управления 7 и 8 и шпоночный выступ 12, входящий в паз между направляющими. Посредине шпоночного выступа 12 имеется еще одно окно 13 для размещения постоянного магнита 9. Благодаря такому решению в процессе эксплуатации постоянный магнит 9 перемещается по пазу между направляющими, находясь постоянно на одинаковом расстоянии от обмоток управления 7 и 8, что, в конечном счете, позволяет обеспечить симметричную, самую экономную схему распределения электромагнитных полей. Для осуществления кругового движения двигателя направляющие должны быть выполнены в виде концентричных колец. При этом (фиг.7, 8 и 9) боковые (трущиеся) поверхности постоянного магнита 9 и шпоночного выступа 12 поводка 10 должны быть выполнены по радиусам, соответствующим боковым поверхностям паза между направляющими. Двигатель работает следующим образом. При подаче напряжения на одну из обмоток управления, например 8 (фиг.2), направление магнитного потока, создаваемого обмоткой управления 8, совпадает с направлением магнитного потока, создаваемого постоянным магнитом 9 в контуре, содержащем фиксатор 5. В связи с этим сила притяжения фиксатора 5 к направляющим 1 и 2 увеличивается. В то же время в контуре, содержащем фиксатор 6, направление магнитного потока, создаваемого обмоткой управления 8, противоположно направлению магнитного потока, создаваемого постоянным магнитом 9, в связи с чем притяжение фиксатора 6 к направляющим 1 и 2 отсутствует, и при подаче напряжения на катушку возбуждения 4 стрикционного элемента 3 соответствующий конец подвижного элемента совершает шаг. При подаче напряжения на другую обмотку управления 7 направление магнитного тока, создаваемого обмоткой управления 7, совпадает с направлением магнитного потока постоянного магнита 9 в контуре, содержащем фиксатор 6. Фиксатор 6 сильнее притягивается к направляющим 1 и 2. В то же время в контуре, содержащем фиксатор 5, направление магнитного потока, создаваемого обмоткой 7, противоположно направлению магнитного потока постоянного магнита и притяжение фиксатора 5 к направляющим 1 и 2 отсутствует. При снятии напряжения со стрикционного элемента 3 соответствующий конец подвижного элемента совершает шаг. В предлагаемом двигателе рабочий ход ничем не ограничен и может быть бесконечным. Кроме того, можно получить движение двигателя по окружности требуемого радиуса при условии выполнения направляющих в виде соответствующих концентричных колец.
Формула изобретения
СТРИКЦИОННЫЙ ШАГОВЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ, содержащий неподвижную часть с направляющими из магнитомягкого материала и подвижную часть, состоящую из стрикционного элемента с обмоткой возбуждения, закрепленного между двумя фиксаторами, концы которых оперты на направляющие, постоянный магнит, размещенный между направляющими, и обмотки управления, отличающийся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей за счет увеличения величины рабочего хода и возможности получения криволинейных движений, обмотки управления размещены на подвижной части по обе стороны относительно обмотки возбуждения стрикционного элемента, а постоянный магнит установлен на подвижной части на равном расстоянии от обмоток управления.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9
