Линейный шаговый электродвигатель

 

Использование: в электромашиностроении , в частности в качестве привода коммутационных аппаратов ив роботехнических устройствах. Сущность изобретения: линейный шаговый электродвигатель содержит немагнитный корпус, в котором установлены тяговые электромагниты, ферромагнитный стержень, на котором установлен якорь в виде двух независимых частей, каждая из которых состоит из магнитопроводящих шайб и кольцевых обмоток. Обмотки тяговых электромагнитов выполнены с возможностью согласного подключения с соседней обмоткой якоря, а обмотки различных частей якоря подключены к однофазной сети переменного тока через встречные диоды. Применение предложенной конструкции двигателя позволяет получить двусторонее перемещение стержня, а также повысить надежность за счет простой схемы коммутации обмоток. 3 ил. «

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИМ

РЕСПУБЛИК (я)з Н 02 К 41/03

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ, СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ф 1

° » О

ЪФ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4929622/07 (22) 19.04.91 (46) 07.05.93. Бюл. В 17 (71) Алма-Атинский энергетический институт (72) A.È,Òèùåíêî и Е.А.Тищенко (56) Авторское свидетельство СССР

М 1427512, кл. Н 02 К 41/02, 1985.

Авторское свидетельство СССР

t4 155217; кл. Н 02 К 41/02, 1960, (54) ЛИНЕЙНЫЙ ШАГОВЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ (57) Использование: в электромашиностроении, в частности в качестве привода коммутационных аппаратов и:в роботехнических устройствах. Сущность изобретения: линейИзобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано в качестве привода коммутационных аппаратов, робототехнических устройств и т.п.

Цель изобретения — расширение эксплуатационных возможностей.

Новым в изобретении является исполь. зование монолитного подвижного узла ферромагнитного стержня в качестве внутреннего кольцевого магнитопровода, что значительно упрощает конструкцию двигателя, в также практическое исключение воздушного зазора между якорем и по. движным узлом, что дает возможность .повысить коэффициент полезного действия.

Режим работы с минимальными зазорами между якорем и тяговыми электромагнитами дает возможность получить эначительая Ы<п> 1814165 А1

2 ный шаговый электродвигатель содержит немагнитный корпус, в котором установлены тяговые электромагниты, ферромагнитный стержень, на котором установлен якорь в виде двух независимых частей, каждая из которых состоит из магнитопроводящих шайб и кольцевых обмоток. Обмотки тяговых электромагнитов выполнены с возможностью согласного подключения с соседней обмоткой якоря, а обмотки различных часteA якоря подключены к однофазной сети переменного тока через встречные диоды, Применение предложенной конструкции двигателя позволяет получить двусторонее перемещение стержня, а также повысить надежность за счет простой схемы коммутации обмоток. 3 ил, евай ные тяговые усилия, при минимальной мощности.

На фиг.1 дана кинематическая схема шагового электродвигателя; на фиг.2 — его Дь электрическая схема; на фиг.3 — диаграмма напряжений. фс

Линейный шаговый электродвигатель (я содержит неподвижную часть, включающую корпус 1 из немагнитного материала и жестко связанные с корпусом кольцевые тяговые электромагниты 2-5 с обмотками 6-9, и подвижную часть, включающую ферромагнитный цилиндрический стержень 10 и установленную с возможностью перемещения в направляющих 11, коаксиально установленный на стержне цилиндрический якорь в виде двух независимых частей: первая — с явновыраженными полюсами в виде трех

1814165 магнитопроводящих шайб 12 — 14 и расположенными между ними двумя кольцевыми обмотками 15-16, жестко связанными между собой, например, с помощью клея, и вторая — в виде шайб 17-19 и обмоток 20-21, имеющая возможность возвратно-поступательного перемещения со стержнем 10 и вдоль него, снабженные гибкими токоподводами (на фиг. 1 не показаны), средние магнитопроводящие шайбы 15, 18 установ-. "0

:;:, лены Ilo ходовой посадке относительно стержня 10 с зазором относительно корпуса 1, а крайние шайбы 12, 14 и 17, 19 — с зазором как относительно корпуса 1, так и относительно стержня 10. 15

Обмотки 15 — 16 и 20-21 при подключении к схеме питания создают относительно . " друг друга одноименные полюса магнитного поля, а относительно обмоток 6-7 и 8-9разноименные полюса. Обмотки 6 — 9 и 15- 20

16, 20-21 подключены к сети переменного тока через диоды 24-30, Линейный шаговый электродвигатель работает следующим образом;

При подаче переменного напряжения 25 на схему питания обмоток за счет действия диодов 24-30 в положительный полупериод включаются кольцевые-обмотки 6, 9, 15-16,, в результате чего обмотки 15, 16 создают встречные относительно друг друга магнит- 30 ные поля, которые с помощью средней магнитопроводящей Шайбы 13 первой части якоря вытесняются в зону стержня 10, что приводит к жесткому сцеплению с ним первой части якоря, и в то же время зта часть 35 ,, якоря за счет взаимодействия с тяговым электромагнитом 2 притягивается к последнему, преодолевая зазор между ними. В связи с тем, что этот зазор 2 составляет величину порядка 1 мм, сила притяжения 40 находится на верхнем участке зависимости

Р = f (д) для электромагнитов, где Р— сила притяжения; д- зазор, т.е, на участке, асимптотически приближающемся к бесконечно"сти, в результате стержень 10 45 перемещается вверх на величину зазора, совершая полезную работу, Для увеличения сцепления магнитопроводящей шайбы 4 со стержнем 10 зазор 50 между ними заполняется магнитной жидкостью, которая удерживается в нем при отсутствии питания за счет остаточного намагничивания магнитопроводящей шайбы 4. 55

Одновременно вторая часть якоря, состоящая из магнитопроводящих шайб 17-19 . и обмоток 20-21, под действием тягового электромагнита 5 опускается по стержню 10 вниз свободно за счет отсутствия питания обмоток 20-21.

В отрицательный полупериод питающего напряжения теряют питание обмотки

6,15 — 16,9 и включаются обмотки 7, 8, 20-21 за счет действия диодов 29 — 31, 27, и аналогично выбирается зазор между тяговым электромагнитом 5 и второй частью якоря, состоящей иэ магнитопроводящих шайб 1719 и обмоток 20-21, в результате чего стержень 10 перемещается вверх, совершая следующий шаг, в то время как первая часть якоря свободно опускается вниз на величину зазора за счет притяжения тягового электромагнита 3 и отсутствия питания обмоток

6, 15 — 16. В целом первая и вторая части якоря совершают челночные движения вверх-вниз, однонаправленно перемещая стержень 10 вверх.

Для обеспечения реверса схема yIIp36ления должна быть дополнена переключате- . лем между диодами и обмотками. Частота напряжения питания выбирается исходя из инерции якоря и необходимой скорости перемещения стержня.

Применение предложенной конструкции дает возможность расширить эксплуатационные возможности двигателя за счет получения разнонаправленного перемещения линейного тягового органа, а также повысить надежность эа счет применения монолитного тягового органа — ферромагнитного стержня и простейшей схемы коммутации обмоток электродвигателя посредством встречно включенных диодов.

Формула изобретения

Линейный шаговый электродвигатель, содержащий неподвижную часть, включающую корпус с кольцевым тяговым электромагнитом, и подвижную часть, включающую ферромагнитный стержень и цилиндрический якорь с явновыраженными полюсами в виде магнитопроводящих шайб, установленный на стержне с возможностью возвратно-поступательного перемещения с ним и вдоль него, четыре кольцевые обмотки, причем тяговый электромагнит и якорь размещены последовательно вдоль стержня, отличающийся тем, что, с целью расширения зксплуатационйых воэможностей, неподвижная часть снабжена дополнительными тремя кольцевыми тяговыми электромагнитами, кольцевые обмотки размещены между магнитопроводящим шайбами якоря, который выполнен в виде двух независимых частей, каждая из которых состоит из двух кольцевых обмоток, вы полнен.ных с возможностью подключения встречно друг другу, и трех магнитопроводящих шайб — двух крайних и одной средней, средняя

1814165 Pl

18

:Ю.7

Составитель А.Тищенко

Pgz Р

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор ВЛетраш

Редактор H.Ïèãèíà

Заказ 1831 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Проиэводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 шайба установлена по ходовой посадке относительно стержня и с зазором относительно корпуса, а две крайние — с зазором как относительно корпуса, так и стержня, причем каждая часть якоря размещена между двумя своими тяговыми электромагнитами, обмотка которых выполнена с возможностью согласного подключения к соседней обмотке якоря, корпус двигателя вы полнен немагнитным, стержень — монолитным, обмотки различных частей якоря и относящихся к ним тяговых электромагни5 тов соединены с клеммами для подключения к однофазной сети переменного тбка- через встречные диоды,