Линейный стрикционный шаговый электродвигатель

Авторы патента:

H02N2/021 - Электрические машины вообще с использованием пьезоэлектрического эффекта, электрострикции или магнитострикции (генерирование механических колебаний вообще B06B; пьезоэлектрические, электрострикционные или магнитострикционные элементы вообще H01L 41/00)

H02N2/02 - производящие линейное движение, например силовые приводы; линейные позиционеры

Владельцы патента RU 2652793:

Лещенко Василий Васильевич (RU)

Изобретение относится к электротехнике, к электродвигателям с использованием магнитострикционных или пьезоэлектрических элементов, применяемых в качестве исполнительных механизмов для прецизионных шаговых перемещений. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей перемещения. Линейный стрикционный шаговый электродвигатель содержит фиксаторы, стрикционные элементы и неподвижное основание, выполненное в виде плоскости из магнитомягкого материала. Стрикционные элементы с обмотками возбуждения ориентированы ортогонально по отношению друг к другу в плоскости, параллельной плоскости основания. Каждый из стрикционных элементов прикреплен одним своим концом к объекту управления, а другим - к своему фиксатору. 5 ил.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электродвигателям с использованием магнитострикционных или пьезоэлектрических элементов, применяемых в качестве исполнительных механизмов для прецизионных шаговых перемещений.

Аналогом является линейный стрикционный электродвигатель привода двухкоординатного сканирующего устройства (Авторское свидетельство СССР №1718355, заявл. 20.11.1989, МПК H02N 2/00, H01L 41/12). Сканирующее устройство содержит основание, четыре магнитострикционных двигателя, которые выполнены в виде трубок и соединены крестообразно одними своими торцами. Другими своими торцами два соосных магнитострикционных двигателя соединены с основанием. Два других магнитострикционных двигателя соединены с объектом управления. Причем каждые два соосных магнитострикционных двигателя охвачены одной тороидальной обмоткой, а витки их цилиндрических обмоток направлены встречно. Недостатком такого стрикционного электродвигателя является ограниченная возможность перемещения объекта управления, что снижает функциональные возможности его подвижной части.

Прототипом является известный стрикционный шаговый электродвигатель (см. Патент РФ №1685230\. заявл. 30.10.1989, МПК H02N 2/00, H01L 41/12). Двигатель содержит неподвижную часть с направляющими из магнитомягкого материала и подвижную часть, состоящую из стрикционного элемента с обмоткой возбуждения, закрепленного между двумя фиксаторами из магнитомягкого материала, концы которых оперты на направляющие, постоянный магнит, размещенный между направляющими, и обмотки управления. При этом обмотки управления размещены на подвижной части по обе стороны относительно обмотки возбуждения стрикционного элемента. Постоянный магнит установлен на подвижной части на равном расстоянии от обмоток управления. Недостатком такого стрикционного шагового электродвигателя является возможность перемещения объекта управления только в поле, ограниченном направляющими из магнитомягкого материала, что снижает функциональные возможности его подвижной части.

Цель предлагаемого изобретения - расширение функциональных возможностей перемещения объекта управления линейного стрикционного шагового электродвигателя.

Для достижения поставленной цели неподвижное основание линейного стрикционного шагового электродвигателя выполнено в виде плоскости из магнитомягкого материала. Стрикционные элементы с обмотками возбуждения ориентированы ортогонально по отношению друг к другу в плоскости, параллельной плоскости неподвижного основания. Каждый из стрикционных элементов прикреплен одним своим концом к объекту управления, а другим - к своему фиксатору.

Прилагаемые чертежи изображают

Фиг. 1 - вид сверху линейного стрикционного шагового электродвигателя;

Фиг. 2 - исходное состояние;

Фиг. 3 - второе состояние;

Фиг. 4 - третье состояние;

Фиг. 5 - четвертое состояние.

Перечень элементов на прилагаемых чертежах

1, 2, 3, 4 - фиксатор;

5, 6, 7, 8 - стрикционный элемент;

9 - объект управления;

10 - неподвижное основание.

Линейный стрикционный шаговый электродвигатель состоит (см. фиг. 1) из фиксаторов 1, 2, 3, 4, выполненных в виде электромагнитов и прикрепленных к соответствующим стрикционным элементам 5, 6, 7, 8, на которых размещены обмотки возбуждения и которые ориентированы ортогонально друг к другу в плоскости, параллельной плоскости неподвижного основания 10. Другими своими концами стрикционные элементы 5, 6, 7, 8 прикреплены к объекту управления 9.

На фиг. 1 представлен вид сверху линейного стрикционного шагового электродвигателя. Ортогональные оси X и Y обозначены в верхнем левом углу чертежа. На фиг. 2 - фиг. 5 показаны состояния линейного стрикционного шагового электродвигателя при движении по оси X. Ортогональные оси X и Y обозначены в верхнем левом углу чертежа. При этом поперечная штриховка на стрикционных элементах 5,6,7,8 обозначает их сжатие под действием магнитного поля обмоток возбуждения при подключении их к источнику электроэнергии. Косая штриховка на фиксаторах 1,2,3,4 обозначает, что на обмотки электромагнитов фиксаторов подано напряжение от источника электроэнергии, и они под действием магнитного поля электромагнитов фиксируют положение фиксатора на неподвижном основании 10 из магнитомягкого материала.

Движение линейного стрикционного шагового электродвигателя по оси X происходит следующим образом. В исходном положении (см. фиг. 2) стрикционные элементы 5 и 8 находятся под действием магнитного поля их обмоток возбуждения, которые подключены к источнику электроэнергии. Фиксаторы 1 и 3, обмотки электромагнитов которых подключены к источнику электроэнергии, фиксируют положение стрикционных элементов 5 и 7. Далее (см. фиг. 3) обмотку возбуждения стрикционного элемента 5 отключают от источника электроэнергии, а обмотку возбуждения стрикционного элемента 7 подключают к источнику электроэнергии. Под действием сил сжатия стрикционного элемента 7 и расширения стрикционного элемента 5 объект управления 9 вместе со стрикционными элементами 6 и 8 и фиксаторами 2 и 4 перемещается вдоль оси X на один шаг. Затем (см. фиг. 4) подключают к источнику электроэнергии обмотки электромагнитов фиксаторов 2 и 4, которые фиксируют положение стрикционных элементов 6 и 8, и отключают от источника электроэнергии обмотки электромагнитов фиксаторов 1 и 3. Далее (см. фиг. 5) обмотку возбуждения стрикционного элемента 5 подключают к источнику электроэнергии, а обмотку возбуждения стрикционного элемента 7 отключают от источника электроэнергии. В результате фиксаторы 1 и 3 перемещаются на один шаг по оси X. После этого (см. фиг. 2) подключают к источнику электроэнергии обмотки электромагнитов фиксаторов 1 и 3, которые фиксируют положение стрикционных элементов 5 и 7, и отключают от источника электроэнергии обмотки электромагнитов фиксаторов 2 и 4. В результате линейный стрикционный шаговый электродвигатель принимает исходное состояние для следующего шага по оси X. Аналогично можно описать алгоритм движения линейного стрикционного шагового электродвигателя по оси Y.

Таким образом, осуществляется расширение функциональных возможностей объекта управления 9 линейного стрикционного шагового электродвигателя по всему пространству неподвижного основания 10.

Линейный стрикционный шаговый электродвигатель, содержащий фиксаторы, стрикционные элементы и неподвижное основание, отличающийся тем, что его неподвижное основание выполнено в виде плоскости из магнитомягкого материала, стрикционные элементы с обмотками возбуждения ориентированы ортогонально по отношению друг к другу в плоскости, параллельной плоскости неподвижного основания, каждый из стрикционных элементов прикреплен одним своим концом к объекту управления, а другим - к своему фиксатору.

Изобретение относится к приспособлениям поршневых ДВС для получения электроэнергии, питающей электрооборудование автомобиля. Разработано устройство генерирования электрической энергии в двигателе внутреннего сгорания, содержащем рабочий цилиндр, поршень с кольцами, шатун и коленчатый вал, в котором дополнительно в рабочий цилиндр вставлена гильза, в которой заподлицо с зеркальной внутренней поверхностью установлены вставки на высоту хода поршня, содержащие пьезоэлементы, которые с внутренней поверхности покрыты плоскими диэлектрическими пластинками и связаны в электрическую сеть с преобразователем и аккумулятором-накопителем.

Планарное пьезоэлектрическое исполнительное устройство, обеспечивающее значительное сдвиговое перемещение // 2629923

Изобретение относится к исполнительному пьезоэлектрическому устройству, обеспечивающему значительное сдвиговое перемещение в выбранном направлении. Сущность: угол наклона волокон (2) относительно выбранного направления составляет больше 2° и меньше 40°.

Электростатический сепаратор // 2583844

Изобретение относится к системам очистки воздуха с использованием электрического поля для поляризации частиц и материала и может использоваться в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, автономных блоках фильтров или вентиляторах, а также в промышленных системах очистки воздуха.

Встроенный пьезоэлектрический источник переменного тока для свободновращающихся инерционных осесимметричных тел // 2537971

Изобретение относится к преобразователям энергии, работающим на основе применения пьезокерамических материалов, и может быть использовано в любой области техники в качестве маломощного источника переменного тока для свободновращающихся осесимметричных инерционных тел.

Высоковольтный скважинный генератор // 2432461

Изобретение относится к электрическим машинам. .

Пьезоэлектрический ультразвуковой двигатель // 2411630

Изобретение относится к области электромеханики и может быть использовано в системах позиционирования для линейного и вращательного привода различных устройств в прецизионном приборостроении и нанотехнологическом оборудовании.

Магнитомеханический преобразователь // 2411614

Изобретение относится к прецизионному позиционированию исполнительных элементов машин и механизмов с использованием магнитострикционного эффекта. .

Пьезодвигатель // 2376697

Изобретение относится к пьезотехнике и может применяться в шаговых приводах устройств автоматики для прецизионного позиционирования образцов и зондов. .

Пьезоэлектрический реверсивный двигатель // 2368061

Изобретение относится к пьезотехнике и может применяться в шаговых приводах устройств автоматики. .

Пьезоэлектрический генератор // 2358380

Изобретение относится к системам зажигания для двигателей внутреннего сгорания и может быть использовано в качестве высоковольтного источника напряжения. .

Пьезоактюатор изгибного типа // 2636255

Изобретение относится к пьезоактюаторам изгибного типа и предназначено для использования в электронике, управляемой оптике, микромеханике, медицине, машиностроении.

Устройство для прецизионных перемещений // 2626024

Изобретение относится к области точного приборостроения и может быть использовано в качестве эталона для определения перемещений и линейных размеров объектов в нанометровом диапазоне, а также для калибровки конфокальных микроскопов и оптических интерферометров.

Усиливающий пьезоэлектрический актюатор повышенной точности позиционирования // 2624773

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве исполнительного механизма управляющих систем прецизионного приборостроения, в оптических системах.

Линейный пьезоэлектрический двигатель // 2617209

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в приборах и системах автоматики, приборостроения, робототехники, авиакосмической, автомобильной отрасли.

Устройство управления самочувствительным линейным пьезоэлектрическим актюатором // 2608842

Изобретение относится к электротехнике и и может быть использовано для привода различных устройств в прецизионном приборостроении, в оптических системах, в системах нанотехнологий.

Ультразвуковой двигатель // 2596177

Изобретение относится к вибрационным устройствам для создания линейных перемещений ползуна. Ультразвуковой двигатель содержит вибратор, ползун, который входит в контакт посредством трения с вибратором, пружину для прижатия вибратора к скользящему элементу.

Синхронный линейный привод // 2594567

Изобретение относится к электротехнике, а именно к синхронному линейному приводу для разгона ротора до гиперзвуковых скоростей. Ротор из магнитожесткого материала с остаточной радиальной намагниченностью выполнен в виде диска с центральным отверстием и расположен между статором и направляющим рельсом из магнитомягкого материала.

Устройство привода вибрационного типа, устройство двухмерного привода, устройство коррекции размытости изображения, сменный объектив, устройство захвата изображения и автоматический предметный столик // 2587153

Изобретение относится к устройству привода вибрационного типа, а также к устройству двухмерного привода, устройству коррекции размытости изображения. Техническим результатом является снижение потери мощности, передаваемой подвижному телу, предотвращение повреждения провода из-за деформации и обеспечение пространства, в котором могут перемещаться вибратор и элемент источника питания.

Пьезоэлектрический насос // 2575214

Изобретение относится к области пьезотехники и может быть применено для перекачивания различных жидкостей. Технический результат, на достижение которого направлено настоящее изобретение, заключается в создании конструкции пьезоэлектрического насоса на основе возбуждения круговых качательных колебаний пьезоэлектрического кольца, передающихся на преобразующий элемент, имеющий специальные стоки, которые преобразуют круговое качательное движение в направленное движение жидкости.

Пьезоустройство пошагового перемещения // 2516258

Изобретение относится к области электромеханики и может быть использовано в системах точного позиционирования, для линейного перемещения различных объектов и устройств в нанотехнологическом оборудовании и прецизионном приборостроении.