Линейный шаговый электродвигатель

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 165 К 41/О НИ Е ИЗО СА АВТОРСКОМУ СВ ЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(56) Авторское свидетельство СССР М 1427512, кл. Н 02 К 41/02, 1985.Авторское свидетельство СССР В 155217; кл, Н 02 К 41/02, 1960,(54) ЛИНЕЙНЫЙ ШАГОВЫЙ ЭЛЕКТРО ДВИГАТЕЛЬ(57) Использование: в электромашиностроении, в частности в качестве привода комму тационных аппаратов и:в роботехнических устройствах. Сущность изобретения: линей Изобретение 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, а также практическое исключение воздушного зазора между якорем и подвижным узлом, что дает возможность повысить коэффициент полезного действия.Режим работы с минимальными зазорами между якорем и тяговыми электромагнитами дает возможность получить значитель 2ный шаговый электродвигатель содержит немагнитный корпус, вкотором 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 коммута, ции обмоток. 3 ил,ные тяговыеусилия, при минимальноймощности,На фиг.1 дшагового электэлектрическаянапряжений,Линейный шаговый электродвигательсодержит неподвижную часть, включающуюкорпус 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 внаправляющих 11, коаксиально установленный па стержне цилиндрический якорь ввиде двух независимых частей: первая - сявновыраженными полюсами в виде трех ана кинематическая схема родвигателя; на фиг.2 - его схема; на фиг.3 - диаграммамагнитопроводящих шайб 12 - 14 и расположенными между ними двумя кольцевымиобмотками 15-16, жестко связанными между собой, например, с помогцью клея, и вторая - в виде шайб 17-19 и обмоток 20-21, 5имеющая возможность возвратно-поступательного перемещения со стержнем 10 ивдоль него, снабженные гибкими токоподводами (на фиг. 1 не показаны), средниемагнитопроводящие шайбы 15, 18 установ-. "0.;, лены по ходовой посадке относительностержня 10 с зазором относительно корпуса 1, а крайние шайбы 12, 14 и 17, 19 - с,;зазором как относительно корпуса 1, так иотносительно стержня 10. 15Обмотки 15 - 16 и 20-21 при подключении к схеме питания создают относительнодруг друга одноименные полюса магнитного поля, а относительно обмоток 6-7 и 8-9 разноименные полюса, Обмотки 6 - 9 и 15- 2016, 20-21 подключены к сети переменноготока через диоды 24-30,Линейный шаговый электродвигательработает следующим образом;При подаче переменного напряжения 25на схему питания обмоток за счет действиядиодов 24-30 в положительный полупериодвключаются кольцевые. обмотки 6, 9, 15-16,, в результате чего обмотки 15, 16 создаютвстречные относительно друг друга магнитные поля, которые с помощью средней магнитопроводящей Шайбы 13 первой частиякоря вытесняются в зону стержня 10, чтоприводит к жесткому сцеплению с ним первой части якоря, и в то же время зта часть 35якоря за счет взаимодействия с тяговымэлектромагнитом 2 притягивается к последнему, преодолевая зазор между ними. Всвязи с тем, что этот зазор 2 составляетвеличину порядка 1 мм., сила притяжения 40находится на верхнем участке зависимостиР = 1 (д) для электромагнитов, где Р - силапритяжения; д- зазор, т.е, на участке, асимптотически приближающемся к бесконечно"сти, в результате стержень10 45перемещается 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. 55Одновременно 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 17- 19 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 управления должна быть дополнена переклюЧйте- . 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, о т л и ч а ю щ и й с я 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 иэ которых состоит из двух кольцевых обмоток, выполненных с возможностью подключения встречно друг другу, и трех магнитопроводящих шайб - двух крайних и одной средней, средняя.П орре Тираж Подписное ударственного комитета по иэобретениям и открытиям 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5Заказ 1831 ВНИИПИ Г и ГКНТ СССР иэводственно-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 электромагнита. ми, обмотка которых выполненас возможностью согласного подключения к соседней обмотке якоря, корпус двигателя вы полнен немагнитным, стержень - монолитным, обмотки различных частей якоря и относящихся к ним тяговых электромагни тов соединены с клеммами для подключения к однофазной сети переменного тбКЭчерез встречные диоды,