Линейный шаговый электродвигатель

(51) 5 Н 02 К 41 03 Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ":К ПАТЕНТУБИБЛИГЭТЕ ч 1 с д 2 Я 3(76) Бодик Михаил Кельманович; Диканский Валерий Павлович Пушков Александр Сергеевич (34) ЛИНЕЙНЫИ ШАГОВЫИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬЬ(7) Использование: изобретение относится к электротеюмке, в именно к электромагнитным механизаи Сущность изобретения: электродвигатель содервит цтвтиндричеове статор, включающий установленные соосно три электромагнита, первый из которых тепяется тяговым 1, второй - стопорным 2, а третий - управляемым тяговым 3. Подвижный якорь электродвигателя выполнен в виде якорей 4 и 5 первого и третьего электромагнитов соотеетствеею, соосно соединенных стержнем 6, на котором установлена с возможностью перемещения вдоль него на величину шагового зазора магнитопроводящая втулка 7, являющаяся якорем второго электромагнита 2, исходное положение которой задается с помощью пружины 8. На взаимодействующих поверхностях втулки 7 и электромагнита 2 выполнены поперечные зубцы Якорь 5 тягового электромагнита 3 выполнен в виде цилиндра с центральным конусообразным вырезом. Цель изобретения достигается за счет того, что третий электромагнит 3, благодаря специальной конструкции якоря 5 выполняет ка тяговую функцию вместе с первым электромагнитом 1 при прямом ходе, так и функцию регулирующего стопорения при управляемач обратном перемещении якоря 1 зп. ф-лы, 1 илИзобретение относится к электротехнике, а именно к электромагнитным механизмам.Задача управляемого линейного перемещения реализована в электромагните, 5работающем на противодействующую силу.Нестабильность противодействующей силы, например, механической характеристики пружины не дает достаточной точности вустановке требуемого перемещения, 10Этот недостаток отсутствует в шаговойконструкции электродвигателя, цилиндрический статор которого содержит две системы обмоток, одна из которых обеспечиваетпри импульсе тока перемещение безобмоточного якоря и связанной с ним за счетмагнитных сил тяги, а другая удерживаеттягу после перемещения ее на заданныйшаг, После обесточивания обмотки, обеспечивающей перемещение, при котором сжимается возвратная пружина. последняя,разжимаясь, отталкивает якорь в исходноеположение. Далее процесс может повторяться,Недостатком этой конструкции является необходимость для достаточно плавногоперемещения якоря уменьшать величинушага, увеличивая тем самым число шагов напротяжении рабочего цикла, что приводит кувеличению времени всего цикла, 30Изобретение направлено на расширение функциональных возможностей зе счетполучения непрерывно-управляемого перемещения якоря между фиксированными позициями, 35Этот технический результат достигается тем, что статор линейного шагового электродвигателя содержит тяговый истопорный электромагниты, установленныесоосно, подвижный якорь и возвратную пружину и отличается тем, что статор снабжендополнительным тяговым электромагнитом, а якорь выполнен в виде двух магнитопроводящих цилиндров, предназначенныхдля взаимодействия стяговыми электромагнитами, и магнитопроводящей втулки, предназначенной для взаимодействия состопорным электромагнитом, которая вместе с возвратной пружиной установлена наосевом стержне якоря с воэможностью перемещения вдоль него между упорами, причем на взаимодействующих поверхностяхстопорного электромагнита выполнены поперечные зубцы, цилиндр управляемогоэлектромагнита выполнен с центральным 55конусообразным вырезом в его торцевойчасти, обращенной в сторону втягиванияякоря, а возвратная пружина примыкает кторцу втулки, обращенному в сторону втягивания якоря. В качестве упоров могут быть использованы цилиндры якоря, а для обеспечениядлинноходовой конструкции неуправляемого тягового электромагнита торец его цилиндра может иметь конусообразнуюформу,При этом фиксированные позиции якоря обеспечиваются ограничением его перемещения эастопоренной втулкой, внепрерывно-управляемое перемещениеякоря между фиксированными позициямидостигается специальной конструкцией якоря управляемого тягового электромагнита.На чертеже представлен продольныйразрез возможной конструкции линейногошагового двигателя.Электродвигатель содержит длинноходовый тяговый электромагнит 1, стопорныйэлектромагнит 2 и управляемый тяговыйэлектромагнит 3. Подвижный якорь электродвигателя состоит из цилиндрического якоря 4 электромагнита 1, соединенного сцилиндрическим якорем 5 электромагнита 3стержнем 6, на котором установлена магнитопроводящая втулка 7, являющаяся якоремэлектромагнита 2.Втулка может перемещаться на стержне в осевом направлении и удерживается висходном состоянии, обеспечивающем необходимый зазор б, с помощью утопленнойпружины 8 и упора 9.Магнитный поток стопорного электромагнита 2 замыкается через втулку 7. причем их сопряженные поверхностивыполнены в виде поперечных зубцов, чтообеспечивает их взаимную фиксацию в положении, при котором выступающие зубцыподвижной и неподвижной частей совпадают. Шаг зубцов равен зазору б.Электродвигатель работает следующимобразом.При подаче напряжения на тяговыеэлектромагниты 1 и 3 происходит неуправляемое перемещение якоря на величину рабочего хода. Далее запитываетсястопорный электромагнит 2 и обесточивается электромагнит 1. При этом якорь удерживается электромагнитом 3.Для управляемого обратного перемещения якоря под действием внешней силыпроизводится постепенное уменьшение тока электромагнита 3, что позволяет регулируемым образом переместить якорь навеличину зазора б, ограниченного упоромцилиндра 4 в торец втулки, сжимая одновременно пружину 8. Далее величина тока вобмотке электромагнита 3 переключаетсяна значение, обеспечивающее удерживание,якоря, и обесточивается электромагнит 2.Освобожденная втулка 7 под действием2001489 5 (56) Авторское свидетельство СССР М 155217, кл, Н 02 К 41/02, 1960,Авторское свидетельство СССР М 1483635, кл. Н 02 К 41/03, 1989.Заказ 3131 Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатенга113035, Москва, Ж. Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 пружины 8 и благодаря упору 9 занимает исходное положение, восстанавливая зазор б. После подачи напряжения на электромагнит 2 путем уменьшения тока в электромагните 3 выполняется следующий шаг электродвигателя.Последующие шаги электродвигателя выполняются аналогично, причем положеФормула изобретения 1, ЛИНЕЙНЫЙ ШАГОВЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ, содержащий цилиндрический статор, включающий тяговый и стопорный электромагниты, установленные соосно, подвижный якорь и возвратную пружину, отличающийся тем, что статор снабжен вторым тяговым электромагнитом, а якорь выполнен в виде двух магнитопроводящих цилиндров, каждый иэ которых предназначен для взаимодействия со своим тяговым электромагнитом, и магнитопроводящей втулки, предназначенной для взаимодействия со стопорным электромагнитом, причем магнитопроводящие цилиндры соосно соединены стержнем с упорами, на котором установлена магнитопроводящая втулние якоря между фиксированными позициями управляется величиной тока в электромагните 3,ка с возможностью перемещения вдоль него между упорами, а на взаимодействующих поверхностях втулки и стопорного 15 электромагнита выполнены поперечныезубцы, торец цилиндра второго электромагнита, обращенный в сторону втягивания якоря, выполнен с центральным конусообразным вырезом в его централь ной части, а возвратная пружина примыкает к торцу втулки, обращенному в сторону втягивания якоря.2. Электродвигатель по п.1, отличающийся тем, что торец цилиндра первого 25 электромагнита, обращенный в сторонувтягивания якоря, выполнен конусообразным.