Электрострикционный шаговый двигатель

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(45) Дата опубликования описания 14,0278 Н 02 И 11/00 Н О 1 Н 41/08 Гвврдврвтввввый ввавтВвввта Мввввтрав ВСОвв,авлаа ваварвтввввв втврмтвв УДт.537, 228. 088.8).Н.Бобров Специальное конструкторское бюро биологнческ приборостроения АН СССР1) Заявител ЛЕКТРОСТРИКЦИОННЫЙ ШАГОВЫЙ ДВИГАТЕт й состоит 10возможно оз- нону 5 магниной тора Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано вкачестве исполнительного двигателяв различных областях техники.Известны электрострикционные шаговые двигатели, содержащие пьезоэлемент и электромагнитные стопоры, фиксирующие положение двигателя относительно направляющих.Недостаток этих. двигателев том, что для их питания неприменить постоянный ток.Цель изобретения - обеспечить вможность подключения электрострикцного шагового двигателя к источникпостоянного тока без промежуточногопреобразования.,Поставленная. цель достигается тем,что электромагнитные стопоры снабжены обмотками постоянного и переменного тока, последние из которых включе-ны в цепь вторичной обмотки согласующего трансформатора й образуют с элентрической емкостью пьезоэлемента последовательный резонансный контур. Врабочие зазоры магнитопровода электромагнитных стопоров введены магнитоуправляемые элементы, напримерторезисторы, образующие с первичобмоткой согласующего трансформа четырехплечий мост. В диагональ этогомоста последовательно с источником постоянного напряжения включены упомянутые обмотки постоянного тока, причем относительно наводимой н них переменной ЭДС обмотки постоянного тока включены эстречно.На фиг. 1 показана электрическая схема предложенного двигателя; на фиг. 2 - диаграммы напряжения на пьезоэлементе и магнитных потоков на стопорах. Электрострикционный преобразователь (пьезоэлемент) 1, снабженный =лектромагнитными стопорами 2, 3, перемещается по направляющей поверхности 4. Обмотки 5 н 6 стопоров включены последовательно с источником 7 постоянного напряжения в диагональ четырехппечего моста, образованного магниторезисторами 8, 9 и обмоткой АБ трансформатора 10. Обмотки 11 и 12 стопоров включены последовательно с электрострикцнонным преобразователем 1 в цепь обмотки В трансформатора 10. Двигатель содержит также переключатель 13 и набор конденсаторов 14, каждыйнз кото" рых:может быть подключен параллельно пьезоэлементу с помощью выключателя 15,Работает шаговый двигатель следующим образом.При протекании тока по обмоткам 5и 6 в магнитопроводах стопоров 2 и 3возникает магнитный поток Ф, которыйопределяет среднее значение сопротивления магниторезисторов 8 и 9 и создает исходное тормозное усилие, прижимающее оба стопора к направляющейповерхности 4. В силу естественногораэбаланса схемы (при наличии конструктивной симметрии между всеми элементами стопоров) равенство токов вобмотках А и Б трансформатора 10 нарушается, разностный,ток трансформируется в обмотку В и пополняет энергией последотельный рево(ансный контур, образованный обмотками 11 и 12стопоров и суммарной электрическойемкостью пьезоэлемента 1 и конденсаторов 14 . Распределение токов в обмот)ках А и Б определяется величиной сопротйвлений магниторезисторов 8 и 9,которые зависят, в свою очередь, отмагнитной индукции в зазорах магнитопроводов стопоров. 26При правильно сфазированных обмот=ках 11 и 12 (критерием 1 правильности в данном случае являетоя отсутствие переменной составляющей в цепи фисточника постоянного тока) в с%еже 30возникает устойчивая генерация, в результате которой магнитные, потоки вмагнитопроводах стопоров испытываютпротивофазную модуляцию, а на пьезоэлементе устанавливается синусоидальное напряжение, Фаза которого сдвинута на 90 относительно переменных составляющих магнитных потоков и первыхгармоник тормозных усилий электромагнитных стопоров,Временные диаграммы на фиг. 2 наглядно показывают, что в те моментырремени; когда напряжение У на пьезоэлементе изменяется медленно (вершины синусоиды), магнитные потокиФ 1 иф ( а следовательно, и тормозные45усилия) стопоров одинаковы и не равны нулю, т.е. для предотвращения самохода двигателя в интервалах междушагами не требуется специальных мер.Разность тормозных усилий стопоров в 60те моменты времени, когда напряжениеОп на пьезоэлементе изменяется интенсивно, т.е. когда пьезоэлемент изменяет свои размеры, обеспечивает рабочее перемещение двигателя. Очевидно,что чем больше разность тормозных усилий, тем выше КПД двигателя.Для правильной работы двигателянеобходимо, чтобы амплитуда переменнойсоставляющей магнитных потоков в магнитопроводах стопоров не превышалазначения Ф поскольку тяговое усилиеэлектромагйита является квадратичнойфункцией магнитного потока.Изменение частоты шагания производится подключением параллельно пьезо"элементу конденсатора переменной емкости,1 Реверс двигателя осуществляется изменением на 180 ф фазы напряжения напьезоэлементе с помощью переключателя 13.формула изобретения1. Электрострикционный шаговыйдвигатель, содержащий поляризованныйпьезоэлемент н электромагнитные сто-поры, о т л н ч а ю щ и й с я тем,что, с целью обеспечения питания егоот источника постоянного напряжениябез промежуточного преобразования,электромагнитные стопоры снабжены обмотками постоянного н переменного тока, последние из которых включены вцепь вторичной обмотки согласующеготрансформатора, где образуют с электрической емкостью пьезоэлемента последовательный резонансный контур а врабочие зазоры магнитопроводов электромагнитных стопоров введены магнитоуправляемые элементы, например магниторезисторы, образующие с первичнойобмоткой согласующего трансформаторачетырехплечий мост, в диагональ которого последовательно с источником постоянного напряжения включены упомянутые обмотки постоянного тока, причемотносительно наводимой в них переменной ЭДС обмотки постоянного тока включены встречно,Ъ2. Шаговый двигатЕль по п. 1,о т -л и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюрегулирования частоты отработки шагов,.параллельно пьезоэлементу подключенконденсатор переменной емкости..ямалова Подоисноинистров СС ул, Проектнаи,Патентфф, г Фя каэ 11 б 7/53 Тираж ЦНИИПИ Государственного коми йо делам иэобре 113035, Москва, й