Линейный шаговый электродвигатель

(51) ЕТЕНИЯ ИДЕТ ЕЛ РСКОМщ лай еский инстиУХ 1 Ю д 171 ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССС О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ ПИСАНИЕ И(54) ЛИНЕЙНЫЙ ШАГОВЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ(57) Изобретение относится к электротехнике, аименно к электродвигателям с линейным перемещением рабочегооргана, и может быть использовано всистемах автоматики. Цель изобретения - улучшение тяговой характеристики и повышение частоты приемистости. Линейный шаговый электродвигателсодержит неподвижный ферромагнитныйэлемент 1 с зубцами 2, выполненнымис шагом С , и подвижный якорь 3, сос тоящии из постоянного магнита 4 и двухполюсных сердечников 5 и б. Сердечник 5 выполнен Ш-образным и содержит ярмо 7, два боковых стержня 8 и центральный стержень 9. Сердечник 5 установлен внутри П-образного сердечника 6, имеющего ярмо 10 и стержни 11 и 12, Постоянный магнит 4 установлен между ярмом 7 сердечника 5 и ярмом 10 сердечника б. Торцовые поверхности стержней 11 и 12 сердечника 6, обращенные к зубчатому элементу 1, образуют пару магнитных полюсов. Торцовые поверхности центрального стержня 9 и торцовые поверхности боковых стержней 8 сердечника 5 обра- Ж зуют вторую пару полюсов. Поставленная цель достигается за счет того, что обмотка управления 18 установле- ( на на центральном стержне Ш-образного сердечника, в результате чего за счет Я наличия его боковых стержней она оказывается экранированной в магнитном отношении от магнитных потоков рассея. ния обмотки управления 17. 7 ил. Налраблние д 8 ижениеИзобретение относится к электротехнике, к электрическим машинам с линейным шаговым перемещением рабочего органа и может быть использовано в системах автоматики.Целью изобретения является улучшение тяговой характеристики и частоты приемистрсти.На фиг.1 показан линейный шаговый 1 О электродвигатель, общий вид; на фиг.2- 6 - схема, поясняющая принцип его работы; на фиг.7, - схема путей протекания потоков рассеяния обмоток управления. 15Линейный шаговый электродвигатель (фиг1) содержит неподвижный ферромагнитный зубчатый элемент 1, представляющий собой плиту из магнитомягкой стали, на одной из поверхностей 20 которой в направлении, перпендикулярном направлению движения, выполнены зубцы 2 с шагоми подвижный якорь 3, включающий постоянный магнит 4, охваченный 5 и охватывающий 6 сердеч ники. Сердечник 5 выполнен в виде Ш-образного сердечника и содержит ярмо 7, два боковых стержня 8 и центральный стержень 9. Сердечник 5 установлен внутри П-образного сер- ЗО дечника 6, имеющего ярмо 10 и два стержня 11 и 12, Постоянный магнитустановлен между ярмом 7 сердечника 5 и ярмом 10 сердечника 6. Торцевые поверхности стержней 11 и 12 сердечника 6, обращенные к зубчатому элементу 1, образуют пару магнитных полюсов. Торцевые поверхности центрального стержня 9 и торцевые поверхности боковых стержней 8 сердеч О ника 5 образуют вторую пару магнитных полюсов. На указанных полюсах (торцевых поверхностях стержней 8, 9, 11 и 12) выполнены группы 13-16 зубцов соответственно с тем же шагом с и в том же направлении, что и зубцы 2 неподвижного элемента 1. Группы зубцов двух полюсов каждого из сердечников смещены между собой на величину С (К+1/2), т,е. зубцы группы 13 и зубцы группы 14 сердечника 5 смещены между собой на величину С (К+1/2) аналогично, как и зубцы группы 15 смещены на величину о (К+7+1/2) относительно зубцов группы 16 сердечника 6, Группы зубцов разных сердечников смещены друг относительно друга на величину С ( +1/4), т,е, группа зубцов 3 сердечника 5 смещена относительно группы 15 зубцов сердечника 6 на величину( +1/4),аналогично группа 14 зубцов смещенаотносительно группы 16 зубцовСуммарное число зубцов, вып )лненных набоковых стержнях 8 сердечника 5(т,е. число зубцов группы 13), равночислу зубцов центрального стержня 9этого сердечника и равно числу зубцов стержней 5 и 16, т.е. число зубцов в каждой из групп 13-16 одинаково. При нечетном числе зубцов в группах числа зубцов стержней 8 сердечника 6 отличаются на единицу. На стержнях 11 и 12 сердечника 6 установленыдве согласно соединенные катушки 17,образующие обмотку управления сердечника 6 (возможна установка толькоодной катушки на одном из стержней 11или 12), а на. центральном стержне 9сердечника 5 установлена обмотка управления 18 в виде одной катушки с числомвитков, равным числу витков обмотки17 управления. Якорь 3 за счет опорскольжения, качения или аэродинамических (на фиг.1-3 не показаны) выставлен по отношению к зубчатому элементу 1 с некоторым зазором о и может перемещаться в направлениях, по-.казанных на фиг.1 стрелками.Линейный шаговый электродвигательработает следующим образом,Предположим, что при обесточенныхобмотках 17 и 18 управления якорь 3находится в таком исходном положении,что группа 15 зубцов сердечника 6 является оппозитно расположенной по отношению к зубцам 2 зубчатого элемента 1, Магнитный поток Р постоянногомагнита 4 при этом распределен междугруппами зубцов 13-16, как показанона фиг.2 сплошными линиями, при этомчерез каждую из групп 13 и 14 зубцовпроходит магнитный поток : -- Р2 мПри обесточенной обмотке 17 управления и запитке обмотки 18 управлениятоком такогонаправления и такой величины, что магнитный поток У, этойобмотки в центральном стержне 9 сердечника 5 совпадает по величине ипо направлению с потоком постоянногомагнита в этом стержне (фиг.3), потокгруппы зубцов 14 увеличивается приблизительно в 2 раза и составляете,а поток группы 13 зубцов стержней 8уменьшается до нуля. Величины магнитных потоков групп 15 и 16 зубцов приэтом практически не изменяются. Поддействием сил магнитного притяжениямежду зубцами 2 зубчатого элемента1 и группой 14 зубцов якоря 3 послед 5ний перемещается в такое положение,при котором группа 14 зубцов располагается оппозитно к зубцам 2, т.е.якорь смещается вправо на величину,равную 1/4 шага с10При последующем обесточении обмотки 18 управления и запитке обмотки17 управления током такого направления и такой величины, что магнитныйпоток Р этой обмотки совпадает повеличине и по направлению с магнитнымпотоком постоянного магнита в стержне12 сердечника 6 (фиг.4), поток группы16 зубцов увеличивается приблизительно в 2 раза и составляет величину=г 20а поток группы 15 зубцов уменьшается, до нуля. Под действием сил магнитногопритяжения между зубцами 2 зубчатогоэлемента 1 и группой 16 зубцов якоря3 последний перемещается в положение, 25при котором группа 16 зубцов располагается оппозитно зубцам 2, т.е. онперемещается снова вправо на величину,равную 1/4 шага СПри последующем обесточении обмотки 17 управления и запитке обмотки 18,управления током той же величины, нопротивоположного направления, изображенного на фиг.3 (фиг.5), суммарный поток зубцов группы 13 увеличивается в два раза до величины Р, апоток зубцов группы 14 уменьшаетсядо нуля, в результате чего якорь 3снова смещается вправо на величину,равную 1/4 с40При последующем обесточении обмотки 18 управления и эапитке обмотки 17управления током той же величины,но.противоположного направления,изображенного на фиг.4 (фиг,б), якорь 45снова смещается вправо на величину1/4 ,Дальнейшее движение якоря вправоимеет место при последующем чередовании его магнитных состояний в соот".ветствии с вышеизложенным. Реверс движения якоря осуществляется путем чередования его магнитных состояний вобратном порядке за счет соответствующего алгоритма запитки обмоток управления.Улучшение тяговых характеристики частоты приемистости достигаетсятем, что обмотка 18 управления установлена на центральном стержне Ш-образного сердечника, в результате чего за счет наличия его боковых стержней она оказывается экранированной вмагнитном отношении от магнитных потоков рассеяния гг" обмотки 17 управления. Пути протекания потоков рассеяния Д , и Р обмоток 17 и 18 показанына фиг.7, из которой следует,что потоки рассеяния каждой из обмоток сцепляются с витками только своей обмотки,Формула и з о 5 р е т е н и яЛинейн 1 гй шаговый электродвигатель, содержащий ферромагнитный зубчатый элемент с шагом зубцов с и якорь, состоящий из охватывающего и охваченного двухполюсных сердечников с установленными на них обмотками управления постоянного магнита, расположенного между ярмами сердечников, при" чем на торцовых поверхностях стержней сердечников, обращенных к зубчатому элементу, выполнены группы зубцов с шагом, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения тяговой характеристики и повышения частоты приемистостн, охваченный сердечник выполнен Ш-образного профиля с числом зубцов на боковых стержнях, равным числу зубцов на центральном стержне и равным числу зубцов каждого иэ стержней охватывающего сердечника, а обмотка управления Ш-образного сердечника установлена на его центральном стержне..Лазаренко орректор Н,Король ак Тираж Подписное з 5457 50 ВИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/приятие, г. Ужгород, ул. Проектна о-полиграфическое п Произво оставител ехред А, Кр А,КурбакоВчук