Магнитострикционный шаговый двигатель

(55 Н. 01 . 41/12,И 11/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ онный институт имов, В.ф моленьство СССР/00, 1970,О,И, и Шорчик В.С.привод микроперент, 1960, М 1. ИКЦИОННЫЙ ШАГО- ержащий приводной элемент, помещенчивания, зажимы для элемента и элемент еремещения, о т л ис целью повышения я объекта, в, него ввеь в ГОСУДАРСТВЕН ЮЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(54)(Б 7)1. МАГНИТОСТРВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ, содмагнитострикционныйный в обмотку намагнификсации приводногостыковки с объектом ич а ю щ и й с я тем, чтоточности перемещени дополнительный элемент, выполнен- ф Изобретение относится к электротехнике, а именно к магнитострикционным уст,ройствам типа двигателей, и может быть использовано как исполнительный элемент в узлах высокоточных микроперемещений и микропередач различных контрольно-измерительных приборов. в оптико-механических устройствах. в высокоточных системах автоматического наведения. в высокоточнцх станках, а также в устройствах тех областей техники, где необходимо осуществлять небольшие плавные шаговые перемещения,Известен магнитострикционный шаго, вцй двигатель, содержащий обмотку намагный из немагнитострикционного материала, который своими концами соединен с концами приводного магнитострикционного элемента, причем одним концом - жестко, а другим концом через упругую перемычку, на которой установлен элемент стыковки с объектом перемещения.2.Двигатель па п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что приводной магнитострикционный элемент выполнен в виде стакана, а дополнительный - в видестержня, коаксиально расположенного с приводным элементом.З.Двигатель по п.1, о т л и ч а ю щ и йс я тем; что приводной магнитострикционный элемент и дополнительный элемент выполнены в виде параллельно расположенных стержней.4,Двигатель по пп.1,2 и 3, о т л и ч а ющ и й с я тем, что элемент стыковки с перемещаемым объектом установлен посередине упругой перемычки. ничивания, размещенную на магнитостри ционном элементе, выполненном в вид аюхтованного мвгнитопровода, поступ. тельно перемещаемый стержень и два заж ма, связанных с магнитопроводом, приче. один из зажимов выполнен подвижным. Недостатком данного двигателя являе СЯ ТО, ЧТО НЕЛЬЗЯ С ЕГО ПОМОЩЬЮ ВЫПОЛНИТ заданное перемещение более точно, чем величиной ваге Ь, т.е. не обеспечиваетс достаточная.очность микроперемещени Объекта на заданное расстояние,Наиболее близким по технической сущ ности к заявляемому устройству являетсмагнитострикцианный шаговый двигатель, содержащий приводной магнитострикционный элемент, помещенный в обмотку намагничивания, зажимы для фиксации приводного элемента и элемент стыковки с объектам перемещения;С помощью известного двигателя перелещение обьекта осуществляется один раз за рабочий цикл, когда зажим фиксирует полажение удаленного от обьекта перемещения конца стержня и сразу на величину шага Л 1.Более точное перемещение обьекта на заданное расстояние, чем с величиной шага Л, с помощью известнога технического решения не обеспечивается, что является недостатком этога решения.Целью изобретения является повышение точности перемещения объекта.Поставленная цель достигается тем, что в магнитострикционный шаговый двигатель, содержащий приводной. магнитострихцианный элемент, помещенный в обмотку намагничивания, зажимы для фиксации приводного элемента и элемент стыковки с абьектом перемещения, введен дополнительный элемент, выполнечный из немагнитострикционного материала, который своими концами соединен с концами приводного магнитострикционнага материала, причем одним концом жестко, а другим - через упругую перемычку, на которой установлен элемент стыковки с объектом перемещения.Приводной магнитастрикционный элемент может быть выполнен в виде стакана, а дополнительный - в виде, стержня, коаксиальна расположенного с приводным элементам, Приводной и дополнительный элементы могут быть выполнены также в виде параллельно расположенных стержней.Элемент стыковки может быть расположен посередине упругой перемычки. Наличие упругой перемычки между концами магнитострикционного и введенного в устройство немагнитострикционнога элементов в совокупности с жесткой связью других их концов позволяет с помощью установленного на перемычке элемента стыковки перемещать объект как при изменении длины магнитострикционного элемента при включении обмотки намагничивания, так и при восстановлении его длины под действием упругих сил при каждом очередном переключении зажимов и обмотки намагничивания. Это обеспечивает удвоение частоты шагания при уменьшении величины шага и таким образом повышениеточности микролеремещения обьекта.На фиг.1 показан двигатель в разрезе;на фиг.2 - вид А на фиг.1; на фиг.З - схемаработы двигателя; на фиг,4 - второй вариантвыполнения двигателя.Магнитострикционный шаговый двигатель содержит обмотку 1 намагничивания,магнитно-связанный. с нею приводной маг 10 нитострикционный элемент 2, зажимы 3 и 4для фиксации положения концов магнитострикционного элемента 2, немагнитострикционный элемент 5, упругую перемычку6 и элемент 7 стыковки с перемещаемым15 объектом,В одном из вариантов конкретного выполнения заявляемого двигателя магнитострикционный элемент 2 выполнен в видестакана, внутри которого расположен коак 20 сиальный с ним немагнитострикционныйэлемент 5, представляющий собой стержень, Один конец стержня 5 жестко соединен с магнитастрикционйым элементом 2 состороны дна стаканаа второй конец его25 также жестко соединен с упругой перемычкой 6.Упругая перемычка 6 содержит два жестких кольца 8 и 9 и упругие планки 10.Внутреннее кольцо 8 меньшего диаметра30 жестко соединена с немагнитострикционным стержнем 5, а наружное кольцо большего диаметра 9 жестко соединено смагнитострикционным элементом 2 со стороны открытой части ста,кана, Кольца 8 и 935 соединены между собой в радиальном направлении упругими планками Ю, к серединам которых прикреплен кольцевойэлемент 7 стыковки, предназначенный длясоединения двигателя с перемещаемым40 абьектом на чертежах не показан).В другом варианте выполнения двигателя см,фиг,4) магнитострикционный элемент2 представляет собой стержень, жестко соединенный с одной стороны с немагнитост-.45 рикционным стержнем 5 с помощьюжесткой пластины 11, а другие концы ихсоединены упругой перемычкой 6, на которой установлен элемент 7 стыковки,Двигатель работает следующим обра 50 зом (см фиг.З). В начальный момент времени зажим З.фиксирует левый конецмагнитострикцианного элемента 2, а зажим4 отпущен, т.е. правый конец магнитострик, ционного элемента 2 свободен.55 При подключении обмотки 1 намагничивания к источнику постоянного тока магнитострикционный элемент 2 изменяет своюдлину, например укорачивается (для случаяматериала с отрицательным коэффициентом магнитастрикции - никеля), на некоторую величину Ь 1, и увлекает за собой стержень 5 и жестко связанное со стержнем внутреннее кольцо 8 влево на величину Ж.Так как при этом наружное кольцо 9, жестко связанное с левым, зафиксирован ным концом магнитострикционного элемента 2, осталось неподвижным, то кольцевой элемент 7 стыковки, установленный на середине упругих плайок 10, соединяющих наружное и внутреннее кольца 8 и.9, 10 переместится влево на величину Ы 2.После этого зажим 4 фиксирует правый конец магнитострикционного элемента 2. зажим 3 отпускэется, а обмотка 1 намагничивания обесточивается. Под действием уп ругих сил магнитострикционный элемент 2 восстанавливает свою длину, но поскольку правый конец его зафиксирован, то свобод-. ный левый конец магнитострикционного элемента 2 и жестко соединенное с ним 20 наружное кольцо 9 упругой перемычки 6 перемещаются влево на величину А. При этом, так как внутреннее кольцо 8 упругой перемычки 6, жестко соединенное со стержнем 5, осталось неподвижным, кольцевой 25 элемент 7 стыковки, установленный на середине гибких планок 10, перемещается влево только на величину Ы 2.Таким образом, эа цикл, включающий в себя поочередное включение зажимов 3 и 4 30 фиксации и коммутацию обмотки.1 намагничивания, произошло перемещение объекта на два шага величиной Л/2 каждый. Итоговое перемещение объекта за цикл Ж.Если элемент 7 стыковки установлен не 35 на середине гибких планок 10, а на неодинаковом расстоянии от наружного и внутреннего колец 8 и 9, то объект будет перемещаться за цикл на ту же величину Л, но за два разновеликих шага, при этом величина одного шага равна А/и, где и2, а другого шага Ь- Ып.В следующем цикле работа двигателя происходит в том же порядке. Если магнитострикционный элемент изготовлен из материала с положительным коэффициентом магнитострикции, то меняется порядок включения зажимов 3 и 4.Во втором варианте выполнения двигатель работает аналогично; При изменении (уменьшении) длины магнитострикцион ного элемента 2 соединенный с немагнитострикционным элементом 5 конец упругой пластины 6 перемещается на величину А, а установленный на середине упругой пластины элемент 7 стыковки перемещается при этом на расстоянии Ы 2, При восстановлении длины магнитострикционного элемента 2 соединенный с ним конец упругой пластины 6 снова перемещается на величину Ь, а элемент стыковки на расстоянии Ы 2. Таким образом, за рабочий цикл элемент 7 стыковки перемещается 2 раза по Ы 2 на общее расстояние М. Далее рабочий цикл повторяется. Использование заявляемого устройства позволяет повысить точность и более плавное перемещение за счет удвоения частоты шагания при уменьшении величины шага в устройствах высокоточных микроперемещений и микропередач, уменьшает динамические нагрузки.835287Составитель Т. Щукинадактор О.Кузнецова Техред М. Моргентал. Корректор М.Максимищ Заказ 3087 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открмтиям при ГКНТ СССР 11 ЗОЗб, Москва, Ж-ЗБ, Рауаская наб., 4 Юельский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 1одственно