Шаговый электромагнитный привод (его варианты)

 

1. Шаговый электромагнитный при вод, включающий генератор механических колебаний, содержащий электромаг нитную катушку, преобразователь коле бательного движения во вращательное и блок питания, отличающий с я тем, что, с целью упрощения, повьаления точности шага и получения возможности плавного его регулирования и реверсирования, генератор меха нических колебаний выполнен в виде двух пластин, расположенных в параллельных плоскостях с возмозкностью поворота вокруг нормальной к указанным плоскостям оси и перемещения вдоль нее, причем на одной из пластин установлена катушка, ось которой перпендикулярна нормальной оси, на второй пластине установлены две катушки со.взаимно перпендикулярными осями, перпендикулярно нормальной оси преобразователь выполнен в виде насаженного на вал диска, расположенного между пластинами, причем зазор между боковой поверхностью диска и поверхностью ближайшей к нему пластины не превышает величины хода пластины вдоль нормальной оси,. блок питания содержит источник постоянного тока и два источника, сдвинутых по фазе переменных токов одинаковой частоты, причем источник постоянного тока подключен к катушке первой пластины, а источники переменного тока подключены к катушке второй пластины.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИН

ЗСЮ Н 02 К 33 02

ЙСЕ ii рр,, „ .: ".3 !i Tg

Тг Щ(, ;, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H A8T0PCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ CGCP

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3330901/24-07 (22) 23.09.81 (46) 23.12.83. Бюл. Р 47 (72) В. Б. Кукушкин, В. М. Ливенцов и К. В. Фролов (71) Государственнный научно-исследовательский институт машиноведения им. A. A. Благонравова (53} 621. 31 3. 13. 133. 3 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 560301, кл..Н 02 К 33/00, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

9 452399, кл. H 02 К 33/02, 1974.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 424279, кл. Н 02 К 33/00, 1974 ° (54) ШАГОВЫЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ПРИВОД (ЕГО BAPHAHTbl). (57) 1. Шаговый электромагнитный привод, включающий генератор механических колебаний, содержащий электромагнитную катушку, преобразователь колебательного движения -во вращательное и блок питания, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью упрощения, повышения точности шага и получения воэможности плавного его регулирова„„SU„„1062832 A ния и реверсирования, генератор меха нических колебаний выполнен в виде двух пластин, расположенных в параллельных плоскостях с воэможностью поворота вокруг нормальной к указанным плоскостям оси и перемещения вдоль нее, причем на одной из пластин установлена катушка, ось которой перпендикулярна нормальной оси, на второй пластине установлены две катушки со.взаимно перпендикулярными осями, перпендикулярно нормальной оси преобразователь выполнен в виде насаженного на вал диска, расположенного между пластинами, причем зазор между боковой поверхностью диска и поверхностью ближайшей к нему пластины не превышает величины хода пластины вдоль нормальной оси, блок питания содержит источник постоянного тока и два источника, сдвинутых по фазе переменных токов одинаковой частоты, причем источник постоянного тока подключен к катушке первой пластины, а источники переменного тока подключены к катушке второй пластины.

1062832

2. Щаговый электромагнитный привод, включающий генератор механических колебаниЯ, содержащий электромагнитную катушку, преобразователь колебательного движения во вращательное и блок питания, о т л и ч а юшийся тем, что, g целью упроще- „ ния, повышения точности шага и получения возможности плавного его регулирования и реверсирования, генератор механических колебаниЯ выполнен в виде двух пластин, расположенных в параллельных плоскостях с воэможостью поворота вокруг нормальной укаэанным плоскостям оси и перемещения вдоль нее, на одной иэ пластин установлена катушка, ось которой перпендикулярна нормальной оси, на этой жн пластине установлена и закреплена вторая катушка, ось которой параллельна нормальной оси, на второй пластине установлены и закреплены две катушки со взаимно перпендикулярными осями, причем ось одной катушки перпендикулярна осям катушек первой пластины, а ось второй катушки параллельна нормальной оси, преобразователь выполнен в виде насажен.ного на вал диска, расположенного между пластинами, причем зазор между боковой поверхностью диска и поверХкостью ближайшей к нему пластины не превышает величины хода пластины вдоль нормальной оси, блок питания содержит источник постоянного тока и два источника, сдвинутых по фазе переменных токов одинаковой частоты; причем источники переменных токов подключены к катушкам одной пластины, а источник постоянного тока подключен к соединенным между собой катушкам второй пластины.

Изобретение относится к электротехническому машиностроению и предназначено преимущественно для ис(пользования в качестве реверсивного шагового привода с переменным шагом. .5

Известны шаговые электромагнитные приводы, основанные на преобразовании колебательного движения во вращательное, использующие возвратнопоступательные или крутильные коле- 10 бания (1) и f. 2;), Устройства, преобразовывающие возвратно-поступательные колебания, отличаются сложными механическими узлами, служащими для преобразования 15 одного вида движения в другой, Известно устройство, содержащее генератор механических колебаний, 3. Шаговый электромагнитный привод, включающий генератор механических колебаний, содержащий электромагнитную катушку, преобразователь колебательного движения во вращательное и блок питания, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения, повышения точности шага и получения воэможности плавного его регулирования и реверсирования, генератор механических колебаний выполнен в виде двух пластин, расположенных в параллельных плоскостях с возможностью поворота вокруг нормальной к указанным плоскостям оси и перемещения вдоль нее, на одной иэ пластин установлена катушка, ось которой перпендикулярна нормальной оси, на этой же пластине установлена и закреплена вторая катушка, ось которой перпендикулярна оси первой катушки и нормальной оси, на второй пластине установлен и закреплен постоянный магнит, ось намагниченности которого перпендикулярна нормальной оси, преобразователь выполнен в виде насаженного на вал диска, расположенного между пластинами, причем зазор между боковой поверхностью диска и поверхностью ближайшей к нему пластины не превышает величины хода пластин вдоль нормальной оси, блок питания содержит два источника сдви"нутых по фазе токов одинаковой частоты, подключенных к катушкам.

4. Привод по г п. 1-3, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, на участках поверхностей пластин в местах касания диска выполнены выступы.

2 включающий электромагнитную катушку, преобразователь колебательного движения во вращательное и блок питания, соединенный с катуаксФ. Импульсный ток, подаваемый с блока питания на катушку, возбуждая магнитное поле, вызывает возвратно-поступательное движение якоря. С якорем жестко связаны ролики, расположенные в косых пазах корпуса, что приводит к повороту якоря при его поступательном перемещении. Сложное колебательное движение якоря преобразуется во вращательное с помощью двух обгонных муфт. Величина шага моясет ступенчато.

1 переключаться (3,)

К недостаткам известного устройства относятся сложность механичес1062832

45 кой части, что приводит к удорожанию его, к появлению люфтов, являющихся причиной низкой точности шага, а также отсутствие возможности реверсирования движения и ступенчатость регулировки величины шага 5

Цель изобретения — упрощение устройства, повышение точности шага путем устранения люфтов, получение возможности реверсирования и плавной регулировки шага привода и, кроме того, снятия вращательного момента с нескольких осей,.расположенных на разных уровнях и в разных направления;х.

Цель достигается тем, что в шаговом электромагнитном приводе, включающем генератор механических колебаний, содержащий электромагнитную катушку, преобразователь колебательного движения во вращательное и блок питания, катушка установлена и закреплена на одной из двух пластин, расположенных в параллельных плоскостях с возможностью поворота вокруг нормальной оси и перемещения вдоль . нее, причем ось катушки перпендикулярна нормальной оси, на второй пластине установлены и закреплены две катушки со взаимно перпендикулярными осями, перпендикулярными нормальной оси, преобразователь выполнен в виде насаженного на вал диска, расположенного либо между пластинами, либо снаружи, причем зазор между боковой поверхностью диска и .поверхностЬю ближайшей к нему пластины не превышает величины хода пластины вдоль нормальной оси, блок питания содержит источник постоянного тока и два источника, сдвинутых по фазе переменных токов одинаковой 40 частоты, причем источники переменных токов подключены к катушкам одной пластины, а источник постоянного тока подключен к соединенным между собой катушкам второй пластины.

Цель достигается также тем, что в шаговом электромагнитном приводе, включающем генератор механических колебаний, содержащий электромагнитную катушку, преобразователь колебательного движения во вращательное и блок питания, катушка установлена и закреплена на одной из двух пластин, расположенных в параллельных плоскостях с возможностью поворота вокруг нормальной оси и перемещается вдоль нее, причем ось катушки перпендикулярна нормальной оси, На этой же пластине установлена и закреплена вторая катушка, ось которой перпендикулярна оси первой катушки и нор- 6О мальной оси, на второй пластине установлен и закреплен постоянный магнит, ось намагниченности которого перпендикулярна нормальной оси, преобразователь выполнен в виде насажен- 65 ного на вал диска, расположенного либо между пластинами, либо снаружи, причем зазор между боковой поверхностью диска и поверхностью ближайшей к нему пластины не превышает величины хода пластин вдоль нормальной оси; блок питания содержит два источника сдвинутых по фазе токов одинаковой частоты, подключенных к катушкам.

Кроме того, в шаговом электромагнитном приводе на пластинах в местах касания дисков выполнены выступЫ

На фиг. 1 и 2 изображены предлагаемые электромагнитные приводы; на фиг. 3 — устройство с выполненными на пластинах выступами (катушки не показаны)

Устройство (фиг. 1) состоит из двух пластин 1 и 2, расположенных во взаимно параллельных плоскостях.

На первой пластине закреплены две электромагнитные катушки, оси которых взаимно перпендикулярны и перпендикулярны нормальной к пластинам оси. На второй пластине закреплена одна электромагнитная катушка 3, ось которой параллельна оси катушки,5.

Между пластинами размещен насаженный на вал диск б, диаметр которого равен расстоянию между пластинами или несколько меньше erо.

Устройство работает следующим образом.

На катушки 4 и 5 с блока питания (не показан) подаются сдвинутые по фазе переменные токи одинаковой частоты, а на катушку 3 — постоянный ток . Взаимодействие катушек 3 и 4 приводит к появлению переменного момента сил, действующего на катушки и, следовательно, на пластины, Это вызывает вращательные колебания пластин, Кроме того, за счет градиента напряженности магнитного поля. катушек 3 и 5 между ними будет действовать переменная сила, вызывающая колебательное движение пластин вдоль нормальной осИ. Таким образом, пластины будут совершать сложные крутильно-поступательные колебания.

При этом, за счет сдвига фаз повороту пластин, например, по часовой стрелке будет соответствовать их сближение, повороту же в противоположную сторону их расхождение. Диаметр диска, расстояние между пластинами, зазор между диском и пластинами, а также амплитуда колебаний подобраны таким образом, что при сближении пластин они касаются диска, а при расхождении контакт между ними исчезает При этом, за счет соответствующей фазировки крутильных и поступательных колебаний диск поворачивается в определенную сторону, в данном случае против часовой стрелки Устройство может быть выполнено и

1062832

Ае. 8

ВНИИПИ Заказ 10257/56 Тираж 687 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðoä, ул. Проектная, 4 таким образом, чтобы диск имел фрикционный контакт только с одной пластиной с внутренней или внешней стороны. В этом случае другая пластина может быть закреплена неподвижно.

Устройство (фиг 2) отличается от первого расположением и количеством катушек, Здесь на каждой пластине находится по две катушки со взаимно перпендикулярными осями, причем оси одной из катушек в каждой паре 7 и 8 10 перпендикулярны плоскости пластины, а оси другой пластины в каждой паре

3 и 4 перпендикулярны нормальной оси и между собой, Взаимодействие первой пары катушек возбуждает продольные 5 колебания пластин, а взаимодействие второй пары — крутильные колебания, Катушки одной иэ пластин соединены между собой и питаются постоянным током, катушки другой пластины питаются сдвинутым по фазе переменным током, В обоих устройствах катушки, вызывающие крутильные колебания могут быть выполнены и таким образом, чтобы25 одна из них находилась внутри другоУ, Такой вариант расположения катушек показан пунктиром на фиг,;1, В приводе (фиг 1) вместо катушки 3 можно использовать постоянный магнцт Ось намагниченности магнита должна совпадать по направлению с осью катушки,3. В случае применения ,постоянного магнита он одновременно

Может быть использован и в качестве пластины, т. е. диск непосредственно будет контактировать с поверхностью магнита.

Предлагаемые устройства легко позволяют изменять их характеристики только путем изменения тока в 40 катушках, Для того, чтобы реверсировать направление вращения вала, достаточно изменить направление тока в одной из верхних катушек Изменение амплитуды тока в катушках меняет 45 величину шага привода путем изменения угла поворота Кроме того, ее можно менять путем смещения диска доль собственной оси Для повышения точности шага верхние катушки можно питать знакопеременным импульсным током, при этом импульсы должны быть сдвинуты между собой настолько, чтобы один вид колебаний, например, вращательный, начинался после того, как закончатся переходные процессы в другом виде колебаний. В этом случае величину шага можно изменять путем изменения длительности импульсов.

С целью упрощения питания предлагаемые устройства выгодно питать синусоидальным током. Катушки при этом можно непосредственно подключать либо к двум фазам трехфазной сети, либо к однофазной сети, подключая одну иэ катушек через фаэосдвигающий конденсатор. Катушки, питаемые постоян" ным током, подключаются к сети через диодный мостик.

Конструкция привода позволяет получить вращение с нескольких разнонаправленных валов Для этого между пластинами или с внешней стороны устанавливаются несколько насаженных на оси дисков, При этом можно получить вращение с разным отношением щагов, достаточно изменить расстояние от дисков до центра вращения пластин или выполнить диски с разными диаметрами

Если по условиям работы привода необходимо, чтобы валы дисков одного диаметра находились на разной высоте либо валы дисков с разными диаметрами на одной высоте, на пластинах в местах касания дисков выполняют выступы 9 (фиг, 3), Применение изобретения позволит упростить конструкцию шагового электромагнитного привода путем устранения двух обгонных муфт и люфтов, повысить точность шага путем уменьшения количества деталей механической части привода, плавно регулировать шаг путем изменения параметров питающих токов, снимать вращательный момент с нескольких валов разного уровня и направлений.