Линейный шаговый электродвигатель

 

Использование: в электромашиностроении , в частности, для управляемого линейного перемещения рабочего органа. Сущность изобретения: электродвигатель содержит цилиндрические тяговый 1 и стопорные электромагниты 8 и 9, якорь, выполненный в виде двух магнитопроводящих цилиндров 2 и 3, соосно соединенных стержнем 4, на котором установлена с возможностью перемещения магнитопроводящая втулка 5. Между торцами втулки и цилиндров установлены возвратные пружины 6 и 7. На поверхности магнитопроводов стопорных электромагнитов и на поверхности втулки 5 и цилиндра 2 выполнены поперечные зубцы. Изобретение позволяет обеспечить электроуправляемое перемещение якоря в двух направлениях с повышенными тяговыми усилиями, обусловленными конструкцией электродвигателя. 1 з. п.ф.- лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1767639 А1 (51)5 Н 02 К 41/03

ГОСУДА P СТВ Е ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

g5 ь (21) 4846374/07 (22) 04.07.90 (46) 07,10,92, Бюл, N 37 (75) М.К,Бодик (56) Авторское свидетельство СССР

N 1483563, кл. Н 02 К 41/03, 1989.

Авторское свидетельство СССР

N155217,,кл,,Н 02 К 41/02, 1960, (54) ЛИНЕЙНЫЙ ШАГОВЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ (57) Использование; в злектромашиностроении, в частности, для управляемого линейного перемещения рабочего органа.

Сущность изобретения: электродвигатель содержит цилиндрические тяговый 1 и стопорные электромагниты 8 и 9, якорь, выполненный в виде двух магнитопроводящих цилиндров 2 и 3, соосно соединенных стержнем 4, на котором установлена с возможностью перемещения магнитопроводящая втулка 5. Между торцами втулки и цилиндров установлены возвратные пружины 6 и 7. На поверхности магнитопроводов стопорных электромагнитов и на поверхности втулки 5 и цилиндра 2 выполнены поперечные зубцы. Изобретение позволяет обеспечить электроуправляемое перемещение якоря в двух направлениях с повышенными тяговыми усилиями, обусловленными конструкцией электродвигателя, 1 з. п.ф.лы, 2 ил.

1767639

Изобретение относится к области электротехники, а именно к электромагнитным механизмам.

Известен электромагнитный линейный двигатель, содержащий подвижный цилиндрический электромагнит с якорем, перемещающимся внутри него в осевом направлении, подвижный ограничитель перемещения и два стопорных устройства, обеспечивающих незаЬисимую фиксацию якоря и ограничителя перемещения, g,k.

Недостатком этои кОнструкции являются однонаправлейнбсть действия, невозможность освобождения якоря от фиксирующих воздействий стопоров, не имеющих внешнего управления, а также подвижность обмотки электромагнита, Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является линейный шаговый двигатель, цилиндрический статор которого содержит две системы обмоток, одна из которых обеспечивает при импульсе тока перемещение безобмоточного якоря и связанной с ним за счет магнитных.сил тяги, а другая — удерживает тягу после перемещения ее на заданный шаг.

После обесточивания обмотки, обеспечивающей перемещение, при котором сжимается возвратная пружина, последняя, разжимаясь, отталкивает якорь в исходное положение. Далее процесс может повторяться.

Недостатками известной конструкции являются однонаправленность действия и малое тяговое усилие из-за незначительных сил стопорения на поверхности тяги.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем обеспечения управляемого перемещения в двух направлениях и повышение тягового уси.лия, Дополнительная цель — обеспечение управления обратным ходом без воздействия внешней силы.

Поставленная цель достигается тем, что статор линейного шагового двигателя снаб жен дополнительным стопорным электромагнитом, а якорь — дополнительной возвратной пружиной, причем, якорь выполнен в виде двух магнитопроводящих цилиндров, соосно соединенных стержнем, на котором установлена с возможностью перемещения вдоль него магнитопроводящая втулка, которая предназначена для взаимодействия с одним из стопорных электромагнитов, а возвратные пружины установлены между торцами втулки и цилиндров, причем, на взаимодействующих поверхностях, одного из цилиндров якоря и магнитопрово5

55 да одного стопорного электромагнита, втулки и другого стопорного электромагнита,— выполнены поперечные зубцы, а внутренние поверхности магнитопровода тягового электромагнита сопряжены с гладкими частями поверхности втулки и другого цилиндра.

Дополнительная цель реализуется за счет того, что линейный шаговый двигатель снабжен вторым тяговым электромагнитом, расположенным по другую сторону стопорного электромагнита втулки, причем, гладкие поверхности втулки и цилиндров сопряжены с магнитопроводом тяговых электромагнитов.

На фиг.1 и 2 представлены варианты предлагаемого линейного шагового электродвигателя, (и родол ьн ый разрез).

Линейный шаговый электродвигатель (см, фиг.1) содержит цилиндрический тяговый электромагнит 1, якорь которого состоит из двух магнитопроводящих цилиндров 2 и 3, соединенных стержнем 4, на котором установлена магнитопроводящая втулка 5.

Втулка может перемещаться на стержне в осевом направлении и удерживается в исходном состоянии, обеспечивающем необходимые зазоры d< .и dz, с помощью утопленных возвратных пружин 6 и 7. Втулка якоря и его остальная часть, связанная с нагрузкой, могут независимо фиксироваться с помощью стопорных электромагнитов 8 и 9 соответственно.

Магнитный поток стопорного электромагнита замыкается через сопряженные поверхности, выполненные в виде поперечных кольцевых или винтовых зубцов, и обеспечивает их взаимную фиксацию в положении, при котором выступающие зубцы подвижной и неподвижной частей совпадают.

Зазор d4 в магнитопроводе тягового электромагнита 1 перекрывается через цилиндр и втулку якоря с образующимся между ними шаговым зазором d>. Зазор бг определяет шаг возврата, Шаг поперечных зубцов стопорных электромагнитов бз равен меньшему из шагов тягового электромагнита d> или возврата б, кратных или равных между собой, Электродвигатель работает следующим образом.

Подачей напряжения на обмотку стопорного электромагнита 8 фиксируется положение втулки якоря, затем подается напряжение на обмотку тягового электромагнита 1, который втягивает цилиндр 3 якоря на величину зазора d>, передвигая одновременно через стержень 4 цилиндр 2.

После подачи напряжения на обмотку стопорного электромагнита 9, фиксирующего

1767б39 новое положение якоря, снимается напряжение с электромагнитов 1 и 8. Под действием пружины 7 втулка 5 передвигается и восстанавливается зазор d>.

Далее цикл может повторяться до тех пор, пока шаговый зазор d> остается в пределах зазора тягового электромагнита did.

Управляемое обратное движение якоря осуществляется под действием внешней возвратной силы, например, пружины, следующим образом.

Фиксируется втулка 5 якоря стопорным электромагнитом 8 и обесточивается стопсрный электромагнит 9, в результате чего якорь передвигается на величину зазора dz, Новое положение якоря вновь фиксируется электромагнитом 9, пбсле чего обесточивается электромагнит 8. Освобожденная втулка якоря передвигается под действием пружины 6, восстанавливая зазор dz.

Далее процесс может повторяться.

Неуправляемый возврат якоря может быть выполнен обесточиванием всех обмоток, Электродвигатель, представленный на фиг.2, отличается от рассмотренного наличием второго тягового электромагнита 10, который передвигает якорь в направлении обратном движению, вызванному электромагнитом 1. Этим достигается активное шаговое перемещение якоря в двух направлениях.

Движение в одном из них обеспечивается электромагнитами 1, 8 и 9 при обесточенном электромагните 10. Движение в обратную сторону выполняется электромагнитами 10, 8 и 9 при обесточенном электромагните 1.

Формула изобретения

1. Линейный шаговый электродвигатель, содержащий цилиндрический статор, включающий тяговый и стопорный электро5 магниты, установленные соосно, подвижный якорь, возвратную пружину, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения управляемого перемещения в двух

10 направлениях и повышения тягового усилия, статор снабжен дополнительным стопорным электромагнитом, а якорь— дополнительной возвратной пружиной, причем якорь выполнен в виде двух магни15 топроводящих цилиндров, соосно соединенных стержнем, на котором установлена с возможностью перемещения вдоль него магнитопроводящая втулка, и редназначенная для взаимодействия с одним из стопор20 ных электромагнитов, а возвратные пружины установлены между торцами втулки и цилиндров якоря и магнитопровода одного стопорного электромагнита втулки и другого GTollopHQI электромагнита выпол25 нены поперечные зубцы, а внутренние поверхности магнитопровода тягового электромагнита сопряжены с гладкими частями поверхности втулки и другого цилиндра.

30 2. Электродвигатель по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью обеспечения управления обратным ходом без внешнего воздействия, он снабжен вторым тяговым электромагнитом, расположенным по дру35 гую сторону стопорного электромагнита втулки, причем гладкие части поверхности втулки и цилиндров сопряжены с магнитопроводами тяговых электромагнитов.

1767639

Составитель M,Áoäèê

Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор M.Têà÷

Редактор Т.Иванова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3556 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5