Линейный шаговый двигатель с продольным магнитным полем

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для точного перемещения рабочих органов на ограниченное расстояние в управлении транспортными установками, химическими процессами, ядерными реакторами. Линейный шаговый двигатель содержит продольно перемещающийся внутри цилиндрического статора цилиндрический якорь, который включает в себя магнитомягкие кольца, чередующиеся с немагнитными кольцами меньшего наружного диаметра, стянутые центральной трубой с концевыми упорами. Наружная поверхность магнитомягких колец и внутренняя поверхность статора имеют немагнитное износостойкое покрытие из немагнитного материала с возможностью обеспечения магнитного зазора между статором и магнитомягкими кольцами при непосредственном скольжении магнитомягких колец по внутренней поверхности статора. Технический результат состоит в уменьшении силы трения при скольжении якоря внутри статора и износа поверхностей скольжения вследствие уменьшения допуска на магнитный зазор между статором и магнитомягкими кольцами, а также массы якоря вследствие исключения подшипников, а также в уменьшении массы якоря вследствие исключения немагнитных колец большего наружного диаметра (подшипников). 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Область применения

Изобретение относится к линейным шаговым двигателям с продольным магнитным полем.

Предшествующий уровень техники

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является линейный шаговый двигатель с продольным магнитным полем, продольно перемещающим внутри цилиндрического статора цилиндрический якорь, включающий в себя кольца из магнитомягкого материала, чередующиеся с немагнитными кольцами меньшего наружного диаметра, стянутые центральной трубой с концевыми упорами, при этом на немагнитные кольца меньшего наружного диаметра надеты немагнитные кольца большего наружного диаметра, скользящие по внутренней поверхности статора и обеспечивающие магнитный зазор между статором и кольцами из магнитомягкого материала (см. И.Я. Емельянов, В.В. Воскобойников, Б.А. Масленок «Основы конструирования исполнительных механизмов управления ядерных реакторов», 2-е изд. - М.: Энергоатомиздат, 1987, стр.164).

Недостатком прототипа является большой допуск на магнитный зазор между статором и кольцами из магнитомягкого материала из-за длинной цепи размеров, обеспечивающих этот зазор (внутренний диаметр статора - наружный диаметр больших немагнитных колец - внутренний диаметр больших немагнитных колец - наружный диаметр малых немагнитных колец - внутренний диаметр малых немагнитных колец - наружный диаметр центральной трубы - внутренний диаметр колец из магнитомягкого материала - наружный диаметр колец из магнитомягкого материала). В большом поле допуска зазор может достигать больших значений, при которых прижатие якоря к внутренней стенке статора приводит из-за неуравновешенности поперечных магнитных сил к большому боковому усилию, создающему значительную силу трения при скольжении якоря внутри статора и значительный износ поверхностей скольжения.

Раскрытие изобретения

Задачей настоящего изобретения является уменьшение силы трения при скольжении якоря внутри статора и уменьшение износа поверхностей скольжения.

Техническим результатом, достигаемым при реализации изобретения, является уменьшение допуска на магнитный зазор между статором и кольцами из магнитомягкого материала.

Технический результат достигается, и указанная задача решается за счет того, что в линейном шаговом двигателе с продольным магнитным полем, продольно перемещающим внутри цилиндрического статора цилиндрический якорь, включающий в себя кольца из магнитомягкого материала, чередующиеся с немагнитными кольцами меньшего наружного диаметра, стянутые центральной трубой с концевыми упорами, наружная поверхность колец из магнитомягкого материала и внутренняя поверхность статора имеют износостойкое покрытие из немагнитного материала с возможностью обеспечения магнитного зазора между статором и кольцами из магнитомягкого материала при непосредственном скольжении колец из магнитомягкого материала по внутренней поверхности статора.

Износостойкое покрытие может быть выполнено азотированием, или цементацией, или хромированием, или сочетанием этих способов.

Предлагаемая конструкция якоря с непосредственным скольжением колец из магнитомягкого материала по внутренней поверхности статора укорачивает по сравнению с прототипом цепь размеров, обеспечивающих магнитный зазор (толщина покрытия статора - внутренний диаметр статора - наружный диаметр колец из магнитомягкого материала - толщина покрытия колец из магнитомягкого материала). За счет этого достигается технический результат - уменьшение по сравнению с прототипом допуска на магнитный зазор между статором и кольцами из магнитомягкого материала и вследствие этого уменьшение силы трения при скольжении якоря внутри статора и уменьшение износа поверхностей скольжения.

Дополнительными техническими результатами являются:

- дополнительное уменьшение по сравнению с прототипом износа поверхностей скольжения вследствие использования износостойких покрытий колец из магнитомягкого материала и внутренней поверхности статора;

- уменьшение по сравнению с прототипом массы якоря вследствие исключения немагнитных колец большего наружного диаметра.

Изобретательский уровень предлагаемой конструкции якоря обоснован неочевидностью из существующего уровня техники возможности непосредственного скольжения колец из магнитомягкого материала по внутренней поверхности статора.

Кольца из магнитомягкого материала могут иметь наружные фаски длиной от 0,3 до 2,0 мм с углом наклона к продольной оси якоря от 5 до 30 градусов. Эти фаски не только облегчат скольжение колец по внутренней поверхности статора, но и сделают более равномерной зависимость тягового усилия на якоре от перемещения якоря.

Краткое описание чертежей

На чертеже изображен продольный разрез линейного шагового двигателя с продольным магнитным полем.

Лучший вариант осуществления изобретения

Линейный шаговый двигатель с продольным магнитным полем, продольно перемещающим внутри цилиндрического статора 1 цилиндрический якорь, включающий в себя кольца из магнитомягкого материала 2, чередующиеся с немагнитными кольцами меньшего наружного диаметра 3, стянутые центральной трубой 4 с концевыми упорами 5, при этом наружная поверхность колец из магнитомягкого материала и внутренняя поверхность статора имеют износостойкое покрытие из немагнитного материала с возможностью обеспечения магнитного зазора между статором и кольцами из магнитомягкого материала при непосредственном скольжении колец из магнитомягкого материала по внутренней поверхности статора.

Кольца из магнитомягкого материала имеют наружные фаски длиной 1 мм с углом наклона к продольной оси якоря 10 градусов.

Промышленная применимость

Изобретение может быть использовано в линейных шаговых двигателях для точного перемещения рабочих органов на ограниченное расстояние, например в управлении транспортными установками, химическими процессами, ядерными реакторами.

1. Линейный шаговый двигатель с продольным магнитным полем, продольно перемещающим внутри цилиндрического статора цилиндрический якорь, включающий в себя кольца из магнитомягкого материала, чередующиеся с немагнитными кольцами меньшего наружного диаметра, стянутые центральной трубой с концевыми упорами, отличающийся тем, что наружная поверхность колец из магнитомягкого материала и внутренняя поверхность статора имеют износостойкое покрытие из немагнитного материала с возможностью обеспечения магнитного зазора между статором и кольцами из магнитомягкого материала при непосредственном скольжении колец из магнитомягкого материала по внутренней поверхности статора.

2. Линейный шаговый двигатель по п.1, отличающийся тем, что износостойкое покрытие выполнено азотированием, или цементацией, или хромированием, или сочетанием этих способов.

3. Линейный шаговый двигатель по п.1, отличающийся тем, что кольца из магнитомягкого материала имеют наружные фаски длиной от 0,3 до 2,0 мм с углом наклона к продольной оси якоря от 5 до 30 градусов.