Двухкоординатный линейный шаговый двигатель

 

| .:;.:;-- г

О П И:;С. А .ц," "И E

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Саюз Советскик

Социалистическик

Республик (11) 604094 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 28Я676(21) 2377953/2И -j07 (5l) М. Кл.

Н 02 К 41/02

Н 02 К 37/00 с присоединением заявки ¹

Г4цдадВтбзВинй МОвитэт

Ввввта Maaaerpea 6661

° е аваав aaaipaaeaai а етармтий (23) Приоритет (43) Опубликовано 250478, Бюллетень ¹ 1 5 (®) УДК 621. 313 ° 13-133.3(088.8) (45) Дата опубликования описания 120578 (72) Авторы изобретения

В.Б.Баль и Э.С.Гониашвили

Pl) Заявитель

Московский ордена Ленина энергетический институт (54) ДВУХКООРДИНАТНЫЙ ЛИНЕЙНЫЙ ШАГОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Изобретение касается электрических

Машин, в частности шаговых электродвигателей с плоским якорем и может быть исполЬзовано в позиционных устройствах для перемещения исполнительных элемен.тов в плоскости.

Известны двухкоординатные шаговые электродвигатели с плоским безобмоточным зубчатым индуктором и якорем с зубцами на рабочих поверхностях полюсов, 10 обхваченных фазными катушками (11.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является двухкоординатный шаговый электродвигатель, содержащий плоский индуктор с зубцами, 18 образованными совмещением на одной площади двух взаимно перпендикулярных систем прорезей. На каждом полюсе якоря выполнены линейные зубцы вдоль одной из координат, определяемых направлени-,20 ем прорезей индуктора (2 1.

Недостатком этих двигателей является низкое использование активной поверхности индуктора, образованной двуМя взаимно перпендикулярными система- 25 ми Прорезей. Активная поверхнОсть зубцов составляет четвертую .часть рабочей поверхности, а площадь прорезейтри четверти. Это приводит к тому,что магнитная проводимость зазора А(8)под 80

2 каждым полюсом якоря со сторонами С1 и (в функции перемещения по любой координате 8 эл.радиан (8 "-

„x где Х вЂ” линейное перемещение, t - зуфцовое rxesreviej выражается как (8) - (6) « -.0,5 ((1) где g(8)- магнитная проводимость зазорд на одном зубцовом делении при единичной протяженности зуба.

Как видно из выражения (1), при числе эубцов на полюсе якоря Х = -ф- активная протяженность зубцов составля-. ет 0,5 (2 . В конечном счете это приводит к низкому значению удельного усилия (на единицу площади полюса якоряу

Целью изобретения является иовышение удельной движущей силы двухкоординатных линейных шаговых электродвига- телей.

Это достигается тем, что в предлагаемом двигателе, содержащем плоский беэобмоточный зубчатый индуктор и якорь с зубцами на рабочих поверхност тях полюсов. обхваченных фазными катушками, зубцы на поверхности индуктОра и полюсов расположены в шахматном порядке с одинаковым шагом по обеим координатам. б04094

Это позволяет увеличить вдвое ак-. тивную поверхность зубцов индуктора и взаимодействующую с ними поверхность зубцов на .полюсах индуктора. При этого. магнитную проводимость- зазора под по- люсом якоря, имеющим стороны Lg u Lg с учетом увеличения вдвое числа рядов зубцов, мажно записать как

>(B) - Я() 2 —" 056,=gg}) 1 (2)

Если учесть, что gj8) при перехо"- 1 де к шахматному расположению зубцов практически не меняется, согласно выражениям (1) и (2), магнитная проводимость для шахматного расположения зубцов увеличилась вдвое. Аналогично воз- )б растают и постоянная составляющая и амплитуда изменения Л1, а пропорци онально последней возрастает усилие Р.

На фиг.1 схематически изображен предложенный двигатель, разрез; на 20 фиг.2 изображен якорь со стороны рабочего зазора; на фиг.3 и 4 показаны магнитопроводы якоря, варианты выполнения; на фиг.5 - взаимные линейные смещения зубцов полюсов якоря по обеим дБ координатам; на фиг.б — диаграммы взаимного расгголохсения зубцов индуктора ь и якоря при различных комбинациях вклю- ченных обмоток.

Предлагаемый двигатель содержит 30 неподвижную плиту — индуктор 1, на поверхности которой с шагом C в шахматном порядке .расположены зубцы 2. Подвижный якорь 3, например, на аэростатической опоре расположен над индук- 35 тором 1 с зазором в 10-30 мкм. В об- щем корпусе 4 якоря закреплены постоянные магниты 5 и примыкающие к ним магнитопроводы б с зубчатыми полюсами

7, обхваченными фаэными катушками 8. 40

Наличие постоянных магнитов 5 не обязательно, они могут. быть заменены -обмотками возбуждения, создающими однонаправленный .поток в полюсах магнитопроводов. 45

Магнитопровод б с катушками обра-. зует модуль, Минимальное количество модулей якоря 3 равно числу раздельно реверсируемых фаз двигателя, однако для увеличения устойчивости к разворо- 9, ту модули могут дублироваться, располагаясь симметрично относительно общего центра якоря 3 (на фиг.1, 2 пока- зан четырехфаэный вариант двигателя)

На фиг. 3 показан П-образный модуль с катушками на каждом полюсе.

Возможен вариант с одной катушкой на одном из полюсов. Реверс направления намагничивающей силы катушек приводигг к,смене сочетания возбужденного (с согласным направлением потоков возбуж-60 дения и управления).и невоэбужденногй полюсов (со встречно направленными потоками) . Магнитные потоки показаны пунктирными линиями. Зубцы на полюсами модуля имеют взаимный сдвиг на 7/2 . бб

При Шобразном модуле (фиг.4) зуб - цы крайних-полюсов расположены без взаимного сдвига, но сдвинуты по отношению к зубцам центрального полюса на

W/2, . Конструктивно наиболее выгодно располагать одну фазную катушку на среднем полюсе. Реверс н.с. катушки попеременно возбуждает либо оба крайних полюса, либо центральный. для питания однополярными импульсами фазные катушки модуля любой из описанных форм можно расцеплять.

Взаимные сдвиги зубцов полюсов якоря по осям Х и У покаэайы на фиг.5.

Зубцы на полюсах не показаны, а коли-. чество полюсов модуля приведено к двум .

Направление оси У совпадает с направлением линии, соединяющей полюсы одного модуля. В соответствии с этим показаны взаимные сдвиги зубцов 1гг и ( полюсов I-ЖП, если за .базисный принять полюс 5х -0 и (=О. Двигатель работает следующим образом.

На фиг.б приведена диаграмма, иллюстрирующая восемь (а-з) устойчивых састояний двигателя при соответствующих им сочетаНиях возбужденных и невозбужденных полюсов, определяемых направле нием намагничивающей силы катушек. Каждое устойчивое состояние характеризуется строго фиксированным взаимным расположением зубцов полюсов якоря и индуктора (для удобства число зубцов на каждом полюсе принято равным единице).

Если начальное состояние включенных обмоток и соответствующее состояние возбужденных полюсов соответствует диаграммам а, б, в или г„ движение по оси У в прямом или обратном направлении осуществляется перебором состояний ...а-б-в-г-а-б-...в прямой или обратной последовательности.Для начальных состояний д,е,ж .и з движение по оси У вызывается перебором состояний ...-д-е-ж-з-д-е.Аналогично по оси Х для движения из состояний а,в,д.и ж, осуществляется перебор состояний...ад-в-д-а-д,а для движения из состояний б, г, е, и a — перебор состояний

° .б-е-г-з-б-е.

Таким образом, двигатель осуществляет перемещение по двум координатам в плоскости, развивая большее, чем в иэ" вестных конструкциях, удельное тяговой усилие.

Формула изобретения

Двухкоординатный линейный шаговый двигатель с плоским беэобмоточным зубчатым индуктором и якорем с зубцами на рабочих поверхностях полюсов. обхвр- ченных разными катушками, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повыше604094 ния удельной движущей силы, зубцы на ( поверхности индуктора и на рабочих поверхностях полюсов расположены в шахматном порядке, причем зубцы каждого полюса якоря имеют одинаковый шаг по обеим координатам. фиг.7

4-4 фиг.2

Гы1 Г 1

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент США В 3668443,кл.310-12, 1970.

2. Патент CILIA 9 3376578,кл.346-29, 1968.

604094

ВоМуждеим полюса

Х,В.У,У

Составитель З.iорник

Редактор В.Гончуков Техред И. Еелемеш Корректор Е.Папп

Заказ 2431/38, Тираж 892 Подписное

ЦЯИИПИ Государственного комитета Содета МинистроВ СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Воздуждены полюса

К,,К, Д7, ÐÒ7

Воз дуждеиы полюса

/, Я, Vu, И 7й7

Ооздуждены полюса

I, S7 ZÓ, 7

Возбуждены полюса

1, 77> Ш КШ

Возбуждены полюса

Х,77, й, л

Юоздумдены полюса

, P, Qf, iу

Возоуждены полюса

F,ä, щ, 097