Двухкоординатный шаговый электродвигатель

 

< 657539

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОУ СКОМУ СЗИДВТИЛЬСТВУ

Союз Советсммх

Социал мстмяасинх

Рвсяублин (5I) Дрполннтельное к an . свна-ву (22) ЗаявлЕно 17.01.77(21) 2442566/24-07 с присоединением заявки hh (23) ПриоритетОпубликовано15.04.79.Бюллетень Ю 14

Дата опубликовании описания 18.04.79 г (Я2 М. Кл.

Н 02 К 41/04

Гееуддрствавер метет

СССР еа делам каабретвае я аткрнткй (53) УДК 621.313.. 333. 2-12 (088. 8) (72) Авторн изобретения

Б. А. Ивоботенко, B. E. Луценко, В. Б. Баль, Э. С. Гоннашвнлн и И, П. Копылов

Московский ордена Ленина энергетический институт (71) Заявитель (54) ДВУХКООРДИНАТНЫИ ШАГОВЫИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЪ

Изобретение относится к области электрических машин, а именно к шаговым электродвигателям врашаюшегося типа, и может быть использовано в позиционных устройствах для поворота подвижного элемента вокруг двух осей, пересекаюшихся в одной точке.

Известны двухкоордннатные шаговые электродвигатели с безобмоточным зубчатым индуктором и якорем с зубцами на рабочих поверхностях полюсов, охваченных На фазными катушками.

Один иэ таких двигателей содеркит плоский зубчатый безобмоточный индуктор, зубцы которого образованы двумя системами взаимно перпендикулярных прорезей, и якорь с двумя системами многофаэных обмоток управления, расположенных на зубчатых полюсах (lj.

Недостатком известного двигателя яв ляется невозможность получения движения на криволинейной поверхности, в частности на сфере.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности яв ляется двухкоординатный шаговый элект родвигатель, содержаший сферический индуктор с зубцами, образованными совмещением на поверхности шара двух взаимно перпендикулярных систем прорезей. Над зубцовой зоной находятся неподвижные зубчатые полюса якоря, охваченные о6мотками управления (2j.

Недостатком известного двигателя является сушественная ограниченность рабочих углов поворота, что вызвано неизбежным искажением формы н шага зубцов при свертывании плоской сетки зубцов в сфе ру. Искажение формы и шага зубцов, а также возникновение скоса во взаимном расположении зубцов индуктора н полюсов якоря при одновременной работе по двум координатам приводит к потере точности и ограничению рабочей зоны.

Бель изобретения - увеличение точности отработки перемещений н расшире657539 ние рабочей зоны двухкоординатного сфе- рического шагового электродвигателя.

Указанная цель достигается тем, что предлагаемый двигатель содержит подвижные полюсные группы якоря, ось враше- 3 ния каждой из которых проходит через центр сферического индуктора и центр своей группы.

Выполнение полюсных групп поворотными обеспечивает полное совпадение нап-10 равленности зубцов якоря с зубцами индуктора при любом из возможных рабочих положений индуктора в пределах заданных рабочих углов, повышая тем самым точность отработки перемешейий. 1$

На фиг. 1 показан общий вид двухкоординатиого электродвигателя со сферическим .индуктором; на фиг. 2 и 3-вид сферического индукторв соответственно сбоку и сверху; на фиг. 4 изображен попереч-® ный разрез полюсных групп одной координаты двигателя; нв фиг. 5 — вид на зубцовые зоны полюсных групп одной координаты со стороны рабочего зазора.

Йвухкоординатный сферический двигатель (фиг. 1) содержит две группы полюсов 1 и 2, соответственно чистоту коордиааг, расположенных на противоположных сторонах сферического зубчатого безобмоточного индуктора 3. Каждая группа полюсов укреплена с воэможностью поворота вокруг оси 4. Индуктор (шар) 3 укреплен с возможностью вращения в любом направлении, например, посредством аэростатической подвески.

Каждая из групп полюсов 1 и 2, принадлежащих одной координате, состоит иэ двух частей, расположенных по противоположным сторонам шага для уравновешивания сил магнитного притяжения, при этом они соединяются с корпусом посредством вала 5 и подшипников 6. Форма групп полюсов может быть произвольной, что обеспечивает максимальную рабочую плошадь при отсутствии эадевания друг за друга при поворотах вокруг своей оси. В приведенном варианте двигателя группы полюсов выполнены вытянутыми.

Зубцы 7 индуктора 3 каждой координаты расположены на поверхности сферы по меридианам (фиг. 2).

В этом случае все зубцы 7 имеют одинаковую,форму, что необходимо для сохранения идентичности распределения зубцов полюсов якоря над зубцами индуктора

SS в области их взаимодействия при повороте индуктора, Величина зоны нарезки зубцов нв иидукторе определяет величину рвбочего угла поворота 06 по данной координате. При необходимости зубцы раэлич» ных координат могут накладываться друг нв друга в некоторых областях (фиг, 3), где пересечение зубцов двух координат в середине поверхности сферы образует систему прямоугольных зубцов. Пространственная ориентация шара указана координатными осями к, у

Каждая группа полюсов (одной коорди наты), применительно к изображенному на фиг. 4 и 5 четырехфаэному шаговому двигателю, состоит из четырех зубчатых полюсов 8 с обмоткой управления 9, связанных между собой магнитопроводом 10.

Зубцы полюсов 8 идентичны по. форме зубцам 7 индуктора. Зубцы полюсов каждой группы выполнены со взаимными сдвигами на 1/4 зубцового деления (фиг. 5).

Двигатель работает следующим образом. Движение индуктора 3 по какой-ли бо из коордбнат осуществляется посредством коммутации фаз (на чертежах не выделены) обмоток управления 9 двигателя. При переключении фаз обмотки управления обеспечивается поочередное возбуждение полюсов 8 якоря, например, в последовательности АБ-БВ-ВГ-ГА . (фиг. 5). Изменение порядка чередования фаз (возбужденных полюсов) двигателя вызывает реверсирование движения по этой координате.

Аналогично работает двигатель и по второй координате.

При перемешении сферы по одной из координат зубцы сферы под полюсами другой координаты разворачиваются вокруг оси этого полюса. Укаэанная ранее свобода разворота полюса вокруг оси, проходящей через его центр и центр сферы, позволяет данному полюсу за счет сил магнитного притяжения отслеживать этот разворот, сохраняя совпадение направлений зубцов полюса и зубцов сферы под полюсной группой.

Таким образом, двигатель осуществляет поворот подвижного элемента вокруг двух осей, пересекающихся в одной точке, на любой угол с высокой точностью отработки перемещений.

Формула изобретения

Двухкоординатный шаговый электродвигатель со сферическим безобмоточным зубчатым индуктором и расположенны л вокруг него якорем с группами зубчатых по657539

Рис. 2

mocos, охваченных обмотками управления, отличаюшийся тем, что,с целью повышения точности отработки перемешений и расширения рабочей зоны, каждай из групп полюсов якоря закреплена 5 с воэможностью поворота относительно оси, проходяшей через центр сферического индуктора и центр данной полюсной группы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США ¹ 3851196, кл. 310-12, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

¹477504,,кл. Н 02 К 41/04, 1972, 657539

Рик4

Составитель 3. Горних

Редактор Д. Зубов Техред О, Андрейко Корректор Н, Стец

Заказ 1818/54 Тираж 856 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППН Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4