Двухкоординатный электродвигатель постоянного тока Советский патент 1983 года по МПК H02K41/02 

1 РТзобретение относится к злектротекнике, fe частности к электрическим машинам, и может быть использовано цпя привода механизмов промышленных роботов и манипуляторов, графопостроитепей и коорцинатографов, в периферийных устройствах электронных вычислительных машин, а также в двухкоорцинатных стопах станков, прессов и других обрабатываюшиг промышленных уста новках. Известны щшейные электройвигатепи имеющие якорь с цвумя системами взаи но перпенцикупярных обмоток, уложенных в пазах и индуктор, выполненный в виде многопошосного постоянного маг нита с чёредукишмися по его диагон ля;м полюсами П1 3 « Недостатком этих двигателей являет- ся низкая точность, движения. Наиболее близким по технической сущности является двухкоординатный электродвигатель постоянного тока, содержащий подвижный якорь с двумя сио темами взйимноперпенаикул5фных обMCiTQK, размещенных на противоположных сторонах прямоугольного магнитопровода, неподвижный пассивный индук- тор из двух расположенных по обеим сторонам магнитопровода якоря ферромагнитных пластин с взаимно перпендикулярными системами зубцов на внутрен них поверхностях, обращенных к соответствующим обмоткам, и коллекторный узел для каждой координаты, включак щкй в себя жестко связанные с якорем коллекторные пластины и щетки ; 2 J . Недостатками указанного цЖгателя является повышенная конструктивная слонэдость и спожнрсть управления. Целью изобретения является упрощ«:ние двигателя и управления им. Поставленная цель достигается тем, что коллекторные пластины .каждой координаты выполнены в вице аксиально расположенных шайб, разделенных . ал электрическими прокладками, а щетки укреплены с аксиальным шагом,равным пелюсному делению обмотки якоря, на размещенной внутри полости, образованней отверстиями шайб, с возможностью а скапьногч перемещения, пустотелой нелравляющей с установленными на ее KCiHuax подшипниковыми узлами и контак ными щетками, скользящими по непоцшсжным токетюдводяшим шинам, продоль ная ось ксхгорых совпадает с нащ)авл©Ш ем второй координаты. 84 Кроме того, каждая щетка состоит из нескольких частей, равномерно рас положенных в раш альном направлении по внутреннему периметру шайб. Такое выполнение двухкоординатно. го двигателя постоянного тока позволяет совместить функции направляющих, обеспечивающих движение по двум координатам, и коллекторного узла в одних и тех же конструктивных элементах, что позволяет упростить конструкцию двигателя к систему его управления. На фиг. 1 приведен магнитопровод якоря, общий виц; на фиг. 2 - двиг&тель, разрез по одной из координат; на фиг. 3 - разрез коллекторного узла. с шайбами цилиндрической формы; на фиг. 4 - то же, прямоугольной формы} на фиг. 5 - двигатеггь со снятой пластя ной индуктора, вид сверху; на фиг. б - коллекторный узел с шайбами нилиндр 1ческой формы гфи , выполнении щетки из нескольких частей, поперечный .разрез; на фиг. 7 - то же, прямоугольной формы; на фиг, 8 - распсь. пожение токоподводящих шкн, вариант. Двигатель содержит подвижную часть 1 (фиг. 1), выполненную в виде магнитопровода с пазами 2 и 3 на верхней и нижней поверхностях. Ширина магнитопровода по .каждой координате составляет; 2пТ где, ТГ - полюсное целение, VI 1, 2, 3 ... В пазах 2 и 3 располагаются две системы взашчгно перпендикулярных обмоток 4 и 5 (фиг. 2). В центральной части магнитопровода подвижного элемента 1 выполнен большой паз 6 (фиг. 1)в котором уложена обмотка 7 возбуждения (фиг. .2). Подвижная часть 1 двигателя, н&сущая якорные обмотки .5 и 6 и обмот- ку возбуждения 7, размещается между двумя параллельными плоскими магнитопроводами 8 и 9, имеющими на сторонах, обращенных к подвижной части, выступы 10 и впадины 11, заполнешп 1е неферромагнитным материалом (4я1Г. 2). Ширина выступов 10, служащих для формирования основного магнитного потока, равна c.(f ) гце коэффивиентрасчетной полюсной цуги, суммарная ишрина выступа 10 и впадины 11 равна 2 Направления погаосообразующих выступов совпадают с направлениями близлежащих активных про&оаШ1коБ якорных обмоток 5 и 6, Высота выступов 10 соответчствует (10-15) -(Г , где сГ оцносторошшй воздушный зазор машины Дпя замыкания основного магнитного потока Фб и конструктивного oebeoKHe ния неггопвижных пцастин 8 и 9 в моно литную конструкцию пр1Ыенены прямоугопьные ферромагнитные стойки 12, раопопагаюшиеся в уггтак магнитопроводов 8 ЯГ.9 (фиг.,2). , Коппектор цвнгатепя состоит из tinocKHlt шайб 13 произвольной формы, Для примера на фш. 3 и 4 привецены поперечные разрезы коппекторов с цигашсфическими (фиг. 3) и прямоугошьньтми (фиг. 4) шайбами. Шайбы 13 выпопнены с отвоцами цпя присоецинения выводов секций обмоток якоря и разцелены диэлектрическими прокладками 14 В центральной части коллекторныхшайб 13 и прокладок 14 выполнены отверстия произвольной формы, опред&ляемой технологией изготовления коллектора и щеткодержателя. Коллекторные шайбы 13 и прокладки 14 запрессовываются вкорпус 15, выполненный пз электроизоляционного материала. Щетко держатели 16 выполнены из электроНЗОЛЯШ10ННОГО материала и имеют тру чатое сечение. На щеткодержателе, на расстояниях, равных ТГ друг гуг цруга, размещены коллекторные щетки 17, причем полярность щеток чередуется. Токопровод к щеткам 17 осуществляется .двумя контактными узлами, частично расположенными на неподвижны направляющих 18, а частично на щеткодержателе 16, Каждый контактный узел состоит- из неподвижной токоподводящей шины 19, имеющей длину, обео печивающую полную отработку координаты,и конт)актной щетки 20, скользящей по ней. Щеткодержатели 16 перемещают ся по неподвижной направляющей 18 с помощью подшипниковых узлов 21 (фиг. Дтш обеспечения безударного входа щеток 17 в коллектор и получения надежного контакта их с коллекторными пластинами по обеим сторонам коллектора располагаются конические неэлектропроводные вводы 22. Токоподводящие шины 19 изолируются прокладками 23. На фиг. 5 представлен общий вид двигателя сверху. Для уменьшения трения в кояпектором узле каждая щетка 17 может Оыгь ыполнена из нескольких частей, равно ерно распопожешшх по внутренней оверхности шайб 13 (фиг, 6 и 7). Такое выполнение коллекторного зла уменьшает площадь конт ктиру&J-ix поверхностей, повышая КПД двигар еля. Для увеличения мехаштаеской прочости щеткодержателя его можно металлическим, в этом случае щетки 17 изолируются от щеткодержаеля 16 неэлектропроводными вставкэи, а коллекторные шайбы 13 выполняТС.Я плоскими, прямоугольной формы (ф№. 8), Электродвигатель работает следующим образом. , При подаче пита1шя на обмотку возбуж дения в двигателе создается поток возуждения - замыкающийся при (фиг. 2У нащ авлешш тока в обмотке 7 ifo силовым линиям, выделенным пунктиром. Если с помощью электромеханического коллектора, имеющего описагаюе устройство, подключить, например, якорную обмотку 5 к питающей сети так, чтобы токи в ее проводниках имели одно и то «се направление в зонах, где находится выступы 10, а в зонах впадин 11 - npoTimononoHCHoe направ- ление, на подвижный элемент 1 начинает действовать электромагнитная сила, направленная вправо, параллельно оси X. Если обмотка 6 обесточена, то при начавшемся движен1Ш подвинсной части 1 электромеханический коллектор . переключает секции обмотки 5 так, чтобы направление электромагнитной силы оставалось неизменным. Аналогично работает и якорная о&мотка 6, перемещая подвижный элемент 1 параллельно оси У при неработающей якорной обмотке 5. При подаче пита1шя на обе обмотки одновременно подвижный элемент 1 перемещаепся в направлении вектора скорости, являющегося суммой линейных скороотей машшш по осям X и У. Реверс и плавное регулирование скорости осуществляется методами, обычными для вращающихся машин постоянного тока.

«) :з

.

фиг

15

1. ДВУХКООРДИНАТНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащий подвижный якорь с двумя системами взаимно перпендикулярных обмоток, размешенных на противоположных сторонах прямоугогп ного магнитопровода, неподвижный пассивный индуктор из двух расположенных по обеим сторонам магнитопровоца якоря ферромагнитных пластин с взаимно перпендикулярными системами зубцов на в нутренних поверхностях. обращенных к соответствующим обмоткам якоря,и коллекторный узел для кажаой жоординаты, имеющий жестко связан- ные с якорем коллекторные пластины, и шетки, отличающийся тем, что, с цепью упрощения, коллекторные пластины каждой координаты выполнены в виде аксиально распопожетш1х шайб, разделенных диэлектрическими прокладками, а шетки укреплены с аксиальным шагом, равным полюсному делению обмотки якоря, на размещенной внутри полости, образованной отверстиями шайб, с возможностью аксиального перемещения, пустотелой направляющей с установленными на ее концах подшипниковыми узлами и контактными щетка(Л ми, скользящими по неподвижным токоподводящим шинам, продольная ось которых совпадает с направлением второй координаты. 2. Электродвигатель по 1, о т л и- чающийся тем, что каждая щетка состоит из нескольких частей, равномарк СдЭ но расположенных в радиальном направлении по внутреннему периметру шайб. vj 00 00 4

0i/s 4

15

tS

Л

- I

// 7J

№

fS7 C((ff(

mm

IIIVr Л.гсгг -

SSISSSSI..ZISSS2S

tiS SrH - -к;: ;;ц ;,;...:|ж:да ;„

fj-WHi MSi

« /

«я

9ai 8

f