Магнитострикционный шаговый двигатель угловых перемещений Советский патент 1993 года по МПК H01L41/12 H02N11/00 

пользования контактного узла уменьшает надежность работы устройствао

Известен также магнитострикционнмй шаговый двигатель угловых перемещений, содержащий основание, закрепJ eнный на основании замыкающий кожух, полый цилиндрический магнитострикционный элемент, один конец которого связан с кожухом, а другой сопряжен с одним из торцов фланца выходного вала, расположенного соосно магнитострикционному элементу, зажим, установленный на основании с возможностью фиксации углового положения вала, обмотки продольного и циркулярного намагничивания

В известном двигателе для устранения линейных перемещений имеется упор ный подшипник, установленный на торце вала, либо на торце фланца вала

В данном устройстве отсутствуют линейные перемещения выходного конца, однако его слабым местом является наличие упорного подшипника. Трение и люфты в подшипниковом узле снижают быстродействие и точность работы двигателя Недостаточна также нагрузочная способность, что отрицательно сказывается на точности осуществления микроперемещений при больших нагрузках и ограничивает область применения двигателяо

Целью изобретения является повышение эффективности работы двигателя за счет повышения точности, быстродействия и нагрузочной способности устройства с

Поставленная цель достигается тем, что замыкающий кожух выполнен из материала с коэффициентом магнитострикции противоположного знака, чем у материала магнитострикционного элемента и жестко связан с основанием со стороны крепления магнитострикционного элемента, причем свободный торец кожуха сопряжен с другим торцом фланца выходного вала, а обмотка циркулярного намагничивания при этом охватывает кожух и магнитострикционный элемент.

Это позволяет использовать кожух совместно с магнитострикционным элементом для фиксации вала при подаче напряжения на обмотку продольного намагничивания и для поворота вала при подаче напряжения на обмотку циркулярного намагничивания. Таким образом отпадает необходимость в установке упорного подшипника, за счет чего повышаются быстродействие, точность и надежность работы устройства Возрастает нагрузочная способность, так как увеличивается сила фиксации вала, а вращающий, момент создается, кроме того, и кожухом устройства.

На фиГс1 схематично изображён пpeдлaгaeмы ; двигатель, магнитострикционный элемент которого выполнен из материала с положительным коэффициентом магнитострикции, а кожух - из материала с отрицательным коэффициентом магнитострикции, разрез; на фиг,2 - вариант исполнения двигателя магнитострикционный элемент которого выполнен из материала с отрицательным коэффициентом магнитострикции, а кожух - из материала с положительным коэффициентом магнитострикциИо

Магнитострикционный шаговый двигатель содержит основание 1, полый цилиндрический магнитострикционный элемент 2, обмотку продольного намагничивания 3, закрепленную в кожухе t который жестко закреплен на основании 1, а также жестко связан с магнитострикционным элементом 2, Обмотка циркулярного намагничивания 5 охватывает кожух и магнитострикционный элемент 2. Выходной вал 6, выполненный с фланцем, установлен соосно магнитострикционному элементу 2 и кожуху с возможностью фрикционной связи с ними. Яажим 7 установлен на основании с возможностью фиксации углового положения выходного вала 6„ Для усиления фрикционной связи на свободный конец магнитострикционного элемента 2 и торец кожуха А, сопряженный с валом 6, а таюке на взаимодействующие с ними торцы фланца выходного вала 6 нанесено покрытие 8 с большим коэффициентом трения. Кожух выполнен из материала с отрицательным коэффициентом магнитострикции, а магнитострикционный элемент 2 - из материала с положительным коэффициентом магнитос трикции,

В варианте исполнения магнитострикционного шагового двигателя, изображенного на фиго2, кожух h выполнен из материала с положительным коэффициентом магнитострикции, а магнитострикционный элемент 2 - из материала с отрицательным коэффициентом

магнитострикциио Несмотря на некоторую сложность изготооления и установки выхолного вала 6 в этом случае рациональней используются возможности магнитострикционных материалов, так как коэффициент мпгнитострикции наиболее распространненного и применяемого материала с отрицательной магнитострикцией - никеля - примерно в 2-3 раза меньше коэффициента магнитострикции пермен/1.юра Кб5 - материала с положительной магнитострикцией , Угол закручивания магнитострикционного стержня уменьшается обратно пропорционально увеличению его радиуса, а так как радиус кожуха больше радиуса магнитострикционного элемента, то лля более эффективной работы устройства в приведенном варианте кожух изготовлен из пермендюра, а магнитострикционны.й элемент - из никеля«

1

Двигатель работает следующим образом.

В первый момент времени обмотки продольного и циркулярного намагничивания 3 и 5 и зажим 7 обесточеныо При этом зажим 7 фиксирует определенное угловое положение выходного вала 6 о Яатем обмотка продольного намагничивания 3 подключается к источнику питания При этом вследствие линейного магнитострикционного эффекта происходят удлинение магнитострикционного элемента и укорочение кожуха (в случае двигателя, показанного на

Фиг„2, происходят удлинение кожуха и укорочение магнитострикционного элемента), и они фиксируют фланец выходного вала. На зажим 7 подается питание, и он освобождает выходной вал 6. .Яатем питание подается на обмотку циркулярного намагничивания 5, и вследствие эффекта угловой магнитоQ стрикции происходит закручивание свободного конца магнитострикционного элемента 2, свободного конца кожуха 4 и фрикционно связанного с ними вала 6, Зажим обесточивается и фикси5 новое угловое положение выходного вала 6о Обмотки продольного и циркулярного намагничивания 3 и 5 обесточиваются, магнитострикционный элемент 2 и кожух 4 под действием упру0 гих сил принимают исходное состояние, и фрикционная связь разрывается. Двигатель приходит в исходное состояние, а выходной вал 6 и нагрузка при этом повернулись на некоторый угол Далее

5 цикл повторяется, и за каждый цикл выходной вал 6 будет поворачиваться на некоторый угол вокруг оси, т.е. будет совершать шаговые угловые перемещения. Реверсирование двигателя

0 осуществляется изменением направления тока питания обмотки циркулярного намагничивания.

Исключение упорного подшипника позволяет повысить точность, быстро5 действие, нагрузочную способность примерно в два раза и расширить облаЬть применения двигателя„

и 3 5

: :$$sss m

I I i I j.

l ////7/.

V////7////A

у X у j

X у 1

У/////////// У/.У/А///Л

I I I I ill 1,Г II ГЗПТ

xyyyyyirx X

«г. /

77s

V

МАГНИТОСТРИКЦИОННЫЙ ШАГОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, содержащий основание, закрепленный на основании цилиндрический- замыкающий кожух, полый цилиндрический магнитострикционный элемент, один конец которого жестко связан с кожухом, а Изобретение относится к области электротехники, более конкретно к магнитострикционным устройствам малых угловых перемещений, и может быть использовано как исполнительный элемент различных устройств и систем в станкостроении, оптикомеханической промышленности и в других областях техники, где необходимо осуществлять точные угловые шаговые микроперемещеНИЯо Известен магнитострикционный шаговый двигатель, содержащий основание, полый цилиндрический магнитострикцидругой сопряжен с одним из торцов фланца выходного вала, расположенного соосно магнитострикционному менту, , установленный на основании с возможностью фиксации углового положения вала, обмотки продольного и циркулярного намагничивания, о т л и ч а ю ли и и с я тем, что, с целью повышения быстродейгствия, точности и нагрузочной способности, замыкающий кожух выполнен из материала с коэффициентом магнитострикции противоположного знака, чем у материала магнитострикционного элемента, и жестко связан с основанием со стороны крепления магнитострикционного элемента, причем свободный торец кожуха сопряжен с другим тор(/}. цом фланца выходного вала, а обмотС ка циркулярного намагничивания охватывает кожух и магнитострикционный элемент. О ю онный элемент, обмотки продольного VI циркулярного намагничивания, замыкаюЮ Ю щий кожух, два электромагнитных зажима, контактный узел. Недостатком известного двигателя является наличие линейных перемещений выходного конца магнитострикционного элемента, что приводит к снижению точности выполнения перемещений устройством, в котором используется данный привоДо Кроме того, применение двух электромагнитных зажимов снижает быстродействие привода, а необходимость ис

фаг,1

/// ///