Линейный шаговый электродвигатель Советский патент 1988 года по МПК H02K41/03 

4%г/

Изобретение относится к электротехнике, в частности к линейным шаговым электродвигателям, и может быть использовано для поступательного перемещения подвижного элемента.

Цель изобретения - уменьшение массы и габаритов электродвигателя и увеличение его быстродействия.

На фиг.1 представлен предлагаемый электродвигатель, общий вид, аксонометрия; на фиг.2 - вариант двигателя с цилиндрическим рабочим зазором, продольный разрез; на фиг.З - вариант двигателя с взаимосвязанными обмотками; на фиг.А - диаграмма напряжений обмоток двигателя.

Двигатель (фиг.1) содержит подвижный безобмоточный зубчатый вторичный элемент 1, выполненный из ферромагнитного материала, и неподвижный статор, состоящий из двух ферромаг- нитных сердечников 2 и 3 с полюсами 4-7. На полюсах сердечников сформированы зубцы 8,.зубцовое деление которых равно зубцовому делению вторичного элемента. Зубцовые зоны соседних крайних полюсов двигателя ориентированы относительно зубцов вторичного элемента с разницей на li электрических градусов, т.е. со сдвигом на 1/2 зубцового деления. Зубцовые зоны соседних центральных полюсов имеют разницу ориентации ir/2 электри30 вующую проникновению магнитного потока в полюс 4. Таким образом, возбуждаются полюса 5 и 7, вторичный элемент переходит в новое положение, соответствующее среднему положению

ческих градусов или 1/4 зубцового де- между положениями совпадения его зубления. В пазах сердечников между полюсами расположены обмотки 9-11 управления двигателя. Числа витков всех обмоток одинаковы и они имеют

одно направление намотки. Обмотки ох- о жения двойной амплитуды на обмотку ватывают вторичный элемент двигателя, ю отрицательного напряжения на расположенный между сердечниками обмотки 9 и 11. При этом последние статора на опорах (не показаны), обес- создают МДС, препятствующие проникцов с зубцами полюсов 5 и 7 соответственно, т.е. совершает шаг.

Следующий шаг двигатель отрабатывает при подаче положительного напряпечивающих стабильную величину зазора между зубцами полюсов сердечников и вторичного элемента. Двигатель может быть снабжен опорами качения или аэростатическими.

Двигатель (фиг.2) имеет цилиндрический вторичный элемент 1 с зубцами в виде кольцевых выступов и цилиндри-- ческий статор 2 с кольцевыми полюсами 4-7, снабженными кольцевыми зубцами 8. В кольцевых проточках между полюсами расположены кольцевые обмотки 9-11.

Двигатель (фиг.З) отличается от двигателей на фиг .1 и 2 наличием расщепленной на две катушки обмотки 10,

новению магнитного потока в полюса 45 4 и 7, и магнитный поток обмотки 10 возбуждает полюса 5 и 6. Очередной шаг двигатель совершает при возбуждении полюсов 4 и 6, для чего на обмотки 9 и 1 О подают положительное напря- 50 жение, а на обмотку 11 отрицательное. Периодическое повторение указанного цикла возбуждения полюсов в последовательности 4,7 - 5,7 - 5,6 - 4,6 - 4,7 приводит к непрерывному переме- 55 Щению вторичного элемента. Возбуждения полюсов в последовательности 4,7 - 4,6 - 5,6 - 5,7 - 4,7 вызывает непрерывное перемещение вторичного элемента в обратном направлении.

число витков каждой катушки равно числу витков обмоток 9 и 10. Выводы катущек обмотки 10 соединены с выводами обмоток 9 и 11 через диоды, так что конец каждой катушки соединен с началом одной из обмоток, а катоды - с началами катушек.

Электродвигатель работает следующим образом.

Подача положительных напряжений на обмотки 9 и 11 при обесточенной обмотке 10 вызывает магнитные потоки обмоток, которые складываются в полюсах 4 и 7 и вычитаются в полюсах 5 и 6. При этом полюса 4 и 7 взаимодействия возбужденных зубцов якоря и индуктора приходят в среднее положение между положениями их совмещения

с зубцами полюсов 4 и 7 соответственно, что соответствует максимальной магнитной проводимости цепи магнитного потока возбужденных полюсов. Подача положительного напряжения на обмотки 11 и 10 вызывает магнитные потоки, которые складываются в полюсах 4,5 и 7 и вычитаются в полюсе 6. Одновременно отрицательное напряжение на обмотке 9 вызывает МДС, препятст-

вующую проникновению магнитного потока в полюс 4. Таким образом, возбуждаются полюса 5 и 7, вторичный элемент переходит в новое положение, соответствующее среднему положению

между положениями совпадения его зубцов с зубцами полюсов 5 и 7 соответственно, т.е. совершает шаг.

Следующий шаг двигатель отрабатывает при подаче положительного напряновению магнитного потока в полюса 45 4 и 7, и магнитный поток обмотки 10 возбуждает полюса 5 и 6. Очередной шаг двигатель совершает при возбуждении полюсов 4 и 6, для чего на обмотки 9 и 1 О подают положительное напря- 50 жение, а на обмотку 11 отрицательное. Периодическое повторение указанного цикла возбуждения полюсов в последовательности 4,7 - 5,7 - 5,6 - 4,6 - 4,7 приводит к непрерывному переме- 55 Щению вторичного элемента. Возбуждения полюсов в последовательности 4,7 - 4,6 - 5,6 - 5,7 - 4,7 вызывает непрерывное перемещение вторичного элемента в обратном направлении.

31

Двигатель (фиг.З) позволяет работать от упрощенной схемы управления. Положительное или отрицательное напряжение подают только на обмотки 9 и 11. Диоды разрешают подачу напряжения на каждую катушку обмотки 10 при отрицательном напряжении на соответствующих крайних обмотках. Если напряжение на крайних обмотках положительны, обе катушки обмотки 10 обесточены.

Двигатель позволяет уменьшить мае су активных материалов статора за счет уменьшения массы обмоток по сравнению с известным электродвигателем, а при подвижном первичном эле менте (статоре) увеличить быстродействие за счет снижения массы подвиж- ньяс частей. Формула изобретения

1. Линейный шаговый электродвигатель, содержащий безобмоточный ферро магнитный вторичный элемент, по дли- : не КОТОРОГО вьтолнены поперечные пазы, и статор, состоящий из двух рас652794

положенных по разные стороны вторич- элемента сердечников с четырьмя зубчатыми полюсами и обмотками управ- g ления каждый, отличающий- с я тем, что, с целью уменьшения массы, габаритов и увеличения быстродействия электродвигателя, обмотки раз мещены в противолежащих пазах меж- 10 ДУ зубчатыми полюсами, принадлежащими разным сердечникам, и охватывают якорь.

2. Электродвигатель по п.1, о т- личающийся тем, что, с 15 целью упрощения схемы управления, он снабжен двумя диодами, обмотка средней пары противолежащих пазов выполнена из двух катушек, число витков каждой из которых равно числу витков остальных обмоток, причем конец каждой катушки соединен соответственно с началом одной из обмоток, начало данной катушки соединено с дсон- цом той же обмотки через диод, аноды диодов связаны с концами обмоток, а катоды - с началами катушек.

20

25

Изобретение относится к электро- .технике, к линейному шаговому приводу. Цель состоит в уменьшении массы и габаритов и увеличении быстродействия. Двигатель содержит подвижный безобмоточный зубчатый вторичный элемент и неподвижный статор, состоящий из двух сердечников 2 и 3 с полюсами 4-7, на которых сформированы зубцы 8 с зубцовым делением, равным зубцовому- делению вторичного элемента. Зубцы крайних полюсов 4 и 7 сдвинуты относительно зубцов вторичного элемента на 1/2. зубцового деления, а зубцы соседних центральных полюсов 5 и 6 сдвинуты на 1/4 зубцового деления. Обмотки управления 9-11 размещены в противолежащих пазах между зубчатыми полюсами, принадлежащими разным сердечникам, и охватывают вторичный элемент. Число витков всех обмоток одинаково. Витки имеют одно направление -намотки. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. § (Л

11

10 Юrt

фиг.з