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

77 819202J f 22

Изобретение относится к электротехнике, к многокоординатному шаговому электроприводу для робототехничес- ких установок. Цель состоит в уменьшении расхода воздуха и улучшении охлаждения. Электродвигатель содержит неподвижный индyктop на котором на воздушной опоре установлен подвижный якорь, состоящий из модулей с магнитопроводами 5 и 6 и обмотками 7 и 8. Между магнитопроводами модулей, примыкая к их обмоткам 7 и 8, установлены трубки 10-22, концы которых сообщаются с рабочим воздушным зазором пневмоопоры. Воздух из рабочего воздушного зазора, проходя по трубкам 10-22, нагревается и возвращается в него нагретым, увеличенным в объеме. Следовательно, давление его в рабочем воздушном зазоре будет также повьш1енным. 4 ил.

74 /J 7Z Фиг.З

70 S

технике, к планарному шаговому электроприводу, например, для робототех- нических установок.

Цель изобретения - зпу1еньшение расхода воздуха и улучшение охлаждения.

На фиг.1 представлен планарный ша- говьй электродвигатель; на фиг.2 - один из элементарных модулей, разрез на фиг.З - то же, вид с внешней стороны якоря; на фиг.4 - график распределения давления в воздушном зазоре.

В корпусе якоря 1 закреплены заливкой компаундом элементарные модули 2 с условно показанной зубцовой нарезкой. Шаг нарезки равен шагу Г нарезки зубцов на индукторе 3. Между элементарными модулями имеются кана

лы 4 пневмоопоры. Х., , цлакс 20 воздушном зазоре в соответствии

ответственно максимально возможные сервисные перемещения якоря. Элементарный модуль 2 состоит из двух сердечников 5 и 6, набранных из листовой электротехнической стали. На спинки этих сердечников намотаны фазные обмотки 7 и 8 (обмотки управления) . Между сердечниками закреплен постоянный магнит 9, создающий поток возбуждения. Зубцовые зоны полюсов якоря смещены относительно первого полюса соответственно , 3€ 2/4 и С ,/4. Кроме этого, для улучшения охлаждения элементарного модуля установлены специальные трубки 10-22. Все это залито специальным компаундом 23. Закрепляющий компаунд показан только по периметру элементарного модуля 2. Материал трубок должен обладать хорошей теплопроводностью, коррозионной стойкостью, быть легким прочным, достаточно гибким и немагнитным, например из алюминия или сплавов на его основе. График распределения давления Р (х) в воздушном зазоре 8 приведен на фиг.4, где Рд , Р|, - соответственно давления в точке айв точке Ь (трубка 12); PQTM атмосферное (внешнее по отношению к зоне зазора S. ) давление; йР - разность давлений в указанных точках; X - текущая координата.

В пространство между якорем 1 и индуктором 2 по каналам 4 подается сжатый воздух, якорь всплывает, и между якорем и индуктором устанавливается воздушный зазор . При протекании в фазных обмотках 7 и 8 токов возбужденными оказываются полюса, в

падает по направлению с потоком постоянного магнита 9, установленного между сердечниками 5 и 6. Возбужденный полюс стремится занять такое пространственное положение, которому соответствует максимум магнитной проводимости зубцовой зоны. Изменение, например, полярности фазных токов в обмотках 7 и 8 вызывает перемещение якоря 1 к новому устойчивому положению.

Газ (воздух) в трубку 12 поступает с температурой t . К моменту выхода из трубки его температура повышается до t° (в пределе до температуры стенок трубки). Следовательно, повьш1ается и давление воздуха в рабо

с законом Шарля. Эффективность пневмоопоры, поддерживающей якорь с механизмом, повьш1ается. Вместе с тем обеспечивается дополнительный отвод

(от наиболее удаленных от внешних поверхностей якоря и, следовательно, более нагретых его частей) части избыточного тепла от элементарного модуля через зазор в окружающее пространство.

Для сохранения габаритных размеров якоря трубки устанавливаются так, чтобы они не выступали над сердечниками элементарного модуля больше,

чем выступают над ними фазные обмотки 7 и 8.

Для сохранения динамряеской добротности привода число устанавлцвае- мых трубок необходимо определять следующим образом:

п

m

П ср

Д ™

m

т,ср

-масса компаунда, вытесненного установленными трубками;

-средняя масса одной трубки.

В результате установки на якоре трубок воздух, подаваемый от пневмо- сети с целью обеспечения между якорем и индуктором необходимого воздуш- ного зазора, одновременно используется и для дополнительного охлаждения элементарных модулей якоря. Последнее улучшает тепловой режим работы двигателя, что уменьшает старение

изоляции и повышает его надежность и долговечность. Повышение эффективности пневмоопоры позволяет уменьшить расход сжатого воздуха. В результате при массовом использовании на предприятии роботизированных установок пневмосеть может быть менее мощной, в случаях работы индивидуальных установок может быть несколько снижена установленная мощность компрессора, если изготовитель оставит ее прежней (как в известном электродвигателе) , он будет работать в менее напряженном режиме, что повысит ресурс нормальной эксплуатации компрессорной установки.

7 ГВ 7

23 J

Формула изобретения

Планарный шаговый электродвигатель, содержаш;ий неподвижный индуктор с зубцовой нарезкой и размещенный на нем с рабочим воздушным зазором, образующим пневмоопору, подвижный индуктор, выполненный из модулей с магнитопроводами и обмотками, о т- личающийся тем, что, с целью уменьшения расхода воздуха и улучшения охлаждения, он снабжен трубками, установленными между магнитопроводами модулей и примыкающими к их обмоткам, а концы трубок выведены в рабочий воздушный зазор.

1 /

и макс

фиг.1

Боздух

5

п глг

V(/i.Z

а 71

Фиг.