Двухкоординатный шаговый электродвигатель Советский патент 1992 года по МПК H02K41/03 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в робототехнологических установках, в которых двух- координатный шаговый электродвигатель используется в составе планарного электропривода основания манипулятора.

Известные конструкции двухкоординат- ных шаговых электродвигателей с аэростатической опорой между якорем и индуктором весьма критичны к разворачивающим моментам.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является конструкция двухкоординатного шагового электродвигателя, где надежность электродвигателя улучшена за счет того, что подвижный якорь выполнен со скосом по периметру его нижних кромок.

Однако как для аналогов, так и для прототипа, характерното, что пневмовыходы на

якоре выполнены только в зонах, где установлены электромагниты. При смещении центра масс механизма относительно центра масс подвижного якоря зазор между якорем и индуктором становится неодинаковым. Это приводит к тому, что и давление в зонах становится неодинаковым: в зоне уменьшенного зазора оно возрастает, а в зоне увеличенного зазора уменьшается. Из- за разности давлений в зонах, во-первых, возникает переток воздуха из зоны уменьшенного зазора в зону увеличенного зазора, во-вторых, приток сжатого воздуха через пневмовыходы на якоре становится неодинаковым: он перераспределяется в пользу зоны с увеличенным зазором. Эти факторы способствуют продавливанию аэростатической опоры между якорем и индуктором х,у-ШД и при движении якоря он оказывается развернутым вследствие его низкой усVI

О

ю

GJ XI Ю

тойчивости к разворачивающим в горизонтальной плоскости усилиям. В результате, планарный электропривод становится неработоспособным.

Целью изобретения является повышение устойчивости к разворачивающим в горизонтальной плоскости усилиям.

Указан; ля цель достигается тем, что в двухкоординатном шаговом электродвигателе, состоящем из индуктора и подвижного якоря со скосом по периметру его нижних кромок, размещенного на воздушной опоре на индукторе, пневмовыходы воздушной опоры выполнены в зонах, где установлены электромагниты, дополнительно в центре якоря выполнен пневмовыход большей пропускной способности, чем каждый из периферийных пневмовыходов.

На фиг.1 изображен электродвигатель; на фиг.2 - вид А на фиг.1.

Электродвигатель содержит подвижный якорь 1, на котором устанавливается механизм, например манипулятор (не показан), и неподвижный зубчатый индуктор в виде ферромагнитной плиты 2. Якорь 1, скомпонованный из электромагнитов с зуб- цовой нарезкой 3, имеет периферийные пневмовыходы 4 и пневмовыход 5 в центре, которые для повышения жесткости опоры имеют карманы. В данном частном случае пропускная способность центрального пневмовыхода 5 такая же как и у одного пневмовыхода в прототипе, а у периферийных она уменьшена на одну четверть. Скос 6 уменьшает вероятность касания якоря 1 об индуктор 2. На фиг.З изображены качественные графики давлений в зоне между якорем 1 и индуктором 2, причем а - в прототипе, б - в данном решении.

Электродвигатель работает следующим образом. Регулируя по заданному закону напряжение, поданное на электромагниты 3, якорь 1 совершает различные поступательныедвижения в результате возникновения продольных электромагнитных сил, действующих на электромагниты. Если центр масс механизма совпадает с центром

масс якоря 1, то воздушный зазор между якорем 1 и индуктором 2 равномерен (одинаков). Как только центр масс механизма смещается относительно центра масс якоря, происходит наклон якоря, в результате

чего воздушный зазор и давление под различными зонами якоря становятся неодинаковыми: в зоне уменьшенного зазора давление возрастает, а в зоне увеличенного зазора уменьшается. Возникают разворачивающие якорь усилия. Однако, зона повышенного якоря 1, затрудняя переток воздуха из зоны уменьшенного зазора в зону увеличенного зазора, повышает устойчивость якоря к возникающим в горизонтальной плоскости разворачивающим усилиям.

Выполнение в центре якоря 1 дополнительного пневмовыхода большей пропускной способности чем каждый из

периферийных пневмовыходов позволяет уменьшить вероятность продавливания воздушной опоры между якорем и индуктором, что уменьшает вероятность разворота якоря планарного электропривода.

Формула изобретения

Двухкоординатный шаговый электродвигатель, состоящий из индуктора и подвижного якоря со скосом по периметру егс нижних кромок, размещенного на воздушной опоре на индукторе, пневмовыходы воздушной опоры выполнены в зонах, где установлены электромагниты, отличающийся тем, что, с целью повышения устойчивости к разворачивающим в горизонтальной плоскости усилиям, в центре якоря выполнен пневмовыход большей пропускной способности, чем каждый из периферийных пневмовыходов.

Фиг. 7

Использование: в планарном электроприводе манипуляторов робототехнических установок. Сущность изобретения: устройство содержит подвижный якорь, установленный на ферромагнитной плите. Якорь имеет периферийные пневмовыходы и пневмовыход в центре, пропускная способность которого больше периферийных пнев- мовыходов. Скос уменьшает вероятность касания якоря об индуктор 2 При перемещении якоря, если центр масс механизма совпадает с центром масс якоря, воздушный зазор между якорем и индуктором равномерен. Как только цнетр масс механизма смещается относительно центра масс якоря, происходит наклон якоря. В результате этого зазор и давления под различными зонами якоря становятся неодинаковыми. Однако зона повышенного давления в центре якоря, затрудняя переток воздуха из зоны уменьшенного зазора в зону увеличенного зазора, повышает устойчивость якоря к разворачивающим усилиям в горизонтальной плоскости. 3 ил. (Л С

ВидА