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

Фие.1

Изобретение относится к области электротехники, а именно к электромагнитным механизмам.

Известен электромагнитный линейный двигатель, содержащий подвижный цилиндрический электромагнит с якорем, переме- щающимся внутри него в осевом направлении, подвижный ограничитель перемещения и два стопорных устройства, обеспечивсГЙщих независимую фиксацию якоря и ограничителя перемещения.

Недостатком этой к6нструкции являются однонаправленности действия, невозможность освобождения якоря от фиксирующих воздействий стопоров, не имеющих внешнего управления, а также подвижность обмотки электромагнита.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является линейный шаговый двигатель, цилиндрический статор которого содержит две системы обмоток, одна из которых обеспечивает при импульсе тока перемещение безобмоточного якоря и связанной с ним за счет магнитных сил тяги, а другая - удерживает тягу после перемещения ее на заданный шаг.

После обесточивания обмотки, обеспечивающей перемещение, при котором сжимается возвратная пружина, последняя, разжимаясь, отталкивает якорь в исходное положение. Далее процесс может повторяться.

Недостатками известной конструкции являются однонаправленность действия и малое тяговое усилие из-за незначительных сил стопорения на поверхности тяги.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения управляемого перемещения в двух направлениях и повышение тягового уси- лия.

Дополнительная цель - обеспечение управления обратным ходом без воздействия внешней силы.

Поставленная цель достигается тем, что статор линейного шагового двигателя снабжен дополнительным стопорным электромагнитом, а якорь - дополнительной возвратной пружиной, причем, якорь выполнен в виде двух магнитопроводящих цилиндров, соосно соединенных стержнем, на котором установлена с возможностью перемещения вдоль него магнитопроводящая втулка, которая предназначена для взаимодействия с одним из стопорных электромагнитов, а возвратные пружины установлены между торцами втулки и цилиндров, причем, на взаимодействующих поверхностях: одного из цилиндров якоря и магнитопровода одного стопорного электромагнита, втулки и другого стопорного электромагнита, - выполнены поперечные зубцы, а внутренние поверхности магнитопровода тягового

электромагнита сопряжены с гладкими частями поверхности втулки и другого цилиндра.

Дополнительная цель реализуется за счет того, что линейный шаговый двигатель

0 снабжен вторым тяговым электромагнитом, расположенным по другую сторону стопорного электромагнита втулки, причем, гладкие поверхности втулки и цилиндров сопряжены с магнитопроводом тяговых

5 электромагнитов.

На фиг.1 и 2 представлены варианты предлагаемого линейного шагового электродвигателя, (продольный разрез).

Линейный шаговый электродвигатель

0 (см. фиг.1) содержит цилиндрический тяговый электромагнит 1, якорь которого состоит из дпух магнитопроводящих цилиндров 2 и 3, соединенных стержнем 4, на котором установлена магнитопроводящая втулка 5.

5 Втулка может перемещаться на стержне в осевом направлении и удерживается в исходном состоянии, обеспечивающем необходимые зазоры di и d2, с помощью утопленных возвратных пружин 6 и 7. Втул0 ка якоря и его остальная часть, связанная с нагрузкой, могут независимо фиксироваться с помощью стопорных электромагнитов 8 и 9 соответственно.

Магнитный поток стопорного электро5 магнита замыкается через сопряженные поверхности, выполненные в виде поперечных кольцевых или винтовых зубцов, и обеспечивает их взаимную фиксацию в положении, при котором выступающие зубцы подвиж0 ной и неподвижной частей совпадают.

Зазор d4 в магнитопроводе тягового электромагнита 1 перекрывается через цилиндр и втулку якоря с образующимся между ними шаговым зазором сН. Зазор d2

5 определяет шаг возврата.

Шаг поперечных зубцов стопорных электромагнитов da равен меньшему из шагов тягового электромагнита di или возврата da, кратных или равных между собой,

0 Электродвигатель работает следующим образом.

Подачей напряжения на обмотку стопорного электромагнита 8 фиксируется положение втулки якоря, затем подается

5 напряжение на обмотку тягового электромагнита 1, который втягивает цилиндр 3 якоря на величину зазора di, передвигая одновременно через стержень 4 цилиндр 2. После подачи напряжения на обмотку сто- порного электромагнита 9, фиксирующего

новое положение якоря, снимается напряжение с электромагнитов 1 и 8. Под действием пружины 7 втулка 5 передвигается и восстанавливается зазор di.

Далее цикл может повторяться до тех пор, пока шаговый зазор ch остается в пределах зазора тягового электромагнита df.

Управляемое обратное движение якоря осуществляется под действием внешней возвратной силы, например, пружины, следующим образом.

Фиксируется втулка 5 якоря стопорным электромагнитом 8 и обесточивается стопорный электромагнит 9, в результате чего якорь передвигается на величину зазора d2. Новое положение якоря вновь фиксируется электромагнитом 9, после чего обесточивается электромагнит 8. Освобожденная втулка якоря передвигается под действием пружины 6, восстанавливая зазор d2.

Далее процесс может повторяться.

Неуправляемый возврат якоря может быть выполнен обесточиванием всех обмоток.

Электродвигатель, представленный на фиг.2, отличается от рассмотренного наличием второго тягового электромагнита 10, который передвигает якорь в на- правлении обратном движению, вызванному электромагнитом 1. Этим достигается активное шаговое перемещение якоря в двух направлениях. Движение в одном из них обеспечивается электромагнитами 1, 8 и 9 при обесточенном электромагните 10. Движение в обратную сторону выполняется электромагнитами 10, 8 и 9 при обесточенном электромагните 1.

Формула изобретения 1. Линейный шаговый электродвигатель, содержащий цилиндрический статор, включающий тяговый и стопорный электромагниты, установленные соосно, подвижный якорь, возвратную пружину, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения управляемого перемещения в двух

направлениях и повышения тягового усилия, статор снабжен дополнительным стопорным электромагнитом, а якорь - дополнительной возвратной пружиной, причем якорь выполнен в виде двух магнитопроводящих цилиндров, соосно соединенных стержнем, на котором установлена с возможностью перемещения вдоль него магнитопрозодящая втулка, предназначенная для взаимодействия с одним из стопорных электромагнитов, а возвратные пружины установлены между торцами втулки и цилиндров якоря и магнитопровода одного стопорного электромагнита втулки и другого стопорного электромагнита выполнены поперечные зубцы, а внутренние поверхности магнитопровода тягового электромагнита сопряжены с гладкими частями поверхности втулки и другого цилиндра.

2. Электродвигатель по п.1, от л и ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью обеспечения управления обратным ходом без внешнего воздействия, он снабжен вторым тяговым электромагнитом, расположенным по другую сторону стопорного электромагнита втулки, причем гладкие части поверхности втулки и цилиндров сопряжены с магнито- проводами тяговых электромагнитов.

ъ

SI

I

Использование: в электромашиностроении, в частности, для управляемого линейного перемещения рабочего органа. Сущность изобретения: электродвигатель содержит цилиндрические тяговый 1 и стопорные электромагниты 8 и 9, якорь, выполненный в виде двух магнитопроводящих цилиндров 2 и 3, соосно соединенных стержнем 4, на котором установлена с возможностью перемещения магнитопроводя- щая втулка 5. Между торцами втулки и цилиндров установлены возвратные пружины 6 и 7. На поверхности магнитопроводов стопорных электромагнитов и на поверхности втулки 5 и цилиндра 2 выполнены поперечные зубцы. Изобретение позволяет обеспечить электроуправляемое перемещение якоря в двух направлениях с повышенными тяговыми усилиями, обусловленными конструкцией электродвигателя. 1 з. п.ф.- лы, 2 ил.