Шаговый двигатель Советский патент 1980 года по МПК H02N2/12 H01L41/09 

(54) ШАГОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ Изобретение относится к области приборостроения и автоматики и может быть использовано для перемещени магнитных носителей в виде ленты, диска, барабана, а также для привода станков с программным управлением, графопостроителей, устройство новедения с лазерным лучом, в работотехнике и т.д. Известен шаговый двигатель, содержащий выполненные из пьезоактивного материала движущие и фиксирующие элементы и подвижный элемент с выходным валом 1. В известном двигателе пары пьезоэлементов выполнены в виде секторов, которые приклеены к симметрично расположенным выступам фигурного подвиж ного элемента, насаженного на ось вращения (вал) и размещенного между двумя одинаковыми жестко соединенными между собой дисками. Недостатками прототипа являются низкая надежность двигателя, o6ycxriOB ленная наличием коллекторного Узла и, в частности, скользящих контактов Кроме того, скользящие контакты являются источником тормозного момент .от си.тл трения. Другими существенными недостатками прототипа являются большой приведенный момент инерции фигурного подвижного элемента с закрепленными -на нем движущими и фиксирующими пьезокерамическими элементами, а также низкая надежность клеевого соединения последних. Низкая надежность клеевого соединения в подобной конструкции вызвана тем, что при прикладывании управляющего .напряжения места соединений движущих и фиксирующих пьезоэлементов испытывают деформацию сдвига. Целью изобретения является повышение надежности путем исключения токоподводящих скользящих контактов. Указанная цель достигаетсятем, что он снабжен установленным на корпусе основанием, охватывающим подвижный элемент по внешнему диаметру, к торцовым сторонам которого закреплены, например, посредством фланцев, фиксирующие элементы, к их противоположным сторонам укреплены стержни, к которым в тангенциальном направлении закреплены движущие элементы, прилегающие своими концевыми частями к поверхности подвижного элемента. Кроь того, шаговый двигатель пр лагаемой конструкции отличается-тем что движущие элементы снабжены наконечниками из материала с повьшенным коэффициентом .трения и высокой износостойкости, а основание закреп лено к корпусу посредством упругого элемента, например, мембраны. На фиг. 1 изображен описываемой двигатель, продольный разрез; на фиг, 2 - поперечный разрез по А-А на фиг, 1. Предлагаемый шаговый двигатель со держит корпус-1 с двумя крышками 2 и 3, в которых размещены подшипнико вые опоры 4 и 5 выходного вала 6 с диском 7 (подвижный элемент), Диск охватывают снаружи и с торцов два одинаковых блока движущих 8 и фикси рующих 9 элементов с фланцами 10 и 11, жестко соединенными с основанием 12. К каждому фланцу прикреплено четыре фиксирующих 9 и такое же количество движущих 61. элементов посредством промежуточных радиапьных призматических стержней 13,, размещенных через 45° в поперечном сечении. Соединение указанных элементов производится при помощи клея. При этом использование стержней 13 для присоединения движущих элементов 8 к фиксирующим элементам 9 в виде втулок или призм позволяет исключить деформацию их соединения (клеевого соединения) при воздействии электрического поля. Движущие элементы 8 снабжены накладками 14, выполненными из материала, обеспечивающего максимальный коэффициент трения и удельное давление взаимоде ствующих поверхностей. Возможные перекосы установки и торцовое биение подвижного элемента 7 компенсируются упругим соединением основания 12 с корпусом 1, выполненным в виде мембраны 15. Предлагаемый шаговы двигатель работает по принципу передачи и сум мирования малах дискретных перемещений движущих элементов на рабочем выходном органе (диске) с использованием фиксирующих элементов. Цикл работы двигателя происходит в следующей последовательности: 1. одновременное зажатие путем подачи, например, обратного напряжения на электроды четырех фиксирую щих элементов 9, закрепленных на диаметрально противоположных участках торцовой/поверхности двух фланцев 10 и 11 (для упрощения черте- . жа электроды на пьезоэлементах не показаны). При этом происходит взаи модействие тоЁздовых поверхностей подвижного элемента 7 с накладками 14, которые связаны сжатыми фиксирующими элементами. 2.Перемещение (поворот) подвижного элемента 7 с валом б на один mat, равный амплитуде колебания движущих элементов 8 при подаче на их электроды, например, пряьюго напряжения. 3.Одновременное зажатие четырех фиксирующих элементов 9 размещенных на плоскости, повернутой на 90 относительно возбужденных фиксирующих элементов первого цикла. 4.Одновременное разжатие четырех фиксирующих элементов первого цикла работы. 5.Перемещение (поворот) подвижного элeмeнтa - -на следующий шаг путем подачи напряжения на движущие элементы 8, повернутые на 90 относительно движущих элементов второго цикла. Повторение указанных циклов позволяет осуществить вращение подвижного элемента 7 с валом б в одну сторону. Реверс двигателя осуществляется изменением полярности подаваемых напрях ений на движущие элементы 8 относительно управляющих напряжений фиксирующих элементов 9. Возможны таке и другие способы управления двигателем. Описанный шаговый двигатель прост в изготовлении и технологичен в сборке . Формула изобретния 1.Шаговый двигатель, содержащий выполненные из пьезоактивного материала движущие и фиксирующие элементы и подвижный с выходным валом, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем исключения токоподводящих скользящих контактов, он снабжен установленным на. корпусе основанием, охватывающим подвижный элемент по внешнему диаметру, к торцовым сторонам которого прикреплены, например, посредством фланцев фиксирующие элементы, к их противоположным сторонам прикреплены стержни, к которым в тангенциальном направлении прикреплены движущие элементы, прилегающие своими концевыми частями к поверхности подвижного элемента. 2.Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что движущие элементы снабжены накладками из материала с повыиенным коэффициентом трения и высокой износостойкости. 3.Двигатель по пп, 1 и 2, о тличающийся тем, что основание прикреплено к корпусу посредством упругого элемента, например мембраны, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 511647, кл. Н 01 L 41/10, 1976.