Линейный шаговый электродвигатель Советский патент 1980 года по МПК H02K41/03 

1

Изобретение относится к электрическим машинам, в частности к шаговым электродвигателям с плоским воздушным зазором, и может быть использовано в позиционных устройствах для перемеш,ения подвижного элемента по трем или четырем координатам.

Известен трехкоординатный шаговый электродвигатель с безобмоточным зубчатым неподвижным индуктором, двухкоординатным якорем с зубчатыми полюсами, охваченными обмотками управления, и линейным индуктором и якорем, расположенным на подвижном элементе двухкоординатного двигателя 1.

Недостатком указанного электродвигателя является наличие отдельного ярма для замыкания магнитного потока как у цилиндрического, так и двухкоординатного якорей двигателя, что увеличивает вес и габариты системы и снижает быстродействие привода.

Наиболее близким к предлагаемому по технической суш,ности является линейный шаговый электродвигатель, содержащий двухкоординатный неподвижный зубчатый индуктор и якорь с охваченными обмотками управления зубчатыми полюсами, снабженный постоянными магнитами, примыкаюш,ими к полюсам со стороны, противоположной зубцам, и подвижный зубчатый индуктор с якорем, снабженным обмотками управления 2.

Недостатком этого двигателя является

5 сложность конструкции, содержащей отдельные индукторы на каждую координату двигателя, и обусловленное этим низкое быстродействие и большой вес подвижных частей.

10 Целью изобретения является повышение быстродействия, уменьшение габаритов и веса электродвигателя, а также упрощение его конструкции.

Цель достигается тем, что в известном

J5 шаговом электродвигателе, содержащем двухкоординатные неподвижный зубчатый индуктор и якорь с охваченными обмотками управления зубчатыми полюсами, снабженный постоянными магнитами, примыкающими к полюсам со стороны, противоположной зубцам, и подвижный зубчатый индуктор с якорем, снабженным обмотками управления, полюса якоря подвижного индуктора расположены на постоянных магнитах двухкоординатного якоря со стороны, противоположной его полюсам.

Такое выполнение предлагаемого двигателя позволяет использовать одни постоянные магниты для возбуждения всех коор30 динат двигателя, что упрощает конструкцию

и снижает вес подвижных частей, иовышая тем самым быстродействие.

На фиг. 1 изображен координатньп двигатель с линейным вторичным редуктором, разрез; на фиг. 2 - фиг. 4 - то же, с поворотным вторичным редуктором, выполненным соответственно цилиндрическим, коническим, плоским; на фиг. 5 - четырехкоординатный двигатель с линейно-поворотным вторичным индуктором, выполиенным цилиндрическим и снабженным аксиальными и кольцевыми зубцами.

Двигатель на фиг. 1 содержит неподвижную шшту-индуктор 1, на поверхности которой сформированы зубцы кубической формы, образованные двумя системами взаимно-перпендикулярных назов, расположенных но координатам X и У. Подвижный якорь 2 на аэростатической оиоре располагается над плитой-индуктором. В общем корпусе якоря 2 закреплены постоянные магниты 3 и нрнмыкаюпдие к ним магннтопроводы 4 с зубчатыми полюсами, охваченными обмотками 5 управления. Налнчие постоянных магнитов не является обязательным. Они могут быть заменены обмотками возбуждения, создающими однонанравленный поток в полюсах магнитонроводов. В якоре подвижно закреплен цилиндрический линейный вторичный индуктор 5, который может перемещаться вдоль вертикальной оси.

Постоянный магнит, обозначенный на чертежах полюсами N и S, с П-образнымн полюсами и обмотками управления образует модуль. Минимальное количество модулей якоря, приходящееся на каждую координату, должно равняться числу раздельно реверсируемых фаз данной координаты. В предлагаемом двигателе каждый модуль взаимодействует с двумя индукторами двигателя и участвует в движении подвижного элемента но двум координатам, поэтому общее число модулей равняется количеству, необходимому двухкоординатному индуктору. Число модулей, приходящееся на однокоординатный индуктор, всегда вдвое больще необходимого. Для увеличения устойчивости к развороту число модулей может дублироваться, располагаясь симметрично относительно общего центра якоря. На стержнях П-образных полюсов каждой координаты нарезаны зубцы. Взаимный сдвиг зубцовых зон для четырехфазного варианта двигателя составляет /4 зубцового деления. Для зубцовых зон

стержней каждого Н-образпого полюса взаимный сдвиг составляет /2 зубцового деления.

Двигатель работает следующим образом. Для движения по какой-либо координате обмотки соответствующих нолюсов переключаются в определенной последовательности. При этом в зависимости от направления намагничивающих сил обмотки

П-образного полюса поток постоянного магнита будет вытесняться в тот или другой стержень, возбуждая нужную зубцовую зону. Так, например, для движения двигателя на фиг. 1 в направлении X обмотки а

и b должны коммутироваться в следующей последовательности; +а, +Ь; +а,-Ь; -а, -и; -а, +6; +а, -f Ь н т. д.

Таким образом, трехкоординатный шаговый электродвигатель осуществляет перемещение подвижного элемента по трем координатам с высокой точностью и скоростью отработки перемещений.

По сравнению с известными многокоордннатнымн щаговыми электродвигателями

предлагаемый электродвигатель имеет меиьщне габариты и вес при одипаковом усилии и точности позиционирования, и в связи с этим быстродействие его повышается примерно на 40%. Кроме того, такое

выполнение двигателя упрощает конструкцию за счет совмещения системы возбуждения но всем координатам.

Формула изобретения

Линейный шаговый электродвигатель, содержащий двухкоординатные неподвижный зубчатый индуктор и якорь с охваченными обмотками унравления зубчатыми полюсами, снабженный постоянными магнитами,

примыкающими к полюсам со стороны, противоположной зубцам, и подвижный зубчатый индуктор с якорем, снабженным обмотками управления, отличающийся тем, что, с целью повыщения быстродейстВИЯ, уменьшения габаритов и веса электродвигателя, а также упрощения его конструкции, полюса якоря подвижного индуктора расположены на постоянных магнитах двухкоординатного якоря со стороны, противоположной его полюсам.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Акцептованная заявка ФРГ № 2358421, кл. Н 02К 37/00, 1975.

2. Патент США № 3851196, кл. 310-12, опубл. 1974.