Устройство для преобразования вращательного движения в поступательное Советский патент 1980 года по МПК H02K7/06 H02K49/04 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ В ПОСТУПАТЕЛЬНОЕ

1

Изобретение относится к электрическим машинам и может быть использовано в следящем линейном приводе с высокими требованиями к динамической и статической точности перемещений и высоким диапазонам скоростей.

Известно устройство для преобразования вращательного движения в поступательное, содержащее приводной двигатель вращательного движения, магнитную муфту, одна из полумуфт которой выполнена в виде звездочки и укреплена на валу приводного двигателя, а вторая - в виде ряда полюсов установлена на каретках с возможностью линейного перемещения по направляющим 1 .

Недостаток - малое использование активных материалов и плохие динамические характеристики при реверсе.

Известно также устройство для преобразования вращательного движения в поступательное с приводным двигателем вращательного движения и электромагнитной муфтой, содержащей обмотку управления, размещенную на сердечнике, полюсную систему и якорь в виде электропроводящей ленты, одна из частей муфты укреплена на валу приводного двигателя, вторая - иаподвижно соединена с корпусом двигателя, а третья - установлена на направляющей поступательного движения каретки, на которой разме$ uteH двигатель 2J .

Для осуществления реверса устройства необходимо изменение направления движения замкнутой ленты (якоря), а, следовательно, требуется ревер 0 сирование инерционных масс ротора двигателя и двух барабанов, связанных с якорем. Это приводит к потере быстродействия системы в целом. По своему принципу действия устройство,

15 как исполнительный элемент следящей систекы, имеет нелинейные регулировочные и механические характеристики, которые не позволяют получить шлсокую динги«1ческую и статическую

М точность систели. Кроме того, при деформации ленты (якоря) происходят дополнительные потери мощности, что снижает КДЦ и увеличивает габариты устройства.

25 Целью изобретения является увеличение быстродействия, улучшение рех лировочных характеристик, а также уменьшение габаритов устройства. Для этоххэ устройство снабжено

30 дополнительным сердечником с обмоткой управления, который расположен относительно основного сердечника по другую сторону от плоскости, проходящей через вал двигателя и продольную ось направляющей на верхнем и нижнем торцах обоих сердечников установлены магнитопроводящие сектора, обращенные к полюсной систе;ме, полюса которой равномерно расположены по окружности, жестко соединены с валом приводного двигателя, снабжены последовательно чередуиэдимся верхними и нижними выступаьш, расположенными соответственно на уровне верхних и нижних магнитопроводящих секторов, при этом выступы расположены последовательно на уровне верхнего или нижнего магнитопроводящих секторов.

На фиг. 1 представлена конструктивная схема устройства на фиг. 2 вид А-А на фиг. 1.

Устройство состоит из направляющей - магнитопровода 1, подвижно сопряженной с кареткой 2, на которой укреплен приводной двигатель 3. На валу 4 приводного двигателя 3 при помощи спиц 5 жестко укреплены разноименньае полюса 6, полюсной систеки, обращенные торцами к якорю .7, выполненному в виде токопроводящей ленты и укрепленному на направляющей - магнитопроводе 1 по всей длине. Для создания намагничивакнцей силы на каретке 2 неподвижно укреплены два узла возбуждения сердечниками 8, 9 и с катушками управления 10 и 11. Сердечники 8, 9 имеют полюсные наконечники в виде магнитопроводящих секторов 12 и 13, сопряженных через воздушный зазор-с полюсами 6. При этом выстуги 14 двух соседних полюсов б выполнены один на уровне верхнего, а другой на уровне нижнего секторов 12, 13 н таким образом сопряжены с noJiKcmsvK се торами 12 и 13 разной полярности, образуя систему чередующихся раэнополярных полюсов, а каждый из сердечников 8 или 9 сопряжен только с той частью полюсов, которая находится на одну сторону от поверхности образуемой осью вращения полюсов б в относительном движении с направляиедей

Работа устройства происходит следующим образом. Приводной двигатель 3 вращает с постоянной скорость и в одну сторону полюса 6. При протекании тока в катушке управления (например 10) образуется магнитный поток, заьщка1сяцийся через сердечник 8, торцовме сектора 12, воздушные зазоры, разноименные полюса 6, якорь 7 и направдяквдую - магнитопровод 1. При вращении полюсов 6 магнитные силовые линии пересекают якорь 7, наводя в нем вихревые токи. При взаимодействии токов с движущимся магнитным полем создаются движущие силы..Так как каждый из сердечников 8 или 9 сопряжен только с частью полюсов 6, расположенной по одну сторону от поверхности, образуемой осью вращения полюсов б при относительном движении каретки 2, то образуется тангенциальная движущаяся 5 сила F , направленная вдоль направляющей - магнитопровода 1. Для смены направления движения каретки 2 напряжение подается на катушку управления 11. При этом аналогичным образом происходит формирование движущей силы РЗ. нз другой стороне якоря, направленной в противоположную от сторону. При включении катушек по балансной схеме с нулевыми токами

5 равнодействующая сила и скорость каретки 2 пропорциональны разнице токов протекакяцих в катушках 10 и 11, тем самым обеспечивается линейность характеристик устройства. Таким образом, для изменения направления линейного движения привода, в отличие от прототипа, не требуется реверсирование приводного двигателя (т.е. изменения направления вращения инерционных масс ротора двигателя, а также барабанов и ленты), что связано с потерей времени. Это позволяет существенным образом повысить быстродействие привода. По ориентировочным оценкам быстродействие при

& изменении направления линейного движения увеличится в два раза по сравнению с прототипом. Отсутствие же барабанов и ленты значительно уменьшают габариты устройства. КроS tJ того, линейность характеристик

npejviaraeMoro привода позволяет получить при работе в следящей системе большую добротность, а следовательно, при простейших средствах коррекQ ции, высокую точность система, недостижимую в прототипе (вследствие его существенно нелинейных характеристик) .

Формула изобретения

Устройство для преобразования вращательного движения в поступательное с приводным двигателем вращательного движения и электромагнитной муфтой, содержащей обмотку управления, размещенную на сердечнике, полюсную систе и якорь в виде электропроводящей ленты, одна из частей муфты укреплена на вгшу прив.одного двигателя, вторая - неподвижно соединена с корпусом двигателя, а третьяустановлена на направляющей поступательного движения каретки, на размещен двигатель, отличающееся тем, что, с целью увеличения быстродействия, улучшения регулировочных характеристик и уменьшения габаритов, устройство

снабжено дополнительным сердечником