Устройство для преобразования вращательного движения в поступательное Советский патент 1981 года по МПК H02K7/06 H02K49/04 

Изобретение относится к электрическим машинам и может быть использовано в линейном приводе с высокими требованиями к динамической и статической точности перемещений и высоким диапазоном скоростей. Известна линейная электромагнитная муфта, имеющая возбудитель, состоящий из двух частей, образующих между собой зазор, в котором перемещается якорь, выполненный в виде зам кнутой ленты из токопроводящего мате риала, натянутой между двумя барабанами, один из которых приводится во вращение двигателем Ц Однако данное устройство, преобразуя в ращение ведущего вала приводного двигателя в линейное движение подвижной части привода, не позволяет осуществить изменение направления движения подвижной части привода с помощью управляющей части индуктора (возбудителя). Для осуществления реверса устройства необходимо изменени направления движения замкнутой ленты (якоря), а следовательно,требуется реверсирование инерционных масс ротора двигателя и двух барабанов. Такое устройство имеет для (эпределенно выходноймощности повышенные габариты, а также не позволяет получить высокую динамическую и статическую точность, так как имеет нелинейные регулировочные характеристики. Кроме того, при деформации ленты при ее движении происходят дополнительные потери мощности, что снижает КПД устройства. Известно также устройство для преобразования вращательного движения в поступательное, содержащее приводной двигатель вращательного движения, установленный на каретке, подвижно сопряженной относительно направляющей магнитопровода с якорем, индуктор, закрепленный на каретке с катушкой управления и полюсами 2}, Так как для работы данного устройства требуется наличие магнитопровода и якоря в зоне под противоположно расположенными по.гаосами, то ширина направляющей - магнитопровода должна быть не менее диаметра полюсной система индуктора. Отсутствие же согласования требуемых выходных характеристик привода, (линейная скорость, ускорение, движущая сила) с располагаемыми характеристиками приводного двигателя (скорость, вращающий момент, ускорение) приводит к недонспользованию приводного двигателя и завышению общего веса и габаритов устройства.

Цель изобретения - уменьшение массы и габ арита магнитопровода с якорем, а также приводного двигателя.

Эта цель достигается тем, что на подвижной каретке установлен второй индуктор, причем каждый из индукторов содержит магнитопроводящее ярмо, выполненное в виде замкнутых между собой по одному из торцов двух концентрических втулок, между которыми установлена катушка управления, соосно расположенный внутри ярма хвостовик, один из концов которого заканчивается радиально расположенными полюсами, обращенными к якорю, между которыми с немагнитными зазорами установлены полюса, обращенные одним кондом к якорю, а другим к торцу внешней втулки ярма, при этом другой конец хвостовика связан с валом приводного двигателя через редукторную, например, шестеренчатую передачу, а оси индукторов расположены по разные стороны от направляющей - магнитопровода.

На фиг.1 изображено устройство, общий вид, разрез; на фиг,2 - разрез А-А на фиг,1.

Устройство состоит из направляющей - магнитопровода 1, подвижно сопряженного с кареткой 2, на которой укреплен приводной двигатель 3. На валу 4 приводного двигателя 3 закреплена шестерня 5, находящаяся в зацеплении с шестернями 6 и 7, жестко укрепленными на хвостовиках 8 и 9 соответствующих индукторов 10 и 11. Каждый из двух идентичных индукторов 10 и 11 содержит для проведения магнитного потока магнитопроводящее ярмо 12, выполненное в виде двух соосных с хвостовиком 8 концентрических втулок 13 и 14, замкнутых между собой по одному из торцов, и катушку 15 управления. Концы хвостовиков 8 и 9 выполнены в виде радиальных полюсов 16, обращенных к якорю 17, выполненному в виде токопроводящей пластины, жес1ко укрепленной на направляквдей - магнитопроводе 1 по всей ее длине. Между полюсами 16 с помощью вкладышей 18 из немагнитного материсша жестко укреплены полюса 19, обращенные одним концом к якорю 17, а другим - к торцу внешней втулки 13 ярма 12. При этом полюса 16 и 19 образуют систему чередующихся и разнополярных полюсов. Для обеспечения противоположного движения систем полюсов 16 и 19 двух индукторов 10 и 11, в зоне направляющей - магнитопровода 1 оси индукторов расположены по разные стороны от направляющей 1.

Устройство работает следующим образом.

Приводной двигатель 3 вращает . с помощью шестерен 5-7 в противоположные стороны хвостовикИ 8 и 9 с полюсами 16 и 19 индукторов 10 и 11. При протекании тока в катушке 15 упj- равления (индуктора 10) образуется магнитный поток, замыкающийся через магнитопроводящее ярмо 12, воздушные зазоры (Л, и (2 полюса 19, направлякицую - магнитопровод 1, полюса 16 и

Q хвостовики 8. При вращении полюсов 16 и 19 магнитные силовые линии пересекают якорь 17, наводя в нем вихревые токи. Последние, взаимодействуя с движущимся магнитным полем, создают движущую силу. Так как ось полюсов 16 и 19 индуктора 10 вынесена за направляющую - магнитопровод 1 с якорем 17 и при этом с якорем 17 взаимодействует лишь часть полюсов, то образуется тангенциальная движущая сила F , направленная вдоль направляющей - магнитопровода 1. Аналогичным образом происходит формирование силы р2 на другом индукторе 11, направленной в противоположную от F

5 сторону.

При включении катушек по баланс.ной схеме с нулевыми токами равнодействующая сила и скорость на каретке 2 пропорциональны разнице токов,

0 протекающих в катушках управления индукторов 10 и 11, обеспечивая линейность характеристик устройства.

Требуемая ширина направляющей е магнитопровода в предлагаемом устройстве более чем в два раза меньше, чем в известном при равной мощности. Таким образом, вес предлагаемого устройства также более чем в два раза меньше, чем у известногр. Кроме

0 значительного выигрыша в высокогабаритных показателях, наличие редукции в предлагаемом устройстве в отличие от известного позволяет согласовать требуемые скорости и движущие

5 силы на каретке с располагаегФами моментами и скоростями приводного двигателя, т.е. полностью использовать последний по мощности. При установке высокооборотного двигателя (с распоQ лагаемой скоростью, превышающей требуемую ) с соответствующей редукцией, существенно уменьшится вес приводного двигателя, так как вес высокооборотного двигателя меньше низкооборотного той же мощности.

Формула изобретения

Устройство для преобразования вращательного движения в поступательное, содержащее приводной двигатель вращательного движения, установленный на каретке, подвижно сопряженной относительно направляющей магнитопровода с якорем, индуктор, закреп