Магнитострикционный шаговый двигатель Советский патент 1993 года по МПК H01L41/12 H02N11/00 

линейного расширения магнитострикционного элемента в угловое перемещение и, как слелстоие, сопутствующая использованию линейного магнитострик ционного эффекта, большая температур ная погрешность. Кроме того, отличаетс« малая эффективность работы всле ствие применения привода для поворот индуктора и наличие больших магнитны зазоров, что требует большой намагничивающей силы. Известен также магнитострикционный шаговый двигатель, содержащий основание, полый цилиндрический магнитострикционный элемент, обмотки продольного и циркулярного намагничивания, замыкающий , жестко за крепленный на основании, и зажим Данный двигатель позволяет осу ществлять высокоточные угловые микро перемещения. Но наряду с угловыми в данном устройстве имеются линейные переме1цения выходного конца двигателя, что является во многих случаях недопустимым, и приводит к снижению точности выполнения устройством в котором используется данный при-вод назначенного действия. Например при юстировочных работах это приведет к смещению объекта юстировки вдоль оси, а значит и к нежелательно разъюстировке объекта. Целью изобретения является повышение точности работы магнитострикционного шагового двигателя за счет устранения линейных перемещений выходного конца устройства, Поста.вленная цель достигается тем что магнитострикционный двигатель, содержащий основание, полый цилиндри ческий магнитострикционный элемент, обмотки продольного и циркулярного намагничивания, замыкающий кожух, жестко закрепленный на основании, и зажим, снабжен дополнительно выходны валом и упорным подшипником, причем вал установлен соосно магнитострикционному элементу, один конец которо го жестко связан с кожухом, п другой сопряжен с торцом вала, при этом зажим установлен на основании и сопря жен с валом; упорный подшипник установлен на свободном торце вала, свободный конец магнитострикцион ного элемента выполнен в виде диска, а сопряженный с ним торец вала снабжен фланцем, диаметр которого рпвен диаметру диска, при этом упориъм подшипник установлен на торце фланца; диск магнитострикционного элемента установлен так, что он является частью магнитопровода замыкаю1цего кожуха, На фиг,,1 схематично изображен магнитострикционный двигатель, разрез; на фиг, 2 - вариант исполнения двигателя с конусообразным выполнением свободного конца магнитострикционН(5го элемента и взаимодействующего с ним торца вала с конусообразным углублением; на фиг,. 3 - вариант исполнения двигателя с дисковым выполнением свободного конца магнитострикционного элемента и валом, снабженным фланцем; на Лиг,( - вари/ нт, отличаю цийся от варианта, изображенного на Лиг,3 тем, UTO упорный подшипник установлен на торце фланца; на триант исполнения двигателя. у которого диск млгнитострикционного элемента является частью магнитопроЕюда замыкаюи1его кожуха, Магнитострикционный шаговый двигятель (лиг. 1) содер ; ит основание 1, пг1ЛЬ Й цилиндрический магнитострикционный элемент 2, обмотку циркулярного намагничивания 3, расположенную на магнитострикционном элементе 2, обмотку продольного намагничивания 4, закрепленную в кожухе 5 для замыкания магнитного потока, который же:стко закреплен на основании 1 , а тякже жестко связан с магнитострикцюнным элементом 2, Выходной вал 6 установлен на упорном подшипнике 7 сСОсно магнитострикционному элементу с возможностью фрикционной связи с ним. Яажим 8 установлен на основании с возможностью фиксации углового положения выходного вала 6, Для усиления фрикционной связи на свободный конец магнитострикционного элемента и На взаимодействуюи ИЙ с ним торец выходного вала 6 нанесено покрытие 9 с большим коэффициентом трения, В варианте исполнения магнитострикционного шагового двигателя, изображенного на Фиг,2, для усиления фрикционной связи и обеспечения соосности свободный конец магнитострикционного элемента выполнен в виде конуса, Э взаимодействую11ий с ним торец выходного вала 6 - с конусообразным углублением

В варианте исполнения магнитострикционного шагового двигателя, изображенного на фиг.З, для усиления фрикционной связи свободный конец магнитострикционного элемента 2 выполнен в виде диска, а вал 6.со стороны, взаимодействующей с магнитострикционным элементом 2, выполнен с фланцем, диаметр которого равен диаметру диска магнитострикционного элемента

У магнитострикционного шагового двигателя, изображенного на фиГс, упорный подшипник 7, для облегчения снятия выходного перемещения, установлен на торце фланца выходного вала 6.

В варианте исполнения магнитострикционного двигателя, изображенного на фиг.5, свободный конец магнитострикционного элемента является частью магнитопровода, замыкающего кожуха „.

Двигатель работает следуюи(им образоМо

В первыймоментвремени обмотка циркулярного намагничивания 3, продольного намагничивания 4 и зажим 8 обесточены. При этом зажим 8 фиксирует определенное угловое положение выходного вала 6, Затем обмотка продольного намагничивания k подключается к источнику питанияс При этом вследствие линейного магнитострикционного эффекта, произойдет удлинение магнитострикционного элемента 2 и

он своим свободным концом зажимает вь1ходной вал 6 на упорном подшипнике 7 и оказывается фрикционно связанным - с выходным валом 6. На зажим 8 подается питание и он освобождает выходной вал 6. Затем питание подается на обмотку циркулярного намагничивания 3 и вследствие эффекта угловой маг0 нитострикции происходит закручивание . свободного конца магнитострикционного элемента 2 и поворот фрикционно связанного с ним вала 6 Зажим обесточивается и фиксирует новое угловое положение выходного вала 6 Обмотки продольного и циркулярного намагничивания 3 и t обесточиваются, магнитострикционный элемент 2 под действием упругих сил принимает исход0 ное состояние и фрикционная связь разрывается Двигатель приходит в исходное состояние, а выходной вал 6 и нагрузка при этом повернулись на некоторый уголо Далее цикл повторяет

5-ся и за каждый цикл выходной вал 6 будет поворачиваться на некоторый угг угол вокруг своей оси, то есть будет совершать шаговые угловые перемещения.

0 Реверсирование двигателя ocyujecTвляется изменением направления тока питания обмотки циркулярного намагничивания

Устранение линейных перемещений

с позволяет повысить точность перемещения и расширить область применения двигателя

1. МАГНИТПСТРИКЦИОННЫЙ ШАГОВЫЙ ЛВИГАТЕЛЬ, содержащий основание, полый цилиндрический магнитострикционный элемент, обмотки продольного и циркулярного намагничивания, замыкающий кожух, жестко закрепленный на основании, и зажим, о т л и ч аю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности работы двигателя, он снабжен дополнительно выходным валом Изобретение относится к области электротехники, в частности к Mai- нитострикционным устройствам малых угловых перемещений, и может быть использовано как исполнительный элемент различных устройств в станкостроении, в оптико-механической промышленности и в других областях техники, где необходимо осуществлять высокоточные угловые шаговые микроперемещения с. и упорным подшипником, причем вал установлен соосно магнитострикционному элементу, один конец которого жестко связан с кожухом, а другой сопряжен с торцом вала, при этом зажим установлен на основании и сопряжен с валом 2„ Двигатель по , о т л и ч аю щ и и с я тем, что упорный подшипник установлен на свободном торце вала с 3.Лвигатель по п.1, о т л и ч аю щ и и с я тем, что свободный конец магнитострикционного элемента выполнен в виде диска, а сопряженный с ним торец вала снабжен фланцем, диаметр которого равен диаметру диска, при этом упорный подшипник ус(Л тановлен на торце фланца с с 4.Двигатель по п.3, отличающий с я тем, что диск магнитострикционного элемента установлен так, что он является частью магнитою ю провода замыкающего кожуха. CJ vj Ю Известен реверсивный магнитострикционный шаговый двигатель, служащий для отработки малых угловых перемещений, содержащий магнитострикционный элемент, имеющий форму разрезного тора, индуктор, два кривошипа, два вала, два зажима, регулируемый привод с редуктором для поворота индуктора. Недостатком известного двигателя является необходимость преобразования

} ЖЛ //////////////////77 ( ////7 .s I , „ .

V-it X л яуX-X

аи

//////7//////////////)

V V).---.---.%.. /////////////////////////////////

фиг. 2

/////////

Л.У :У OsXXNN.-,

ff / --

2Щ///7//7

d::z:r:2:

фиг.Ц