ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРИВОД (ВАРИАНТЫ)

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРИВОД (ВАРИАНТЫ)


RU (11) 2302072 (13) C1

(51) МПК
H02N 10/00 (2006.01) 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 20.11.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2005137952/06 
(22) Дата подачи заявки: 2005.12.07 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2005.12.07 
(45) Опубликовано: 2007.06.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2235875 С2, 10.09.2004. SU 1671958 A1, 23.08.1991. RU 2142667 C1, 10.12.1999. SU 1594674 A1, 23.09.1990. 
(72) Автор(ы): Дмитриев Владимир Сергеевич (RU); Карпов Сергей Иванович (RU); Куролес Владимир Кириллович (RU); Савчук Виктор Дмитриевич (RU); Трусов Владимир Николаевич (RU) 
(73) Патентообладатель(и): ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "ГОСУДАРСТВЕННОЕ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОЕ КОНСТРУКТОРСКОЕ БЮРО "РАДУГА" ИМ. А.Я. БЕРЕЗНЯКА" (RU) 
Адрес для переписки: 141980, Московская обл., г. Дубна, ул. Жуковского, 2а, ОАО "ГосМКБ "РАДУГА" им. А.Я. Березняка", патентный отдел 

(54) ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРИВОД (ВАРИАНТЫ)
Привод предназначен для использования в электротехнике, точнее в электрических двигателях, использующих тепловой эффект. Такой двигатель может быть использован для создания приводов платформ для микроперемещений, применяемых преимущественно в нанотехнологиях. Электрический привод содержит модуль Пельтье, сопряженные с его рабочими поверхностями герметичные сильфонные коробки, свободные торцы которых и модуль Пельтье являются основаниями для закрепления подвижной и неподвижной платформ, датчик взаимного положения платформ, генератор Меандра переменной мощности. Изобретение обеспечивает повышение плавности линейного перемещения и расширение диапазона скоростей перемещения вниз. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил. 




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к области электротехники, точнее к электрическим двигателям, использующим тепловой эффект. Такой двигатель может быть использован для создания приводов платформ для микроперемещений, применяемых преимущественно в нанотехнологиях.

В настоящее время для указанной цели применяют устройства перемещений, использующие пьезоэлектроприводы, например, описанные в патентах РФ на изобретения №№2254640, 2247467, 2221324 и на полезную модель №40550. Все данные электроприводы выполнены на основе пьезоэлементов и имеют общие с предлагаемым техническим решением только назначение и вид питания.

Известные электроприводы могут обеспечить малые (микро) перемещения, однако перемещение происходит не плавно, а скачками, дискретно. Такой привод является шаговым, поскольку питание пьезоэлементов импульсное, а реакция на импульс напряжения у пьезоэлемента имеет крутой фронт (малая постоянная времени «якоря»). Поэтому пьезодвигатель работает практически в режиме «прерывистых» токов - отсюда его малый кпд при низкочастотных импульсах и малый момент на валу.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение плавности линейного перемещения и расширение диапазона скоростей перемещения вниз.

Для решения указанной технической задачи электрический привод содержит модуль (в некоторой литературе элемент) Пельтье, сопряженные с его рабочими поверхностями герметичные сильфонные коробки, свободные торцы которых и модуль Пельтье являются основаниями для закрепления подвижной и неподвижной платформ, датчик взаимного положения платформ, генератор Меандра переменной мощности. Для осуществления микроперемещений в нескольких (2-х или 3-х) направлениях электропривод может содержать несколько сориентированных в направлениях перемещения модулей Пельтье и пар сильфонных коробок (соответственно для перемещений в плоскости два взаимно перпендикулярных элемента Пельтье и две пары сильфонных коробок, а для пространственных перемещений три элемента Пельтье и три пары сильфонных коробок). При этом элемент Пельтье кроме функции нагрева воздуха в полостях сильфонных коробок выполняет функцию «теплового насоса». А выбор сильфонов в качестве движителя основан на том, что при большой упругой деформации в продольном направлении они обладают достаточной жесткостью для восприятия поперечной нагрузки, например, веса рабочего стола.

Менее рациональным с точки зрения кпд (не происходит перекачка тепла), но более простым в реализации является вариант, когда электропривод содержит закрепленные на теплоизолированной опоре с противоположных сторон два модуля Пельтье, сопряженные с их внешними рабочими поверхностями герметичные сильфонные коробки, свободные торцы которых и теплоизолированная опора являются основаниями для закрепления подвижной и неподвижной платформ, датчик взаимного положения платформ, генератор Меандра переменной мощности. Также как и в первом варианте для осуществления микроперемещений в нескольких направлениях электропривод может содержать несколько закрепленных на опоре комплектов противоположно сориентированных в направлениях перемещения пар модулей Пельтье и сильфонных коробок.

Отличительными признаками предлагаемого электрического привода от известных являются следующие:

- по варианту 1 - модуль Пельтье, сопряженные с его рабочими поверхностями герметичные сильфонные коробки, свободные торцы которых и модуль Пельтье являются основаниями для закрепления подвижной и неподвижной платформ, датчик взаимного положения платформ, генератор Меандра переменной мощности, а также дополнительно, что электропривод содержит несколько сориентированных в направлениях перемещения модулей Пельтье и пар сильфонных коробок;

- по варианту 2 содержит закрепленные на теплоизолированной опоре с противоположных сторон два модуля Пельтье, сопряженные с их внешними рабочими поверхностями герметичные сильфонные коробки, свободные торцы которых и теплоизолированная опора являются основаниями для закрепления подвижной и неподвижной платформ, датчик взаимного положения платформ, генератор Меандра переменной мощности, а также дополнительно, что электропривод содержит несколько, закрепленных на опоре комплектов противоположно сориентированных в направлениях перемещения пар модулей Пельтье и сильфонных коробок.

Благодаря отличительным признакам достигнут следующий технический эффект: поскольку движение происходит за счет изменения температур в сильфонах, а управлять движением можно не только частотой, но и скважностью и амплитудой питающего напряжения, то движение торцов сильфонов, а соответственно и, например, рабочего стола происходит плавно, при этом диапазон скоростей и величин перемещения определяется мощностью модуля Пельтье, площадью и объемом сильфона, параметрами питающего напряжения, то диапазон рабочих скоростей, перемещений и нагрузок чрезвычайно широк; поскольку в предлагаемом приводе по сути отсутствуют кинематические связи, то ему не присущи кинематические погрешности; кроме того, данный привод технически достаточно прост, что особенно отражено в приводе для многокоординатного перемещения; данный привод очень экономичен (особенно первый вариант исполнения).

В результате поиска по источникам научно-технической и патентной литературы аналогов данному электрическому приводу не найдено, поэтому решение соответствует критерию «новое», отличительные признаки предложенного привода обеспечивают качественно новые характеристики приводов, а именно плавное перемещение, отсутствие кинематических ошибок, широкий диапазон исполнения и регулирования, поэтому решение соответствует критерию «изобретательский уровень».

Одной из основных областей применения данного электротеплового привода является нанотехнология, где требуются платформы с высокой точностью позиционирования и плавностью перемещения, причем особенно там, где дискретность перемещений недопустима. Поэтому предложенное решение отвечает требованию «промышленно применимо».

Предлагаемое изобретение поясняется фиг.1 и 2.

На фиг.1 изображен электрический привод по первому варианту формулы.

На фиг.2 изображен электрический привод по второму варианту формулы.

Изображенный на фиг.1 электрический привод содержит модуль (элемент) Пельтье 1, сопряженные с его рабочими поверхностями герметичные сильфонные коробки 2, свободные торцы которых и модуль Пельтье 1 являются основаниями для закрепления подвижной 3 и неподвижной платформ 4 (при этом со свободными торцами сильфонных коробок может быть соединена и неподвижная платформа 4, а с модулем Пельтье подвижная платформа 3), датчик 5 взаимного положения платформ (может быть выполнен, например, и в виде расположенных в сильфоне датчиков давления и температуры), генератор Меандра 6 переменной мощности (может быть реализован на стандартном контроллере, например, серии «Pnewmo 2». Для осуществления микроперемещений в 2-х направлениях электропривод содержит два комплекта сориентированных во взаимно-перпендикулярных направлениях перемещения модулей Пельтье 1 и две пары сильфонных коробок 2.

Изображенный на фиг.2 электрический привод содержит аналогичные фиг.1 элементы, разница состоит лишь в том, что в каждом комплекте содержится не один модуль Пельтье 1, разнотемпературные рабочие поверхности которого соединены с сильфонными коробками 2, а два наклеенных на теплоизолированную опору 7 модуля Пельтье, у которых разнотемпературными являются внешние (обращенные к сильфонным коробкам 2) рабочие поверхности.

Изображенный на фиг.1, 2 электрический привод работает следующим образом. При необходимости перемещения подвижной платформы 3 дается импульс питания модуля (модулей) Пельтье 1 той полярности, которая соответствует направлению движения. При этом датчиком 5 контролируется взаимное положение платформ 3 и 4. Модули Пельтье 1 с одного (двух) направлений нагревают воздух сильфонной коробки 2, а с другого (двух других) направления соответственно охлаждают воздух другой сильфонной коробки 2, что приводит к деформациям сильфонных коробок 2 и соответствующему перемещению подвижной платформы 3 в нужном направлении. При уменьшении рассоглосования до определенной величины импульс питания выключается и контролируется по тому же датчику 5 скорость перемещения платформы 3. Если она превышает заданную, то на модуль (модули) Пельтье 1 подается импульс противоположной полярности, который оказывает тормозящее воздействие. Если моменты переключения согласовать по скорости и рассогласованию согласно алгоритму Понтрягина, то можно в таком приводе обеспечить плавный режим подхода к заданному положению с максимальным быстродействием. Для этого достаточно увеличивать частоту переключения «меандра», питающего модули Пельтье 1. Смена направления движения или реверс в таком приводе обеспечиваются сменой скважности положительной и отрицательной части «меандра».




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


1. Электрический привод, характеризующийся тем, что он содержит модуль Пельтье, сопряженные с его рабочими поверхностями герметичные сильфонные коробки, свободные торцы которых и модуль Пельтье являются основаниями для закрепления подвижной и неподвижной платформ, датчик взаимного положения платформ, генератор Меандра переменной мощности.

2. Электрический привод по п.1, отличающийся тем, что содержит несколько сориентированных в направлениях перемещения модулей Пельтье и пар сильфонных коробок.

3. Электрический привод, характеризующийся тем, что он содержит закрепленные на теплоизолированной опоре с противоположных сторон два модуля Пельтье, сопряженные с их внешними рабочими поверхностями герметичные сильфонные коробки, свободные торцы которых и теплоизолированная опора являются основаниями для закрепления подвижной и неподвижной платформ, датчик взаимного положения платформ, генератор Меандра переменной мощности.

4. Электрический привод по п.3, отличающийся тем, что содержит несколько закрепленных на опоре комплектов противоположно сориентированных в направлениях перемещения пар модулей Пельтье и сильфонных коробок.






ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Электроника и электротехника




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+автомобильная -сигнализация".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "датчик" будут найдены слова "датчик", "датчики" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("датчик!").


Металлоискатели и металлодетекторы | Электронные устройства охраны и сигнализации | Электронные устройства систем связи | Приемные и передающие антенны | Электротехнические и радиотехнические контрольно-измерительные приборы и способы электроизмерений | Электронные устройства пуска, управления и защиты электродвигателей постоянного и переменного тока | Электродвигатели постоянного и переменного тока | Магниты и электромагниты | Кабельно-проводниковые и сверхпроводниковые изделия


Рейтинг@Mail.ru