ТРЕХКОМПОНЕНТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

ТРЕХКОМПОНЕНТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ


RU (11) 2028714 (13) C1

(51) 6 H02N2/00, H01L41/12 

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

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

(21) Заявка: 4734862/25 
(22) Дата подачи заявки: 1989.07.11 
(45) Опубликовано: 1995.02.09 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Кусимов С.Т., Тлявкин А.В. Магнитострикционные исполнительные двигатели малых перемещений. Уфа, УАИ, 1981, с.22-23, табл.1.2. Заявка Великобритании 2139819, кл. H 01L 41/00, 1984. 
(71) Заявитель(и): Грацинский Василий Григорьевич 
(72) Автор(ы): Грацинский Василий Григорьевич 
(73) Патентообладатель(и): Грацинский Василий Григорьевич 

(54) ТРЕХКОМПОНЕНТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ 

Использование: в устройствах микроперемещений. Сущность: конструкция двигателя включает три одинаковых биморфных двигателя, выполненных из металлов с положительным и отрицательным коэффициентами магнитострикции. Двигатели соединены между собой жесткими балочками из немагнитопроводящих материалов так, что конец Z-двигателя соединен с началом X-двигателя, а конец X-двигателя соединен с началом Y-двигателя, концы X и Y-двигателей находятся на Y-оси, для уменьшения влияния тепловыделений на работу двигателя обмотка отделяется от активного элемента теплоизолирующей прослойкой. Двигатель позволяет получать дискрет перемещения порядка 0,01 мкм. 1 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к микроэлектронике, вибротехнике, технике ультразвука и другим областям науки и техники, использующим линейные перемещения малой амплитуды (2-50 мкм).

Известны двигатели малых перемещений (Кусимов С.Г., Тлявлин А.В. Магнитострикционные исполнительные двигатели малых перемещений. Уфа, УАИ, 1981), использующие принцип магнитострикционной способности специальных материалов изменять линейные размеры при помещении их в магнитное поле. Такие двигатели дают возможность получать линейные перемещения объекта только по одной координате.

Известен трехкомпонентный двигатель линейных перемещений (заявка Великобритании N 2139819, кл. H 01 L 41/00, 1984) принятый за прототип, позволяющий путем последовательного соединения трех линейных двигателей получать смещения объекта в трех координатах. Здесь конец одного двигателя соединяется с началом другого с поворотом осевой плоскости биморфного элемента на 90о относительно предыдущего для соединения "первый-второй" и два раза по 90о для соединения "второй-третий".

Однако при использовании одинаковых двигателей объект перемещается не точно с одинаковой амплитудой из-за различных рычагов приложения усилия, а кроме того перемещения происходят не точно под углами 90о декартовой системы, а под острыми и тупыми углами к декартовой системе. Нагрузочная способность и надежность таких двигателей невелика.

Целью изобретения является повышение нагрузочной способности и точности перемещений.

Указанная цель достигается тем, что биморфные элементы выполнены из металлов с положительными и отрицательными коэффициентами магнитострикции, снабжены обмотками возбуждения, отделенными от биморфных элементов теплоизолирующей прослойкой, и соединены между собой посредством жестких балочек из немагнитопроводящего материала так, что конец Z-двигателя соединен с началом Х-двигателя, а конец Х-двигателя с началом Y-двигателя, причем концы Х и Y-двигателей находятся на Y-оси.

На чертеже изображен общий вид описываемого двигателя. Позициями 1, 2 и 3 обозначены одинаковые двигатели X, Y и Z перемещений. Каждый двигатель состоит из одинаковых биморфных половинок 4 и 5, выполненных из металлов один с положительным и второй с отрицательным коэффициентом магнитострикции, склеенных вместе по осевой плоскости. На каждом двигателе находится обмотка возбуждения 6. Конец Z-двигателя соединен с началом Х-двигателя балочкой 7, а конец Х-двигателя соединен с началом Y-двигателя балочкой 8. Балочки являются элементами жесткости и выполняются из легких немагнитопроводящих материалов, например титана или Д16Б. Двигатели жестко соединяются с балочками винтами 9. Винтами 10 двигатель крепится к неподвижному основанию.

Двигатель работает следующим образом. После закрепления на основании точки 11 точкой 12 двигатель соединяется с перемещаемым объектом. При подаче напряжения в соответствующий двигатель точка 12 получает смещение в трех взаимно перпендикулярных направлениях X, Y и Z. Для уменьшения влияния на работу двигателя тепловыделений в обмотке возбуждения она отделяется от активного элемента теплоизоляционной прослойкой 13, например, из стекловолокна. При работе в вакууме достаточно простого равномерного зазора между активным элементом и обмоткой. К точке 12 может укрепляться держатель, на котором устанавливается кремниевая подложка.

В зависимости от необходимых усилий выбираются размеры каждого двигателя. Поскольку при микролитографии имеют дело с подложками из кремния, которые, например, при диаметре 100 мм имеют массу порядка 10 г, необходим двигатель на усилие порядка 100 г по каждой компоненте. Такой двигатель обеспечивается активными элементами с близкими по абсолютной величине коэффициентами магнитострикции, например 49КФ2А (Co 49%, V 2%, Fe 49%) и НП2Т (Ni 98%, Ti 2%). Указанные усилия обеспечиваются активным элементом шириной 10, длиной 40 и толщиной 2 мм. При этом достигаются смещения до 30 мкм по каждой координате.

Двигатель технологичен в изготовлении - одинаковые элементы легко изготавливаются на металлообрабатывающем оборудовании, в применении двигатель не боится резких ударов и перегрузки, как керамика и пьезокристаллы. При подаче одинаковой величины напряжения в каждую из обмоток получаются одинаковые величины смещений по каждой координате. Например, при напряжении 10 В двигатель дает смещение 20 мкм. Дискретность изменения напряжения легко устанавливается в 0,01 В (например, стандартным источником питания Б5-46), при этом дискретность шага движения обеспечивается 0,02 мкм. При меньшем дискрете может быть получен и меньший шаг движения. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



ТРЕХКОМПОНЕНТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, содержащий три биморфных элемента перемещений по трем координатным осям x, y, z, склеенных из двух разнополярных электромеханических преобразователей и последовательно соединенных соединительными элементами, отличающийся тем, что, с целью повышения нагрузочной способности и точности перемещения, биморфные элементы выполнены из металлов с положительным и отрицательным коэффициентами магнитострикции, снабжены обмотками возбуждения, отделенными от биморфных элементов теплоизолирующей прослойкой и соединены между собой посредством жестких балочек из немагнитопроводящего материала так, что конец биморфного элемента перемещений по оси z соединен с началом биморфного элемента перемещений по си x, конец которого соединен с началом биморфного элемента перемещений по оси y, причем концы биморфных элементов перемещений по осям x и y расположены на оси y.




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