ЛИНЕЙНЫЙ ШАГОВЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

ЛИНЕЙНЫЙ ШАГОВЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ


RU (11) 2030079 (13) C1

(51) 6 H02K41/03 

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

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

(21) Заявка: 4783102/07 
(22) Дата подачи заявки: 1990.01.16 
(45) Опубликовано: 1995.02.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Авторское свидетельство СССР N 744830, кл. H 02K 41/02, 1980. Итоги науки и техники. т. 6, Электропривод и автоматизация промышленных установок. М.: ВИНИТИ, 1978, с.72-73. 
(71) Заявитель(и): Московский энергетический институт 
(72) Автор(ы): Ивоботенко Б.А.; Луценко В.Е.; Белявский Е.И.; Кобалия М.И. 
(73) Патентообладатель(и): Ивоботенко Борис Алексеевич; Луценко Виктор Евгеньевич; Белявский Евгений Иванович; Кобалия Мамука Игоревич 

(54) ЛИНЕЙНЫЙ ШАГОВЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ 

Использование: в качестве электропривода в автоматизированных технологических и других промышленных установках. Сущность изобретения: в предложенном шаговом электродвигателе вместо системы обмоток возбуждения на полюсах и системы их коммутации введены пьезоэлементы 1, размещенные между группами полюсов 3 с одинаковым сдвигом по нарезке зубцов и крышкой 2. Группы полюсов 3 укреплены в днище 5 корпуса якоря с возможностью вертикального перемещения корпуса якоря. Это упрощает конструкцию и повышает быстродействие. 1 з.п. ф- лы, 6 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в автоматизированных технологических и других промышленных установках.

Целью изобретения является повышение быстродействия при одновременном упрощении конструкции.

На фиг. 1 и 2 изображены варианты выполнения элементарных узлов с закреплением зубчатых полюсов с одинаковым сдвигом с пьезоэлементом в корпусе якоря: на фиг. 1 - при промежуточном положении постоянного магнита, на фиг. 2 - при верхнем положении постоянного магнита; на фиг. 3 и 4 - однокоординатный линейный шаговый электродвигатель; на фиг. 5 и 6 - двухкоординатный линейный шаговый электродвигатель.

В линейном шаговом электродвигателе каждый пьезоэлемент 1 укреплен в крышке 2 корпуса якоря и неподвижно соединен с группой зубчатых полюсов 3, имеющих одинаковый сдвиг (фиг. 1), либо с постоянным магнитом 4 (фиг. 2), который в свою очередь неподвижно соединен с группой зубчатых полюсов 3, т. е. каждый пьезоэлемент 1 размещен между крышкой 2 и группой зубчатых полюсов 3. Группы зубчатых полюсов 3 укреплены в днище 5 корпуса якоря с возможностью вертикального перемещения. Якорь с помощью опор, обычно магнитовоздушных, отделен от магнитомягкого зубчатого индуктора 6 (с величиной зубцового деления , равным зубцовому делению полюсов якоря) с рабочим воздушным зазором . Каждая группа полюсов 3 имеет сдвиг по нарезке X = 0; /2 ; /4 и 3/4 (последняя группа на фиг. 1 и 2 не показана).

Однокоординатный линейный шаговый электродвигатель (см. фиг. 3 и 4) в якоре содержит несколько элементарных узлов 7, число которых равно или кратно числу фаз двигателя. Элементарные узлы с группой полюсов одноименного значения сдвига X = 0 ; /2; /4 и 3/4 (что соответствует сдвигам в электрических радианах X = 0, ; /2; 3 /2) размещены симметрично относительно центра О1 масс якоря.

Двухкоординатный линейный шаговый электродвигатель (см. фиг. 5 и 6) содержит две системы элементарных узлов, ориентированных вдоль оси X (I и III квадранты) и вдоль оси Y (II и IV) квадранты), причем элементарные узлы, имеющие одинаковые направленность и сдвиг зубчатых полюсов и принадлежащие разным квадрантам, размещены симметрично относительно геометрического центра О2 якоря.

Линейный шаговый электродвигатель работает следующим образом.

Исходное фиксированное состояние определяется взаимодействием групп полюсов с одинаковым сдвигом, на пьезоэлементы которых подано максимальное напряжение Umax (на фиг. 1 и 2 - это группа полюсов с X = 0). Полюса этих групп максимально опущены до оптимального зазора min. На остальные пьезоэлементы напряжение либо не подается (Uо = 0), либо подается максимальное напряжение отрицательной полярности (Uo =-Umax). При этом их группы полюсов максимально подняты до максимального зазора o.

Взаимодействие полюсов поднятых групп с индуктором минимально, так как тангенциальное усилие, развиваемое ими, определено таким соотношением /, которое стремится к О. Известно, что при таком соотношении / развиваемое тангенциальное (рабочее) усилие также стремится к нулю.

На практике, когда линейный шаговый двигатель работает на аэростатической опоре с номинальным зазором min = 1, мкм. Подъем полюсов до зазора o = 80 мкм уменьшает рабочее усилие в 5 раз.

Таким образом, при исходном статическом состоянии, определенном взаимодействием опущенных групп полюсов с X = 0, якорь занимает положение в соответствии с продольным (согласным) расположением зубцов этих полюсов и зубцов индуктора.

Для реализации шагового перемещения в простейшем случае коммутации следует поднять группу полюсов с X = 0 и одновременно опустить группу полюсов с X = /4 или X = 3 /4 (в зависимости от выбранного направления движения). Для этого напряжение на пьезоэлементе группы с X = 0 изменяется с Umax на Uо, а напряжение на пьезоэлементе с полюсной группой или 3 /4 изменяется с Uо на Umax.

Вновь опущенная группа полюсов в силу имеющегося сдвига по нарезке X заставит якорь переместиться на величину единичного шага =/4.

Последовательно производя такие операции со всеми группами зубчатых полюсов, получают шаговое движение двигателя.

По способам коммутации двигатель приспособлен к любому, используемому в настоящее время, т. е. к парной, поочередной коммутации, к коммутации с дробнением шага и т.д.

Двигатель может выполняться с любым числом фаз m от m = 3 и выше. При этом взаимные сдвиги полюсных групп подчиняются тем же соотношением, что и в обычном шаговом двигателе (ШД) X = /m.

Двухкоординатный вариант двигателя построен аналогично однокоординатному, но на индукторе осуществлена взаимно пересеченная нарезка зубцов.

Симметрирование полюсных групп с одинаковым сдвигом выполняется для поддержания равномерности рабочего зазора в случае применения аэростатических опор. Действительно, при опускании групп полюсов с определенным значением сдвига увеличивается не только тангенциальная, но и нормальная сила взаимодействия этой группы с магнитомягким индуктором.

Для избежания возможных перекосов, могущих привести к потере работоспособности двигателя (например, если в какой-либо точке MIN достигнет нуля), группы полюсов с одинаковым сдвигом по нарезке зубцов (синхронного опускаемых и поднимаемых) располагаются симметрично относительно центра масс якоря.

Изобретение позволяет существенно упростить конструкцию электродвигателя, исключив систему обмоток возбуждения на полюсах и систему их коммутации и снизив тем самым инерционность двигателя, повысить быстродействие электропривода, что в свою очередь приводит к росту производительности автоматизированных устройств. Кроме того, сокращается число трудоемких намоточных операций при изготовлении двигателя. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. ЛИНЕЙНЫЙ ШАГОВЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ, содержащий плоский зубчатый магнитомягкий индуктор и якорь с системой установленных в днище его корпуса возбуждаемых постоянными магнитами зубчатых полюсов, сдвинутых относительно друг друга по нарезке зубцов, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия при одновременном упрощении конструкции, он снабжен пьезоэлементами, размещенными между группами полюсов с одинаковым сдвигом по нарезке зубцов и крышкой корпуса якоря, а зубчатые полюса установлены на днище корпуса якоря с возможностью их перемещения в направлении, перпендикулярном плоскости индуктора.

2. Электродвигатель по п.1, отличающийся тем, что группы полюсов с одинаковым сдвигом по нарезке попарно расположены симметрично относительно геометрического центра якоря.




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