Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
МОДУЛЬ ШАГОВОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ
МОДУЛЬ ШАГОВОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

МОДУЛЬ ШАГОВОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: в автоматизированных технологических установках. Сущность изобретения: модуль содержит магнитомягкий корпус статора с расточкой в форме усеченной сферы, систему фазных обмоток, оси X, Y, Z которых взаимно перпендикулярны и их точка пересечения находится в центре шарового ротора, представляющего собой двухполюсный магнит и лежащего на магнитомягком ярме. Ротор синхронно с результирующим полем статора совершает вращение, а значит, и качение по опорной поверхности по заданной траектории. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2030081
Класс(ы) патента: H02K41/03
Номер заявки: 4805802/07
Дата подачи заявки: 26.03.1990
Дата публикации: 27.02.1995
Заявитель(и): Московский энергетический институт
Автор(ы): Ивоботенко Б.А.; Луценко В.Е.
Патентообладатель(и): Ивоботенко Борис Алексеевич; Луценко Виктор Евгеньевич
Описание изобретения: Изобретение относится к электротехнике, в частности к многокоординатным шаговым электродвигателям, и может быть использовано в автоматизированных технологических установках.
Наиболее близким из известных модулей шагового электродвигателя по технической сущности является двигатель, содержащий магнитомягкое ярмо в качестве опорной поверхности, ротор в форме тела вращения и охватывающий его статор с расточкой в форме усеченного тела вращения с размещенными в нем полюсными наконечниками с обмотками на них.
Недостаток этого двигателя - ограниченные функциональные возможности, связанные с перемещением только по плоскости и по одной координате, а также сложностью конструкции ротора, несущего многофазную обмотку и скользящие контакты.
Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем обеспечения точных двухкоординатных перемещений и упрощения конструкции.
Цель достигается тем, что в известном модуле шагового электродвигателя, содержащем магнитомягкое ярмо в качестве опорной поверхности, ротор в форме тела вращения и охватывающий его статор с расточкой в форме усеченного тела вращения с размещенными в нем полюсными наконечниками с обмотками управления на них, ротор выполнен в виде сферического двухполюсного магнита, расточка статора выполнена сферической, а полюсные наконечники в нем расположены по трем взаимно перпендикулярным осям, пересекающимся в центре сферического ротора.
Кроме того, статор жестко связан по крайней мере с двумя статорами идентичных модулей, шаровые роторы которых расположены на общем ярме, образующем опорную поверхность, причем одноименные оси обмоток всех модулей параллельны.
На фиг. 1 и 2 изображен модуль шагового электродвигателя; на фиг. 3 - модуль, статор которого жестко связан с двумя статорами идентичных модулей; на фиг. 4 - схема создания и взаимодействия магнитных полей при работе двигателя.
Модуль шагового электродвигателя содержит магнитомягкий корпус статора 1 с расточкой в форме усеченной сферы, систему фазных обмоток 2 (по оси X), систему обмоток 3 (по оси Y) и обмотку 4 (по оси Z). Оси X, Y, и Z взаимно перпендикулярны и их точка пересечения расположена в центре шарового ротора 5, представляющего собой двухполюсный магнит.
Со стороны усеченной части сферической расточки статора к шаровому ротору примыкает магнитомягкое ярмо 6, поверхность которого представляет опорную поверхность модуля. Шаровой ротор отделен от статора аэростатической опорой. Пути замыкания потоков обмоток 2, обмоток 3 и обмотки 4 показаны пунктиром соответственно ΦXY и ΦZ .
На фиг. 3 изображен модуль 11, статор которого жестко соединен с рамой 12, к которой жестко прикреплены статоры идентичных модулей 13 и 14. Все модули опираются на единую опорную поверхность магнитомягкого ярма 15, при этом оси X, Y и Z всех модулей параллельны.
Модуль работает следующим образом.
Для создания результирующего дискретно вращающегося магнитного поля статора (см. фиг. 4) на обмотки статора подается система напряжений
UX = AX sin ω t;
UY = AY sin ω t;
UZ = UZm cos ω t, где AX = Uxm ˙ sin Ω t, Ay = Uym cosΩ t и обычно
Uxm = Uym = Uzm.
Результирующий вектор н. с. пульсирующего поля обмоток статора X и Y, перемещающийся в горизонтальной (экваториальной) плоскости с частотой Ω, определяется по величине и положению, как
Ixy = Ixy max ˙ ˙ejϕxy, где
Ixy max=
ϕxy= arctg Ixm и Iym - амплитуды н.с. фазных обмоток X и Y.
Взаимодействие н. с. Ixy пульсирующего поля обмоток Y и Y с н.с. Iz = Izm ˙ cosωt пульсирующего поля обмотки Z создает вращающееся поле статора в вертикальной (меридиональной) плоскости, положение (широта) которой определяется углом ϕxy, смена положений (широты) частотой Ω, скорость вращения поля частотой ω. Двухполюсный магнит (ротор) синхронно с результирующим полем статора осуществляет вращение, а значит и качение по опорной поверхности по заданной изменениями ϕxy траекториям.
Дискретное вращение поля осуществляется дискретным изменением токов Iz и Ixy с возможностью прекращения изменения токов в фазах, как это и осуществляется в современных шаговых электроприводах.
Отсутствие проскальзывания при качении ротора и высокая точность перемещения обеспечиваются магнитным притяжением магнитного ротора к магнитомягкому ярму.
Задавая необходимые траектории движения каждому модулю (фиг. 3), получают движение системы жесткосоединенных модулей по трем координатам: вдоль осей X, Y и вокруг оси Z.
В любом варианте состава модулей движение осуществляется как по плоской, так и по криволинейной поверхности.
Таким образом, функциональные возможности существенно расширяются, обеспечивая точное перемещение при движении по двум и трем координатам по поверхности, а также упрощается конструкция ротора.
Формула изобретения: 1. МОДУЛЬ ШАГОВОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ, содержащий магнитомягкое ярмо в качестве опорной поверхности, ротор в форме тела вращения и охватывающий его статор с расточкой в форме усеченного тела вращения с размещенными в нем полюсными наконечниками с обмотками управления на них, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения точных двухкоординатных перемещений и упрощения конструкции, ротор выполнен в виде сферического двухполюсного магнита, расточка статора выполнена сферической, а полюсные наконечники в нем расположены по трем взаимно перпендикулярным осям, пересекающимся в центре сферического ротора.
2. Модуль шагового электродвигателя по п.1, отличающийся тем, что, с целью обеспечения трехкоординатного перемещения по поверхности ярма, его статор снабжен и жестко связан по крайней мере с двумя статорами идентичных модулей, шаровые роторы которых расположены на общем ярме, образующем опорную поверхность, причем одноименные оси обмоток всех модулей параллельны.