close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY2956

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(19)
BY (11) 2956
(13)
C1
6
(51) H 02K 41/03
(12)
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ
КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
(54)
ЛИНЕЙНЫЙ ШАГОВЫЙ МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ
(21) Номер заявки: 960495
(22) 1996.10.07
(46) 1999.09.30
(71) Заявитель: ООО "Рухсистем" (BY)
(72) Авторы: Жарский В.В., Сидорук С.Н., Трусов
Н.К., Трусов А.Н. (BY)
(73) Патентообладатель: ООО "Рухсистем" (BY)
BY 2956 C1
(57)
1. Линейный шаговый магнитоэлектрический двигатель, содержащий ферромагнитный зубчатый статор и
якорь, включающий зубчатые магнитопроводы, постоянные магниты и обмотки управления, при этом зубцы
статора и полюсов магнитопроводов якоря взаимно скошены, отличающийся тем, что угол скоса S выбран
из условия
Z
tg(S) =
,
2LN
где Z - период расположения зубцов;
L - длина зубца;
N - количество электрических фаз двигателя.
2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что зубцы скошены симметрично.
3. Двигатель по п. 2, отличающийся тем, что ось симметрии скоса зубцов расположена перпендикулярно направлению движения якоря.
4. Двигатель по п. 2, отличающийся тем, что ось симметрии скоса зубцов расположена параллельно направлению движения якоря.
Фиг. 1
5. Двигатель по одному из пп. 1-4, отличающийся тем, что зубцы полюсов магнитопроводов якоря скошены, а зубцы статора расположены перпендикулярно направлению движения якоря.
6. Двигатель по одному из пп. 1-4, отличающийся тем, что зубцы статора скошены, а зубцы полюсов
магнитопроводов якоря расположены перпендикулярно направлению движения якоря.
BY 2956 C1
(56)
А.с.СССР 1778882, МПК H 02K 41/03, 1992 (прототип).
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в линейном электроприводе.
Известны однофазные электромагнитные модули движения шагового магнитоэлектрического двигателя
[1], состоящие из ферромагнитного зубчатого статора и якоря, содержащего зубчатые магнитопроводы, зубцы полюсов которых взаимно параллельны, постоянные магниты и обмотки управления.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является линейный шаговый магнитоэлектрический двигатель [2], состоящий из ферромагнитного зубчатого статора и якоря, содержащего зубчатые магнитопроводы, постоянные магниты и обмотки управления, зубцы статора и полюсов магнитопровода якоря взаимно
скошены, при этом зубцы статора скошены, а зубцы полюсов магнитопроводов расположены перпендикулярно направлению движения [2].
Недостаток прототипа состоит в невозможности реализовать на его базе высокие динамические характеристики электропривода в целом.
Предлагаемое изобретение решает задачу повышения точности позиционирования и быстродействия линейного и планарного электропривода.
Поставленная задача решается тем, что в линейном шаговом магнитоэлектрическом двигателе, содержащем ферромагнитный зубчатый статор и якорь, включающий зубчатые магнитопроводы, постоянные магниты и обмотки управления, зубцы статора и полюсов магнитопроводов якоря взаимно скошены, а угол скоса S
выбирается из соотношения
tg(S) =Z/(2LN),
где Z - период расположения зубцов;
L - длина зубца;
N - количество электрических фаз двигателя.
Взаимный скос зубцов полюсов статора и магнитопроводов якоря может быть выполнен так, что:
зубцы скошены симметрично;
ось симметрии скоса зубцов расположена перпендикулярно направлению движения;
ось симметрии скоса зубцов расположена параллельно направлению движения;
зубцы полюсов магнитопроводов якоря скошены, а зубцы статора расположены перпендикулярно направлению движения.
зубцы статора скошены, а зубцы полюсов магнитопроводов якоря расположены перпендикулярно направлению движения;
На фиг. 1 показана принципиальная схема предлагаемого устройства, причем зубцы полюсов якоря скошены, а зубцы статора расположены перпендикулярно направлению движения; на фиг. 2 - в качестве примера приведено расположение зубцов якоря для электромагнитного модуля движения шагового магнитоэлектрического двухфазного двигателя без скоса (аналог); на фиг. 3 и 4 - изображен якорь, ось симметрии скоса
зубцов которого расположена перпендикулярно направлению движения; на фиг. 5 - изображен якорь, ось
симметрии скоса зубцов которого расположена параллельно направлению движения.
Линейный шаговый магнитоэлектрический двигатель содержит ферромагнитный зубчатый статор 1 и
якорь, состоящий из магнитопровода 2, постоянного магнита 3 и обмоток управления 4, на полюсах магнитопровода 2 якоря, как и на статоре 1, расположены зубцы. Якорь по отношению к статору 1 закрепляется с
небольшим воздушным зазором δ (на фиг. 1 устройство крепления не показано). Зубцы I полюсов якоря в
статике расположены напротив зубцов статора, а зубцы II - напротив пазов статора. Зубцы III и IV полюсов
якоря смещены соответственно по отношению к зубцам I и II по направлению движения на величину
(M+1/4)Z, где М - любое целое число, выбираемое исходя из линейных размеров якоря вдоль направления
перемещения.
Работает предлагаемый линейный шаговый магнитоэлектрический двигатель следующим образом. Обмотки
управления 4 запитываются соответственно синусоидальным и косинусоидальным токами управления, при
этом якорь начинает перемещаться в направлении х, перпендикулярном длинной стороне зубца. Это происходит за счет того, что в одних зубцах полюсов якоря магнитный поток, обусловленный токами управления,
складывается с магнитным потоком постоянного магнита, а в других - вычитается. Изменение направления
движения якоря обеспечивается изменением фазы синусоидальных и косинусоидальных токов управления.
Достижение поставленной цели изобретения объясняется следующим образом. Как показывает анализ зависимости тягового усилия от порядка пространственных гармоник магнитной проводимости зубцовой
структуры статора и якоря, собственное магнитное фиксирующее усилие для двухфазного двигателя определяется в основном четвертой гармоникой, для трехфазного - шестой и т.д. Следовательно, для устранения
указанного нежелательного явления необходимо обеспечить отсутствие пространственных гармоник соот2
BY 2956 C1
ветствующего порядка в магнитной проводимости зубцовой структуры якорь-статор двигателя, что и обеспечивается взаимным скосом зубцов статора и якоря. Действительно, так например для двухфазного двигателя при скосе зубцов на угол S, выбираемый из соотношения tg(S) =Z/(2LN),
ΣIV
суммарная λ m амплитуда четвертой гармоники равна нулю:
Z/4
λ
ΣIV
m
=
³ λIVm cos
0
4 ⋅ 2πx
Z IV
4 ⋅ 2πx Z / 4 Z IV
| =
dx =
λ [sin 2π − sin 0] = 0
λ m sin
Z
8π
Z
8π m
0
Возможны различные варианты реализации взаимного скоса зубцов, отличающиеся тем, что зубцы полюсов якоря скошены, а зубцы статора расположены перпендикулярно направлению движения, либо зубцы
статора скошены, а зубцы полюсов якоря расположены перпендикулярно направлению движения.
Варианты со скосом зубцов якоря предпочтительнее, поскольку предлагаемая симметрия в расположении
зубцов обеспечивает устойчивое положение якоря при его движении. Действительно, при отсутствии симметрии в скосе зубцов (фиг.1) создается дополнительный разворачивающий момент, стремящийся совместить оси зубцовых структур статора и якоря, что при отсутствии дополнительных направляющих приводит к
развороту якоря и потере положительного эффекта изобретения. Предлагаемые симметричные варианты
скоса зубцов (фиг. 3-5) обеспечивают компенсацию указанного разворачивающего момента, поскольку разворачивающие моменты, создаваемые симметрично скошенными в различных направлениях зубцами, взаимно уравновешивают друг друга.
С помощью предлагаемого аналитического выражения для угла скоса можно распространить полученный
положительный эффект на 3-х фазные, 4-х фазные и т.д. линейные магнитоэлектрические двигатели.
Как показали экспериментальные исследования двухфазного электромагнитного двигателя со скосом зубцов
полюсов статора и магнитопроводов якоря, точность позиционирования по сравнению с прототипом возрастает
по меньшей мере в три раза за счет отсутствия пространственной гармоники четвертого порядка в магнитной проводимости зубцовой структуры якорь-статор.
Фиг. 2
Фиг. 3
Фиг. 4
Фиг. 5
Государственный патентный комитет Республики Беларусь.
220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.
3
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
207 Кб
Теги
by2956, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа