RU1111649C

RU1111649C - Линейный стрикционный шаговый электродвигатель

Info

Publication number: RU1111649C
Authority: RU
Inventors: А.Е. Барулин
Original assignee: Российский федеральный ядерный центр - ВНИИ технической физики
Priority date: 1982-11-05
Filing date: 1982-11-05
Publication date: 1995-01-20

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электродвигателям с использованием магнитострикционных или пьезоэлектрических элементов и предназначено для юстировки оптических элементов лазерной установки в качестве исполнительного механизма для прецизионных линейных шаговых перемещений, а также может быть использовано в измерительных приборах и микроманипуляторах.

Известны технические решения для осуществления прецизионных линейных перемещений. Так, например, известен пьзоэлектрический двигатель (линейный шаговый электровдигатель), например, для размещения препарата на предметном столике микроскопа, содержащий два электромагнитных зажима, присоединенных к пьезоэлектрическому движущему элементу, размер которого изменяется в направлении движения под действием электрического возбуждения. При этом один зажим возбуждается циклически вместе с пьезоэлектрическим элементом и вторым зажимом.

Недостатком известного двигателя является то, что при работе устройства расходуется большая электрическая мощность. Кроме того, для данного устройства характерно наличие изменяемого в процессе работы зазора в зажимных деталях. При малых зазорах устройство чувствительно к изменению температуры, а при больших зазорах в устройстве будут возникать вибрации, нежелательные при применении в оптико-механических системах.

Наиболее близким к предложенному является линейный стрикционный шаговый двигатель, содержащий статор с направляющими и подвижный узел, состоящий из стрикционного элемента, закрепленного между двумя фиксаторами, концы которых опираются на направляющие, постоянный магнит и обмотки управления. Статор двигателя выполнен в виде двух П-образных электромагнитов с обмотками возбуждения, полюса которых замыкаются постоянными магнитами с противоположными ориентированными намагничивающими силами, являющимися финансирующими элементами.

Недостатком известного устройства является существенный перерасход электрической мощности за счет наличия больших электромагнитных полей рассеяния, возникающих на незамкнутом участке цепи магнитопровода статора. Это связано с тем, что постоянные магниты обладают малой относительной магнитной проницаемостью (по сравнению с относительной магнитной проницаемостью магнитопровода электромагнита). Поэтому магнитные поля П - образного электромагнита - статора замыкаются через воздушное пространство, окружающее полюса электромагнита.

Целью изобретения является снижение потребляемой электрической мощности путем уменьшения электромагнитных полей рассеяния.

Поставленная цель достигается тем, что в линейном стрикционном шаговом двигателе, содержащем статор с направляющими, подвижный узел, состоящий из стрикционного элемента, закрепленного между двумя фиксаторами, концы которых опираются на направляющие, постоянный магнит и обмотки управления, постоянный магнит расположен на статоре между направляющими на равном расстоянии от их концов, причем направляющие и фиксаторы выполнены из магнитомягкого материала, а обмотки управления расположены на направляющих.

На фиг.1 изображен предлагаемый электродвигатель, общий вид; на фиг.2 - то же, вид сверху, и указаны направления магнитных потоков от постоянного магнита и одной из обмоток управления.

Двигатель состоит из постоянного магнита 1, установленного на равных расстояниях от концов направляющих 2 и 3, на которых размещены обмотки возбуждения 4 и 5, и подвижного узла, включающего фиксаторы 6 и 7 и стрикционный элемент 8. При отсутствии сигналов возбуждения на обмотках 4 и 5 и сигнала управления на стрикционном элементе 8 на фиксаторы 6 и 7 действует намагничивающая сила постоянного магнита и положение их зафиксировано.

Работает двигатель следующим образом. При подаче напряжения на одну из обмоток возбуждения, например 4 (см.фиг.2), направление магнитного потока, создаваемого обмоткой возбуждения 4, совпадает с направлением магнитного потока в контуре, содержащем фиксатор 7, в связи с этим сила притяжения фиксатора 7 к направляющим 2 и 3 увеличивается. В то же время в контуре, содержащем фиксатор 6, направление магнитного потока, создаваемого обмоткой возбуждения 4, противоположно направлению магнитного потока, создаваемого постоянным магнитом 1, в связи с чем притяжение фиксатора 6 к направляющим 2 и 3 отсутствует, и при подаче напряжения на стрикционный элемент 8 соответствующий конец подвижного элемента совершает шаг.

При подаче напряжения на другую обмотку возбуждения 5 направление магнитного потока, создаваемого обмоткой возбуждения 5, совпадает с направлением магнитного потока постоянного магнита 1 в контуре, содержащем фиксатор 6. Фиксатор 6 сильнее притягивается к направляющим 2 и 3. В то же время в контуре, содержащем фиксатор 7, направление магнитного потока, создаваемого обмоткой 5, противоположно направлению магнитного потока постоянного магнита и притяжение фиксатора 7 к направляющим 2 и 3 отсутствует. При снятии напряжения со стрикционного элемента 8 соответствующий конец подвижного элемента совершает шаг.

В предлагаемом двигателе за счет того, что магнитный поток, создаваемый обмотками возбуждения, замыкается по магнитомягкому материалу, минуя постоянный магнит с μ≈ 1, удалось свести к минимуму потери, обусловленные наличием электромагнитных полей рассеяния, что позволяет снизить потребление электрической мощности. Размещение постоянного магнита на равных расстояниях от концов направляющих обеспечивает симметрию контуров, что позволяет подавать на обмотки возбуждения сигналы одинаковой мощности, что также влияет на экономию электрической мощности.

Claims

ЛИНЕЙНЫЙ СТРИКЦИОННЫЙ ШАГОВЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ, содержащий статор с направляющими, подвижный узел, состоящий из стрикционного элемента, закрепленного между двумя фиксаторами, концы которых опираются на направляющие, постоянный магнит и обмотки управления, отличающийся тем, что, с целью снижения потребляемой мощности путем уменьшения электромагнитных полей рассеяния, постоянный магнит расположен на статоре между направляющими на равном расстоянии от их концов, причем направляющие и фиксаторы выполнены из магнитомягкого материала, а обмотки управления расположены на направляющих.