RU6477U1

RU6477U1 - LINEAR STEP-BY-STEP MOTOR

Info

Publication number: RU6477U1
Application number: RU96105599U
Authority: RU
Inventors: Е.Ю. Левинтан; В.И. Цуканов; А.В. Иванов-Смоленский
Original assignee: Акционерное общество закрытого типа "Газодинамика"
Priority date: 1996-03-22
Filing date: 1996-03-22
Publication date: 1998-04-16

Description

Линейный шаговый электродвигательLinear stepper motor

Изобретение относится к электротехнике, в частности к линейному шаговому электродвигателю, и может быть использовано в качестве привода в прецизионных устройствах с возвратно-поступательным движением подвижного элемента.The invention relates to electrical engineering, in particular to a linear stepper motor, and can be used as a drive in precision devices with reciprocating movement of a movable element.

Известен линейный шаговый электродвигатель, содержащий статор, включающий т-секций, каждая из которых включает в себя цилиндрическую катушку управления, ярмо, выполненное в виде цилиндрического внешнего магнитопровода, кольцевые полюса, чередующиеся магнитные и немагнитные кольца, и якорь, составленный из чередующихся магнитных и немагнитных колец, причем магнитные кольца соседних секций статора смещены по отношению к соответствующим кольцам якоря на величину t/m, где 1-зубцавое деление (см. авторское свидетельство СССР N1511822, МКИ Н 02 К 41/03, 1987). Известный линейный шаговый двигатель является аналогом эаявляемого устройства.Known linear stepper motor containing a stator, including t-sections, each of which includes a cylindrical control coil, a yoke made in the form of a cylindrical external magnetic circuit, ring poles, alternating magnetic and non-magnetic rings, and an armature composed of alternating magnetic and non-magnetic rings, and the magnetic rings of adjacent sections of the stator are offset relative to the corresponding anchor rings by t / m, where 1 is the tooth division (see USSR author's certificate N1511822, MKI N 02 K 41/0 3, 1987). Known linear stepper motor is an analogue of the inventive device.

МКИ: H 02 К 41/03 H 02 К 37/00MKI: H 02 K 41/03 H 02 K 37/00

теля является невысокое электромагнитное тяговое усилие, создаваемое каждой из его секций. Это связано с тем, что, проходя от одного полюса секции к другому, магнитный поток многократно пересекает радиальный воздушный зазор б между соответствующими магнитными кольцами статора и якоря. При этом эквивалентный воздушный зазор для рабочего магнитного потока становится равным , где Z - количество магнитных колец одной секции статора. Электромагнитное тяговое усилие, как известно, обратно пропорционально эквивалентному воздушному зазору.The body is a low electromagnetic traction created by each of its sections. This is due to the fact that, passing from one pole of the section to another, the magnetic flux repeatedly crosses the radial air gap b between the corresponding magnetic rings of the stator and the armature. In this case, the equivalent air gap for the working magnetic flux becomes equal, where Z is the number of magnetic rings of one section of the stator. Electromagnetic traction, as you know, is inversely proportional to the equivalent air gap.

Известен также линейный шаговый электродвигатель, содержащий зубчатый магнитопроводящий якорь и статор, включающий ярмо с магнитом и две П-образных секции (сердечника), каждая из которых имеет ярмо, обмотку управления и полюса, снабженные зубчатыми полюсными наконечниками, причем зубцы смежных полюсных наконечников соседних секций смещены относительно зубцов якоря на 1/4 зубцового деления и зубцы полюсных наконечников каждой секции смещены относительно зубцов якоря на 1/2 зубцового деления, а обмотки управления размещены на полюсах (см. авторское свидетельство СССР N1658314, МКИ Н 02 К 41/03, 1988). Это устройство может быть выбрано за прототип.A linear stepper motor is also known, containing a toothed magnetically conductive anchor and a stator, comprising a yoke with a magnet and two U-shaped sections (core), each of which has a yoke, a control winding and poles equipped with serrated pole tips, the teeth of adjacent pole tips of adjacent sections offset relative to the teeth of the armature by 1/4 tooth division and the teeth of the pole tips of each section are offset from the teeth of the armature by 1/2 tooth division, and the control windings are placed at the poles (see vtorskoe USSR Certificate N1658314, IPC H 02 K 41/03, 1988). This device can be selected as a prototype.

Недостатком конструкции такого электродвигателя является наличие постоянного магнита или дополнительного электромагнита с обмоткой управления, а также ограниченные функциональные возможности, связанные с тем, что обмотки управления секций размещены на полюсах. Поэтому затруднительно применить этот привод, например, для линейного перемещения цилиндрического якоря. Кроме того двигатель имеет недостаточное тяговое усилие, т.к. оно в процессе работы создается при участии только одного зубчатого полюсного наконечника секции.The drawback of the design of such an electric motor is the presence of a permanent magnet or an additional electromagnet with a control winding, as well as limited functionality associated with the fact that the control windings of the sections are placed at the poles. Therefore, it is difficult to use this drive, for example, for linear movement of a cylindrical armature. In addition, the engine has insufficient traction, as it in the process of creation is created with the participation of only one gear pole tip section.

Целью изобретения является повышение электромагнитного тягового усилия и расширение функциональных возможностей устройства.The aim of the invention is to increase the electromagnetic traction and expand the functionality of the device.

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве, содержащем зубчатый магнитопроводящий якорь и секционный статор, каждая секция которого имеет ярмо, обмотку управления и полюса, снабженные зубчатыми полюсными наконечниками, у которых зубцы смежных полюсных наконечников соседних секций смещены относительно зубцов якоря на величину, кратную доли зубцового деления, зубцы полюсных наконечников каждой секции выполнены равнорасположенными относительно зубцов якоря, обмотка управления размещена между полюсами, а полюса выполнены в виде кольцевых дисков со ступицами, являющимися полюсными наконечниками.This goal is achieved by the fact that in the known device containing a gear magnetic conductive armature and a sectional stator, each section of which has a yoke, a control winding and poles equipped with gear pole pieces, in which the teeth of adjacent pole pieces of adjacent sections are offset relative to the armature teeth by a multiple of the shares of the tooth division, the teeth of the pole tips of each section are made equally spaced relative to the teeth of the armature, the control winding is placed between the poles, and the poles are Nena in the form of annular disks with hubs, which are the pole pieces.

На фиг. 1 схематично показана верхняя часть продольного разреза электродвигателя с четырехсекционным статором.In FIG. 1 schematically shows the upper part of a longitudinal section of an electric motor with a four-section stator.

На фиг.2 показана в увеличенном масштабе верхняя часть продольного разреза одной из секций электродвигателя.Figure 2 shows on an enlarged scale the upper part of a longitudinal section of one of the sections of the electric motor.

Линейный шаговый электродвигатель (фиг.1) содержит зубчатый магнитопроводящий якорь 1 и секционный статор, каждая секция которого имеет ярмо 2, обмотку 3 управления и два полюса 4 с полюсными наконечниками 5. Полюса выполнены в виде кольцевых дисков со ступицами, служащими полюсными наконечниками. На полюсных наконечниках выполнены поперечные пазы 6 и зубцы 7. Якорь 1 выполнен в виде цилиндра с аналогичными пазами 8 и зубцами 9. Зубцовые зоны якоря и статора выполнены регулярными, т.е. с неизменной шириной пазов 6 и зубцов 7 полюсных наконечников и шириной пазов 8 и зубцов 9 якоря. При этом пазы 6, 8 и зубцы 7, 9 выполнены одинаковой ширины. Зубцы 7 смежных полюсных наконечников соседних секций смещены относительно зубцов 9 якоря на величину , гдеThe linear stepping motor (Fig. 1) contains a toothed magnetic conductive armature 1 and a section stator, each section of which has a yoke 2, a control winding 3 and two poles 4 with pole tips 5. The poles are made in the form of ring disks with hubs serving as pole tips. Transverse grooves 6 and teeth 7 are made on the pole tips. Anchor 1 is made in the form of a cylinder with similar grooves 8 and teeth 9. The tooth zones of the armature and stator are made regular, i.e. with the constant width of the grooves 6 and the teeth of the 7 pole pieces and the width of the grooves 8 and the teeth of the 9 anchor. In this case, the grooves 6, 8 and the teeth 7, 9 are made of the same width. The teeth of 7 adjacent pole tips of adjacent sections are offset relative to the teeth of the 9 armature by an amount, where

t-3y6L|OBoe деление, a га-число секций статора. Зубцы 7 полюсных наконечников каждой секции выполнены равнорасположенными относительно зубцов 9 якоря 1. Величина ДХ определяет смещение якоря (единичный шаг) за один импульс подачи питания на одну из обмоток управления. Ширина полюсного наконечника 5 определяется количеством выполненых зубцов. Каждая смежная пара полюсных наконечников соседних секций расположена на расстоянии S kt+t/m (этим достигается смещение их зубцов на величину кратную доли зубцового деления), а расстояние между полюсными наконечниками каждой секции равно (l+l/2) (это обеспечивает равное расположение их зубцов относительно зубцов якоря), где k и 1 -целые положительные числа.t-3y6L | OBoe division, a ha-number of stator sections. The teeth 7 of the pole pieces of each section are made equally spaced relative to the teeth 9 of the armature 1. The DC value determines the armature displacement (unit step) for one pulse of power supply to one of the control windings. The width of the pole piece 5 is determined by the number of teeth made. Each adjacent pair of pole tips of adjacent sections is located at a distance of S kt + t / m (this achieves the shift of their teeth by a multiple of the fraction of tooth division), and the distance between the pole tips of each section is (l + l / 2) (this ensures equal positioning their teeth relative to the teeth of the anchor), where k and 1 are integer positive numbers.

При питании обмотки 3 управления одной из секций (см. фиг.2) от источника напряжения или тока в ней наводится магнитодвижущая сила, которая создает магнитный поток (на фиг. 2 он показан пунктирными линиями), проходящий от одного полюса 4 секции к другому через рабочий кольцевой зазор б между зубчатыми полюсными наконечниками 5 и зубчатым якорем 1. Перемещение якоря 1 осуществляется в сторону увеличения Мс1гнитной энергии (увеличения магнитной проводимости) под действием электромагнитного тягового усилия, которое складывается из двух согласно направленных усилий, возникающих при участии двух полюсных наконечников 5 секции, т.к. зубцы этих полюсных наконечников выполнены равнорасположенными относительно зубцов якоря 1. При поочередном импульсном питании обмоток 3 управления разных секций якорь 1 каждый раз отрабатывает единичный шаг. Направление движения якоря 1 определяется циклограммой питания обмоток управления. Для увеличения электромагнитного тягового усилия обмотки управления подключают к источникам питания попарно.When feeding the control winding 3 of one of the sections (see Fig. 2) from a voltage or current source, a magnetomotive force is induced in it, which creates a magnetic flux (shown in dashed lines in Fig. 2), passing from one pole of the 4 sections to another through working annular gap b between the gear pole pieces 5 and the gear anchor 1. The movement of the armature 1 is carried out in the direction of increasing Mc1 magnetic energy (increase magnetic conductivity) under the influence of electromagnetic traction, which consists of two according directed forces arising with the participation of two pole tips 5 sections, because the teeth of these pole pieces are made equally spaced relative to the teeth of the armature 1. With alternating pulse power supply to the control windings 3 of different sections, the armature 1 each time performs a single step. The direction of movement of the armature 1 is determined by the sequence diagram of the power supply to the control windings. To increase the electromagnetic traction, the control windings are connected in pairs to power sources.

электромагнитное тяговое усилие по сравнению с известными устройствами за счет одновременной согласованной работы двух полюсов в одной секции, а также применить этот привод для перемещения цилиндрического якоря.electromagnetic traction in comparison with known devices due to the simultaneous coordinated work of two poles in one section, and also use this drive to move a cylindrical armature.

Испытания опытного образца заявляемого устройства показали удовлетворительную работу привода при возвратно-поступательном движении цилиндрического якоря в пределах рабочего хода и его стопорении в промежуточных положениях в условиях действия односторонней силовой нагрузки.Tests of the prototype of the claimed device showed satisfactory operation of the drive with the reciprocating movement of the cylindrical armature within the working stroke and its locking in intermediate positions under the action of a unilateral power load.

Генеральный директорCEO

АОЗТ Газодинамика - М -ерлов А.Н.AOZT Gasdynamics - M-Erlov A.N.

77

Левинтан Е.Ю. Цуканов В. И. Levintan E.Yu. Tsukanov V.I.

Иванов-Смоленский А. В.Ivanov-Smolensky A.V.

Claims

A linear stepper motor containing a gear magnetic conductive armature and a sectional stator, each section of which has a yoke, a control winding and poles equipped with gear pole tips, the teeth of adjacent pole tips of adjacent sections being offset relative to the armature teeth by a multiple of the gear division ratio, characterized in that the teeth of the pole tips of each section are made equally spaced relative to the teeth of the armature, the control winding is placed between the poles of the section, and the enes in the form of annular disks with hubs, which are the pole pieces.