электропривод

Формула изобретения

ЭЛЕКТРОПРИВОД, содержащий волновой электродвигатель и устройство его управления, волновой электродвигатель состоит из линейного многофазного статора с обмоткой, в зазоре которого расположен гибкий магниточувствительный элемент в виде ленты, закрепленной на концах на статоре, и ротора, взаимодействующего с этой лентой, отличающийся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей путем обеспечения перемещения ротора с двумя степенями свободы, он снабжен упругими элементами и тремя дополнительными электродвигателями, один из которых идентичен основному, а два других выполнены цилиндрическими, статоры линейных электродвигателей подпружинены упругуими элементами в окружном направлении, а статоры цилиндрических электродвигателей - в осевом, причем гибкий магниточувствительный элемент каждого электродвигателя выполнен с возможностью выведения из контакта с ротором, который является общим для всех электродвигателей, а линейные и цилиндрические электродвигатели установлены последовательно вдоль ротора, пара линейных электродвигателей размещена со смещением относительно друг друга по окружности ротора, а пара цилиндрических двигателей - вдоль него, устройство управления выполнено с возможностью поочередного одновременного подключения пары электродвигателей - одного линейного и одного цилиндрического и введения во взаимодействие с ротором гибких магниточувствительных элементов этой пары электродвигателей.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению, а именно к шаговым электроприводам, и может быть реализовано в шаговых механизмах.

Известен линейный волновой электродвигатель, содержащий статор с распределенной многофазной обмоткой и гибкий элемент с деформируемым магнитопроводом [1] .

Недостатком известного электродвигателя является ограниченность области его применения только для получения перемещения с одной степенью свободы, а именно только поступательного.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является электропривод, содержащий волной электродвигатель и устройство для его управления, где волновой электродвигатель состоит из линейного многофазного статора с обмоткой, в зазоре которого расположен гибкий магниточувствительный элемент в виде ленты, закрепленной на концах на статоре, и ротора, взаимодействующего с этой лентой [2] .

Недостатком известного электропривода является ограниченность его эксплуатационных возможностей только движением с одной степенью свободы, а именно поступательным.

Цель изобретения - расширение эксплуатационных возможностей путем обеспечения перемещения ротора с двумя степенями свободы.

Это достигается тем, что электропривод, содержащий волновой электродвигатель и устройство его управления, где волновой электродвигатель состоит из линейного многофазного статора с обмоткой, в зазоре которого расположен гибкий магниточувствительный элемент в виде ленты, закрепленной на концах на статоре, и ротора, взаимодействующего с этой лентой, снабжен упругими элементами и тремя дополнительбными электродвигателями, один из которых идентичен по конструкции основному, а два другие выполнены цилиндрическими, где статоры линейных электродвигателей подпружинены упругими элементами в окружном направлении, а статоры цилиндрических электродвигателей - в осевом, причем гибкий магниточувствительный элемент каждого из электродвигателей выполнен с возможностью выведения из контакта с ротором, который является общим для всех электродвигателей, а линейные и цилиндрические электродвигатели установлены последовательно вдоль ротора, где пара линейных двигателей размещена со смещением относительно друг друга по окружности ротора, а пара цилиндрических двигателей - вдоль него, а устройство управления выполнено с возможностью поочередного одновременного подключения пары электродвигателей: одного линейного и одного цилиндрического, и введения во заимодействие с ротором гибких магниточувствительных элементов этой пары электродвигателей.

На фиг. 1 изображен предлагаемый электропривод, продольное сечение; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид по стрелке Б на фиг. 1.

Электропривод содержит установленный в корпусе 1 посредством подшипников 2 скольбжения ротор 3, выполненный в виде круглого цилиндра. Ротор 3 является общим для четырех многофазных статоров 4 и 5, образующих с ним четыре волновых электродвигателя: два идентичных цилиндрических и два также идентичных линейных. Линейные и цилиндричнеские электродвигатели установлены последовательно вдоль ротора 3: пара линейных двигателей размещена со смещением относительно друг друга по окружности ротора 3, а пара цилиндрических двигателей - вдоль него.

Каждый из многофазных статоров 4 и 5 цилиндрических и линейных электродвигателей выполнен с обмоткой в виде расположенных рядами фазных катушек 6 для создания униполярного поля и движения его в направлбении вдоль внутренней поверхности статоров 4 или 5. Ряды катушек 6 в статорах 4 и 5 расположены в направлениях возможных движений ротора 3: в паре статоров 4 цилиндрических электродвигателей - в окружном неаправлении, а в паре статоров 5 линейных электродвигателей - в осевом. Статоры 4 и 5 установлены в корпусе 1 с возможностью перемещения в направлении расположения рядов катушек 6 второй пары статоров, соответственно 5 и 4 и подпружинены в этом направлении. Так, статоры 4 цилиндрических электродвигателей установлены в направляющих 7 с возможностью движения в осевом направлении и подпружинены в этом направлении пружинами 8, а статоры 5 линейных электродвигателей установлены на корпусе 1 посредством упорных подшипников 9 и подпружинены в окружном направлении пружинами 10. К ротору 3 примыкают расположенные в зазорах статоров 4 и 5 гибкие магниточувствительные элементы в виде лент 11 и 12, выполненные с возможностью выведения из контакта с ротором 3.

Электропривод содержит устройство его управления, выполненное с возможностью поочередного одновременного подключения пары электродвигателей: одного линейного и одного цилиндрического, и введения во взаимодействие с ротором гибких магниточувствительных элементов этой пары электродвигателей. Для этого на статорах 4 цилиндрических электродвигателей концы лент 11 закреплены посредством рычага 13, установленного на оси 14, подпружиненного пружиной 15 и выполненного из магниточувствительного материала, находящегося во взаимодействии с электромагнитами 16, закрепленными на статорах 4. Ленты 12 жестко закреплены на концах на статорах 5 линейных электродвигателей. Статоры 5 установлены на двуплечих рычагах 17, установленных на осях 18 и выполненных из магниточувствительного материала, находящихся во взаимодействии с электромагнитами 19, закрепленными на упорных подшипниках 9 с возможностью поворота в окружном направлении вместе со статорами 5.

Электропривод работает следующим образом.

Для получения требуемого перемещения возбуждают перемещающиеся магнитное поле в фазных катушках 6 того или иного статора или обоих пар статора одновременно. При этом перемещающееся магнитное поле возбуждают поочередно в катушках 6 одного из статоров из соответствующей пары статоров, расположенных в направлении требуемого движения. Одновременно с этим ленты 11 и 12 вторых, неработающих, статоров из каждой пары статоров 4 и 5 выводят из соприкосновения с ротором 3. Аналогично для получения движения на втором разрешенном направлении волны магнитного поля возбуждают поочередно в рядах катушек 6, расположенных в этом направлении. Под действием перемещающегося вдоль лент 11 и 12 волн магнитного поля в лентах 11 и 12 образуются и перемещаются волны деформации, что приводит к движению ротора 3 в момент образования волн: шаговое вращение под действием статоров 4 или шаговое линейное перемещение под действием статоров 5.

П р и м е р 1. Требуемое движение - вращательное. В рядах катушек 6 статоров 4, расположенных в окружном направлении, поочередно возбуждают бегущее магнитное поле, одновременно управляя электромагнитами 16, освобождают от взаимодействия с ротором 3 ленту 11 статора 4, в котором волна деформации не возбуждена. Например, возбуждают магнитное поле в катушках 6 левого статора 4 и освобождают от взаимодействия с ротором 3 ленту 11 правого статора 4. После прохода волны бегущего магнитного поля по всем катушкам 6 левого статора 4 вводят во взаимодействие с ротором 3 ленту 11 правого статора 4, прижимая ее к ротору 3, и освобождают от взаимодействия с ротором 3 ленту 11 левого статора 4. После этого в правом статоре 4 возбуждают бегущее магнитное поле. Ленты 12 статоров 5 поочередно вводят во взаимодействие с ротором 3 и освобождают от него при каждой смене статоров 4, управляя положением статоров 5 при помощи электромагнитов 19. В процессе шагового движения ротора 3 в направлении расположения лент 11 статоров 4, т. е. вращательного движения, на ленты 12, расположенные в продольном направлении действуют силы, сдвигающие статоры 5 в направлении движения ротора 3. Пружины 10 позволяют им сдвинуться в этом направлении, однако, при каждой смене статоров 5, прижатых к ротору 3, под действием сил пружин 10 они возвращаются в исходное положение.

П р и м е р 2. Требуемое движение - поступательное. В рядах катушек 6 статоров 5, расположенных в направлении оси ротора 3, поочередно возбуждают бегущее магнитное поле, при этом, управляя электромагнитами 19, освобождают от взаимодействия с ротором 3 ленту 12 статора 5, в котором волна деформации не возбуждена. Например, возбуждают магнитное поле в катушках 6 верхнего статора 5 и освобождают от взаимодействия с ротором 3 ленту 12 нижнего статора. Послбе прохода волны бегущего магнитного поля по всем катушкам 6 верхнего статора 5 вводят во взаимодействие с ротором 3 ленту 12 нижнего статора 5, прижимая его к ротору 3 и освобождают от взаимодействия с ротором 3 ленту 12 верхнего статора 5. После этого в нижнем статоре 5 возбуждают бегущее магнитное поле. Ленты 11 статоров 4 поочередно вводят во взаимодействие с ротором 3 и освобождают от него при каждой смене статоров 5, управляя напряжением лент 11 статоров 4 при помощи электромагнитов 16. В процессе шагового движения ротора 3 в направлении расположения лент 11 статоров 5, т. е. поступательного движения, на ленты 11, расположенные в окружном направлении, действуют силы, сдвигающие статоры 4 в направлении движения ротора 3. Пружины 8 позволяют им сдвинуться в этом направлении, однако, при каждой смене статоров 4, прижатых к ротору 3, под действием сил пружин 8 они возвращаются в исходное положение.

П р и м е р 3. Требуемое движение - вращательно-поступательное. В рядах катушек 6 статоров 4, расположенных в окружном направлении, и одновременно с этим в рядах катушек 6 статоров 5, расположенных в осевом направлении ротора 3, поочередно возбуждают бегущее магнитное поле. При этом, управляя электромагнитами 16 и 19, освобождают от взаимодействия с ротором 3 ленты 11 и 12 тех статоров 4 и 5, в которых волна деформации не возбуждена. Например, возбуждают магнитное поле в катушках 6 левого статора 4 и верхнего статора 5 и освобождают от взаимодействия с ротором 3 ленту 11 правого статора 4 и ленту 12 нижнего статора 5. После прохода волн бегущего магнитного поля по всем катушкам 6 левого статора 4 и верхнего статора 5 вводят во взаимодействие с ротором 3 ленту 10 правого статора 4 и ленту 11 нижнего статора 5 и освобождают от взаимодействия с ротором 3 ленту 11 левого статора 4 и ленту 12 верхнего статора 5. После этого возбуждают бегущее магнитное поле в правом статоре 4 и нижнего статора 5. В процессе шагового движения ротора 3 в направлении расположения лент 11 статоров 4, т. е. вращательного движения, на статоры 5, расположенные в продольном направлении, действуют силы, сдвигающие их в направлении вращательного движения ротора 3. Пружины 10 позволяют им сдвинуться в этом направлении, однако, при каждой смене статоров 5, прижатых к ротору 3, под действием сил пружин 10 они возвращаются в исходное положение. Аналогично в процессе шагового движения ротора 3 в направлении расположения лент 12 статоров 5, т. е. направлении поступательного движения, на секции 4, расположенные в окружном направлении, действуют силы, сдвигающие их в направлении поступательного движения ротора 3. Пружины 8 позволяют им сдвинуться в этом направлении, однако, при каждой смене статоров 4, прижатых к ротору 3, под действием сил пружин 8 они возвращаются в исходное положение.

Использование предлагаемого электропривода позволяет повысить производительность поскольку допускает одновременно два независимых перемещения. При этом повышается точность позиционирования, поскольку при движении по двум независимым направлениям не оказывается взаимных помех. Это делает возможным применение устройства для получения требуемого движения по двум координатам без обратной связи. (56) Авторское свидетельство СССР N 291290, кл. H 02 K 41/06, 1969.

Авторское свидетельство СССР N 909769, кл. H 02 K 41/06, 1978.