Магнитострикционный шаговый двигатель

Магнитострикционный шаговый двигатель

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1.МАГНИТОСТРИКЦИОННЫЙ ШАГОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ, содержащий приводной Магнитострикционный элемент, помещенный в обмотку намагничивания, зажимы для фиксации приводного элемента и элемент стыковки с объектом перемещения, о т л и - чающий с я тем, что, с целью повышения точности перемещения объекта, в него введен дополнительный элемент, выполнен^ный из немагнитострикционного материала, который своими концами соединен с концами приводного магнитострикционного элемента, причем одним концом - жестко, а другим концом через упругую перемычку, на которой установлен элемент стыковки с объектом перемещения.2.Двигатель по п. 1,отличающий - с я тем, что приводной магнитострикционный элемент выполнен в виде стакана, а дополнительный - в виде'стержня, коаксиалъно расположенного с приводным элементом.Э.Двигатель по П.1, о т л и ч а ю щ и и - с я тем, что приводной Магнитострикционный элемент и дополнительный элемент вы- ^олнены в виде параллельно расположенных стержней. ^4.Двигатель по пп. 1,2 и 3, о т л и ч а ющ и и с я тем, что элемент стыковки с перемещаемым объектом установлен посередине упругой перемычки.^

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (39) (! 1) rsi)s Н. 01 б 41/12, Н 02 N 11/00

ГОСУДАРСТВЕН ЮЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ мыааын

lllTEIIT g I

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (54)(67) 1. МАГНИТОСТРИ КЦИОННЫЙ ШАГОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ, содержащий приводной магнитострикционный элемент, помещен- . ный в обмотку намагничивания, зажимы для фиксации приводного элемента и элемент стыковки с объектом перемещения, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности перемещения объекта, в,него введен дополнительный элемент, выполненk (21) 2&76982/25 . (22) 29.01,80 . (46) 30.07,93. Бюл, М 28 (71) Уфимский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) П.А. Грахов, С.Т. Кусимов, В.Ф. Смоленков и А.3. Тлявлин (66) Авторское свидетельство СССР 3Ф 223913, кл. Н 02 N 11/00, 1970.

Ахмечет А.С., Блох О.И, и Шорчик В.С.

Магнитострикционный привод микропередач. Станки и инструмент, 1960, М 1.

Изобретение относится к электротехнике, а именно K магнитострикционным уст.ройствам типа двигателей, и может быть использовано как исполнительный элемент в узлах высокоточных микроперемещений и микропередеч различных контрольно-измерительных приборов. B оптико-механических устройствах. в высокоточных системах автоматического наведения. в высокоточных станках, а также в устройствах тех областей техники, где необходимо осуществлять небольшие плавные шаговые перемещения, Известен магнитострикционный ваго. вый двигатель, содержащий обмотку намагный из немагнитострикционного материала, который своими концами соединен с концами приводного магнитострикционного элемента, причем одним концом — жестко, а другим концом через упругую перемычку, на которой установлен элемент стыковки с объектом перемещения.

2.Двигатель па п.1, о т л и ч а ю щ и и с № тем, что приводной магнитострикционный элемент выполнен в виде стакана, а дополнительный — в виде стержня, коаксиально расположенного с приводным элементом.

ЗДвигатель поп.1, отл и ч а ю щи йс я тем; что приводной магнитострикционный элемент и дополнительный элемент выполнены в виде параллельно расположенных стержней.

4.Двигатель по пп.1,2 и 3, о т л и ч а юшийся тем, что элемент стыковки с перемещаемым объектом установлен посередине упругой перемычки. ничивания, размещенную на магнитострикционном элементе, выполненном в виде вихтованного мвгнитопровода, поступа. тельно перемещаемый стержень и два зажима. связанных с магнитопроводом, причем; .. один из зажимов выполнен подвижным.

Недостатком данного двигателя являет- ф

СЯ ТО, ЧТО НЕЛЬЗЯ С ЕГО ПОМОЩЬЮ ВЫПОЛНИТЬ заданное перемещение более точно, чем с . величиной ваге hl, т.е. не обеспечивается достаточная. очность микроперемещений объекта на заданное расстояние.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является

835287 магнитострикционный шаговый двигатель, содержащий приводной магнитострикционный элемент, помещенный в обмотку намагничивания, зажимы для фиксации приводного элемента и элемент стыковки с объектом перемещения;

С помощью известного двигателя пере лещение объекта осуществляется один раз за рабочий цикл, когда зажим фиксирует положение удаленного от обьекта перемещения конца стержня и сразу на величину шага AI.

Более точное перемещение обьекта на эада ное расстояние, чем с величиной шага

О!, с помощью известного технического решения не обеспечивается, что является недостатком этого решения.

Целью изобретения является повышение точности перемещения объекта.

Поставленная цель достигается тем, что в магнитострикционный шаговый двигатель, содержащий приводной. магнитострихционный элемент, помещенный в обмотку намагничивания, зажимы для фиксации приводного элемента и элемент стыковки с объектом перемещения, введен дополнительный элемент, выполнечный из немагнитострикционного материала, который своими концами соединен с концами приводного магнитострикционного материала, причем одним концом жестко, а другим— через упругую перемычку, на которой установлен элемент стыковки с объектом перемещения.

Приводной магнитострикционный элемент может быть выполнен в виде стакана, а дополнительный — в виде, стержня, коаксиально расположенного с приводным элементом. Приводной и дополнительный элементы могут быть выполнены также в виде параллельно расположенных стержней.

3лемент стыковки может быть расположен посередине упругой перемычки.

Наличие упругой перемычки между концами магнитострикционного и введенного в устройство немагнитострикционного элементов в совокупности с жесткой связью других их концов позволяет с помощью установленного на перемычке элемента стыковки перемещать объект как при изменении длины магнитострикционного элемента при включении обмотки намагничивания, так и ри восстановлении его длины под действием упругих сил при каждом очередном переключении зажимов и обмотки намагничивания. Это обеспечивает удвоение частоты шагания при уменьшении величины шага и таким образом повышение точности микролеремещения обьекта.

На фиг.1 показан двигатель в разрезе; на фиг.2 — вид А на фиг.1; на фиг.З вЂ” схема работы двигателя; на фиг,4 — второй вариант выполнения двигателя.

Магнитострикционный шаговый двигатель содержит обмотку 1 намагничивания, магнитно-связанный. с нею приводной маг10 нитострикционный элемент 2, зажимы 3 и 4 для фиксации положения концов магнитострикционного элемента 2, немагнитострикционный элемент 5, упругую перемычку

6 и элемент 7 стыковки с перемещаемым

1- > объектом.

В одном из вариантов конкретного выполнения заявляемого двигателя магнитострикционный элемент 2 выполнен в виде стакана, внутри которого расположен коак20 сиальный с ним немагнитострикционный элемент 5, представляющий собой стержень. Один конец стержня 5 жестко соединен с магнитострикционйым элементом 2 со стороны дна стакана„а второй конец его

25 также жестко соединен с упругой перемычкой 6.

Упругая перемычка 6 содержит два жестких кольца 8 и 9 и упругие планки 10.

Внутреннее кольцо 8 меньшего диаметра

30 жестко соединено с немагнитострикционным стержнем 5, а наружное кольцо большего диаметра 9 жестко соединено с магнитострикционным элементом 2 со стороны открытой части стакана. Кольца 8 и 9

35 соединены между собой в радиальном направлении упругими планками 10, к серединам которых прикреплен кольцевой элемент 7 стыковки, предназначенный для соединения двигателя с перемещаемым

40 обьектом (на чертежах не показан).

В другом варианте выполнения двигателя (см.фиг,4) магнитострикционный элемент

2 представляет собой стержень, жестко соединенный с одной стороны с немагнитост-.

45 рикционным стержнем 5 с помощью жесткой пластины 11, а другие концы их соединены упругой перемычкой 6, на которой установлен элемент 7 стыковки, Двигатель работает следующим обра50 зом (см,фиг.3). В начальный момент времени зажим 3 ..фиксирует левый конец магнитострикционного элемента 2, а зажим

4 отпущен, т.е. правый конец магнитострик, ционного элемента 2 свободен.

55 При подключении обмотки 1 намагничивания к источнику постоянного тока магнитострикционный элемент 2 изменяет свою длину, например укорачивается (для случая материала с отрицательным коэффициентом магнитострикции — никеля), на некото835287

Ри2.! рую величину hl, и увлекает за собой стержень 5 и жестко связанное со стержнем внутреннее кольцо 8 влево на величину hl. .Так как при этом наружное кольцо 9, жестко связанное с левым, зафиксирован- 5 ным концом магнитострикционного элемента 2, осталось неподвижным, то кольцевой элемент 7 стыковки, установленный на середине упругих плайок 10, соединяющих наружное и внутреннее кольца 8 и.9, 10 переместится влево на величину hl/2.

После этого зажим 4 фиксирует правый конец магнитострикционного элемента 2. зажим 3 отпускэется, а обмотка 1 намагничивания обесточивается. Под действием уп- 15 ругих сил магнитострикционный элемент 2 восстанавливает свою длину, но поскольку правый конец его зафиксирован, то свобод-. ный левый конец магнитострикционного элемента 2 и жестко соединенное с ним 20 наружное кольцо 9 упругой перемычки 6 перемещаются влево на величину hl. При этом, так как внутреннее кольцо 8 упругой перемычки 6, жестко соединенное со стержнем 5, осталось неподвижным, кольцевой 25 элемент 7 стыковки, установленный на середине гибких планок 10, перемещается влево только на величину hl/2.

Таким образом, эа цикл, включающий в себя поочередное включение зажимов 3 и 4 30 фиксации и коммутацию обмотки 1 намагничивания, произошло перемещение объекта на два шага величиной hl/2 каждый. Итоговое перемещение объекта за цикл hl.

Если элемент 7 стыковки установлен не 35 на середине гибких планок 10, а на неодиI наковом расстоянии от наружного и внутреннего колец 8 и 9, то объект будет перемещаться за цикл на ту же величину hl, но за два разновеликих шага, при этом величина одного шага равна hl/n, где и > 2, а другого шага hl- hl/и.

В следующем цикле работа двигателя происходит в том же порядке. Если магнитострикционный элемент изготовлен из материала с положительным коэффициентом магнитострикции, то меняется порядок включения зажимов 3 и 4.

Во втором варианте-выполнения двигатель работает аналогично; При изменении (уменьшении) длины магнитостри кцион ного элемента 2 соединенный с немагнитострикционным элементом 5 конец упругой пластины 6 перемещается на величину hl, а установленный на середине упругой пластины элемент 7 стыковки перемещается при этом на расстоянии Ы2. При восстановлении длины магнитострикционного элемента

2 соединенный с ним конец упругой пластины 6 снова перемещается на величину hl, а элемент стыковки на расстоянии hl/2. Таким образом, за рабочий цикл элемент T стыковки перемещается 2 раза по hl/2 на общее расстояние hl. Далее рабочий цикл повторяется.

Использование заявляемого устройства позволяет повысить точность и более плавное перемещение за счет удвоения частоты шагания при уменьшении величины шага в устройствах высокоточных микроперемещений и микропередач, уменьшает динамические нагрузки.

835287

Составитель Т. Щукина

Редактор О.Кузнецова Техред М. Моргентал. Корректор М.Максимишинец

Заказ 3087 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открмтиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Рауаская наб.. 4/5

Производстеенно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101