Многофазный линейный шаговый магнитоэлектрический двигатель

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ МНОГОФАЗНЫЙ ЛИНЕЙНЫЙ ШАГОВЫЙ МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ(57) 1. Многофазный линейный шаговый магнитоэлектрический двигатель, содержащий ферромагнитный зубчатый статор и якорь, состоящий из двух -фазных модулей движения (количество используемых фаз), включающих в себя зубчатые магнитопроводы, постоянные магниты и обмотки управления, отличающийся тем, что второй -фазный модуль движения, сдвинут в направлении движения по отношению к первому модулю на расстояние , определяемое по формуле гдецелое числопериод расположения зубцов статора и якоря. 2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что обмотки управления -фазных модулей движения выполнены изсекций, каждая из которых подключена к соответствующему фазному выводу источника питания. 2882 1 3. Двигатель по одному из пп. 1-2, отличающийся тем, что обмотки управления -фазных модулей движения выполнены из основной и -1 дополнительной секций, каждая из которых подключена к соответствующему фазному выводу источника питания, причем количество витков 1 в основной и 2- в дополнительных секциях каждого из модулей выбраны из соотношений(56) 1. Отчет по НИР. Разработка прецизионных систем электропривода для робототехники, приборостроения и биомедицинских исследований. - М., 1984. МЭИ,гос. регистр. 01822029948, ВНТИЦ, 17118, 1985. 2. А. с. СССР 1760609, МПК - Н 02 К 41/03, 1992 (прототип). Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в магнитоэлектрических линейных двигателях. Известны двухфазные линейные шаговые магнитоэлектрические двигатели, состоящие из якоря, выполненного но меньшей мере из одного многофазного модуля движения, содержащего зубчатые магнитопроводы, постоянные магниты и фазные обмотки, и ферромагнитного зубчатого статора 1. Наиболее близкими к предлагаемому устройству является многофазный линейный шаговый магнитоэлектрический двигатель, состоящий из якоря, выполненного из двух модулей движения, содержащих зубчатые магнитопроводы, постоянные магниты, обмотки управления, и ферромагнитного зубчатого статора 2. Недостатком прототипа является значительное собственное (при обесточенных обмотках управления) магнитное фиксирующее усилие, амплитуда которого у правильно спроектированного двигателя достигает 5-12 от максимальной тяги. Кроме того, наличие пространственных гармоник в магнитной проводимости системы зубчатый статор - зубчатый якорь двигателя приводит к провалам в кривой зависимости тяги двигателя от величины рассогласования между истинным и заданным положением якоря двигателя, что приводит к потере точности позиционирования в разомкнутом (не имеющем датчика положения) электроприводе или к ухудшению динамических параметров (возникновению колебаний) в замкнутом (имеющем датчик и регулятор положения) двигателе. Предлагаемое изобретение решает задачу повышения точности позиционирования путем уменьшения собственного магнитного фиксирующего усилия линейных шаговых двигателей. Поставленная задача решается тем, что в многофазном линейном шаговом магнитоэлектрическом двигателе, содержащем ферромагнитный зубчатый статор и якорь, состоящий из двух - модулей движения(количество используемых фаз), включающих в себя зубчатые магнитопроводы, постоянные магниты и обмотки управления, согласно изобретению второй -фазный модуль движения, сдвинут в направлении движения по отношению к первому модулю на расстояние , определяемое но формуле,4 где Мцелое числопериод расположения зубцов статора и якоря,а обмотки управления - модулей движения выполнены из основной и -1 дополнительной секций, каждая из которых подключена к соответствующему фазному выводу источника питания, причем количество витков 1 в основной и 2- в дополнительных секциях каждого из модулей выбраны из соотношений На фиг. 1 показана принципиальная схема якоря многофазного линейного шаговою магнитоэлектрического двигателя, на фиг. 2, в качестве примера, векторные диаграммы м.д.с. фазных обмоток для двухфазного и на фиг. 3 для трехфазного двигателей, на фиг. 4 приведена схема соединения секций фазных обмоток для двухфазною двигателя. Предлагаемый многофазный линейный шаговый магнитоэлектрический двигатель содержит ферромагнитный зубчатый статор 1, выполненный из магнитомягкого материала, и зубчатый якорь 2, состоящий из основного 3 и дополнительного 4 многофазного модуля движения, причем зубчатые магнитопроводы 5 основного 3 и дополнительного 4 многофазного модуля движения идентичны. Дополнительный многофазный модуль движения сдвинут в направлении движения но отношению к основному модулю на величинугде М - целое число- период расположения зубцов величина сдвига /(4). Якорь 2 при помощи специальной подвески (на фиг.1 не показана) фиксируется но отношению к статору 1 с некоторым воздушным зазором . Обмотки 6 управления в основном и дополнительном модулях движения выполнены из основной и -1 дополнительной секций, каждая из которых включена в различные фазы двигателя, а количество витков для основной 1 и дополнительных секций 2- каждого из модулей движения и выбирается из соотношений 42 Работу предлагаемого двигателя рассмотрим на примере двухфазного двигателя. Как показано на фиг. 24, его фазы запитываются синусоидальным и косинусоидальным токами управления, при этом фазные обмотки основного модуля движения создают синусоидальную и косинусоидальную м.д.с. (ОА, 0 В) управления, а фазные обмотки дополнительного модуля движения создают синусоидальную и косинусоидальную м.д.с. (А, В) управления, сдвинутые соответственно на 45 электрических градусов по отношению к м.д.с. основного модуля движения. За счет выбора числавитков секций обмоток управления амплитуды м.д.с. управления основного и дополни тельных модулей движения равны. Перемещение якоря 2 двигателя вдоль координаты Х объясняется тем, что в одних зубцах магнитопроводов 5 якоря 2 магнитные потоки управления складываются с магнитным потоком постоянного магнита 7, а в других вычитаются, вследствие чего появляется электромагнитная сила вдоль координаты Х и сила, перпендикулярная к направлению движения, т.е. сила притяжения якоря к статору. Поскольку якорь и статор закреплены по отношению друг к другу с возможностью перемещения только вдоль координаты , то двигатель при запитывании его фаз синусоидальным и косинусоидальным токами управления начинает перемещаться вдоль координаты . Скорость перемещения определяется частотой токов управления, а направление перемещения фазой синусоидального тока управления. Достижение поставленной цели изобретения объясняется следующим. Так, для двухфазного модуля движения собственное магнитостатическое фиксирующее усилие равно-амплитуда четвертой гармоники магнитной проводимости системы якорь-статор модуля движения,- соответственно м.д.с. и магнитное сопротивление постоянного магнита 0- постоянная составляющая магнитной проводимости. Для дополнительною модуля движения Тогда суммарное фиксирующее усилие двигателя равно РР 0 Р 0 Таким образом, предлагаемый многофазный линейный шаговый магнитоэлектрический двигатель тина будет иметь нулевое собственное фиксирующее усилие соответственно двухфазный на четвертой гармонике,трехфазный на шестой гармонике, четырехфазный на восьмой гармонике и т.д. Секционирование обмоток и включение их секций в различные фазы двигателя позволяет сформировать необходимую векторную диаграмму м.д.с. фазных обмоток для основного и дополнительного модулей движения, обеспечивающую максимум тягового усилия (фиг.2), что в совокупности со сдвигом модуля способствует повышению статических и динамических параметров двигателя в целом. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66. 4