Главная Электромагнитные устройства



Зубцовый шаг ........ т=6,65б

Ширш1а гребня зубца....... bz= (0,35...0,45)т

Ширина паза зубца....... Ьп= (0,55...0,65)т

Высота зубца......... ftz= (0,3...0,35)т

Число зубцов зубчатого колеса .... 2=я/)/т

Максимально допустимый угол сдвига зубцов Уп1ах=180Ьг/2Т

Коэффициент запаса по моменту .... /См=Л1юах/М=

= 1/81п(2пу/т)

Передаваемый момент М и угол сдвига у зависят от угла поворота якоря Оя ЭМ (рис. 3.22): при уменьшении угла а„ передаваемый момент возрастает. Поэтому при постоянном нагрузочном моменте на выходном валу с уменьшением Оя запас по передаваемому моменту возрастает, и угол сдвига у уменьшается с начального ун До конечного ук значения.

Недостатками данной конструкции являются: сравнительно низкие удельные показатели передаваемого момента; низкая точность поворота зубчатого колеса по углу (угол Y зависит от нагрузочного момента); во включенном состоянии наличие силы одностороннего притяжения между зубчатыми колесом и пластиной якоря, которая вызывает их взаимное сближение; отсутствие реверса и фиксации выходного вала в отключенном состоянии.

При необходимости реверсирование данного ШПУ может быть осуществлено применением второй аналогичной магнитной системы с другой стороны зубчатого колеса, а фиксация выполнена одним из известных способов. Однако в этом случае конструкция ШПУ усложняется, увеличиваютси габаритные размеры, масса, снижаются технико-экономические показатели устройства.

Удельные показатели передаваемого момеета могут быть улучшены выполнением боковых сторон зубцов по форме эвольвенты: зубцов колеса - по форме выпуклой эвольвенты, зубцов пластины -по форме вогнутой эвольвенты (рис. 3.23).

При данной форме зубцов первая зубцовая гармоника удельной магнитной проводимости воздушного зазора имеет большее, а высшие гармоники меньшие значения, чем при трапецеидальных или прямоугольных зубцах. Форма выпуклой и вогнутой эвольвенты зубцов позволяет получить увеличивающуюся по мере удаления от воздушного зазора площадь поперечного сечении зубцов колеса и пластины, что позволяет уменьшить падение магнитного напряжения в зубцах, улучшить форму магнитного поля в воздушном зазоре, повысить



Рис. 3.22. Изменение параметров ШПУ в зависимости от угла поворота якоря электромагнита а:

с - передаваемого момента Ж; б - угла сдвига v

Рис. 3.23. Эвольвентная форма зубцов




7 8 9


Рис. 3.24. Варианты исполнения реверсивного ШПУ: а - шаговое поворотное устройство; 6 - шаговое линейное устройство

значение индукции в рабочем зазоре и, как следствие, повысить значение передаваемого момента устройства. Кроме этого изготовление таких зубцов становится возможным на зубофрезерных и зубодолбежных станках стандартным инструментом, что снижает трудоемкость их изготовления.

Реверсивное ШПУ с магнитной связью и с магнитной фиксацией (рис. 3.24, а). Сравнительно простая конструкция устройства состоит из зубчатого ротора /, установленного жестко на выходном валу 2, и зубчатого статора 9, выполненного в виде части кольца и установленного концентрично ротору /. При этом на роторе ширина зубцов 4 и пазов 3 одинакова, на статоре ширина среднего зубца 9 равна ширине зубца 4 ротора, а ширина крайних зубцов 6 10 статора вдвое меньше ширины среднего зубца 9 и равна ширине пазов 7 статора. На среднем зубце 9 статора установлен постоянный магнит 8, на крайних зубцах 6 к 10 размещены обмотки управления 5 и .

В отключенном состоянии под действием магнитного поля постоянного магнита 8 ротор / занимает положение симметричное в магнитном отношении относительно среднего зубца 9 (рис. 3,24, а) и удерживается в этом положении.

При подаче импульса напряжения питания на обмотку таким образом, чтобы создаваемый магнитный поток обмотки был встречным магнитному потоку постоянного магнита 8 и компенсировал его, магнитное поле под зубцом 6 усиливается, а под зубцом 10 ослабляется, в результате чего появляющаяся электромагнитная сила направлена по часовой стрелке и Еюворачивает зубчатый ротор / на один шаг. Следующий импульс той же полярности, поданный на ту же обмотку, обеспечивает поворот ротора еще на шаг. Вращение ротора в противоположном направлении осуществляется подачей импульсов с указанными условиями на другую обмотку 5.

Ротор и статор могут быть выполнены плоскими в виде рейки (рис. 3.24, б) с аналогичными зубцами и пазами. Шаговое линейное устройство работает аналогично (рис. 3.24, а) и обеспечивает линейное перемещение ротора. Оба устройства обратимы: при неподвижном роторе перемещается статор и наоборот. Оба устройства могут передавать движение через немагнитную стенку (перегородку) 12 в закрытый объем.





Рис. 3.25. Шаговое поворотное устройство с расширенными функциональными возможностями:

а - конструкция; б - фрагмент статорных н роторных пластин

Устройствам присущи некоторые недостатки: низкие удельные показатели передаваемого момента; наличие сил взаимного притяжения (сближения) ротора и статора под действием магнитных полей постоянного магнита и обмотки; неравномерность в пределах шага создаваемого момента (силы) по перемещению; точность установки ротора по углу (длине) зависит от противодействующей нагрузки (меняется угол сдвига -у); наличие постоянного магнита обусловливает более высокие требования к условиям эксплуатации (в частности, к содержанию ферромагнитных частиц в окружающей среде) или необходимость герметизации устройства.

Шаговое поворотное устройство с магнитной связью, расширенными функциональными возможностями и повышенным быстродействием (рис. 3.25). Оно построено иа основе двух симметрично расположенных дисковых ЭМ 2 к 3, каждый из которых содержит неподвижную часть магнитопровода - С-образные пластины статора 4, и подвижную часть магнитопровода - пластины якоря 5. Пластины ротора 6 и неподвижный фланец являются общей частью магнитопровода обеих ЭМ. Выполненные из магнитомягкого материала С-образные пластины статора 4 установлены в радиальных пазах немагнитного составного корпуса /, а пластины якорей 5 и ротора 6, выполненные из магнитомягкого материала, установлены радиально на дисках 9 и 10, выполненных из немагнитного материала.

Причем шаг установки пластин ротора 6 равен шагу поворота выходного вала 7, а шаг установки пластин якорей 5 и пластин статора 4 в три и более раз (примерно до десяти) больше шага установки пластин ротора 6.

Диск 10 с пластинами ротора 6 жестко закреплен на выходном валу 7, а диски 9 с пластинами якорей 5 насажены на валу свободно, возвратными пружинами 8 связаны с корпусом / и могут поворачиваться относительно вала на угол, равный шагу пластин ротора.

В исходном положении пластины якорей 5 под действием возвратных пружин 8 сдвинуты относительно пластин статора 4 на шаг пластин ротора (рис. 3.25, б) в сторону, противоположную повороту ротора.

При подаче напряжения питания, допустим, на ЭМ 2 якорь под действием создаваемой электромагнитной силы притяжения пластин якоря 5 к С-образиым пластинам статора 4, преодолевая момент возвратной пружины 8, поворачива-



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 [33] 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116


0.0133