Главная Электромагнитные устройства



ется на шаг (угол) до совмещения пластин якоря 5 и пластин статора 4. Вследствие магнитного сцепления пластин якоря 5 и пластин ротора -6 вместе с якорем поворачивается и ротор на этот же шаг (угол). При отключении ЭМ 2 электромагнитная сила исчезает, якорь под действием возвратной пружины 8 возвращается в исходное состояние, а ротор остается неподвижным. При последующих подачах импульсного напряжения на ЭМ 2, ротор поворачивается от каждого импульса на шаг в том же направлении. При одновременном включении обеих ЭМ 2 и ЭМ 3 и начальном смещении пластин якорей 5 в одну сторону вращающий момент устройства удваивается. При начальном смещении пластин якорей 5 в разные стороны относительно пластин статоров 4 устройство обеспечивает реверсивное вращение ротора (с номинальными моментами в обоих направлениях).

К достоинствам ШПУ с магнитной связью следует отнести отсутствие механического износа сопрягаемых поверхностей, более высокое быстродействие, существенное снижение шума, возможность передачи момента или силы через немагнитную стенку (перегородку). Отсутствие механических контактов обеспечивает возможность работы таких устройств в вакууме при высоких и низких температурах, в условиях радиации.

Характерной особенностью ШПУ с магнитной связью является то, что они представляют собой устройства с упругой нелинейной связью ведущей и ведомой частей. При изменении значения передаваемого момента или нагрузки на валу возможны отклонения (качания) частей привода, а при перегрузке устройства - расцепление магнитной связи ведущей и ведомой частей привода (срыв передачи). Более подробно сведения об устройствах с магнитной связью, а также вопросы расчета и проектирования их приведены в [75, 95].

В рассмотренных шаговых устройствах выходные валы за цикл работы совершают только вращательные движения на определенный угол Сн. В некоторых же случаях возникает потребность в одновременном вращательном и возвратно-поступательном движениях выходного вала. Такие приводы со сложным движением выходного вала достаточно просто могут быть реализованы на базе ЭМ.

3.1.5. Шаговые устройства со сложным движением выходного вала

Характерный пример шагового устройства со сложным (комбинированным) движением выходного вала показан на рис. 3.26. Конструктивно устройство (рнс. 3.26, а) состоит из ЭМ постоянного тока с ФМШ переменного сечения 4; якоря 2, жестко закрепленного на выходном валу 5 и расположенного концентрично охватывающей цилиндрической поверхности фланца 3; стакана /, ограничивающего осевое перемещение якоря и являющегося опорой выходного вала. Якорь 2 и охватывающий его фланец 3 ЭМ имеют зубцы, расположенные под углом к образующим и совмещенные друг с другом.

При подаче напряжения (рис. 3.26,6) на ЭМ якорь начинает перемещаться к стопу. При этом зубцы якоря смещаются относительно зубцов фланца и между ними появляется электромагнитный момент, совмещающий их. Одновременно с поступательным движением к стопу якорь поворачивается вокруг своей оси в направлении наклона зубцов. Угол поворота якоря и связанного с ним выходного вала определяется ходом якоря и углом наклона зубцов. В данном



♦ s


... .

«„

Рис. 3.26. Шаговое устройство со сложным движением выходного вала:

а - схема конструкции; б - диаграммы работы

случае, как показано на рис. 3.26, а, выходной вал поворачивается по часовой стрелке, если смотреть со стороны стакана. При выполнении зубцов с наклоном в другую сторону выходной вал будет вращаться против часовой стрелки. При отключении ЭМ якорь возвращается в исходное положение под действием внешних сил или массы; при этом он движется прямолинейно, так как магнитное сцепление отсутствует.

Рекомендации по расчету и проектированию таких устройств можно найти в [95], некоторые из них приведены при рассмотрении ШПУ с магнитной связью.

3.2. ШАГОВЫЕ ЛИНЕЙНЫЕ УСТРОЙСТВА

Электромагнитные шаговые линейные устройства (ШЛУ) могут быть построены на основе одного или нескольких ЭМ самых различных типов, осуществляют дискретные ограниченные или неограниченные перемещения подвижных элементов. Благодаря дискретному характеру работы ШЛУ их называют также линейными шаговыми двигателями (ЛШД), удобно сопрягаются с цифровыми управляющими устройствами и обеспечивают шаговую обработку управляющих сигналов с высокой точностью даже в разомкнутых системах без применения обратной связи и корректирующих устройств. Последнее обстоятельство упрощает систему управления и повышает ее надежность из-за функциональной простоты и сокращения числа электронных элементов.

Находят ШЛУ применение в автоматических и телемеханических устройствах дискретного действия и используются в качестве управляющих или силовых ИЭ (непосредственно или через усилитель момента) приводов механизмов, имеющих дискретное возвратно-поступательное перемещение, например в механизмах позиционирования плавающих магнитных головок накопителей на магнитных дисках, стартстопных механизмах, распределительных и золотниковых устройствах, в приводах станков с ЧПУ, приводах управления затворами, шторками, задвижками и т. п.



3.2.1. Шаговые линейные устройства ограниченного перемещения подвижных элементов

Шаговое линейное устройство ограниченного перемещения подвижных элементов на основе ЭМ (рис. 3.27). Устройство обеспечивает установку подвижного элемента (штока) в осевом направлении в одно из пяти фиксированных положений, характеризуется относительной простотой конструкции и управления, высокой точностью.

Устройство состоит из пяти ЭМ (I-V), установленных неподвижно в общем немагнитном корпусе 4. Якоря 3 каждого из ЭМ жестко связаны с общим выходным валом 5, выполненным из немагнитного материала. Стопы 1 внутренних ЭМ (II-IV) могут перемещаться относительно выходного вала, а крайних ЭМ (I, V) жестко закреплены в корпусе 4.

При подаче напряжения на любой ЭМ якорь и стоп этого ЭМ под действием электромагнитной силы соединяются и фиксируются относительно корпуса 2 данного ЭМ. Ход якоря каждого ЭМ выбран так, что каждому включенному ЭМ соответствует определенное положение выходного вала. Таким образом, выходной вал данного ШЛУ может занимать в зависимости от включенного ЭМ п фиксированных положений (равное число ЭМ).

Максимальный ход выходного вала бюах имеет место при поочередном включении крайних ЭМ и определяется разностью размеров между неподвижными стопами крайних ЭМ (А на рис. 3.27) и якорями этих же ЭМ, закрепленных иа выходном валу (размер Б) бта:х.=А-Б.

При включении внутренних ЭМ выходной вал занимает промежуточные положения. В устройстве ход каждого ЭМ неодинаков и обусловлен предыдущим включением соответствующего ЭМ. Вследствие этого начальные тяговые силы ЭМ также неодинаковы и зависят от предыдущего положения выходного вала.

Расчеты показывают, что начальные тяговые силы ЭМ при максимальном ходе якоря в несколько (до десяти) раз меньше, чем при минимальном. Такое существенное различие начальных тяговых сил является серьезным недостатком конструкции ШЛУ, так как ограничивает допустимую нагрузку (противодействующую силу) ШЛУ, которая определяется исходя из его минимальной тяго-


Рис. 3.27. Шаговое линейное устройство



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


0.0129