ЛИНЕЙНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД

ЛИНЕЙНЫЙ ЭЛЕКТРОНРИВОД
Полезная модель относится к электротехнике, а именно к линейным электронриводам и может найти применение в устройствах для перемещения тонких ленточных материалов (ферромагнитных, электропроводящих немагнитных, диэлектрических), нащ)имер, в электрОЕфиводах подачи рулонных ленточных материалов в штамп и в лентопротяжных устройствах ЭВМ.
Заявляемая полезная модель направлена на решение задачи, заключающейся в упрощении устройства.
Известен линейный щаговый электродвигатель (см. Авторское свидетельство СССР № 1365279, Б.И. №1, 1988.), который содержит два неподвижных индуктора между которьхми установлен вторичный элемент выполненный в виде ферромагнитной полосы с поперечными прорезями. Индукторы выполнены в виде полюсов с зубцами на поверхности, а обмотка в виде полюсных катушек, установленных на полюсах разных индукторов. Устройство позволяет перемещать вторичный элемент и фиксировать его с высокой точностью позищюнирования. Однако, устройство не позволяет перемещать тонкие гибкие ленточные материалы, причем неферромагнитные материалы в связи с отсутствием тяговой силы, а тонкие ферромагнитные материалы в связи с их притяжением к одному из индукторов.
Известен также линейный шаговый двигатель (см. Соколов М.М., Рубцов В.П. Дискретный электропривод механизмов электротермических установок М.; Энергоатомиздат, 1986. (с.18, рис.б)), который содержит один неподвижный индуктор, выполненный в виде полюсов с зубцами на поверхности и обмотку, выполненную в виде полюсных катушек, установленных на полюсах. Вторичный элемент выполнен в виде ферромагнитной зубчатой рейки. Однако, такой двигатель также может перемещать только жесткий вторичный элемент из ферромагнитного материала и не может бьпъ использован для перемещения тонких ленточных заготовок. JIIIfliMlli mi ..„, и.....„,, .
K41/25
Наиболее близким по совокупности с тш;естве1шых признаков к заявляемой полезной модели является линейный элеьоропривод (см. Пат. СССР, №1808167, Б.И. №13, 1993), тсодержавдий лвгаейный асинхронный двигатель, направляющие ролики, первая пара роликов охвачена немагнитной электропроводящей замкнутой лентой гййцолйенной, например, из меди, а вторая пара роликов установлена напроташ-пфвой пары роликов и охвачена ферромагнитной замкнутой лентой, индуктор расположен внутри немагнитной ленты. Внутри ферромагнитной ленты расположено ярмо. Немагнитная замкнутая лента выполнена подпружиненной с помощью ролика и упругого элемента, например, пружины. Для перемещения ленточного материала по заданной программе устройство подразумевает наличие системы управления, содержащей датчики обратной связи по скорости и положению (для позиционирования), а также преобразователь частоты или напряжения асинхронного двигателя.
У прототипа и заявляемой полезной модели имеются сходные существенные признаки - линейный индуктор с обмоткой и системой управления, направляющие ролики, причем пара роликов охвачена бесконечной замкнутой лентой из немагнитного материала, а вторая пара роликов установлена напротив первой пары и охвачена ферромагнитной замкнутой лентой, ярмо установленное внутри ферромагнитной ленты.
Недостатком прототипа является сложность системы управления, которая обусловлена необходимостью наличия датчиков обратных связей и сложного регулятора питания асинхронного двигателя, а также необходимость подпружинивающих элементов для электропроводящей замкнутой ленты.
Технический результат - пп рощение устройства путем замены асинхронного принципа работы электропривода на шаговый режим. Это позволяет отказаться от датчиков обратных связей, а также отказаться от электропроводящей замкнутой ленты с иОщрз ашенным элементом и заменить их на эластичную замкнутую ленту.
,
ределенными понятиями сзодестъенные признаки, совокупность которых направлена на решение связанной с целью полезной модели задачи: линейный индуктор с обмоткой и системой управления, направляющие ролики, причем, пара роликов охвачена бесконечной замкнутой лентой из немагнитного эластичного материала, а вторая пара установлена напротив первой пары и охвачена ферромагнитной замкиз гой лентой с поперечными прорезями. Ярмо установлено внутри ферромагнитной ленты. Линейный индуктор выполнен в виде зубчатых полюсов, а обмотка в виде полюсных катушек установленных на полюсах.
По отношению к прототипу у заявляемой полезной модели имеются следуюпще отличительные признаки: индуктор выполнен в виде зубчатых полюсов, а обмотка в виде полюсных катушек, установленных на полюсах, ферромагнитная лента выполнена с поперечными прорезями, а замкнутая немагнитная лента выполнена из эластичного материала.
Между отличительными признаками и техническим результатом полезной модели существует следующая причинно-следственная связь: такие новые признаки как - индукторы выполнены в виде зубчатых полюсов, а обмотка в виде полюсных катушек, установленных на полюсах, ферромагнитная лента выполнена с поперечными прорезями, а замкнутая немагнитная лента выполнена из эластичного материала, позволяет перейти электроприводу на шаговый режим работы и избежать датчиков обратных связей а также отказаться от подЕружиниваюпщх элемещ)р щ;о.)ппропдаетус:гройс
Сущность полезной моделоа поясняется графическими материалами, на которых изображено: .......,
Фиг. 1. Линейный элеБстрощ)ивод;
Фиг.2. Ферромагнитная левта с поперечными прорезями (вид сверху).
Заявляемое устройство содержит (Фиг. 1) линейный индуктор с зубчатыми полюсами 1,2,3,4,5,6, на которых установлены полюсные катушки 7,8,9,10,11,12. Направляющие ролики 13,14 охвачены эластичной немагнитной
замкнутой лентой 15, другая пара направляющих роликов 16,17 установлена напротив роликов 13,14 и охвачена ферромагнитной замкнутой лентой 18, выполненной с поперечными щ)орезями 19, образуя, таким образом, зубпы 20 и боковые перемычки 21 (Фиг.2). Индуктор расположен внутри немагнитной ленты 15 таким образом, что его зубчатые полюса 1-6 обращены в сторону ферромагнитной ленты 18; Внутри ферромагнитной ленты 18 расположено ярмо 22.
Для стабилизации положения замкнутых лент 15 и 18 ролики 16 и 17 выполнены с боковыми бортиками 23, охватывающими ролики 13 и 14. Рабочий ленточный материал 24 в процессе работы устанавливается между замкнутыми лентами 15,18. Ферромагнитная лента 18 может быть выполнена из пермаллоя, толщина которого должна обеспечить необходимую гибкость, и одновременно обеспечить необходимую тяговую силу, величина которой увеличивается с увеличением толщины ленты. Следует отметить, что наличие поперечных прорезей 19 по сравнению с прототипом позволяет увеличить толщину ферромагнитной ленты 18 без снижения ее гибкости. Кроме того, возможно выполнение ленты 18 из эластичного материала с ферромагнитным наполнителем, что в настоящее время не является сложным.
Замкнутая эластичная лента 15 может быть выполнена на базе резины и должна иметь минимально возможную толщину и устанавливается на ролики 13,14 с предварительным натягом, который в рабочем режиме должен компенсировать силу притяжения ферромагнитной ленты 18 к, полюсам индуктора. Соотношение размеров зубчатой зоны полюсов индуктора 1-6 и прорезей в ферромагнитной ленте 18 может быть различным, однако, наиболее эффективным является следующая геометрия  зубцовый шаг полюсов 1-6 аналогичен зубповому шагу во вторичном элементе (ленте 18), однако, зубцы смежных пар полюсов 1,2; 3,4; 5,6 смещены относительно зубцов ленты 18 в одну сторону на величину Т2/1И где Т2 зубцовый шаг ленты 18, т - число пар
Система управления (на чертежах не ноказана), является разомкнутой, т.е. без обратных связей и содержит стандартный коммутационный блок, предназначенный для переключения полюсных катушек по заданной программе.
Работает устройство следующим образом. Перед включением электропривода на рабочий режим производится установка ленточного материала 24 между ферромагнитной 18 и немагнитной 15 замкнутыми лентами. При подключении катушек 7,8 зубцы ленты 18 устанавливаются против зубцов полюсов 1,2. Для перемеш,ения ленты 18 на один шаг равный T2//ii вправо коммутационным блоком переключаем питание с катушек 7,8 на катушки 9,10. В этом случае зубцы полюсов 3,4 притянут под действием реактивных сил зубцы ленты, которые в исходном положении смещены на расстояние Т2 / /и. Для дальнейшего перемещения ленты необходимо подключить катушки 11,12 полюсов 5,6 затем снова катуппон  и т.д. С целью повышения точности позиционирования возможно дробление шага путем одновременного подключения четырех смежных . Магнитное поле полюсов 1-6 замыкается по зубцам ленты 18 и перемычкам 21, однако, с целью повышения гибкости ленты 18 перемычки 21 целесообразно выполнять минимальной пшрины, что уменьшает поток. Ярмо 22 позволяет зпзеличить магнитный поток, проходяший через зубцы ленты 18 и увеличить, таким образом, тяговую силу.
Одновременно с тяговым усилием в направлении переключения катушек 7-12 создается сила притяжения зубцов ленты 18 к полюсам индуктора 1-6, что обеспечивает прижим рабочего ленточного материала 24 к эластичной замкнутой ленте 15 и исключает проскальзывание рабочей ленты 24. Это обстоятельство придает рассматриваемому устройству дополнительное преимушество перед прототипом, обусловленное более высоким трением материалов в паре с эластичным материалом (резиной) по сравнению с металлическим материалом в прототипе (медью). Эластичная лента 15 не позволяет ферромагнитной ленте 18 притянуться к полюсам индуктора 1-6 и демпфирует динамические нагрузки в переходных режимах (пуск, реверс).
Точность позиционирования определяется величиной шага перемещения в разомкнутой системе управления и с учетом дробления шага может достигать сотые доли миллиметра, что позволяет его использование в прецизионных приводах прессового оборудования и других. Например, для периодической подачи ленточной заготов си в рабочую зону пресса при заданной величине перемещения и точности остановки достаточно установить фиксированное число коммутаций (переключений) полюсных катушек и в конечной позиции обеспечить необходимое дробление шага.
Таким образом, предложенная полезная модель обеспечивает высокую точность позиционирования и перемещения ленточных материалов, при этом по сравнению с прототипом обладает более простой конструкцией и системой управления. Испытания макетного образца показали, что предложенная полезная модель может быть использована в народном хозяйстве.
Заявляемая полезная модель не оказывает отрицательного воздействия на состояние окружающей среды.