ЛИНЕЙНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ
LINEAR ELECTRIC MOTOR

Изобретение относится к электрическим машинам, а именно к линейным электродвигателям, и может быть использовано в устройствах для перемещения механизмов с последующим позиционированием в заданном положении.
Известны линейные электродвигатели, содержащие индуктор с постоянными магнитами, установленный на основании, корпус с якорем, установленный на механических опорах с возможностью линейного перемещения вдоль магнитной системы индуктора [Электромагнитный привод робототехнических систем. Киев. Наукова думка. 1986, с.42-45].
Получению требуемого технического результата препятствуют ограниченные функциональные возможности устройства по прецизионному управлению электродвигателем.
Известен линейный электродвигатель, содержащий индуктор с постоянными магнитами, установленный на основании, корпус с якорем, установленный на механических опорах с возможностью линейного перемещения вдоль магнитной системы индуктора, соединенный с платой, на которой установлены датчики Холла [Заявка США US2008/169806, МПК G01R 33/06, опубл. 17.07.2008 г.].
Получению требуемого технического результата препятствуют ограниченные функциональные возможности устройства по прецизионному управлению электродвигателем.
Наиболее близким к изобретению по совокупности существенных признаков (прототипом) является техническое решение линейного электродвигателя, содержащего индуктор с постоянными магнитами, установленный на основании, корпус с якорем, установленный на механических опорах с возможностью линейного перемещения вдоль магнитной системы индуктора, соединенный с платой, на которой установлены датчики Холла, расположенные в зоне действия магнитного поля индуктора [О.Н.Веселовский, А.Г.Баракин, А.Ю.Зибарев, О.А.Рокачевский. Линейный электродвигатель для прецизионного оборудования. - Станки и инструменты. 1991, №12, стр.5-7].
Получению требуемого технического результата препятствуют недостаточные функциональные возможности устройства по прецизионному управлению электродвигателем в зоне нулевой метки и концевых положениях.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является улучшение управления линейным электродвигателем.
Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей по прецизионному управлению электродвигателем в зоне нулевой метки и концевых положениях, упрощении конструкции электродвигателя, повышении помехоустойчивости, повышении надежности работы электродвигателя, в обеспечении более компактного размещения датчиков.
Для достижения вышеуказанного технического результата линейный электродвигатель содержит индуктор с постоянными магнитами, установленный на основании, корпус с якорем, установленный на механических опорах с возможностью линейного перемещения вдоль магнитной системы индуктора, соединенный с платой, на которой установлены датчики Холла, расположенные в зоне действия магнитного поля индуктора, на плате дополнительно установлены концевые датчики и датчик зоны нулевой метки, выполненные в виде датчиков Холла, на которых размещены немагнитные прокладки, на немагнитных прокладках размещены постоянные магниты начальной установки, имеющие вектор намагниченности поперек активной поверхности датчиков, а на основании вне зоны действия поля магнитов индуктора установлены магниты с вектором намагниченности, противоположным вектору намагниченности магнитов начальной установки, с возможностью взаимодействия с концевыми датчиками и датчиком зоны нулевой метки в виде датчиков Холла при перемещении корпуса с якорем.
Отличительными от наиболее близкого аналога (прототипа) признаками заявляемого изобретения являются следующие признаки: на плате дополнительно установлены концевые датчики и датчик зоны нулевой метки, выполненные в виде датчиков Холла; на датчиках размещены немагнитные прокладки; на немагнитных прокладках размещены постоянные магниты начальной установки, имеющие вектор намагниченности поперек активной поверхности датчиков; на основании вне зоны действия поля магнитов индуктора установлены магниты с вектором намагниченности, противоположным вектору намагниченности магнитов начальной установки, с возможностью взаимодействия с концевыми датчиками и датчиком зоны нулевой метки в виде датчиков Холла при перемещении корпуса с якорем. Указанные отличительные признаки обеспечивают формирование сигналов конечного положения подвижной части линейного двигателя, также позволяют упростить его конструкцию за счет объединения кабелей связи от датчиков Холла и концевых датчиков в один кабель.
В частном случае выполнения изобретения суммарный немагнитный зазор между концевыми датчиками, датчиком зоны нулевой метки и магнитами с вектором намагниченности, противоположным вектору намагниченности магнитов начальной установки, меньше толщины немагнитной прокладки.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг.1 представлена схема линейного электродвигателя (поперечный разрез);
на фиг.2 представлена схема линейного электродвигателя (вид сверху).
Изобретение осуществляется следующим образом.
Линейный электродвигатель содержит индуктор 1 с постоянными магнитами 2, установленный на основании 3, корпус с якорем 4, установленный на опорах 5 (фиг 1, 2). Корпус с якорем 4 установлен на опорах 5 с возможностью линейного перемещения вдоль магнитной системы индуктора 1. Корпус с якорем 4 соединен с платой 6. На плате 6 установлены датчики Холла 7, расположенные в зоне действия магнитного поля индуктора 1, концевые датчики 8 и датчик зоны нулевой метки 9. Датчики 7 предназначены для формирования тока в фазах якоря. Концевые датчики 8 и датчик зоны нулевой метки 9 выполнены в виде датчиков Холла. На концевых датчиках 8 и датчике зоны нулевой метки 9 размещены немагнитные прокладки 10. На немагнитных прокладках 10 размещены постоянные магниты начальной установки 11. Постоянные магниты начальной установки 11 имеют вектор намагниченности поперек активной поверхности датчиков Холла 8 и 9. На основании вне зоны действия поля магнитов индуктора 1 установлены магниты 12 с вектором намагниченности, противоположным вектору намагниченности магнитов начальной установки 11. Магниты 12 установлены таким образом, что при перемещении корпуса с якорем 4 концевые датчики 8 и датчик зоны нулевой метки 9, установленные на плате 6, оказываются над магнитами 12 и взаимодействуют с указанными магнитами. Плата 6 соединена с панелью разъемов кабелем.
Суммарный немагнитный зазор между концевыми датчиками 8, датчиком зоны нулевой метки 9 и магнитами 11 с вектором намагниченности, противоположным вектору намагниченности магнитов начальной установки, меньше толщины немагнитной прокладки 10.
Датчики Холла 7 представляют собой магниточувствительные компараторы и предназначены для выработки сигналов в систему управления с целью формирования тока в фазах обмотки якоря. Датчики Холла 8 и 9 также представляют собой магниточувствительные компараторы.
Концевые датчики предназначены для формирования электрических сигналов в зоне конечных положений подвижной части линейного электродвигателя, в частности корпуса с якорем. Зона конечного положения расположена в непосредственной близости на величине тормозного пути при электромагнитном торможении от механических упоров, установленных на основании, для ограничения перемещения подвижной части вдоль магнитной системы индуктора. Данные сигналы необходимы для системы управления с целью принудительного останова подвижной части, электромагнитного торможения и предотвращения наезда на механические упоры.
Датчик зоны нулевой метки предназначен для формирования электрического сигнала в зоне нулевой метки. Данная зона, как правило, расположена на небольшом расстоянии (10-20 мм) от концевой зоны. Данный сигнал поступает в систему управления линейным электродвигателем и необходим для начала поиска нулевой метки, которая расположена на точном датчике положения (энкодере).
Устройство работает следующим образом. При включении питания концевые датчики 8 и датчик зоны нулевой метки 9 устанавливаются в исходное состояние за счет магнитов начальной установки 11. При движении корпуса с якорем 4 вдоль индуктора 1 концевые датчики 8 и датчик зоны нулевой метки 9 в определенном положении попадают в магнитное поле магнитов 12, поле которых сильнее поля магнитов 11 и направлено в противоположную сторону, что заставляет датчики переходить в другое электрическое состояние, например из логического «0» в логическую «1». При смещении корпуса 4 с платой 6 и, таким образом, выходе датчиков 8, 9 из зоны действия поля магнитов 12 датчики 8 переходят в исходное состояние за счет действия поля магнитов 11.
Предлагаемое решение размещения и выполнения датчиков и магнитов за счет их взаимодействия обеспечивает увеличение помехоустойчивости и повышение надежности работы линейного электродвигателя.
Устройство было использовано в линейных электродвигателях. Испытания подтвердили, что конструкция предлагаемого устройства позволяет осуществлять полную систему управления линейным электродвигателем.