ЛИНЕЙНЫЙ ШАГОВЫЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
LINEAR STEPPER ELECTROMAGNETIC MOTOR

Изобретение относится к электротехнике, в частности к линейным шаговым электродвигателям, и может быть использовано для создания машин с дискретным поступательным неограниченным движением рабочего органа.
Известен электромагнитный линейный двигатель для дискретного перемещения (см. А.С. СССР № 1483563, МКИ H02K 41/03, опубл. 30.05.89, бюл. № 20), содержащий корпус, внутри которого размещен электромагнит, расположенный внутри него якорь с основным стержнем, стопорные элементы на корпусе, входящие в зацепление с упорами направляющей, дополнительный стержень, ограничитель перемещения и фланец.
Однако в таком электродвигателе рабочим органом, совершающим дискретное перемещение, является корпус самого электромагнита, что ограничивает область его применения.
Известны также линейные шаговые электродвигатели (см. А.С. СССР № 985893, МКИ H02K 41/03, опубл. 30.12.82, бюл. № 48; А.С. СССР № 1363395, МКИ H02K 41/03, опубл. 30.12.87, бюл. № 48.), в которых дискретное перемещение рабочего органа осуществляется под действием электромагнитных сил, создаваемых поочередно несколькими обмотками.
Данные устройства имеют сложное конструктивное исполнение, требуют наличия специальных электрических преобразователей, обеспечивающих управление несколькими обмотками, и не могут быть использованы в качестве силовых элементов привода.
Наиболее близким аналогом предлагаемого технического решения является линейный шаговый электромагнитный двигатель, содержащий статор, обмотку, комбинированный якорь, выполненный в форме цилиндра с дисковой частью, возвратную пружину и направляющий корпус. Один торец якоря имеет цилиндрическую проточку для размещения возвратной пружины, другой торец оснащен стопорными элементами - собачками - в виде плоских, подпружиненных, радиально подвижных секторов, роль направляющих стержней и рабочего органа двигателя выполняет помещенная в сквозной осевой канал якоря и дискретно перемещаемая им на каждом его рабочем ходе с помощью собачек однонаправленная зубчатая штанга, фиксируемая от обратного движения при возврате якоря пружиной и собачками на статоре двигателя (см. патент РФ на полезную модель № 59343, МПК H02K 41/03, опубл. 10.12.2006, бюл № 34. - 3 с.).
Недостатком решения является необходимость изготовления рабочего органа с жестко выдержанным продольным профилем, что удорожает его изготовление и ограничивает области использования двигателя.
Задачей настоящего решения является разработка линейного шагового электромагнитного двигателя с осевым каналом, который может быть использован в качестве силовых элементов привода.
Технический результат заключается в упрощении конструкции при расширении эксплуатационных возможностей и областей применения устройства.
Поставленная задача достигается тем, что в предлагаемом устройстве рабочий орган выполнен в виде пропущенной в осевой канал двигателя гладкой, гибкой штанги или троса необходимой длины, передача рабочего усилия штанге или тросу обеспечивается подпружиненными встречно рабочему ходу якоря, помещенными внутрь его конусной проточки и выступающими над его дисковой частью заклинивающими трос или штангу стопорными элементами, размыкаемыми при остановке втянувшегося якоря двуплечим поворотным рычагом на его дисковой части, выполненным с возможностью обеспечения упора одним плечом в торец статора, а другим - в стопорные элементы для обеспечения их размыкания при остановке втянувшегося якоря.
На чертеже показана конструкция предлагаемого линейного шагового электромагнитного двигателя, где
1, 2 - статор;
3 - цилиндрическая часть якоря;
4 - дисковая часть якоря;
5 - поворотный двуплечий рычаг;
6 - направляющий корпус;
7 - внешнее плечо рычага;
8 - направляющие штифты;
9 - обмотка;
10 - возвратная пружина;
11 - стопорные элементы в виде кулачков;
12 - пружина для подпружинивания стопорных элементов;
13 - рабочий орган.
Устройство содержит статор, состоящий из боковой части 2 и нижней части 1. В расточке статора размещена обмотка 9. Якорь выполнен комбинированным и состоит из цилиндрической части 3 и плоской дисковой части 4 со стороны направляющего корпуса 6. Между нижней частью статора 1 и цилиндрической частью якоря 3 размещена возвратная пружина 10. Рабочий орган 13 может быть выполнен в виде троса, гибкой штанги или проволоки, пропущенных в осевой канал якоря через отверстия в направляющем корпусе 6 и нижней части статора 1. Силовое сочленение рабочего органа с якорем на рабочем ходе обеспечивается подпружиненными с помощью пружины 12 заклинивающими конусными элементами 11, например, в виде кулачков, которые помещены внутрь конусной проточки, выполненной в дисковой части якоря 4, и выступают над ней (дисковой частью). Размыкание кулачков при холостом ходе производится механизмом размыкания в виде двуплечего поворотного рычага 5, размещенного одним плечом в проточке дисковой части якоря 4, а вторым - на стопорных элементах 11. Рычаг 5 имеет сквозное отверстие для размещения рабочего органа. Соосность якоря и статора задается направляющими штифтами 8.
В исходном состоянии якорь 3, 4 поджат возвратной пружиной 10 к направляющему корпусу 6, а подпружиненные в осевом направлении стопорные элементы 11 полностью входят в конусную проточку якоря и плотно охватывают рабочий орган 13 по боковой поверхности. При подаче в обмотку 9 питающего электрического импульса от источника якорь 3, 4 под действием электромагнитной силы втягивается в обмотку 9, сжимая возвратную пружину 10. Незначительные взаимные осевые перемещения стопорных элементов 11 и дисковой части якоря 4, контактирующих по конусной поверхности, создают значительные радиальные усилия, надежно зажимающие рабочий орган 13, который перемещается совершающим рабочий ход якорем на величину δ. После втягивания якоря в обмотку рычаг 5 опирается внешним плечом 7 на торцевую поверхность боковой части статора 2, смещает в осевом направлении стопорные элементы 11 и, сжимая пружину 12, обеспечивает размыкание рабочего органа 13 и якоря, который по окончании питающего импульса возвращается пружиной 10 в исходное положение, и цикл повторяется.