ЭЛЕКТРОМЕХАТРОННЫЙ МОДУЛЬ ДВИЖЕНИЯ

Заявленное техническое решение относится к области безредукторных приводных устройств, а именно к электроприводу прямого действия на основе синхронного электрического двигателя (СЭД) с постоянными магнитами и предназначено для систем автоматики, робототехники, прецизионных систем слежения.
Из предшествующего уровня техники известен СЭД с постоянными магнитами, содержащий индуктор, снабженный зубцами, связанных с ярмом и разделенных пазами, в которых располагаются обмотки, пластину с закрепленными постоянными магнитами и отделенную от индуктора воздушным зазором. Известный СЭД может представлять собой линейный или вращающийся электрический двигатель (патент РФ №2141156, МПК: H02K 1/00; H02K 3/00; H02K 21/00. 10.11.1999). СЭД с постоянными магнитами, смонтированными на дуговом (линейном или круговом) роторе в виде полосы из магнитомягкой стали имеют высокие динамические характеристики. Диапазон номинальных усилий для электродвигателей данного типа 10-5000 Н, скоростей до 5 м/с.Конструктивные исполнения магнитопровода: одно и двухстороннее; конструкция опор: линейные механические и аэростатические; конструкция обмотки: трех и двухфазная, в основном катушечного типа, под стандартные системы управления СЭД.
Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение заключается в том, что конструкция электродвигателя интегрируется и органично вписывается в конструкцию приводных устройств оборудования, например, высокоточных сферических манипуляторов нетрадиционной компоновки для лазерных технологических комплексов, за счет чего получаем меньшие габаритные размеры и более простую конструкцию устройств (фиг. 1, патент РФ №№2365488). Электромехатронный модуль движения по дуговым координатам движения манипуляторов, содержащий индуктор с 2n сегментными магнитопроводами из электротехнической стали и катушечными обмотками в сегменте, соединенными в звезду, приемник сигналов оптического датчика обратной связи и магнитопровод-ротор из магнитомягкой стали с установленными на нем постоянными магнитами с чередующейся полярностью активных поверхностей и индикаторной лентой датчика обратной связи, устройство электропитания и управления, отличается тем, что магнитопровод-ротор выполнен дуговым, индуктор и магнитопровод-ротор соединены между собой подвижно при помощи дуговых направляющих скольжения с низким коэффициентом трения (фторопласт, текстолит и т.п.) и выполнены с возможностью взаимного механического торможения при помощи тормозной колодки, прижимаемой пружиной к магнитопровод-ротору в момент отсутствия электропитания в индукторе, управляющего рабочим движением.
Устройство поясняется фиг. 2 и 3. На фиг. 2 представлен дуговой электромехатронный модуль движения, включающий: дуговой магнитопровод-ротор из магнитомягкого материала 1 с постоянными магнитами 2, оси намагниченности которых ориентированы перпендикулярно дуговым поверхностям ротора, а направления намагниченности чередуются, сегментный индуктор 3 с катушками трехфазной обмотки 6, с дуговой рабочей поверхностью магнитопровода из электротехнической стали, с опорами скольжения 4 и инкрементальным датчиком обратной связи 5.
На фиг. 3 представлена устройство торможения, включающая: дуговой магнитопровод-ротор из магнитомягкого материала 1, индуктор 3 с тормозной колодкой 7, пружиной 8.
Работа ЭМД основана на электромагнитном взаимодействии индуктора 3 с трехфазной системой обмоток 6, залитых теплопроводящим компаундом, и дугового (линейного или кругового) магнитопровод-ротора из магнитомягкого материала 1 с наклеенными редкоземельными постоянными магнитами 2, смонтированного на направляющей скольжения 4 с низким коэффициентом трения. Блок управления (фиг. 1) при помощи сигналов управления трехфазной системы, обеспечивающей синусоидальную коммутацию токов в фазах ЭМД и сигналов инкрементального датчика положения 5, обеспечивающего обратную связь (фиг. 2), осуществляет оперативное управление движением ЭМД. Равномерность и точность рабочего движения достигается благодаря синусоидальной коммутации блоком управления токов в фазах обмотки 6 ЭМД. В момент отсутствия электропитания в трехфазной системе обмоток 6 индуктора 3 и сигнала, управляющего рабочим движением, происходит механическое торможение индуктора 3 относительно магнитопровод-ротора 1 при помощи тормозной колодки 7 и пружины 8, смонтированных на индукторе 3, прижимаемой к магнитопровод-ротору 1.
Техническим результатом решения, обеспечиваемого приведенной совокупностью признаков, является простота встраивания в конструкцию оборудования и малые массогабаритные характеристики, а также высокая точность и повторяемость позиционирования ±(0,005÷0,05 мм), бесшумность и плавность перемещения. На основе ЭМД созданы мультикоординатные электромехатронные системы движения, предназначенные для использования в различных областях: в машиностроении, в медицинской технике (тренажеры), в автономных электростанциях с ориентацией солнечных батарей, в высокоточных принтерах для печатной электроники.