Механизм шагового перемещения

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ(57) Механизм шагового перемещения, содержащий ферромагнитное зубчатое основание, на котором установлена каретка с расположенными на ней П-образными магнитопроводами и постоянными магнитами, и обмотки управления, причем каждый магнит выполнен из редкоземельных материалов в виде стержня прямоугольной формы, установленного между двумя П-образными магнитопроводами, на которых расположены обмотки управления, отличающийся тем, что каждый магнит изготовлен составным, при этом между ним и Побразными магнитопроводами установлены прямоугольные пластины из магнитомягкого материала. Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах двухкоординатного шагового перемещения. Известно устройство для линейного перемещения по двум координатам, содержащее две направляющие рейки из ферромагнитного материала, верхняя поверхность которых имеет зубья поперечного направления, траверсу из ферромагнитного материала, поверхность которой имеет зубья поперечного направления, три подвижных элемента, каждый из которых имеет два параллельных ряда магнитов. Каждый ряд содержит несколько отдельных магнитов. Подвижные элемента перемещаются по направляющим и по траверсе на воздушной подушке без механических соединений 1. Прототипом является механизм шагового перемещения, содержащий ферромагнитное зубчатое основание, на котором установлена каретка с расположенными на ней П-образными магнитопроводами с постоянным магнитами, и обмотки управления, постоянный магнит выполнен в виде стержня прямоугольной формы, установленного между двумя П-образными магнитопроводами, на которых расположены обмотки управления, а постоянный магнит выполнен из редкоземельных материалов. 2376 1 При изготовлении электромагнитных модулей движения, расположенных в каретке, для обеспечения различных величин тяговых усилий, как правило, изменяют длину модуля, которая на практике может изменяться в несколько раз. В массовом производстве это приводит к тому, что постоянный магнит набирают из нескольких магнитов с одинаковыми геометрическими размерами. Количество магнитов определяется суммарным магнитным потоком и длиной модуля. Так как постоянные магниты из редкоземельных материалов, вырезанные из сплошного куска, сильно отличаются друг от друга по остаточному магнитному потоку, то, как правило,в одном электромагнитном модуле отдельные магниты могут отличаться по развиваемому магнитному потоку до 1,5 раз. Таким образом, при одинаковом суммарном магнитном потоке в составном постоянном магните имеется большая неоднородность. Магнитопровод модуля выполнен составным из отдельных пластин электротехнической стали. Так как каждая отдельная пластина имеет электроизоляционное покрытие (в магнитном отношении это немагнитный зазор), а постоянный магнит в целом сильно неоднородный, то все это вместе приводит к потере в тяге до 20, развиваемой электромагнитным модулем. Формирование составного постоянного магнита из одинаковых отдельных магнитов из-за высоких цен на постоянные магниты из редкоземельных материалов приводит к сильному удорожанию электромагнитного модуля в целом. Изобретение решает задачу обеспечения максимальной тяги, развиваемой отдельным модулем при выполнении постоянного магнита составным из нескольких отдельных постоянных магнитов с одинаковыми геометрическими размерами и различными остаточными магнитными потоками. Поставленная задача решается тем, что в механизме шагового перемещения, содержащем ферромагнитное зубчатое основание, на котором установлена каретка с расположенными на ней П-образными магнитопроводами и постоянными магнитами, и обмотки управления, причем каждый постоянный магнит выполнен из редкоземельных материалов в виде стержня прямоугольной формы, установленной между двумя Побразными магнитопроводами, а каждый магнит изготовлен составным, при этом между ним и П-образными магнитопроводами расположены прямоугольные пластины из магнитомягкого материала. На фиг. 1 показан общий вид устройств на фиг. 2 поясняется физика работы устройства. Магнитное устройство перемещения содержит ферромагнитное зубчатое основание 1 и каретку 2. Основание выполнено в виде листа из ферромагнитного материала с пазами 3 на верхней поверхности, заполненными немагнитным материалом. Пазы, расположенные по осям Х и У, образуют решетку, внутри которой располагаются участки (зубья) 4 из ферромагнитного материала. Каретка 2 содержит два параллельных ряда электромагнитных модулей 5 для движения по оси Х и два параллельных ряда электромагнитных модулей 6 для движения по оси . Каждый электромагнитный модуль 5, 6 движения (фиг. 2) имеет обмотку управления 7, два П-образных магнитопровода 8 и постоянный магнит в виде стержня 9 прямоугольной формы. Электромагнит А имеет четыре полюса а 1, а 1, а 2 и а 2, электромагнит Б - б 1, б 1, б 2 и б 2. Расстояние между полюсами а 1 и а 2, а 1 и а 2, б 1 и б 2, б 1 и б 2 равно Р.(К 0,5), где К - любое целое число и Р - период зубчатой структуры ферромагнитного зубчатого основания 1. Электромагнит Б смещен по отношению к электромагниту А на величину, равную Р.(К 0,25). Постоянный магнит выполнен составным из нескольких постоянных магнитов, между - полюсами которых и П-образными магнитопроводами расположены прямоугольные пластины 10 из магнитомягкого материала. Устройство работает следующим образом. Для создания воздушной подушки в каретку 2 подают сжатый воздух. Сила притяжения, создаваемая за счет магнитного взаимодействия между кареткой 2 и ферромагнитным зубчатым основанием 1, и сила отталкивания, создаваемая давлением воздуха, создают стабилизированный зазор между основанием и кареткой. Каретка перемещается по ферромагнитному зубчатому основанию вдоль оси Х электромагнитами 5 следующим образом. В обмотку электромагнита А на (фиг. 2 а) подается ток, в результате чего увеличивается магнитный поток, создаваемый магнитом 9 в а 1 и а 1, а магнитный поток в полюсах а 2 и а 2 уменьшается до нуля. Полюса 1 и 1 устанавливаются напротив зубьев основания 1. При подаче тока в обмотку электромагнита Б (фиг. 2 б) и отключении тока в обмотке электромагнита А магнитный поток, создаваемый магнитом 9, переключается в полюса б 1 и б 1 и каретка 2 перемещается вправо на 0,25. При подаче тока в обмотку электромагнита А в другом направлении (фиг. 2 в) и отключении тока в обмотке электромагнита Б магнитный поток, создаваемый магнитом 9, переключается в полюса а 2 и а 2,и каретка 2 перемещается вправо еще на 0,25.Р. При подаче тока в обмотку электромагнита Б в другом направлении (фиг. 2 г) и отключении тока в обмотке электромагнита А магнитный поток, создаваемый магнитом 9, переключается в полюса б 2 и б 2, и каретка 2 перемещается вправо еще на 0,25 Р и т.д. Для перемещения каретки 2 вдоль оси Х влево изменяется порядок коммутации обмоток управления. Перемещение каретки 2 по ферромагнитному зубчатому основанию 1 вдоль осиосуществляется электромагнитами 6 (фиг. 1) аналогично перемещению вдоль оси . Снабжение магнитных полюсов составного постоянного магнита ферромагнитной пластиной из магнитомягкого материала приводит к тому, что каждая пластина составного электромагнитного модуля движения каретки в магнитном отношении находится в одинаковых условиях и, следовательно, тем самым обеспечивается 2 2376 1 при правильно выбранных соотношениях постоянного магнитного потока и магнитного потока обмоток управления максимум тяги каретки 2. оставитель С.В. Лазарчук Редактор В.Н. Позняк Корректор Т.В. Бабанина Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.