Прецизионные координатные системы с линейными шаговыми двигателями
Информация - Разное
Другие материалы по предмету Разное
?ть магнитного сопротивления зазора от перемещения якоря х с постоянной составляющей R0 и амплитудой переменной составляющей R1.
. (2)
Перемещение удобно измерять в единицах зубцового деления обозначив
. (3)
При допущении о линейности магнитной цепи и синусоидальности магнитных сопротивлений рабочих зазоров под полюсами
. (4)
где R0 и R1 соответственно постоянная составляющая и амплитуда переменной составляющей магнитного сопротивления.
Тяговое усилие всего ЛШД определяется как
, (5)
где , (6)
тяговое усилие модулей А,
(7)
тяговое усилие модулей В,
Rm внутреннее магнитное сопротивление постоянных магнитов,
FA и FB соответственно М.Д.С. обмоток управления модулями А и В.
Fm М.Д.С. постоянных магнитов.
Тяговое усилие ЛШД обратно пропорционально постоянной составляющей магнитного сопротивления воздушного зазора под полюсами электромагнитных модулей.
Уменьшить зазор меньше 10-15 мкм затруднительно по технологическим соображениям. С другой стороны тяговое усилие пропорционально глубине модуляции магнитного сопротивления зубчатой структурой полюсов, т.е. отношению . Отношение резко возрастает при уменьшении ?z, типичная зависимость показана на рисунке 3.
Рисунок 3. Модуляция зубчатой структурой магнитного сопротивления воздушного зазора.
Это обстоятельство наряду с технологическими сложностями изготовления зубчатых структур с малым зубцовым делением обусловлено тем фактом, что ЛШД изготавливается с ?z=0,2-1мм при воздушном зазоре ?=10-20мкм.
При четырехкратной дискретной разнополярной коммутации обмоток модулей А и В, якорь перемещается с шагом равным ?z/4, что в линейных размерах соответствует 0,05-0,25 мм. Для большинства прецизионных координатных систем такая дискретность недостаточна.
Снижение величины единичного шага добивается способами управления, использующими электрическое дробление основного шага ЛШД.
Если формировать МДС обмоток модулей по синусоидальному закону ; , то зависимость тягового синхронизирующего усилия представляется в виде:
. (8)
Характеристика синхронизирующего усилия имеет синусоидальную форму и в отсутствии внешней силы сопротивления по координате Х якорь ЛШД фиксируется в позиции установленной управляющими фазами токов .
Таким образом на протяжении зубцового деления можно иметь в пределе любое число статически устойчивых положений якоря, задаваемых текущим значением аргумента управляющих синус-косинусных токов фаз.
Обычно управляющие токи фаз ЛШД формируются с использованием цифровой техники при конечном сочетании уровней токов в фазах, что обеспечивает ряд дискретных позиций якоря в пределах зубцового деления. Синус-косинусные функции токов фаз получаются квантованными во времени.
Особенностью ЛШД на аэростатических опорах является отсутствие внешнего демпфирования нагрузки. Поэтому возникает проблема с остановом двигателя в заданной позиции.
Для ее решения устанавливается еще пара блоков работающих с противоположным тяговым усилием.
Современные координатные столы для МЭ могут быть охарактеризованы следующими параметрами:
- При дискретности перемещения 10 мкм максимальная скорость перемещения достигает 500 мм/с при максимальном ускорении до 40 м/с2. При дискретности перемещения 1 мкм максимальная скорость достигает 150 мм/c при наибольшем ускорении до 20 м/с2.
Преимущества:
- Отсутствие механических контактов.
- Высокие точности позиционирования.
- Высокое быстродействие.
- Простота управления.
- Отсутствие механических направляющих.
Недостатки:
- Затруднительная унификация.
- На воздушной подушке нельзя в вакуум.
- Трудности с торможением.
ЛИТЕРАТУРА
1.Орлов П.И. Основы конструирования. Справочно-методическое пособие. В 2-х кн. Кн.1. /Под ред. П.Н.Учаева. 3-е изд. испр. М.: Машиностроение2.Конструирование приборов: В 2-х кн. /Под ред. В.Краузе; Пер. с нем. В.Н.Пальянова; Под ред. О.Ф.Тищенко. Кн.1. М.: Машиностроение3. Конструирование приборов: В 2-х кн. /Под ред. В.Краузе; Пер. с нем. В.Н.Пальянова; Под ред. О.Ф.Тищенко. Кн.2. М.: Машиностроение4.Попов В.Ф., Горин Ю.Н. Процессы и установки электронно-ионной технологии:Учеб. пособие для вузов. М.: Высш. шк.,