ЛИНЕЙНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ Российский патент 1995 года по МПК H02K41/02 

Изобретение относится к электрическим машинам, в частности к линейным шаговым электродвигателям, которые находят широкое применение в дискретном электроприводе.

Известен линейный электродвигатель, состоящий из индуктора с аксиально расположенными полюсами, обмоткой, чередующимися магнитными и немагнитными кольцами, прилегающими друг к другу, и якоря, имеющего свои магнитные и немагнитные кольца и антифрикционные элементы, между магнитными кольцами индуктора установлены дополнительные прокладки, с помощью которых достигается смещение зубцовой зоны одной фазы относительно другой [1].

Недостаток этого электродвигателя - увеличенные габариты и масса на единицу развиваемой мощности.

В качестве прототипа выбран цилиндрический линейный электродвигатель, содержащий N параллельных якорей, выполненных в виде установленных поочередно магнитных и немагнитных колец с возможностью продольного перемещения соосно с системой обмоток индуктора, магнитопровод которого выполнен из поперечных магнитных элементов, установленных поочередно с обмотками индуктора, имеющих отверстия для якорей [2].

Недостаток прототипа - повышенный расход потребляемой из сети мощности на единицу развиваемой силы.

Цель изобретения - улучшение удельных показателей работы линейного электродвигателя.

Разбиение якоря и индуктора цилиндрического линейного электродвигателя на N цилиндрических якорей и индукторов меньших диаметров, но одинаковой длины позволяет приблизить витки обмоток к воздушным зазорам и тем самым улучшить основные показатели работы двигателя. Касание N цилиндрических магнитопроводов индукторов меньшего диаметра по образующим позволяет уменьшить до предела радиальные размеры линейного электродвигателя. Соединение якорей линейного электродвигателя по обеим торцам дает возможность двигателю работать на общую нагрузку.

На фиг.1-3 изображен предлагаемый линейный электродвигатель.

Он состоит из индуктора и якоря. Индуктор содержит шпильки 1, на которые надеты магнитные основания 2, полюсы 3, немагнитные втулки 4, шпильки 5, на которые надеты магнитные обручи 6, немагнитные шайбы 7, обмотку 8. Якорь содержит стержень 9, на котором посредством резьбового соединения крепятся магнитные гайки 10, немагнитные гайки 11, торцевые гайки 12. Для надежного изолирования провода обмотки 8 от корпуса предусмотрены диэлектрические ободы 13. Магнитные и немагнитные элементы индуктора по внутреннему диаметру имеют одинаковый размер, а немагнитные гайки 11 якоря по наружному диаметру выступают по отношению к магнитным гайкам 10 якоря на величину воздушного зазора. Пространство между магнитопроводами обмоток 8 заполняется смазкой с помощью масленок 14.

Двигатель работает следующим образом.

При отсутствии токов в обмотках 8 двигателя якорь занимает произвольное положение в пространстве в пределах рабочего хода. При поочередной (прямой последовательности) подаче токов в обмотки 8 якорь приходит в движение в прямом направлении; при поочередной (обратной последовательности) подаче токов в обмотки 8 якорь приходит в движение в обратном направлении. При этом частота подаваемых импульсов тока в обмотки 8 определяет скорость движения якоря. При одновременной подаче тока во все обмотки 8 двигателя якорь тормозится.

Экспериментальным путем установлено, что двигатели с меньшим наружным диаметром большей длины по сравнению с двигателями большего наружного диаметра меньшей длины развивают большую силу на единицу потребляемой из сети электрической мощности. Это вероятно связано с различным влиянием распределения потокосцепления обмотки по радиальному размеру. Это позволяет заменять двигатель большего наружного диаметра с относительно низким отношением силы к потребляемой из сети мощности на двигатель, содержащий несколько (N) индукторов и несколько (N) якорей меньших наружных диаметров с улучшенным значением рассматриваемого удельного показателя. Такая конструкция представлена на фиг.2. Неподвижная часть содержит три магнитопровода индуктора, соприкасающихся по образующим, а подвижная часть содержит три якоря, соединенных между собой по торцам дисками. Другой вариант двигателя (см.фиг.3) содержит шесть индукторов, соприкасающихся между собой и с трубой, установленной в центре конструкции.

Данный линейный электродвигатель имеет преимущества в технологичности его производства, так как при этом закладывается конструктивное решение по изготовлению хотя и нескольких индукторов и якорей, но меньших наружных диаметров. Одновременно у линейного электродвигателя с N индукторами и N параллельными якорями в отличие от прототипа, имеющего один общий индуктор и N якорей, происходит полная магнитная развязка магнитных потоков всех пар индуктор-якорь, что также существенно улучшает указанный удельный показатель и показатели удельных значений силы на единицу массы и линейного размера двигателя. При этом снижаются относительные значения материалоемкости и габаритов двигателя.

Использование: в дискретном линейном электроприводе. Сущность изобретения: магнитопроводы обмотки индуктора выполнены в виде магнитных оснований 2 с полюсами 3, чередующимися с немагнитными втулками 4. Концентричные обмотки 8 и магнитопроводы в виде магнитных оснований 2 с полюсами 4 якоря выполнены в виде стержня 9, на котором резьбовым соединением крепятся магнитные гайки 10, чередующиеся с немагнитными гайками. Магнитопроводы соприкасаются по образующим. 3 ил.

ЛИНЕЙНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ, содержащий N параллельных якорей и индуктор с цилиндрическим магнитопроводом и обмотками, концентрично размещенными относительно якорей, отличающийся тем, что магнитопровод индуктора выполнен в виде N цилиндрических магнитопроводов меньшего диаметра, соприкасающихся по образующим, а якори соединены по обоим торцам.