ЛИНЕЙНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ Российский патент 1995 года по МПК H02K41/03 

Изобретение относится к электрическим машинам, в частности к электрическим двигателям с возвратно-поступательным перемещением подвижной части, и может быть использовано в линейных электроприводах, например, исполнительных органов рабочих механизмов.

Известен линейный электродвигатель, содержащий подвижную часть в виде ферромагнитного стержня, опирающегося на подшипники и располагающегося в расточке статора, состоящего из цилиндрического ярма с установленными в нем кольцевыми катушками, между которыми размещены ферромагнитные кольца, имеющие обращенные вниз радиальные разрезы [1]
Известен линейный электродвигатель, содержащий статор, включающий по меньшей мере одну намагничивающую катушку и полюсы в виде ферромагнитных колец, а также якорь с полюсами в виде ферромагнитных шайб [2]
Недостаток этих двигателей заметные потери мощности на вихревые токи в массивных токопроводящих деталях, что приводит к увеличению потребляемой из сети мощности и снижению тяговой силы.

Цель изобретения увеличение развиваемой силы и уменьшение потребляемой из сети мощности на единицу массы двигателя.

Это достигается тем, что в линейном электродвигателе с вертикальной осью ферромагнитные кольца статора имеют сквозной радиальный разрез; такой же разрез имеют ферромагнитные шайбы якоря; при этом указанные разрезы полюсов статора и якоря располагаются в диаметрально противоположных направлениях.

На чертеже изображен линейный электродвигатель, общий вид.

Он содержит статор, включающий кольцеобразные ферромагнитные полюсы корпус 1, торцевые элементы 2, шунтирующие элементы 3, между которыми расположены немагнитные вставки 4, охватывающие намагничивающую катушку 5, а также якорь, включающий стержень 6, на котором расположены полосы в виде ферромагнитных шайб 7, разделенных немагнитными шайбами 8. Поверхность якоря может иметь защитное покрытие 9. Если статор состоит из нескольких секций, то они отделены одна от другой немагнитными обручами 10. Кольцевые полюсы 1 3, немагнитные вставки 4 и обручи 10 (последние в случае многокатушечного статора) имеют сквозной радиальный разрез, расположенный по одну сторону от оси 11 двигателя, а сквозной радиальный разрез полюсов якоря в виде ферромагнитных шайб 7, а также немагнитных шайб 8 и немагнитного покрытия 9 располагаются по другую сторону оси 11 и диаметрально противоположно по отношению к разрезу указанных частей статора. Ось 11 двигателя имеет вертикальное расположение.

Линейный электродвигатель работает следующим образом.

При отсутствии тока в катушке (катушках) 5 якорь двигателя занимает произвольное положение в пределах рабочего хода вдоль оси 11. При подаче тока в катушку 5 создаваемый током магнитный поток проходит по кольцеобразным ферромагнитным полюсам 1 3 статора и ферромагнитным полюсам в виде шайб 7 якоря, в результате этого якорь приходит в движение вдоль оси 11, преодолевая нагрузку. Если число катушек 5 равно или больше трех, движение якоря в каждую из двух сторон вдоль оси 11 теоретически может быть бесконечным. Вследствие того, что кольца 1 4 и 10 статора имеют сквозной радиальный разрез, а шайбы 7 9 якоря имеют такой же разрез, вихревые токи по данным (токопроводящим) деталям не замыкаются. Разрезы ферромагнитных колец 1 3 статора и ферромагнитных шайб 7 якоря создают осевую асимметрию сил взаимодействия между статором и якорем во всех случаях, кроме одного, когда эти разрезы наиболее удалены друг от друга, т.е. диаметрально противоположны, равны по ширине прорезей, а стенки каждой прорези параллельны. В случае наиболее близкого расположения разрезов статора и якоря между последними создается максимальная сила радиального магнитного притяжения, амплитуда которой находится в том месте пространства между статором и якорем, которое наиболее удалено от совмещенных разрезов. При горизонтальном или наклонном расположении оси 11 двигателя это будет подъемная сила, если разрезы расположены ниже оси 11.

Изобретение позволяет уменьшить потери на вихревые токи статора и якоря, проходящие как в ферромагнитных, так и в немагнитных (токопроводящих) деталях (кольцах и шайбах) двигателя. Кроме того возрастает быстродействие линейного двигателя, так как при наличии разрезов уменьшаются индуктивности контуров вихревых токов колец статора и шайб якоря; увеличивается тяговая сила, снижается потребление из сети мощности на единицу массы двигателя, уменьшается до нуля сила трения в местах разрезов колец статора и шайб якоря.

Использование: в линейных электроприводах, например, исполнительных органов рабочих механизмов. Сущность изобретения: линейный электродвигатель включает кольцеобразные ферромагнитные полюсы: корпус 1, торцевые элементы 2, шунтирующие элементы 3, между которыми расположены немагнитные вставки 4, охватывающие намагничивающую катушку 5, а также якорь, включающий стержень 6, на котором расположены полюсы в виде ферромагнитных шайб 7, разделенных немагнитными шайбами 8. Вследствие того, что кольцевые элементы 1-4 и 10 статора имеют сквозной радиальный разрез, а шайбы 7-9 якоря имеют такой же радиальный разрез, диаметрально противоположный разрезу статора, устраняется осевая асимметрия сил взаимодействия между статором и якорем. 1 ил.

ЛИНЕЙНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ, содержащий статор, включающий по меньшей мере одну намагничивающую катушку и полюса в виде ферромагнитных колец, а также якорь с полюсами в виде ферромагнитных шайб, отличающийся тем, что ферромагнитные кольца статора и шайбы якоря выполнены со сквозным радиальным разрезом, причем ось электродвигателя вертикальна, а разрезы колец его статора и шайб якоря диамтерально противоположны.