ЛИНЕЙНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ Российский патент 1995 года по МПК H02K33/12 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрическим машинам, в которых якорь перемещается по некоторой прямой, и может быть использовано в системах автоматического управления.

Известны линейные электродвигатели, содержащие корпус, наружные и внутренние полюса, обмотки, цилиндрический якорь, имеющий на концах форму усеченного конуса, немагнитную втулку, выполняющую одновременно функцию направляющей и подшипника скольжения для якоря [1] Такие двигатели не обеспечивают высокую точность позиционирования в крайних положениях и не позволяют сохранять неизменными эти положения при переменной нагрузке, действующей на якорь.

Известен линейный электродвигатель, содержащий намагничивающие катушки, выполненные из ферромагнитного материала, корпус, якорь, внутренний и внешний полюса, снабженные стаканами с наружной стороны, в днище которых имеются отверстия [2]
Немагнитная направляющая выполнена в виде трубки, что затрудняет получение внутреннего диаметра с высокой точностью и качеством поверхности. Наличие стаканов усложняет конструкцию электродвигателя, увеличивает его габариты. В момент пуска двигателя электромагнитная сила в несколько раз меньше максимальной, что сужает область применения устройства.

Целью изобретения является упрощение устройства, улучшение его параметров.

Цель достигается тем, что намагничивающие катушки снабжены пусковой обмоткой, расположенной внутри последних, внутренний полюс снабжен кольцеобразными уплотнениями из немагнитного материала, установленными на его торцах, внутренний диаметр которых меньше его внутреннего диаметра, втулка немагнитной направляющей выполнена в виде двух частей, установленных в наружных полюсах, внутренний диаметр которых меньше внутреннего диаметра внутреннего полюса для установки в них полюса. Аксиально расположенные намагничивающие катушки установлены внутри цилиндрического ферромагнитного корпуса с кольцевыми наружными полюсами и внутренним полюсом между катушками, ферромагнитный якорь на штоке, установленный с возможностью поступательного перемещения между полюсами, причем между полюсами и якорем размещена немагнитная направляющая в виде втулками. Электромагнитная сила пропорциональна напряженности магнитного поля. Напряженность Н внутри катушки средним радиусом R определяется:
Н=IW/R, где I ток в катушке;
W число витков катушки.

Из формулы видно, что напряженность поля можно увеличить за счет увеличения тока в момент пуска, но для этого требуются сильные электронные устройства. Наличие пусковой обмотки, расположенной внутри катушки, позволяет увеличить напряженность магнитного поля за счет подачи импульса напряжения в момент пуска начало движения якоря, когда требуется большая величина электромагнитной силы.

Кольцеобразные уплотнения, установленные на торцовые поверхности внутреннего полюса, уменьшают перетекание воздуха при движении якоря в крайние положения. Происходит сжатие воздуха, что способствует безударной фиксации якоря. Выполнение втулок немагнитной составляющей в виде двух частей значительно упрощает их изготовление с высокой точностью и качеством поверхности. Обе части втулки одновременно являются подшипниками скольжения для штока, перемещающегося по ним в аксиальном направлении. В случае износа втулку легко заменить. При необходимости втулка позволяет вращать якорь.

На чертеже показано предлагаемое устройство.

Линейный электродвигатель состоит из цилиндрического ферромагнитного корпуса 1, кольцевых наружных полюсов 2 и внутреннего полюса 3, ферромагнитного якоря 4, немагнитной направляющей втулки в виде двух частей 5, установленных в наружных полюсах 2, намагничивающих катушек 6, внутри которых расположены пусковые обмотки 7. На торцовые поверхности внутреннего полюса 3 установлены кольцеобразные уплотнения 8. Якорь 4 соединен со штоком 9, состоящим из двух частей. Кольцеобразные уплотнения 8 выполнены из немагнитного антифрикционного материала, например фторопласта. Обе части втулки 5 изготавливают из антифрикционного материала, например бронзы.

Устройство работает следующим образом.

Пусть якорь 4 находится в крайнем правом положении. На левую катушку 6 подается постоянное напряжение и одновременно на левую пусковую обмотку 7 подается импульсное напряжение. При подаче напряжений возникает нарастающий магнитный поток, проходящий через левый наружный полюс 2, воздушный зазор, якорь 4, внутренний полюс 3, корпус 1. Под действием электромагнитной силы якорь перемещается влево, происходит сжатие воздуха, находящегося между якорем 4, пусковой обмоткой 7, левым наружным полюсом 2. За счет сжатия воздуха происходит существенное смягчение удара якоря 4 о наружный полюс 2, после чего происходит фиксация якоря в крайнем левом положении, независимо от силы, действующей на шток 9. Для перемещения якоря в крайнее правое положение напряжение снимается с левой катушки и подается на правую катушку с одновременной подачей импульсного напряжения на правую пусковую обмотку.

Использование: в системах автоматического управления. Сущность изобретения: в линейном электродвигателе намагничивающие катушки выполнены с пусковой обмоткой, расположенной внутри последних, на торцовые поверхности внутреннего полюса установлены кольцеобразные уплотнения из немагнитного материала. Немагнитные направляющие выполнены в виде втулок, установленных в наружных полюсах. Корпус, наружные и внутренние полюса, якорь выполнены из ферромагнитного материала. В момент пуска электромагнитная сила увеличена в 2 3 раза. В крайних положениях якоря происходит мягкая фиксация. Все детали устройства представляют собой тела вращения, что упрощает изготовление двигателя и его сборку. 1 ил.

ЛИНЕЙНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ, содержащий аксиальные намагничивающие катушки, установленные в цилиндрическом ферромагнитном корпусе с кольцевыми наружными полюсами и внутренним полюсом между катушками, и ферромагнитный якорь на штоке, установленный с возможностью поступательного перемещения между полюсами, причем между полюсами и якорем размещена немагнитная направляющая в виде втулки, отличающийся тем, что намагничивающие катушки снабжены пусковой обмоткой, расположенной внутри последних, а внутренний полюс снабжен кольцеобразными уплотнениями из немагнитного материала, установленными на его торцах, внутренний диаметр которых меньше его внутреннего диаметра, втулка немагнитной направляющей выполнена в виде двух частей, установленных в наружных полюсах, внутренний диаметр которых меньше внутреннего диаметра внутреннего полюса для установки в них штока.