ЛИНЕЙНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД Российский патент 1995 года по МПК H02K41/25 

Изобретение относится к электротехнике.

Известен линейный электропривод, содержащий зубчатый индуктор с рабочей обмоткой, вторичный элемент, разделенные зазором, в котором для регулировки скорости размещен силовой полупроводниковый преобразователь [1]
Известен также линейный электропривод, принятый в качестве прототипа, в котором имеются зубчатый индуктор с рабочей обмоткой, вторичный элемент, ферромагнитный слой управления в рабочем зазоре и обмотка управления им, размещенная в пазах индуктора [2]
Недостатком прототипа является ограниченный диапазон регулирования тягового усилия, обусловленный принципиальными физическими ограничениями изменения магнитной проницаемости слоя управления. Пониженную надежность электропривод имеет из-за наличия только естественного охлаждения путем теплоотдачи в воздушную среду.

Задачей изобретения является создание линейного привода, который обладает более высокой надежностью и имеет более широкий диапазон регулирования тягового усилия.

Сущность изобретения заключается в том, что в линейном электроприводе, содержащем зубчатый индуктор с рабочей обмоткой, вторичный элемент и ферромагнитный слой управления в рабочем зазоре со средством управления им, индуктор с рабочей обмоткой размещен в корпусе с магнитной жидкостью, использованной в качестве ферромагнитного слоя управления в рабочем зазоре, а средство управления выполнено с возможностью изменения объемной концентрации магнитной жидкости в пределах зубцового деления в зазоре между вторичным элементом и индуктором, причем, по меньшей мере, часть корпуса, лежащая выше верхней плоскости зубцов индуктора, выполнена из диэлектрика, а недиэлектрическая часть корпуса выполнена из немагнитопроводящего металла.

Отличие электропривода заключается в том, что он снабжен корпусом, в котором размещен индуктор с рабочей обмоткой, корпус заполнен магнитной жидкостью, использованной в качестве ферромагнитного слоя управления в рабочем зазоре, и средство управления им выполнено с возможностью изменения объемной концентрации магнитной жидкости в пределах зубцового деления в зазоре между вторичным элементом и индуктором, по меньшей мере, часть корпуса, лежащая выше верхней плоскости зубцов индуктора выполнена диэлектрической, а недиэлектрическая часть корпуса выполнена из немагнитопроводящего металла.

Техническим результатом от использования заявляемого устройства является расширение диапазона регулирования тягового усилия при повышении максимального тягового усилия электропривода за счет повышенной плотности токов в обмотках индуктора и уменьшении немагнитного зазора между индуктором и вторичным элементом. Кроме того, повышается надежность электропривода путем защиты лобовых частей обмоток индуктора от механических воздействий.

На фиг.1-3 изображена принципиальная схема электропривода с магнитожидкостным управлением и охлаждением в статике; на фиг.4 показано распределение магнитного потока при максимальной концентрации магнитной жидкости над зубцами индуктора, т.е. при максимальном тяговом усилии электропривода.

Линейный электропривод содержит индуктор 1 с многофазной обмоткой 2, вторичный элемент 3, корпус 4 и устройство 5 управления объемной концентрацией магнитной жидкости в пределах зубцового деления, включающее обмотку 6 управления с магнитопроводом 7 и зубчатыми полюсными наконечниками 8. Корпус 4 выполнен либо полностью из диэлектрика, либо дно и части стенок ниже плоскости зубцов индуктора выполнены из немагнитопроводящего металла, а остальные части корпуса выполнены из диэлектрика. Причем устройство управления объемной концентрацией магнитной жидкости в пределах зубцового деления может быть другим.

Линейный электропривод работает следующим образом. При подключении обмотки 2 индуктора 1 к силовой питающей сети (не показана) и наибольшем токе в обмотке 6 управления магнитная жидкость 9 максимально втягивается в области с наибольшим значением напряженности магнитного поля, содаваемого этой обмоткой, т.е. в области, расположенные по оси зубчатых полюсных наконечников 8. Эти области совпадают с осями зубцов индуктора 1. Причем рабочий поток взаимоиндукции Ф при этом проходит через ярмо и зубец индуктора 1, слой магнитной жидкости 9, стенку корпуса 4, воздушный зазор 10 и замыкается во вторичном элементе 3 (фиг.4).

Магнитная проводимость магнитной цепи для рабочего магнитного потока взаимоиндукции Ф между индуктором 1 и вторичным элементом 3 и соответственно поток Ф будут большими, чем у прототипа при прочих равных условиях, так как из магнитной цепи исключаются магнитные сопротивления воздушного зазора между слоем управления и зубцами индуктора и самого слоя управления, подмагниченного до насыщения, имеющиеся у прототипа. Кроме того, при подключении обмотки 2 к питающей сети в области лобовых частей обмотки 2 возникает сложное неоднородное электромагнитное поле. При этом в магнитной жидкости возникает термомагнитная и смешанная конвекция: упорядоченное внутреннее перемещение твердых частиц относительно жидкой фазы, образующее совокупность микроскопических "мешалок" и усиливающее диффузионные процессы в магнитной жидкости, находящейся в переменном магнитном поле лобовых частей обмотки 2. Все эти процессы обеспечивают интенсивный отвод тепла от нагретых частей индуктора и лобовых частей обмотки 2.

Таким образом, предложенный электропривод в отличие от прототипа обладает более высокой надежностью и более широким диапазоном регулирования.

Использование: в линейных электроприводах. Сущность изобретения: электропривод содержит индуктор 1 с моногофазной обмоткой 2. вторичный элемент 3, корпус 4 и устройство 5 управления объемной концентрацией магнитной жидкости в пределах зубцового деления, включающее обмотку 6 управления с магнитопроводом 7 и зубчатыми полюсными наконечниками 8. Корпус выполнен либо полностью из диэлектрика, либо дно и части стенок ниже плоскости зубцов индуктора выполнены из немагнитопроводящего металла, а остальные части корпуса выполнены из диэлектрика. При подключении обмотки 2 индуктора 1 к питающей сети магнитная жидкость 9 максимально втягивается в области по оси зубчатых полюсных наконечников 8. Размещение индуктора с рабочей обмоткой в корпусе с магнитной жидкостью позволяет улучшить охлаждение лобовых частей обмоток, повысить надежность и расширить диапазон регулирования тягового усилия привода. 1 з. п. ф-лы. 4 ил.

1. ЛИНЕЙНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД, содержащий зубчатый индуктор с рабочей обмоткой, вторичный элемент и ферромагнитный слой управления им, отличающийся тем, что он снабжен корпусом, в котором размещен индуктор с рабочей обмоткой, корпус заполнен магнитной жидкостью, использованной в качестве ферромагнитного слоя управления в рабочем зазоре, и средство управления им выполнено с возможностью изменения объемной концентрации магнитной жидкости в пределах зубцового давления в зазоре между вторичным элементом и индуктором, по меньшей мере часть корпуса, лежащая выше верхней плоскости зубцов индуктора, выполнена диэлектрической. 2. Электропривод по п. 1, отличающийся тем, что недиэлектрическая часть корпуса выполнена из немагнитопроводящего металла.