ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ-КОМПРЕССОР Российский патент 1995 года по МПК H02K33/12 F04B35/04 

Изобретение относится к электромашиностроению, может быть использовано в электроприводах компрессоров или насосов.

Целью изобретения является увеличение производительности компрессора (насоса).

Указанная цель достигается тем, что электродвигатель-компрессор содержит магнитную систему с обмоткой, обеспечивающую синхронное перемещение в противоположные стороны ферромагнитных цилиндрических стаканов-поршней с уплотнительными кольцами, делящими корпус с фланцами на три полости, центральная из которых является рабочей с соответствующими клапанами, причем во всех трех полостях установлены упругие элементы.

Недостатком данной конструкции является малая производительность компрессора, обусловленная относительно малым объемом рабочей полости. Это объясняется тем, что величина тягового усилия непостоянна и зависит от длины воздушного зазора согласно уравнению
P= F² где P тяговое усилие;
F МДС, создаваемая обмоткой;
Λ_δ магнитная проводимость воздушного зазора;
δ воздушный зазор.

Из приведенного уравнения видно, что достаточное тяговое усилие обеспечивается только лишь на небольшом отрезке движения поршня, что ограничивает величину его хода и соответственно производительность компрессора.

Целью изобретения является увеличение производительности компрессора.

Указанная цель достигается тем, что крайние полости корпуса электродвигателя-компрессора также выполнены рабочими с соответствующими клапанами, ферромагнитные цилиндры-поршни закрыты и снабжены электропроводящими цилиндрами на внешней поверхности, а индуктор выполнен в виде цилиндрической ферромагнитной станины, в которую вставлены чередующиеся магнитные и немагнитные кольца, между которыми расположены кольцевые катушки обмотки однофазного конденсаторного асинхронного линейного двигателя, создающие по обе стороны центральной камеры противоположно направленные бегущие магнитные поля.

На чертеже изображен предлагаемый компрессор.

Компрессор состоит из ферромагнитной станины 1, в которую вставлены ферромагнитные кольца 2 и немагнитные кольца 3, необходимые для предотвращения замыкания магнитного потока через внутреннюю поверхность индуктора-цилиндра. Между ферромагнитными кольцами 2 расположены кольцевые обмотки 4 однофазного конденсаторного асинхронного линейного двигателя, которые электрически соединены в две параллельные группы (правую и левую) с фазосдвигающими конденсаторами и образуют два однофазных асинхронных линейных двигателя. С торцов компрессор герметично закрыт фланцами 5 и 6. Внутри индуктора расположены ферромагнитные закрытые цилиндры-поршни 7 и 8, снабженные электропроводящими цилиндрами 9 и 10. Поршни 7 и 8 разделяют внутреннюю полость компрессора на три рабочие камеры (полости) 11, 12, 13, каждая из которых имеет впускные 14, 15, 16 и выпускные клапаны 17, 18, 19. Кроме того, поршни 7 и 8 снабжены уплотнительными кольцами 20. Для рекуперации энергии в крайних положениях вторичных элементов-поршней используются реактивные элементы (пружины) 21, 22, 23.

Устройство работает следующим образом.

При питании однофазным переменным током кольцевых обмоток 4, расположенных в правой и левой частях индуктора относительно центральной полости (камеры) 12, соединенных между собой в сети с учетом пространственных и фазовых сдвигов создаются противоположно направленные бегущие магнитные поля. Схема управления (например, тиристорная) позволяет с заданной частотой переключать обмотки с фазосдвигающими конденсаторами правой и левой частей индуктора для изменения направления движения бегущих магнитных полей.

Взаимодействие индуктированных токов в электропроводящих цилиндрах 9, 10 вторичных элементов-поршней 7, 8 двигателя обуславливает синхронное возвратно-поступательное движение их в противоположных направлениях. При этом рабочий ход поршней происходит как при движении в противоположных (расходящихся) направлениях, так и при встречном друг к другу движении, что обусловлено использованием трех рабочих полостей (камер).

При подаче напряжения на кольцевые обмотки 4 индуктора по обе стороны центральной полости (камеры) 12 создаются противоположно направленные бегущим магнитные поля. Под действием этих полей поршни 7 и 8 начинают синхронное встречное движение, в результате чего в центральной полости (камере) 12 происходит сжатие воздуха, а в крайних полостях (камерах) 11 и 13 разряжение. В следующий момент времени под действием цепи управления электромагнитные бегущие поля индуктора изменяют свое направление и поршни начинают синхронно расходиться. При этом в рабочих полостях (камерах) 11 и 13 происходит сжатие воздуха, а в центральной полости (камере) 12 разряжение.

Так как компрессор (насос) имеет три рабочие полости (камеры), то поршни совершают рабочий ход как при движении навстречу друг с другу, так и при движении в противоположных направлениях, что обеспечивает его большую производительность.

Наличие индуктора однофазного конденсаторного асинхронного линейного двигателя в виде чередующихся ферромагнитных колец (шайб) и кольцевых катушек (обмоток) обеспечивает постоянство величины тягового усилия по всей длине хода поршней, что также повышает производительность компрессора.

Кроме того, для получения необходимой производительности компрессора возможно изменение объема рабочих полостей (камер) за счет изменения диаметра индуктора (цилиндра) и длины хода поршней путем набора требуемого количества ферромагнитных колец (шайб) и кольцевых катушек.

Использование: в электрических приводах воздушных компрессоров. Сущность изобретения: компрессор имеет три рабочие камеры 11 13 с соответствующими клапанами, причем в качестве поршней 7, 8 использованы вторичные элементы однофазного конденсаторного линейного асинхронного двигателя, выполненные в виде полых ферромагнитных цилиндров, закрытых с обеих сторон и имеющих на внешней поверхности электропроводящие стаканы 9, 10, а индуктор линейного цилиндрического двигателя содержит цилиндрическую ферромагнитную станину 1, в которую вставлены чередующиеся магнитные 2 и немагнитные 3 кольца, между которыми расположены кольцевые обмотки 4. Причем с торцов компрессор закрыт фланцами 5 и 6, а во всех трех полостях 11 13 установлены упругие элементы 21 23. 1 ил.

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ-КОМПРЕССОР, содержащий магнитную систему с обмоткой, обеспечивающую синхронное перемещение в противоположные стороны ферромагнитных цилиндрических стаканов-поршней с уплотнительными кольцами, делящие корпус с фланцами на три полости, центральная из которых является рабочей с соответствующими клапанами, причем во всех трех полостях установлены упругие элементы, отличающийся тем, что крайние полости корпуса также выполнены рабочими с соответствующими клапанами, ферромагнитные цилиндры-поршни закрыты и снабжены электропроводящими цилиндрами на внешней поверхности, а индуктор выполнен в виде цилиндрической ферромагнитной станины, в которой вставлены чередующиеся магнитные и немагнитные кольца, между которыми расположены кольцевые катушки обмотки однофазного конденсаторного асинхронного линейного двигателя, создающей по обе стороны центральной камеры противоположно направленные бегущие магнитные поля.