ЛИНЕЙНЫЙ АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 1997 года по МПК H02K41/25 

Изобретение относится к электромашиностроению и может найти применение в приводах линейного или возвратно-поступательного движения, например, в приводах транспортных средств, колебательных виброприводов и т.д.

Изобретение направлено на решение задачи, заключающейся в повышении энергетических показателей и упрощении конструкции линейного асинхронного двигателя.

Известен линейный асинхронный двигатель, якорь которого состоит из магнитопровода, на поверхности которого уложена кольцевая обмотка, выполненная из чередующихся элементов ферромагнитного и электропроводящего материалов причем на поверхности магнитопровода выполнены пазы, в которые уложены шины, соединенные посредством пайки с электропроводящими элементами [1] Недостатком устройства является сложность конструкции и малая надежность в работе, связанная с необходимостью пайки отдельных элементов обмотки якоря.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к изобретению является линейный асинхронный двигатель, содержащий двухсторонний индуктор и якорь в виде электропроводящей полосы со сквозными пазами, заполненными шихтованными из ферромагнитных пластин вкладышами, причем пластины вкладышей расположены в плоскостях нормальных к продольной оси якоря, а сам якорь по толщине выполнен из двух частей, которые зажимают между собой хвостовики пластин вкладышей [2]
У прототипа и заявляемого изобретения имеются сходные существенные признаки двухсторонний индуктор и якорь в виде электропроводящей полосы со сквозными пазами, заполненными шихтованными из ферромагнитных пластин вкладышами.

Недостатками прототипа являются низкие энергетические показатели, которые обусловлены наличием открытых пазов на якоре, высокой неравномерностью магнитного поля вдоль воздушного зазора и как следствие наличием высших гармонических полей, снижающих энергетические показатели двигателя, кроме того, открытый паз обуславливает высокий коэффициент воздушного зазора (коэффициент Картера), что вызывает увеличение эффективного воздушного зазора и увеличение намагничивающего тока, что снижает к.п.д. и cosΦ. Кроме того, поперечное расположение пластин вкладышей обуславливает установку в пазы небольшого числа крупных по размеру ферромагнитных пластин, что увеличивает потери в стали на вихревые токи. Поперечное расположение пластин вызывает также трудности их закрепления на якоре, т.е. необходимость выполнения хвостовиков и разъемное выполнение электропроводящей полосы, что усложняет конструкцию.

Цель изобретения повышение энергетических показателей путем применения полузакрытых пазов и уменьшения размеров ферромагнитных пластин, а также упрощение конструкции.

Для достижения цели заявляемое изобретение линейный асинхронный двигатель содержит следующие общие, выраженные определенными понятиями существенные признаки, совокупность которых направлена на решение связанной с целью изобретения задачи: двухсторонний индуктор и якорь, выполненный в виде электропроводящей полосы со сквозными пазами. Пазы заполнены ферромагнитными пластинами вкладышей, которые выполнены в форме поперечного сечения паза свыступами по краям. Вкладыши установлены в плоскости, параллельной продольной оси якоря. В одном из концов паза выполнена поперечная прорезь в которой установлен стопорный вкладыш, имеющий форму прорези. Стопорный вкладыш выполнен с выступами с двух сторон, которые отогнуты в сторону от воздушного зазора.

По отношению к прототипу у заявляемого изобретения имеются следующие отличительные признаки: пластины вкладышей выполнены в форме поперечного сечения паза с выступами по краям. Вкладыши установлены в плоскости параллельной оси якоря. Это позволяет получить полузакрытый паз и уменьшить размеры ферромагнитных пластин и, таким образом, повысить энергетические показатели.

В конце паза выполнена поперечная прорезь, в которой установлен стопорный вкладыш, который имеет форму прорези. Стопорный вкладыш имеет выступы с двух сторон, отогнутые в сторону от воздушного зазора. Это позволяет закрепить ферромагнитные пластины в пазу наиболее простым способом, упрощая конструкцию по сравнению с прототипом.

Между отличительными признаками и целью изобретения существует следующая причинно-следственная связь: выполнение пластин вкладышей в форме поперечного сечения паза с выступами по краям и установка их в пазах параллельно оси якоря позволяет получить полузакрытый паз и, таким образом, повысить энергетические показатели устройства, кроме того, указанные отличительные признаки позволяют уменьшить размеры вкладышей и уменьшить потери на вихревые токи.

Выполнение в конце паза поперечной прорези и установка в нее стопорного вкладыша, имеющего форму прорези с двумя выступами, отогнутыми в сторону от воздушного зазора, обеспечивают простую сборку и крепление ферромагнитных пластин вкладышей, что упрощает конструкцию устройства.

По имеющимся у авторов сведениям, совокупность существенных признаков, характеризующих сущность изобретения не известна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критерию "новизна".

По мнению авторов, сущность изобретения не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, так как из него не выявляется вышеуказанное влияние на получаемый технический результат новое свойство объекта совокупности признаков, которые отличают от прототипа заявляемое изобретение, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "изобретательский уровень".

Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность изобретения, в принципе может быть многократно использована в линейных асинхронных двигателях с получением технического результата, заключающегося в получении полузакрытого паза якоря и простой конструкции закрепления вкладышей, обуславливающего обеспечение достижения поставленной цели повышение энергетических показателей и упрощение конструкции устройства, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "промышленная применимость".

На фиг. 1 изображеен продольный разрез двигателя; на фиг.2 - электропроводящая полоса якоря; на фиг.3 якорь в сборке; на фиг.4 - ферромагнитная пластина вкладыша; на фиг.5 стопорный вкладыш.

Изобретение содержит (фиг.1) два линейных индуктора 1,2, в пазах которых клиньями 3 закреплена трехфазная обмотка 4. Между индукторами 1,2 установлен якорь, состоящий из электропроводящей, например, меди полосы 5 со сквозными пазами 6, которые могут быть прямоугольными, однако целесообразнее у поверхности якоря выполнить скосы, например, полукруглые. В пазах 6 установлены ферромагнитные пластины вкладышей 7, которые имеют форму поперечного сечения паза 6 с выступами 8 по краям, необходимых для крепления вкладышей 7 в пазу 6. В приведенном варианте форма выступов 8 совпадает с формой скоса пазов 6, т.е. полукруглая. Вкладыши 7 установлены параллельно оси якоря. В конце паза 6 (фиг.2) выполнена прорезь 9, необходимая для заполнения паза 6 вкладышами 7. Для закрепления вкладышей 7 в поперечной прорези 9 установлен стопорный вкладыш 10, имеющий форму прорези 9 с выступами с двух сторон "якоря", отогнутыми в сторону от воздушного зазор (фиг.3). На фиг.4 показан вид вкладыша 7 с выступами 8 для крепления вкладышей в пазу. На фиг.5 показан стопорный вкладыш 10, пунктиром показана линия загиба стопорного вкладыша после сборки якоря.

Сборка якоря включает следующие этапы: через прорезь 9 вкладыши 7 устанавливают в пазах 6. С целью плотной упаковки вкладышей последние (вкладыши 7) устанавливают в прорезь 9 с натягом, а стопорный вкладыш 10 устанавливают забивкой, после чего выступы вкладыша 10 отгибают в сторону от воздушного зазора, т.е. в зону лобовых частей. Процесс упаковки и закрепления вкладышей 7 одновременно во всех пазах 6 легко поддается автоматизации.

Работает устройство следующим образом. При включении обмоток 4 линейных индукторов 1 и 2 создается общий магнитный поток, который замыкается через рабочие воздушные зазоры и ферромагнитные вкладыши 7, при этом в электропроводящей полосе 5 индуцируются токи, которые, взаимодействуя с магнитным полем индукторов 1 и 2, обуславливают появление тяговой силы и движение якоря. Предлагаемое исполнение и установка ферромагнитных вкладышей 7 позволяют получить оптимальное закрытие пазов 6, что уменьшает высшие гармонические в магнитном поле, уменьшает намагничивающий ток и, таким образом, повышает энергетические показатели двигателя (к.п.д. коэффициент мощности и т.д.), этому же служит уменьшение размеров вкладышей 7.

Таким образом, изобретение обладает простотой конструкции и позволяет повысить энергетические показатели устройства.

Изобретение представляет значительный интерес для народного хозяйства, т. к. позволяет упростить конструкцию двигателя и уменьшить расход электроэнергии в рабочем режиме, что положительно скажется на состоянии окружающей среды.

Изобретение не оказывает отрицательного воздействия на состояние окружающей среды.

Использование: в линейных электроприводах линейного или возвратно-поступательного движения. Сущность изобретения: в двигателе, содержащем двухсторонний индуктор 1 и 2 и якорь в виде электропроводящей полосы 5 со сквозными пазами 6, пазы 6 заполнены шихтованными вкладышами 7, имеющими форму поперечного сечения паза 6 с выступами по краям. В конце паза 6 выполнена поперечная прорезь в которой установлен стопорный вкладыш. Через поперечную прорезь пазов 6 укладываются вкладыши 7. Последний вкладыш 7 устанавливается в прорезь с натягом, а стопорный вкладыш устанавливается забивкой, после чего его выступы отгибаются в сторону от воздушного зазора. Этот процесс легко поддается автоматизации. 5 ил.

Линейный асинхронный двигатель, содержащий двусторонний индуктор и якорь в виде электропроводящей полосы со сквозными пазами, заполненными шихтованными из ферромагнитных пластин вкладышами, отличающийся тем, что пластины вкладышей выполнены в форме поперечного сечения паза с выступами по краям и установлены в плоскости, параллельной продольной оси якоря, а в конце паза выполнена поперечная прорезь, в которой установлен стопорный вкладыш, имеющий форму прорези с выступами с двух сторон, отогнутыми в сторону от воздушного зазора.