ЛИНЕЙНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ ВОЗВРАТНО-ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ Российский патент 1998 года по МПК H02K33/12 

Изобретение относится к электрическим машинам, в частности к линейным электродвигателям возвратно-поступательного движения.

Известны конструкции линейных электродвигателей [1], в которых возвратно-поступательное движение якоря создается применением возбуждающей катушки и возвратной пружины. При этом одно устойчивое положение якоря достигается пружинным механизмом при отключенном питании, а другое - подключением возбуждающей катушки к источнику питания.

Прототипом данного технологического решения является линейный электродвигатель [2], содержащий возбуждающие катушки прямого и обратного хода и ферромагнитный якорь с направляющей, выполненной из немагнитного материала. Недостатком данной конструкции является повышенный коэффициент трения между якорем и охватывающей его направляющей в виде трубы, невозможность точной фиксации якоря в крайних положениях, трудность механического присоединения якоря при его внутреннем расположении к исполнительному механизму.

Цель изобретения - упрощение конструкции, расширение функциональных возможностей, улучшение технико-экономических показателей электродвигателя.

В устройстве, содержащем общие с прототипом [2] возбуждающие катушки прямого и обратного хода, ферромагнитный якорь с направляющей, выполненной из немагнитного материала, указанная выше цель по совершенствованию конструкции линейного электродвигателя, достигается тем, что якорь выполнен в виде тонкостенной трубы из магнитомягкого ферромагнетика, внутри которой по центру ее помещена направляющая ось, выполненная из высокопрочного немагнитного материала и состоящая из трех участков, среди которых средний участок имеет больший диаметр, чем крайние участки, на крайних участках направляющей оси помещены и закреплены каркасы, выполненные из прессованного магнитодиэлектрика, с размещенными в них проводниками возбуждающих катушек и обратного хода, на среднем участке оси размещена на скользящей посадке опорная втулка, выполненная из немагнитного материала, к которой жестко прикреплен якорь, к торцевым поверхностям опорной втулки прикреплены шайбы, выполненные из магнитомягкого ферромагнитного материала, к торцевым поверхностям каркасов, обращенных к опорной втулке прикреплены кольца из пористого упругого материала, наружный диаметр которых равен диаметру каркаса, а их внутренний диаметр выполнен большим, чем диаметр средней части направляющей оси, внутри указанных колец к торцевым поверхностям каркасов примыкают и прикреплены постоянные магниты кольцевой формы, намагниченные аксиально, причем аксиальная длина магнитов выполнена меньшей, чем аксиальная длина колец из пористого упругого материала.

Согласно п. 2 формулы изобретения, линейный электродвигатель отличается тем, что тонкостенный трубчатый якорь выполнен разрезным в аксиальном направлении с отогнутыми краями вдоль линии разреза с возможностью подсоединения к этим краям крепежных элементов исполнительного механизма.

На фиг. 1 изображена конструкция линейного электродвигателя, содержащая якорь 1, выполненный в виде тонкостенной трубы из магнитомягкого ферромагнетика, внутри которой по центру помещена направляющая ось, выполненная из высокопрочного немагнитного материала и состоящая из трех участков: среднего участка 2, имеющего больший диаметр, и двух крайних участков 3 меньшего диаметра. На крайних участках 3 закреплены каркасы 4, выполненные из прессованного магнитодиэлектрика в которых размещаются проводники возбуждающих катушек 5. На среднем участке 2 оси на скользящей посадке размещена опорная втулка 6, выполненная из немагнитного материала, к которой жестко прикреплен трубчатый якорь 1. К торцевым поверхностям втулки 6 прикреплены магнитомягкие шайбы 7. К торцевым поверхностям каркасов 4, обращенных к втулке 6, прикреплены кольца из пористого упругого материала 8 и кольцевые постоянные магниты 9, помещенные внутри колец 8, причем аксиальная длина магнитов 9 выбирается меньшей, чем у колец 8. Постоянные магниты 9 намагничены аксиально.

На фиг. 2 изображен в поперечном сечении вариант конструкции якоря 1, при котором тонкостенная труба выполнена разрезной в аксиальном направлении с отогнутыми краями 10 вдоль линии разреза для подсоединения к этим краям крепежных элементов исполнительного механизма.

Принцип действия линейного электродвигателя с возбуждающими катушками прямого и обратного хода общеизвестен и заключается в том, что при подаче поочередно питания на указанные катушки достигается возвратно-поступательное движение якоря, причем якорь движется в сторону катушки, подключенной в данный момент к источнику питания. Особенность работы данного электродвигателя заключается в том, что к моменту окончания цикла однонаправленного движения якоря опорная втулка 6 через шайбу 7 соприкасается с упругим кольцом 8 и начинает сжимать его, в результате чего наружный диаметр кольца 8 увеличивается, кольцо 8 поджимается к внутренней поверхности трубчатого якоря 1 и резко тормозит его. К моменту окончания торможения якоря шайба 7 оказывается прижатой к постоянному магниту 9 и удерживается в этом положении силой притяжения постоянного магнита 9 вследствие замыкания магнитной цепи, образуемой соответствующими магнитными участками элементов 1, 4, 9 и 7. Так образуется своеобразная магнитная защелка, фиксирующая якорь 1 в крайнем положении при отсутствии тока в катушке, вызвавшей данное перемещение якоря. Для снятия действия защелки и возможности движения якоря в противоположном направлении необходимо подать на возбуждающую катушку обратного хода импульс тока, форсированный в своей начальной части. Далее процесс работы повторяется, но при движении якоря в противоположную сторону.

Линейный электродвигатель содержит якорь 1, выполненный в виде тонкостенной трубы из магнитомягкого ферромагнетика. Внутри якоря по его центру помещена немагнитная направляющая ось, состоящая из трех участков, из которых средний участок 2 имеет больший диаметр, чем крайние участки 3. На крайних участках 3 помещены и закреплены каркасы 4, выполненные из прессованного магнитодиэлектрика, в которых располагаются проводники возбуждающих катушек 5. На среднем участке оси 2 на скользящей посадке установлена опорная втулка 6, выполненная из немагнитного материала, к которой жестко прикреплен трубчатый якорь 1. Для фиксации якоря в крайних положениях применяются магнитные защелки, содержащие магнитомягкие шайбы 7 и кольцевые постоянные магниты 9. Кольца 8, выполненные из упругого пористого материала и охватывающие магниты 9, реализуют функцию торможения перед остановкой якоря, улучшая технико-экономические показатели линейного электродвигателя. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Линейный электродвигатель возвратно-поступательного движения, содержащий возбуждающие катушки прямого и обратного хода, ферромагнитный якорь с направляющей, выполненной из немагнитного материала, отличающийся тем, что якорь выполнен в виде тонкостенной трубы из магнитомягкого ферромагнетика, внутри которой по центру помещена направляющая ось, выполненная из немагнитного материала и состоящая из трех участков, средний из которых имеет больший диаметр, чем крайние участки, на крайних участках направляющей оси помещены и закреплены каркасы, выполненные из прессованного магнитодиэлектрика, с размещенными в них проводниками возбуждающих катушек прямого и обратного хода, на среднем участке оси размещена на скользящей посадке опорная втулка, выполненная из немагнитного материала, к которой жестко прикреплен якорь, к торцевым поверхностям опорной втулки прикреплены шайбы, выполненные из магнитомягкого ферромагнитного материала, к торцевым поверхностям каркасов, обращенных к опорной втулке, прикреплены кольца из пористого упругого материала, наружный диаметр равен диаметру каркаса, а их внутренний диаметр выполнен большим, чем диаметр средней части направляющей оси, внутри указанных колец к торцевым поверхностям каркасов примыкают и прикреплены постоянные магниты кольцевой формы, намагниченные аксиально, причем аксиальная длина магнитов выполнена меньшей, чем аксиальная длина колец из пористого упругого материала. 2. Электродвигатель по п.1, отличающийся тем, что тонкостенный трубчатый якорь выполнен разрезным в аксиальном направлении с отогнутыми краями вдоль линии разреза с возможностью присоединения к этим краям крепежных элементов исполнительного механизма.