ЛИНЕЙНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 2001 года по МПК H02K41/02 H02K33/12 F16F9/16 F16J1/24 

Изобретение относится к электрическим двигателям с возвратно-поступательным движением исполнительного органа и может быть использовано для привода автоматических устройств, в частности в качестве исполнительных механизмов рентгенорадиометрических сепараторов.

Известен линейный электродвигатель, содержащий статор, состоящий из цилиндрического ярма с запресованными в нем ферромагнитными кольцами, между которыми запрессованы катушки. В образованных ферромагнитными кольцами, крышками и ярмом пазах установлена подвижная часть, выполненная в виде ферромагнитного "стержня в форме цилиндра, а внутренняя поверхность подшипников повторяет форму подвижной части. (Авт.св. СССР N 860229, H 02 К 4/25, 1981, БИ N 32).

Известен электрический двигатель возвратно-поступательного движения, содержащий неподвижный цилиндрический индуктор с магнитопроводом и обмоткой в кольцевом пазу и расположенный соосно с ним подвижный якорь с магнитопроводом и короткозамкнутой обмоткой, уложенной в кольцевой паз, а на якоре расположен дополнительный подпружиненный цилиндрический магнитопровод. (Авт. св. СССР N 1169096, H 02 К 33/02, 1985, БИ N 27).

Известные двигатели недостаточно долговечны и надежны в работе, особенно в ударном режиме из-за несимметричного усталостного износа подвижного якоря.

Наиболее близким к заявляемому является линейный электродвигатель с выполненными из ферромагнитного материала корпусом, снабженным полюсами, якорем и направляющей, при этом ферромагнитные полюса снабжены с внешней стороны ферромагнитными стаканами, в днище которых имеются отверстия, и в ферромагнитном корпусе, полюсах и стаканах выполнены прорези по образующей и по радиусу, при этом все прорези совмещены и обращены вниз. (Авт.св. СССР N 838938, H 02 К 33/02, 1981, БИ N 22).

Этот двигатель также не обладает достаточной долговечностью и надежностью работы из-за несимметричного износа рабочего элемента - вала-якоря.

Задачей изобретения является повышение надежности и долговечности работы линейного двигателя.

Задача решается тем, что в линейном двигателе возвратно-поступательного движения, включающем корпус с катушками, вал-якорь, демпферный цилиндр с поршнем и обратным клапаном, согласно изобретению поршень снабжен сквозными каналами истечения газа с возможностью инициирования момента вращения, и на внутренней поверхности демпферного цилиндра выполнены продольные пазы на длину, меньшую, чем длина хода поршня, при этом направление каналов истечения соответствует условию: продольные оси каналов не коллинеарны продольной оси вала-якоря и не совпадают ни с одной плоскостью, проходящей через эту ось.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое решение отличается тем, что
- поршень снабжен сквозными каналами истечения газа с возможностью инициирования момента вращения;
- на внутренней поверхности демпферного цилиндра выполнены продольные пазы;
- длина продольных пазов короче длины хода поршня;
- направление каналов истечения соответствует условию: продольные оси каналов не коллинеарны продольной оси вала-якоря и не совпадают ни с одной плоскостью, проходящей через эту ось.

Таким образом, заявляемое решение соответствует критерию "новизна".

Сравнение заявляемого решения с аналогами не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа. Что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "изобретательский уровень".

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен разрез линейного двигателя, а на фиг. 2 - разрез по А-А демпферного цилиндра.

Линейный двигатель возвратно-поступательного движения содержит корпус 1, катушки 2, 3, вал-якорь 4 с рабочим органом 5, демпферный цилиндр 6 с продольными пазами 7, поршень 8 с сквозными каналами истечения 9, выполненными по внешней образующей и в теле поршня, обратный клапан 10.

Линейный двигатель возвратно-поступательного движения работает следующим образом.

Катушка 2 прямого хода инициирует движение вала-якоря 4 в рабочем направлении с выполнением физического воздействия рабочим органом 5, катушка 3 возвращает вал-якорь в исходное положение. Процесс повторяется с высокой скоростью и частотой рабочих ходов.

Ударные нагрузки снижаются демпферным цилиндром 6 и поршнем 8 при обратном ходе вала-якоря. В процессе обратного хода поршень не испытывает существенного торможения, так как сжимаемый газ свободно выходит через продольные пазы 7 демпферного цилиндра 6 в смежную полость последнего.

Так как продольные пазы короче длины хода поршня, последний сжимает в конечной стадии обратного хода газ, одновременно запирается обратный клапан 10 и при торможении поршня сжатый газ выбрасывается через сквозные каналы в поршне с инициированием реактивных сил, воздействующих на поршень. Расположение сквозных каналов аналогично расположению каналов истечения в Сегнеровом колесе (Советский энциклопедический словарь. -М.: Советская энциклопедия, 1984, с. 1181) и способствует возникновению момента вращения на валу-якоре, что позволяет осуществлять шаговый поворот вала-якоря на 2-5^o за каждый ход.

Постоянное вращение вала-якоря в течение длительной эксплуатации позволяет повысить износостойкость последнего за счет симметричного усталостного износа, особенно в зоне рабочего органа 5. При динамичных нагрузках за счет симметричного распределения усталостного износа продлевается срок работоспособности вала-якоря в 6-8 раз, что, в свою очередь, повышает надежность и долговечность работы линейного двигателя.

Использование: для привода автоматических устройств, в частности в качестве исполнительных механизмов рентгенорадиометрических сепараторов. Технический результат заключается в повышении надежности и долговечности работы. Линейный двигатель содержит корпус, катушки, вал-якорь с рабочим органом, демпферный цилиндр с обратным клапаном и поршнем, выполненным со сквозными каналами истечения газа, продольные оси которых не коллинеарны продольной оси вала-якоря и направлены аналогично каналам истечения газа Сегнерова колеса с возможностью инициирования момента вращения. На внутренней поверхности демпферного цилиндра выполнены продольные пазы длиной, меньшей длины рабочего хода вала-якоря. 2 ил.

Линейный двигатель возвратно-поступательного движения, включающий корпус, катушки, вал-якорь с рабочим органом, демпферный цилиндр с поршнем и обратным клапаном для снижения ударных нагрузок при обратном ходе вала-якоря, отличающийся тем, что поршень снабжен сквозными каналами истечения газа, продольные оси которых не коллинеарны продольной оси вала-якоря и не совпадают ни с одной плоскостью, проходящей через эту ось, так, что они направлены аналогично каналам истечения Сегнерова колеса с возможностью инициирования крутящего момента, при этом на внутренней поверхности демпферного цилиндра выполнены продольные пазы, длина которых короче длины хода поршня.