ЭЛЕКТРОВИБРОПРИВОД Российский патент 2003 года по МПК H02K33/08 H02P7/62 

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электромагнитному приводу, а точнее к электромагнитным вибрационным двигателям возвратно-поступательного перемещения связанного с ним рабочего органа.

Во многих электромагнитных устройствах энергия магнитного поля используется для создания электромагнитных сил, вызывающих перемещение подвижных частей и совершающих механическую работу. Такие электромагнитные устройства называются электромагнитными двигателями (ЭМД) или электровибродвигателями в случае, если ЭМД и связанный с ним рабочий орган технологического устройства совершают возвратно-поступательные перемещения.

Изобретение относится к группе ЭМД, имеющих взаимоподвижные магнитные системы индуктора и якоря, в которых электромагнитные силы создаются путем взаимодействия их магнитных полей.

Известен ЭМД, состоящий из неподвижного двухполюсного магнитопровода индуктора с обмотками, охватывающего расположенный внутри его магнитопровод якоря, смонтированный с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль полюсов индуктора, при этом немагнитный зазор между полюсами индуктора и якорем остается постоянным. Для обеспечения электромагнитных сил обмотка индуктора содержит пару катушек, включенных встречно и связанных с источником постоянного тока, и расположенную между ними катушку, связанную с источникам переменного тока [1].

Встречное включение катушек постоянного тока позволяет получить в магнитной системе ЭМД магнитодвижущую силу (МДС), ориентированную также встречно. Величина МДС на каждой катушке определяется по формуле
F_п=I_п•W_п,
где индекс "п" означает отношение параметров к катушкам постоянного тока, а I - ток и W - число витков этих катушек.

Встречное включение МДС постоянных катушек при обеспечении в зазорах полюсов индуктора индукции (B_δ), равной половине величины насыщения стали (В_max), приводит к изменению индукции от B=+B_max/2 до В=0 и до В=-В_max/2 от одного полюса к другому. При прочих равных условиях сечение магнитопровода якоря с индукцией В=0 располагается в центре участка якоря, расположенного между полюсами индуктора.

При работе катушки переменного тока каждый полупериод возникает МДС, равная по величине соответствующей МДС катушек постоянного тока и противоположная по направлению на одной и согласная на другой.

Таким образом, каждый полупериод происходит сложение магнитодвижущих сил на участке якоря в зоне одной из катушек постоянного тока, а на другом - вычитание. При этом происходит перераспределение индукции в магнитопроводе якоря, расположенного между полюсами индуктора с частотой питающей сети переменного тока. Магнитное поле обмотки якоря, взаимодействуя с суммарным полем индуктора, приводит к появлению электромагнитной силы, перемещающей якорь. Для достижения равенства величин магнитодвижущих сил, создаваемых катушками постоянного и переменного тока, в силу специфики прохождения переменного и постоянного тока по катушкам обмоток при одном и том же напряжении питания, в катушках постоянного тока число витков увеличивается по сравнению с катушкой переменного тока на величину кратности соотношений их комплексных сопротивлений (один-два порядка). Магнитное поле катушки переменного тока индуцирует ЭДС в катушках постоянного тока величиной напряжения, определяемого соотношением числа витков обеих катушек, т.е. имеет место трансформация высоких напряжений (перенапряжение) в цепях постоянного тока, которые способны привести к пробою изоляции и выходу из строя электродвигателя. Использование в прототипе трех катушек в системе индуктора, подключение их к различным источникам питания и сложность коммутационных связей при встречном включении катушек постоянного тока свидетельствуют о конструктивной сложности описанного виброэлектродвигателя и с учетом вышесказанного о недостаточной его надежности.

Таким образом, целью изобретения является повышение надежности работы виброэлектродвигателя и упрощение его конструкции.

Цель, согласно изобретению, достигается за счет того, что в электровибродвигателе, содержащем индуктор с обмоткой в виде катушек, связанных с источниками постоянного и переменного тока, и якорь, обмотка индуктора включает пару катушек, соединенных параллельно с источником переменного тока и последовательно с источником постоянного тока, последним обеспечивая их встречное включение по постоянному току.

Сущность изобретения состоит в том, что с изменением конструкции индуктора, обмотка которого включает только две катушки, и одновременным подключением их к источникам постоянного и переменного тока указанным в формуле образом достигается поставленная цель, а именно: упрощение конструкции и повышение надежности работы с полным исключением возможности пробоя изоляции обмотки индуктора.

На прилагаемом к описанию чертеже схематически изображен предлагаемый электровибродвигатель.

Последний состоит из неподвижного магнитопровода 1 индуктора, обмотка которого образована парой катушек 2 и 3. Эти катушки связаны параллельно с источником 4 переменного тока и последовательно с источником 5 постоянного тока, который введен в их замкнутый контур, обеспечивая их встречное включение по постоянному току. Магнитопровод 1 выполнен с двумя полюсами, к которым через немагнитный постоянный зазор δ примыкает магнитопровод 6 якоря, в свою очередь несущего обмотку, например, в виде короткозамкнутого витка 7.

Работает электровибродвигатель следующим образом.

В процессе работы через каждую из двух катушек 2 и 3 протекает суммарный ток, вызванный с одной стороны источником постоянного тока 5 и гальванически отделенным источником переменного напряжения 4. При этом источник постоянного тока 5 включен в замкнутый контур параллельно и согласно соединенных катушек и вызывает в них ток, протекающий встречно - в одной катушке 3 от начала к концу, а в другой 2 от конца к началу. Источник переменного напряжения 4 подключен к параллельно и согласно соединенным катушкам 2 и 3 и вызывает в них согласный переменный ток. Таким образом, в один полупериод в первой катушке 3 токи складываются, а во второй вычитаются. Во второй полупериод картина протекания токов в катушках меняется на противоположную. При этом токи в катушках 2 и 3, при прочих равных условиях, изменяются от нуля до максимума с частотой источника переменного напряжения 4 и всегда направлены встречно. Встречные суммарные токи катушек 2 и 3 вызывают также встречные магнитодвижущие силы (МДС). Ток в катушках от источника постоянного тока 5 обеспечивает такую МДС, которая вызывает в зазорах δ полюсов индуктора 1 индукцию B_δ, равную половине величины насыщения стали В_max, что обеспечивает в центральном сечении участка магнитопровода якоря 6, расположенного между полюсами индуктора 1, индукцию, равную нулю. Суммарные токи в катушках вызывают перемещение сечения якоря 6 с нулевой индукцией попеременно от одного полюса к другому полюсу индуктора 1 с частотой питающей сети (вибрирующее магнитное поле по аналогии с вращающимся магнитным полем).

Магнитное поле обмотки якоря может создаваться за счет:
- специального исполнения магнитопровода якоря 6, например, из нешихтованной стали - асинхронный вибродвигатель с цельным якорем;
- дополнительной обмотки якоря, запитанной от источника постоянного тока, - синхронный вибродвигатель;
- дополнительной обмотки якоря, соединенной с дополнительным сопротивлением или замкнутой накоротко, - асинхронный вибродвигатель с фазным якорем;
- дополнительной обмотки якоря в виде короткозамкнутого витка - асинхронный вибродвигатель с к.з. якорем;
- и др.

Магнитное поле обмотки якоря, взаимодействуя с вибрирующим полем индуктора, приводит к появлению электромагнитной силы на якорь. В зависимости от типа вибродвигателя и от соотношения частот вибрирующего магнитного поля индуктора и вибрирующего движения якоря и соотношения их фаз на якорь будет действовать сила торможения или движущая сила. При этом на катушках не возникают напряжения, превышающие напряжение питания, а уменьшение количества катушек упрощает его конструкцию.

Источник информации
1. Авторское свидетельство 828932, кл. Н 02 К 33/12, выдан 10.10.79 - прототип.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим вибрационным двигателям (ЭВД). Техническим результатом является повышение надежности в работе и упрощение конструкции. В электровиброприводе обмотка индуктора состоит из двух катушек, связанных с источниками переменного и постоянного тока. С источником переменного тока обмотки индуктора соединены параллельно, а с источником постоянного тока - последовательно. Источник постоянного тока обеспечивает встречное включение катушек индуктора. На катушках индуктора не возникают напряжения, превышающие напряжения питания. 1 ил.

Электровибродвигатель, содержащий индуктор с обмоткой в виде катушек, связанных с источниками постоянного и переменного тока, и якорь, отличающийся тем, что обмотка индуктора включает пару катушек, связанных параллельно с источником переменного тока и последовательно с источником постоянного тока, последним обеспечивая их встречное включение по постоянному току.