ЛИНЕЙНЫЙ АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 2009 года по МПК H02K41/25 

Изобретение относится к области электротехники, а более точно - к линейным асинхронным двигателям (ЛАД) и предназначено для электроприводов с прямолинейным или возвратно-поступательным движением рабочих органов и электрического транспорта.

Известен линейный асинхронный двигатель, содержащий индуктор, состоящий из сердечника с трехфазной обмоткой, и вторичный элемент, содержащий сердечник с пазами, в которые уложены изолированные друг от друга электропроводящие стержни, замкнутые с одной стороны общей шиной, а с другой - подвижным элементом, содержащим электропроводящую и изолированную части, примыкающие к зубчатой рейке, связанной с зубчатым колесом (см., например, а. с.СССР №1350778, МПК Н02К 41/025, 1987 г.).

Ограниченные диапазон регулирования скорости и мощность ЛАД - недостатки данного двигателя.

Наиболее близким по своей технической сущности к заявленному является линейный асинхронный двигатель, содержащий индуктор, состоящий из сердечника с трехфазной обмоткой, и вторичный элемент, содержащий сердечник с пазами, в которые уложены изолированные друг от друга электропроводящие стержни, замкнутые с одной стороны общей шиной, а с другой стороны - подвижным замыкающим элементом, содержащим электропроводящую и изоляционную части, примыкающие к зубчатой рейке, связанной с зубчатым колесом, при этом в сердечнике вторичного элемента выполнены дополнительные пазы, размещенные между основными, в которых размещены дополнительные электропроводящие стержни, замкнутые с одной стороны общей шиной, при этом электропроводящая часть подвижного элемента имеет форму гребенки, у которой чередуются выступы, равные ширине основных пазов, с выступами, равными ширине дополнительных пазов, причем высота выступов равна 2h_п, при этом части выступов основных пазов на высоте от h_п до 2h_п электропроводны, а на высоте от 0 до h_п - покрыты слоем изоляции, а части дополнительных пазов на высоте от 0 до h_п электропроводны, а на высоте от h_п до 2h_п - покрыты слоем изоляции, при этом шина гребенки покрыта слоем изоляции (см., например, патент РФ по заявке №2006120005/09(021734), МПК8 Н02К 41/085 от 07.06.2006). Этот двигатель выбран в качестве прототипа.

Ограниченные диапазон регулирования скорости ЛАД и номинальная мощность - недостатки прототипа.

Технической задачей настоящего изобретения является устранение вышеотмеченных недостатков.

Решение технической задачи достигается тем, что в линейном асинхронном двигателе, содержащем индуктор, состоящий из сердечника с трехфазной обмоткой, и вторичный элемент, содержащий основные и дополнительные пазы, размещенные между основными, замкнутые с одной стороны общей шиной, а с другой стороны - подвижным замыкающим элементом, содержащим электропроводящую и изоляционную части, примыкающие к зубчатой рейке, связанной с зубчатым колесом, при этом электропроводящая часть подвижного элемента имеет форму гребенки, у которой чередуются выступы, равные ширине основных пазов, с выступами, равными ширине дополнительных пазов, причем высота выступов равна 2h_п (h_п - высота паза), при этом части выступов основных пазов на высоте от h_п до 2h_п электропроводны, а на высоте от 0 до h_п - покрыты слоем изоляции, а части дополнительных пазов на высоте от 0 до h_п электропроводны, а на высоте от h_п до 2h_п - покрыты слоем изоляции, при этом шина гребенки покрыта слоем изоляции, согласно изобретению высота каждого выступа замыкающего элемента увеличена на h_п за счет добавления к ней электропроводной части высотой h_п и составляет 3h_п.

Увеличение высоты каждого выступа в электропроводящей части подвижного элемента на h_п составляет новизну данного технического решения.

В дальнейшем изобретение поясняется примером его конкретного выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи (фиг.1, 2, 3, 4, 5), на которых

фиг.1 изображает общий вид линейного асинхронного двигателя (поперечное сечение, вид спереди);

фиг.2 изображает фрагмент поперечного сечения вторичного элемента линейного асинхронного двигателя;

фиг.3 - фрагмент подвижного элемента (вид спереди);

фиг.4, 5 показывают сечения в плоскостях АА и ВВ подвижного элемента линейного асинхронного двигателя.

Линейный асинхронный двигатель (фиг.1) содержит индуктор, состоящий из сердечника 1 с трехфазной обмоткой 2, и вторичный элемент 3, содержащий сердечник 4 с пазами, в которые уложены изолированные друг от друга электропроводящие стержни 5, замкнутые с одной стороны общей шиной 6, а с другой стороны - подвижным замыкающим элементом 7, содержащий электропроводящую и изолированную части, примыкающие к зубчатой рейке 8, связанной с зубчатым колесом 9.

На фиг.2 изображен фрагмент поперечного сечения вторичного элемента 3 ЛАД, в сердечнике 4 которого расположены основные пазы 10 и дополнительные пазы 11.

На фиг.3 показана часть 12 подвижного элемента 7 (вид спереди), у которого чередуются выступы 13, равные по ширине основным пазам 10, с выступами 14, равными по ширине дополнительным пазам 11. При этом части выступов 13, равные по ширине основным пазам 10, на высоте от 0 до h_п электропроводны, а на высоте от h_п до 2h_п покрыты слоем изоляции 15, а части выступов 14, равные по ширине дополнительным пазам 11, на высоте от 0 до h_п покрыты слоем изоляции 16, а на высоте от h_п до 2h_п электропроводны. Электропроводящая полоса, соединяющая выступы 13 и 14, покрыта слоем изоляции 17. К выступам 13 и 14 добавлены электропроводящие части 18 и 19 с высотой h_п. При этом общая высота каждого из выступов 13 и 14 составит 3h_п.

На фиг.4 и 5 показана часть 12 подвижного элемента 7 в поперечных сечениях, основу которой составляет электропроводящая гребенка 20. При этом дополнительные электропроводные части высотой h_п отделены на фиг.4 и 5 пунктирными линиями.

Рассмотрим работу данного линейного асинхронного двигателя.

При подключении обмотки 2 к источнику трехфазного напряжения возбуждается бегущее магнитное поле, пересекающее стержни обмотки вторичного элемента 3 и наводящее в них электродвижущие силы, под действием которых в стержнях потекут переменные токи, вступающие во взаимодействие с бегущим магнитным полем. В результате этого взаимодействия создается тяговое усилие, перемещающее индуктор в сторону, противоположную направлению бегущего магнитного поля. Для расширения диапазона регулирования скорости перемещения индуктора и увеличения номинальной мощности изменяют площадь контакта между изолированными друг от друга электропроводящими стержнями 5 и подвижным замыкающим элементом 7. При этом замыкают поочередно стержни 5 вторичного элемента 3. Для этого приводят в движение зубчатое колесо 9, которое, поворачиваясь, перемещает вверх зубчатую рейку 8, а вместе с ней и подвижный замыкающий элемент 7, электропроводящая часть которого выполнена в виде гребенки. Выступы 13 гребенки, не прокрытые изоляцией, замыкают, например, только по одному электропроводящему стержню в каждом основном пазу 10 вторичного элемента 3. Создается короткозамкнутая обмотка, в которой потечет ток за счет действия электродвижущей силы, наведенной бегущим магнитным полем. При взаимодействии бегущего магнитного поля с токами в стержнях создается усилие, перемещающее индуктор ЛАД в сторону, противоположную направлению перемещения бегущего магнитного поля. При дальнейшем перемещении подвижного элемента 7 вверх выступы 13 будут замыкать большее число электропроводящих стержней в каждом основном пазу 10. Сопротивление короткозамкнутой обмотки, образованной электропроводящими стержнями, лежащими в основных пазах сердечника 4 вторичного элемента 3, общей шиной 6 и общей шиной электропроводящей части 20 подвижного элемента 7, покрытой слоем изоляции 17, будет уменьшаться и будет увеличиваться скорость движения и мощность ЛАД. При дальнейшем перемещении вверх подвижного элемента 7 в областях, занятых основными пазами 10, окажутся части выступов 13, покрытые слоем изоляции 15. Цепь обмотки вторичного элемента разомкнется, т.к. электропроводящие стержни, лежащие в пазах 10, не будут замкнуты. Зато выступы 14 будут примыкать своими неизолированными частями к электропроводящим стержням, лежащим в дополнительных пазах 11. Будет образована новая короткозамкнутая обмотка, в которую входят электропроводящие стержни, лежащие в дополнительных пазах 11 и замкнутые с одной стороны общей шиной 6, а с другой стороны - электропроводящими (неизолированными) частями выступов 14 и общей шиной электропроводящей части 20 подвижного элемента 7. При дальнейшем перемещении подвижного замыкающего элемента 7 вверх будет образована новая, третья, короткозамкнутая обмотка, состоящая из стержней, лежащих в основных 10 и дополнительных 11 пазах вторичного элемента и замкнутых с одной стороны общей шиной 6, а с другой - одновременно дополнительными частями 18 и 19 выступов 13 и 14. При дальнейшем перемещении замыкающего элемента вниз будет меняться сопротивление новой короткозамкнутой обмотки и скорость движения ЛАД. При одновременном замыкании всех стержней, лежащих в пазах 10 и 11 вторичного элемента, замыкающим элементом получим ЛАД с увеличенной номинальной мощностью.

В результате получена еще одна ступень регулирования скорости, что расширяет пределы ее регулирования, и увеличена номинальная мощность линейного асинхронного электродвигателя.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрическим машинам, и может быть использовано в электроприводах с поступательным или возвратно-поступательным движением рабочих органов, где помимо глубокого регулирования скорости требуется повышенная номинальная мощность. Технический результат состоит в расширении диапазона регулирования скорости и номинальной мощности. Линейный асинхронный двигатель содержит индуктор с трехфазной обмоткой и вторичный элемент, в сердечнике которого выполнены основные и дополнительные пазы для укладки электропроводящих изолированных друг от друга стержней, замкнутых с одной стороны общей шиной. С другой стороны их замыкает подвижный элемент, содержащий изоляционную и электропроводящую части, электропроводящая часть имеет форму гребенки, выступы которой равны по ширине основным и дополнительным пазам, и включающий электропроводящие и изоляционные части. Высота выступов равна 2h_п, где h_п - высота паза. Части выступов основных пазов на высоте от h_п до 2h_п электропроводны. На высоте от 0 до h_п - покрыты слоем изоляции. Части дополнительных пазов на высоте от 0 до h_п электропроводны. На высоте от h_п до 2h_п - покрыты слоем изоляции. Шина гребенки покрыта слоем изоляции. Высота каждого выступа увеличена на h_п за счет добавления к ней электропроводящей части высотой h_п и составляет 3h_п. Подвижный элемент снабжен зубчатой рейкой, связанной с зубчатым колесом. 5 ил.

Линейный асинхронный двигатель, содержащий индуктор, состоящий из сердечника с трехфазной обмоткой, и вторичный элемент, содержащий сердечник с пазами, в которые уложены изолированные друг от друга электропроводящие стержни, замкнутые с одной стороны общей шиной, а с другой стороны подвижным замыкающим элементом, содержащим электропроводящую и изоляционную части, примыкающие к зубчатой рейке, связанной с зубчатым колесом, при этом в сердечнике вторичного элемента выполнены дополнительные пазы, размещенные между основными, в которых размещены дополнительные электропроводящие стержни, замкнутые с одной стороны общей шиной (той же), при этом электропроводящая часть подвижного элемента имеет форму гребенки, у которой чередуются выступы, равные ширине основных пазов с выступами, равные ширине дополнительных пазов, причем высота выступов равна 2h_п (h_п - высота паза), при этом части выступов основных пазов на высоте от h_п до 2h_п электропроводны, а на высоте от 0 до h_п покрыты слоем изоляции, а части дополнительных пазов на высоте от 0 до h_п электропроводны, а на высоте от h_п до 2h_п покрыты слоем изоляции, при этом шина гребенки покрыта слоем изоляции, отличающийся тем, что высота каждого выступа увеличена на h_п за счет добавления к ней электропроводящей части высотой h_п и составляет 3h_п.