ЛИНЕЙНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ Российский патент 2009 года по МПК H02K41/03 

Описание патента на изобретение RU2361353C2

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к электрическим машинам, в частности к линейным шаговым электродвигателям, которые находят широкое применение в дискретном электроприводе.

Уровень техники

Известен линейный электродвигатель, содержащий N параллельных якорей и индуктор с цилиндрическим магнитопроводом и обмотками, концентрично размещенными относительно якорей, отличающийся тем, что магнитопровод индуктора выполнен в виде N цилиндрических магнитопроводов меньшего диаметра, соприкасающихся по образующим, а якоря соединены по обоим торцам, (см. патент РФ №2031525 Кл. Н02К 41/02).

Недостатки данного аналога в следующем: конструкция является недостаточно технологичной, довольно трудоемкой при изготовлении, а также имеет низкий коэффициент полезного действия.

Известен линейный электродвигатель, состоящий из статора и якоря, содержащих прилегающие к воздушному зазору магнитные и немагнитные элементы, отличающийся тем, что осевые длины магнитных и немагнитных элементов статора определяются чередованием относительных чисел 3 и 1, а осевые длины чередующихся магнитных и немагнитных элементов якоря определяются рядом относительных чисел: 3, 1, 3, 2, 3, 1, 3, 2 и т.д., или 3, 1, 3, 1, 3, 2, 3, 1, 3, 1, 3, 2 и т.д., или 3, 1, 3, 1, 3, 1, 3, 2, 3, 1, 3, 1, 3, 1, 3, 2 и т.д (см. патент РФ №2108651, кл. Н02К 33/02, Н02К 41/03).

Данный аналог имеет следующие недостатки: конструкция является недостаточно технологичной и довольно трудоемкой при изготовлении. Магнитная система является неэффективной, а также имеет низкую производительность из-за прямоугольной формы сечения полюсов статора и якоря, также имеет низкую плавность хода.

Известен линейный электродвигатель, состоящий из статора с намагничивающими катушками и бегуна, выполненных из чередующихся магнитных и немагнитных колец и прилегающих к рабочим воздушным зазорам магнитных и немагнитных элементов вблизи каждой намагничивающей катушки, нижний предел отношения радиального и осевого размеров немагнитного элемента в осевом сечении равен 0,5:1, отличающийся тем, что верхний предел указанного отношения достигает значения 1:1 (см. патент РФ №2031518, кл. Н02К 33/02).

Недостатком прототипа является недостаточно эффективная магнитная система на единицу массы и мощности, а следовательно, и низкий коэффициент полезного действия.

Раскрытие изобретения

Технический результат, который может быть достигнут с помощью изобретения, сводится к повышению коэффициента полезного действия линейного электродвигателя.

Технический результат достигается с помощью линейного электродвигателя, состоящего из статора, собранного из магнитных и немагнитных элементов и намагничивающих катушек, якоря, выполненного из чередующихся магнитных и немагнитных колец, отличающийся тем, что форма сечения торцов основных и промежуточных полюсов статора имеет вид усеченной неравнобедренной трапеции, образованной двумя фасками под внешними углами 45° и 60°, прилегающими к поверхностям немагнитной вставки статора и якоря, и образующие соотношение толщины сечения промежуточных полюсов к вершине усеченной трапеции торца полюсов статора 4:1; форма сечения торцов магнитных колец якоря имеет вид неправильного прямоугольника, образованного фаской, под внешним углом 60°, прилегающей к внутренней поверхности статора при соотношении длины торца магнитных колец якоря к их максимальной длине 1:4.

Данная конфигурация магнитной системы позволяет перераспределить магнитный поток в область рабочего зазора, а следовательно, повысить коэффициент полезного действия линейного электродвигателя.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 представлен общий вид линейного электродвигателя.

На фиг.2 - разрез одной катушки с нанесением основных магнитных потоков.

Осуществление изобретения

Линейный электродвигатель содержит: статор 1, состоящий из магнитного корпуса 2, внутри которого между магнитными полюсами 3 установлены намагничивающие катушки 4, 5, 6 и 7, промежуточные полюса 8, закрепленные немагнитными вставками 9, на резьбе 10, магнитные полюса 3 каждой катушки 4, 5, 6, и 7 разделены между собой немагнитными кольцами 11, закрепленные штифтами 12, торцевой магнитный полюс 13 крепится к магнитному корпусу 2 болтом 14. Якорь 15 линейного электродвигателя состоит из магнитных 16 и немагнитных 17 колец, насаженных в чередующейся последовательности на немагнитный стержень 18. Форма сечения торцов магнитных полюсов 3, промежуточных полюсов 8 и торцевого полюса 13 образована фасками 19 и 20, форма сечения торцов магнитных колец 16 образована фасками 21. Основной магнитный поток Ф, который разделяется на рабочий магнитный поток Ф1, проходящий через рабочий зазор δ и паразитные магнитные потоки Ф2, выпучивающийся в сторону намагничивающей катушки 4, и Ф3, замыкающийся практически по центру якоря 15.

Линейный электродвигатель работает следующим образом. В исходном состоянии, когда намагничивающие катушки 4, 5, 6 и 7 обесточены, к работе подготовлена только одна из четырех катушек 4 магнитной системы линейного электродвигателя. При подаче управляющего сигнала на намагничивающую катушку 4, ток в ее обмотке создает магнитный поток Ф (Фиг.2), замыкающийся через магнитный корпус 2, магнитные полюса 3, магнитные кольца якоря 16 и промежуточный полюс 8, распределяясь на рабочий магнитный поток Ф1, проходящий через область рабочего зазора 8 и паразитные магнитные потоки Ф2 и Ф3. В результате возникает аксиальная электромагнитная сила, которая приводит к перемещению якоря 15 вверх. Одновременно с движением якоря 15 происходит необходимая для подготовки к работе следующей катушки 5 ориентация магнитных колец якоря относительно магнитных 3 и промежуточных 8 полюсов статора, которые закреплены немагнитными вставками 9 на резьбе 10. Немагнитные кольца 11, закрепленные штифтами 12 разделяют магнитные системы катушек 4, 5, 6 и 7. Торцевой полюс 13 крепится к магнитному корпусу 2 болтом 14 и фиксирует все элементы статора 1 внутри корпуса 2. При подаче управляющего сигнала на следующую катушку 5 весь процесс повторяется. В зависимости от порядка следования управляющих импульсов направление движения якоря 15 может меняться.

В отличие от прототипа линейный электродвигатель имеет форму сечения торцов магнитных полюсов 3, промежуточных полюсов 8 и торцевого полюса 13 в виде усеченной неравнобедренной трапеции, образованной фасками 19, прилегающими под внешним углом 45° к поверхности немагнитных вставок 9, что позволяет перераспределить часть паразитного магнитного потока Ф2 в рабочий магнитный поток Ф1, и фасками 20, прилегающими под внешним углом 60° к поверхности якоря 15, и образующие соотношение толщины сечения промежуточных полюсов 8 к вершине усеченной трапеции торца полюсов статора 1, 4:1. Форма сечения торцов магнитных колец 16 якоря 15 имеет вид неправильного прямоугольника, образованного фасками 21 под углом 60°, прилегающими к поверхности статора 1 и образующим соотношение толщины магнитной вставки якоря к вершине неравнобедренной трапеции торца якоря 6:5. Фаски 20 и 21 создают плоскости, которые позволяют увеличить рабочий магнитный поток Ф1, за счет увеличения площади его прохождения. Паразитный магнитный поток Ф3 не оказывает существенного влияния на коэффициент полезного действия линейного электродвигателя.

По сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями предлагаемое изобретение имеет ряд преимуществ:

- позволяет увеличить магнитный поток в рабочем зазоре;

- повысить коэффициент полезного действия линейного электродвигателя на 20%;

- улучшить массогабаритные показатели;

- снизить затраты на эксплуатацию.

- увеличить плавность хода якоря

Похожие патенты RU2361353C2

название год авторы номер документа
ЛИНЕЙНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ 2013
  • Жаворонков Павел Владимирович
RU2543512C1
ЛИНЕЙНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ 2018
  • Никитенко Геннадий Владимирович
  • Антонов Сергей Николаевич
  • Атанов Григорий Валерьевич
RU2694811C1
ЛИНЕЙНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ 2018
  • Никитенко Геннадий Владимирович
  • Антонов Сергей Николаевич
RU2700666C1
Линейный электродвигатель 2022
  • Никитенко Геннадий Владимирович
  • Антонов Сергей Николаевич
  • Мазинова Линара Энверовна
  • Сергиенко Екатерина Геннадьевна
RU2792975C1
ЛИНЕЙНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ 2018
  • Никитенко Геннадий Владимирович
  • Антонов Сергей Николаевич
  • Атанов Григорий Валерьевич
RU2705205C1
Амортизатор на основе линейного электродвигателя 2021
  • Никитенко Геннадий Владимирович
  • Коноплев Евгений Викторович
  • Лысаков Александр Александрович
  • Воротников Игорь Николаевич
RU2763617C1
ЛИНЕЙНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ 1990
  • Гурницкий Владимир Николаевич
  • Атанов Иван Вячеславович
RU2031518C1
МОДУЛЬНЫЙ АППАРАТ МАГНИТНОЙ ОБРАБОТКИ ВЕЩЕСТВА 2008
  • Никитенко Геннадий Владимирович
  • Кофанов Дмитрий Евгеньевич
RU2370454C1
Линейно-цепной электродвигатель 2020
  • Поляков Александр Юрьевич
  • Полякова Анна Александровна
RU2736775C1
АППАРАТ МАГНИТНОЙ ОБРАБОТКИ ВЕЩЕСТВА 2002
  • Гурницкий В.Н.
  • Никитенко Г.В.
  • Атанов И.В.
  • Антонов С.Н.
RU2239606C2

Реферат патента 2009 года ЛИНЕЙНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

Изобретение относится к электрическим машинам к линейным шаговым электродвигателям для дискретного электропривода. Технический результат состоит в повышении к.п.д. Линейный электродвигатель содержит: статор 1, состоящий из магнитного корпуса 2, внутри которого между магнитными полюсами 3 установлены намагничивающие катушки 4, 5, 6 и 7, промежуточные полюса 8, закрепленные немагнитными вставками 9 на резьбе 10. Магнитные полюса 3 каждой катушки 4, 5, 6, и 7 разделены между собой немагнитными кольцами 11, закрепленными штифтами 12. Торцевой магнитный полюс 13 крепится к магнитному корпусу 2 болтом 14. Якорь 15 состоит из магнитных 16 и немагнитных 17 колец, насаженных в чередующейся последовательности на немагнитный стержень 18. Форма сечения торцов магнитных полюсов 3, промежуточных полюсов 8 и торцевого полюса 13 образована фасками 19 и 20. Форма сечения торцов магнитных колец 16 образована фасками 21. Основной магнитный поток Ф, который разделяется на рабочий магнитный поток Ф1, проходящий через рабочий зазор 5 и паразитные магнитные потоки Ф2, выпучивающийся в сторону намагничивающей катушки 4, и Ф3, замыкающийся практически по центру якоря 15. 2 ил.

Формула изобретения RU 2 361 353 C2

Линейный электродвигатель, состоящий из статора, собранного из магнитных и немагнитных элементов и намагничивающих катушек, якоря, выполненного из чередующихся магнитных и немагнитных колец, отличающийся тем, что форма сечения торцов основных и промежуточных полюсов статора имеет вид усеченной неравнобедренной трапеции, образованной двумя фасками под внешними углами 45 и 60°, прилегающими к поверхностям немагнитной вставки статора и якоря и образующими соотношение толщины сечения магнитопровода статора к вершине усеченной трапеции торца полюсов статора 4:1; форма сечения торцов магнитных колец якоря имеет вид неправильного прямоугольника, образованного фасками под внешним углом 60°, прилегающими к внутренней поверхности статора при соотношении длины торца магнитных колец якоря к их максимальной длине 1:4.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2009 года RU2361353C2

ЛИНЕЙНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ 1990
  • Гурницкий Владимир Николаевич
  • Атанов Иван Вячеславович
RU2031518C1
ЛИНЕЙНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ 1991
  • Гурницкий Владимир Николаевич
  • Атанов Иван Вячеславович
RU2031525C1
ЛИНЕЙНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ 1990
  • Гурницкий Владимир Николаевич
  • Атанов Иван Вячеславович
RU2031518C1
Линейный шаговый электродвигатель 1980
  • Завьялова Галина Ивановна
  • Иванов Иван Васильевич
  • Николаев Владимир Петрович
SU920977A1
Линейный шаговый электродвигатель 1981
  • Галышев Н.И.
  • Зинкин А.Н.
  • Линева А.Ф.
  • Перфильев В.П.
SU1116947A1
JP 2001286122 A, 12.10.2001.

RU 2 361 353 C2

Авторы

Никитенко Геннадий Владимирович

Жаворонков Павел Владимирович

Даты

2009-07-10Публикация

2007-07-23Подача