ЛИНЕЙНЫЙ АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 2017 года по МПК H02K41/25 

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

Известен линейный асинхронный двигатель, содержащий индуктор, состоящий из сердечника и трехфазной обмотки, и вторичный элемент, состоящий из сердечника, в пазах которого расположены один над другим изолированные электропроводящие стержни, замкнутые с одной стороны общей электропроводящей шиной, а с другой стороны замыкающим цилиндром, состоящим из электропроводящей и изоляционной частей, установленным с возможностью поворота вокруг своей горизонтальной оси (см., например, а.с. СССР №1104619, МПК H02K 41/025, 84 г.).

Данный ЛАД развивает малое по величине усилие для стабилизации поперечного бокового смещения вторичного элемента относительно индуктора.

Наиболее близким по своей технической сути к заявленному является ЛАД, содержащий индуктор, состоящий из сердечника и трехфазной обмотки, и вторичный элемент, состоящий из сердечника, в пазах которого расположены один над другим изолированные электропроводящие стержни, замкнутые с одной стороны общей электропроводящей шиной, а с другой стороны замыкающим цилиндром, состоящим из электропроводящей и изоляционной частей, установленным с возможностью поворота вокруг своей горизонтальной оси, причем пазы сердечника вторичного элемента содержат центральную часть, перпендикулярную горизонтальной оси замыкающего цилиндра, и примыкающие к ней под одинаковыми углами с обеих сторон боковые части, при этом все электропроводящие стержни повторяют форму паза (см., например, патент РФ №2349018, МПК H02K 41/025, 2009 г.). Этот ЛАД выбран в качестве прототипа.

Развитие относительно малого усилия поперечной стабилизации при боковом смещении вторичного элемента относительно индуктора - недостаток прототипа.

Технической задачей настоящего изобретения является устранение отмеченного недостатка в разработанной конструкции ЛАД.

Решение данной технической задачи достигается тем, что в ЛАД, содержащем индуктор, состоящий из сердечника и трехфазной обмотки, и вторичный элемент, состоящий из сердечника, в пазах которого расположены один над другим изолированные электропроводящие стержни, замкнутые с одной стороны общей электропроводящей шиной, а с другой стороны замыкающим цилиндром, состоящим из электропроводящей и изоляционной частей, установленным с возможностью поворота вокруг своей горизонтальной оси, причем пазы сердечника вторичного элемента содержат центральную часть, перпендикулярную горизонтальной оси замыкающего цилиндра, и примыкающие к ней с обеих сторон боковые части, согласно изобретению боковые части пазов сердечника вторичного элемента выполнены дугообразно изогнутыми, при этом все электропроводящие стержни повторяют форму паза.

Выполнение боковых частей пазов сердечника вторичного элемента изогнутыми по дуге является признаком, определяющим новизну и существенное отличие данного технического решения.

В дальнейшем изобретение поясняется примером его конкретного выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг. 1 изображает общий вид ЛАД (поперечное сечение);

фиг. 2 - вторичный элемент ЛАД (вид сверху схематично);

фиг. 3 показывает ЛАД, вторичный элемент которого смещен влево относительно индуктора ЛАД;

фиг. 4 изображает направление действия сил, приложенных ко вторичному элементу ЛАД, при симметричном расположении вторичного элемента относительно индуктора;

фиг. 5 – то же самое при боковом смещении вторичного элемента относительно индуктора ЛАД влево.

ЛАД (фиг. 1) содержит индуктор, состоящий из сердечника 1 и трехфазной обмотки 2. Вторичный элемент 3 состоит из сердечника 4, в пазах которого расположены один над другим изолированные электропроводящие стержни 5, замкнутые с одной стороны общей электропроводящей шиной 6, а с другой стороны замыкающим цилиндром 7, состоящим из электропроводящей и изоляционной частей и оборудованным рукояткой 8.

На фиг. 2 показан схематично вид вторичного элемента сверху. Видно, что пазы и электропроводящие стержни 5 содержат горизонтальную центральную часть 9 и боковые дугообразные части 10 и 11. Остальные обозначения те же, что и на фиг. 1.

На фиг. 3 показано боковое смещение вторичного элемента 3 относительно индуктора ЛАД. Здесь все обозначения те же, что и на фиг. 1.

На фиг. 4 показаны усилия, действующие на вторичный элемент ЛАД при симметричном расположении вторичного элемента относительно индуктора: F₁ и F₂ - усилия, действующие на вторичный элемент; F_σ1 и F_σ2 - поперечные усилия, действующие на вторичный элемент; F_T1 и F_T2 - тяговые усилия, действующие на вторичный элемент. Остальные обозначения те же, что и на фиг. 2.

На фиг. 5 показаны те же самые силы, что и на фиг. 4, но при боковом смещении вторичного элемента относительно индуктора ЛАД.

Рассмотрим принцип действия данного ЛАД.

При подключении трехфазной обмотки 2 к источнику трехфазного напряжения создается бегущее магнитное поле, пересекающее стержни 5 короткозамкнутой обмотки вторичного элемента и наводящее в них электродвижущие силы (ЭДС). Под действием ЭДС в стержнях 5 потекут токи, взаимодействующие с бегущим магнитным полем. В результате этого взаимодействия создаются механические усилия F_Tcp, F₁ и F₂, приложенные соответственно к центральной и боковым частям стержней вторичного элемента. Усилия F₁ и F₂ разлагаются на составляющие F_T1, F_T2, F_σ1, F_σ2. Тяговые усилия F_Tcp, F_T1 и F_T2 приводят в движение вторичный элемент, а одинаковые по величине усилия F_σ1 и F_σ2 (фиг. 1 и фиг. 4) взаимно уравновешивают друг друга и не оказывают влияния на движение вторичного элемента ЛАД. При смещении вторичного элемента относительно индуктора ЛАД влево (фиг. 3) часть обмотки вторичного элемента оказывается вне пределов индуктора (фиг. 3). Поэтому возникающие в результате взаимодействия бегущего магнитного поля с токами вторичного элемента усилия F₁ и F₂ станут неодинаковыми (F₁<F₂). Одновременно нарушается равенство поперечных усилий F_σ1 и F_σ2 (фиг. 5), причем F_σ1<F_σ2. Под действием разности поперечных усилий F_σ2-F_σ1 вторичный элемент ЛАД будет автоматически возвращаться в симметричное положение относительно индуктора (фиг. 1 и фиг. 4). Так как длина боковых примыкающих дугообразно изогнутых участков стержней больше, чем длина прямолинейных боковых участков стержней у прототипа, то у данного ЛАД величина возвращающих поперечных усилий выше. Т.о., изменив форму боковых частей стержней вторичного элемента, можно увеличить значение усилий, возвращающих вторичный элемент в симметричное положение относительно индуктора ЛАД. Причем при увеличении поперечного смещения вторичного элемента пропорционально будет возрастать разность поперечных усилий F_σ2-F_σ1, возвращающих вторичный элемент в симметричное положение. Как и у прототипа вращением замыкающего цилиндра 7 (фиг. 1 и фиг. 2) можно изменять величину сопротивления короткозамкнутой обмотки вторичного элемента и регулировать величину механических усилий и скорость движения ЛАД.

У разработанного ЛАД по сравнению с прототипом повышена величина усилий поперечной стабилизации при боковом смещении вторичного элемента относительно индуктора ЛАД.

Использование: в области электротехники. Технический результат – повышение усилия поперечной стабилизации при боковом смещении вторичного элемента относительно индуктора. Линейный асинхронный двигатель содержит индуктор, состоящий из сердечника (1) с многофазной обмоткой (2), и вторичный элемент (3), содержащий сердечник (4), в пазах которого расположены один над другим изолированные электропроводящие стержни (5), замкнутые с одной стороны общей электропроводящей шиной (6), а с другой стороны замыкающим цилиндром (7), состоящим из электропроводящей и изоляционной частей, с рукояткой (8). Пазы сердечника (4) вторичного элемента (3) содержат центральную часть (9), перпендикулярную горизонтальной оси замыкающего цилиндра (7), и примыкающие к ней с обеих сторон изогнутые по дуге боковые части (10) и (11), при этом все электропроводящие стержни повторяют форму паза. Изобретение предназначено для электроприводов с прямолинейным движением рабочих органов и может быть использовано для электрического транспорта. 5 ил.

Линейный асинхронный двигатель, содержащий индуктор, состоящий из сердечника и трехфазной обмотки, и вторичный элемент, состоящий из сердечника, в пазах которого расположены один над другим изолированные электропроводящие стержни, замкнутые с одной стороны общей электропроводящей шиной, а с другой стороны замыкающим цилиндром, состоящим из электропроводящей и изоляционной частей, установленным с возможностью поворота вокруг своей горизонтальной оси, причем пазы сердечника вторичного элемента содержат центральную часть, перпендикулярную горизонтальной оси замыкающего цилиндра, и примыкающие к ней под одинаковыми углами с обеих сторон боковые части, отличающийся тем, что боковые части пазов сердечника вторичного элемента выполнены дугообразно изогнутыми, при этом все электропроводящие стержни повторяют форму паза.