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 электропроводов с прямолинейным или возвратно-поступательным движением рабочих органов.

Известен линейный асинхронный двигатель, содержащий индуктор, состоящий из сердечника с трехфазной обмоткой, и вторичный элемент, состоящий из сердечника с пазами, имеющими центральные части, перпендикулярные продольной оси вторичного элемента, и примыкающие к центральным частям с обеих сторон под одинаковыми углами боковые части пазов, в пазах размещены электропроводящие стержни, повторяющие форму пазов и замкнутые с обеих сторон электропроводящими элементами, отличающийся тем, что к центральным частям пазов с обеих сторон примыкают дополнительные прямолинейные участки, в которые уложены дополнительные электропроводящие стержни, каждый из которых электрически связан одной стороной с электропроводящими стержнями в центральных частях пазов, а с другой стороны с электропроводящими элементами, при этом электропроводящие стержни, лежащие в боковых частях пазов, выполнены из двух частей, соединенных между собой при помощи замыкающих контактов герконовых реле, выводы обмоток которых связаны с источником постоянного тока через герконы, размещенные по обе стороны от вторичного элемента за пределами электропроводящих элементов, при этом по обе стороны от индуктора установлены постоянные магниты, длина которых равна длине индуктора, механически связанные с сердечником индуктора (см. пат. 2510867, ΜΠΚ H02K 41/025, 2014 г.). Этот ЛАД по своим техническим признакам наиболее близок к заявляемому устройству и выбран в качестве прототипа.

Его недостатком является то, что при сильном смещении индуктора ЛАД относительно вторичного элемента создаваемое усилие поперечной стабилизации недостаточно для того, чтобы вернуть индуктор ЛАД в симметричное положение. Технической задачей настоящего изобретения является устранение отмеченного недостатка в разработанной конструкции линейного асинхронного двигателя.

Решение технической задачи достигается тем, что в линейном асинхронном двигателе, содержащем индуктор, состоящий из сердечника и трехфазной обмотки, и вторичный элемент, содержащий сердечник с пазами, имеющими центральные части, перпендикулярные продольной оси вторичного элемента, и примыкающие к центральным частям с обеих сторон под одинаковыми углами боковые части пазов, в пазах размещены электропроводящие стержни, повторяющие форму пазов и замкнутые с обеих сторон электропроводящими элементами, согласно изобретению к центральным частям пазов с обеих сторон примыкают по два дополнительных прямолинейных участка, в которых уложены дополнительные электропроводящие стержни, каждый из которых электрически связан с одной стороны с электропроводящими стержнями в центральных частях пазов, а с другой стороны с электропроводящими элементами, при этом электропроводящие стержни, лежащие в боковых частях пазов, выполнены из двух частей, соединенных между собой при помощи замыкающих контактов герконовых реле, выводы обмоток которых связаны с источником постоянного тока через герконы, размещенные по обе стороны от вторичного элемента за пределами электропроводящих элементов, при этом по обе стороны от индуктора установлены постоянные магниты, длина которых равна длине индуктора, механически связанные с сердечником индуктора.

Наличие второго дополнительного прямолинейного участка с каждой стороны, с уложенными в них дополнительными электропроводящими стержнями определяет новизну и существенные признаки заявленного технического решения.

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

- фиг. 1 изображает поперечное сечение ЛАД (схематично);

- фиг. 2 показывает схематично на виде сверху обмотку вторичного элемента линейного асинхронного двигателя.

Линейный асинхронный двигатель (фиг. 1) содержит индуктор 1, состоящий из сердечника 2 и трехфазной обмотки 3. Вторичный элемент 4 содержит сердечник 5 с пазами (на фиг. 1 не показаны), имеющими центральные части, и примыкающие к центральным частям с обеих сторон под одинаковыми углами боковые части, в пазах размещены электропроводящие стержни (на фиг. 1 не показаны), повторяющие форму пазов и замкнутые с обеих сторон электропроводящими элементами 6. Электропроводящие стержни, лежащие в боковых частях пазов, выполнены из двух частей, соединенных между собой замыкающими контактными герконовыми реле (на фиг. 1 не показаны), выводы 7 и 8 обмоток соединены с источником постоянного тока через герконы 9 и 9а. Герконы 9 и 9а размещены по обе стороны от вторичного элемента 4 за пределами электропроводящих элементов 6. По обе стороны от индуктора 1 ЛАД установлены постоянные магниты 10, длина которых равна длине индуктора и они механически связаны сердечником 2 индуктора.

Обмотка вторичного элемента ЛАД изображена схематично на фиг. 2. Электропроводящие стержни 11 расположены в центральных частях пазов сердечника вторичного элемента, к ним примыкают дополнительные электропроводящие стержни 12, образующие вместе с электрически с ними соединенными электропроводящими стержнями 11 общие стержни, перпендикулярные продольной оси вторичного элемента. Электропроводящие боковые стержни (лежащие в боковых частях пазов) выполнены из двух частей 13, 14 и 15, 16 каждый. Их части соединяются между собой замыкающими контактами 17 и 18 соответственно герконовых реле, выводы 7 и 8 обмоток 19 и 20 соответственно которых соединены через герконы 9 и 9а с источником постоянного тока.

Рассмотрим работу данного линейного асинхронного двигателя. При подключении трехфазной обмотки 3 к источнику напряжения возбуждается бегущее магнитное поле, пересекающее короткозамкнутую обмотку вторичного элемента 4 (фиг. 1) и наводящие в ней электродвижущие силы (ЭДС), под действием которых в короткозамкнутой обмотке вторичного элемента (ВЭ) ЛАД потекут токи. При симметричном расположении индуктора 1 относительно вторичного элемента 4 в поперечном направлении (фиг. 1) короткозамкнутая обмотка ВЭ образована прямолинейными участками, состоящими из электрически связанных электропроводящих стержней 11 и 12, причем электропроводящие стержни 12 размещены по обе стороны от стержней 11. Прямолинейные участки, образованные электропроводящими стержнями 11 и 12, по обе стороны от сердечника ВЭ замкнуты электропроводящими элементами 6 (фиг. 2). В результате взаимодействия бегущего магнитного поля с токами в прямолинейных участках короткозамкнутой обмотки ВЭ создается тяговое усилие ЛАД, под действием которого индуктор начнет перемещаться в сторону, противоположную направлению движения бегущего магнитного поля. Тяговое усилие ЛАД и его коэффициент полезного действия в этом режиме работы двигателя будут максимальными. Если под действием каких-либо причин индуктор ЛАД сместится в сторону в поперечном направлении, например вправо, то вместе с индуктором сместятся и постоянные магниты 10, и тот из них, который будет находиться справа от индуктора 1, расположится над герконами 9, расположенными справа от ВЭ (фиг. 1 и 2). Магнитное поле постоянного магнита 10, пересекая герконы 9, приведет к замыканию их контактов. При этом к источнику постоянного тока подключаются обмотки 19 герконовых реле, что приведет к замыканию контактов 17, электрически связывающих части 13 и 14 электропроводящих стержней, лежащих в боковых частях пазов сердечника 5 ВЭ (фиг. 1 и 2). В этом случае короткозамкнутая обмотка ВЭ ЛАД будет образована прямолинейными участками (как и в предыдущем случае), плюс боковые участки в правой части вторичного элемента. Бегущее магнитное поле будет пересекать и боковые части короткозамкнутой обмотки ВЭ и наводить в них ЭДС и токи. Токи в боковых частях, взаимодействуя с бегущим магнитным полем, будут создавать механические усилия, направленные перпендикулярно боковым участкам в правой части короткозамкнутой обмотки ВЭ. Эти механические усилия разлагаются на дополнительные тяговые, которые складываются с тяговыми усилиями, созданными при взаимодействии токов в прямолинейных участках с бегущим магнитным полем, и поперечные механические усилия, действующие справа налево, т.е. усилия поперечной стабилизации. Под действием поперечных механических усилий индуктор ЛАД стремится вернуться в прежнее, симметричное относительно ВЭ положение, при котором контакты геркона 9 и замыкающие контакты 17 герконового реле разомкнутся. Т.к. магнитное поле постоянных магнитов не будет пересекать герконы 9, ЛАД снова будет работать в оптимальном режиме, а усилия поперечной стабилизации будут возникать лишь при нарушении симметричного расположения индуктора ЛАД и его вторичного элемента. Если индуктор ЛАД сместится на значительное расстояние по отношению ко вторичному элементу, то постоянный магнит 10 будет находиться одновременно над герконами 9 и 9а, дополнительно замыкая контакты 18, электрически связывающие части 15 и 16 электропроводящих стержней по вышеописанному принципу. В таком случае поперечные механические усилия возрастут, позволив индуктору ЛАД вернуться в прежнее симметричное положение. По сравнению с прототипом повышено усилие поперечной стабилизации индуктора ЛАД, и получена возможность возвращать индуктор ЛАД в симметричное положение относительно ВЭ даже при значительном поперечном смещении.

Использование: в области электротехники. Технический результат состоит в повышении усилия поперечной стабилизации, возникающего при смещении индуктора линейного асинхронного двигателя (ЛАД) относительно вторичного элемента (ВЭ). ЛАД содержит индуктор (1), состоящий из сердечника (2) и трехфазной обмотки (3), и вторичный элемент (4), содержащий сердечник (5) с пазами, содержащими центральные прямолинейные участки и примыкающие к ним с обеих сторон под одинаковыми углами по два боковых участка. Электропроводящие стержни повторяют форму пазов и замкнуты с обеих сторон электропроводящими элементами (6). Электропроводящие стержни, лежащие в боковых частях пазов, состоят из двух частей, соединенных между собой замыкающими контактами герконовых реле, выводы (7) и (8) обмоток которых соединены с источником постоянного тока через герконы. Индуктор (1) содержит постоянные магниты (10), размещенные по обе его стороны и механически связанные с ним. 2 ил.

Линейный асинхронный двигатель, содержащий индуктор, состоящий из сердечника с трехфазной обмоткой, и вторичный элемент, состоящий из сердечника с пазами, имеющими центральные части, перпендикулярные продольной оси вторичного элемента, и примыкающие к центральным частям с обеих сторон под одинаковыми углами боковые части пазов, в пазах размещены электропроводящие стержни, повторяющие форму пазов и замкнутые с обеих сторон электропроводящими элементами, отличающийся тем, что к центральным частям пазов с обеих сторон примыкают по два дополнительных прямолинейных участка, в которые уложены дополнительные электропроводящие стержни, каждый из которых электрически связан одной стороной с электропроводящими стержнями в центральных частях пазов, а с другой стороны с электропроводящими элементами, при этом электропроводящие стержни, лежащие в боковых частях пазов, выполнены из двух частей, соединенных между собой при помощи замыкающих контактов герконовых реле, выводы обмоток которых связаны с источником постоянного тока через герконы, размещенные по обе стороны от вторичного элемента за пределами электропроводящих элементов, при этом по обе стороны от индуктора установлены постоянные магниты, длина которых равна длине индуктора, механически связанные с сердечником индуктора.