СИСТЕМА ПРИВОДА С ПЕРЕДАЧЕЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ЭНЕРГИИ Российский патент 2018 года по МПК H02K41/03 B60L13/03 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к системе привода с передачей электромагнитной энергии. Изобретение также относится к линейной синхронной машине с дробным числом пазов и синхронной машине вращательного движения. Задача изобретения состоит в том, чтобы улавливать энергию непосредственно на подвижном элементе бесщеточного серводвигателя для того, чтобы вырабатывать электрическую мощность на подвижном элементе для различных применений, в зависимости от приложения.

Уровень техники

В индустрии упаковки пищевых продуктов упаковка производится и наполняется пищевым продуктом на больших машинах, используя преобразование упаковочного материала в упаковку, которая наполняется содержимым пищевых продуктов либо во время формирования упаковки, либо после изготовления упаковки. В этих упаковочных машинах необходимо транспортировать упаковку и оборудование для манипулирования упаковкой или упаковочным материалом.

В документе WO 2015/101492 раскрыто решение проблемы формования пластмассовых изделий в упаковочный материал на основе картона для формирования упаковки одновременно с транспортировкой упаковочного материала. Многочисленные формовочные станции перемещаются с помощью линейного синхронного двигателя вдоль круговой направляющей таким образом, чтобы формовочные станции располагались над движущимся листом упаковочного материала. В течение некоторого периода времени движущаяся формовочная станция совмещается с зоной упаковочного материала для того, чтобы сформовать изделие в упомянутой зоне. Преимущество этого решения состоит в том, что над упаковочным материалом можно выполнять действия без остановки подачи упаковочного материала в упаковочной машине. В дополнение к этому, можно достичь точного совмещения каждой формовочной станции с соответствующей зоной упаковочного материала.

В документе WO 2015/101492 управление формовочными станциями осуществляется кулачками механическим способом. Однако в других случаях для выполнения операции в отношении упаковки требуется электрическая мощность. Такая передача электрической мощности движущимся объектам традиционно выполнялась с помощью щеточных соединителей. Однако щеточные соединители представляют собой механическое решение, в случае которого они подвергаются износу и которое приводит к необходимости технического обслуживания.

В документе WO 2006/048441 показано решение, в котором щеточные соединители были заменены системой индукционной передачи энергии для того, чтобы обеспечить питанием запечатывающие губки, движущиеся вдоль цепи в упаковочной машине для выполнения операции индукционного нагрева.

В документе WO 93/02888 раскрыта еще одна усовершенствованная система для линейного привода транспортных средств с использованием синхронного линейного двигателя, где электрическая мощность передается в каждое движущееся транспортное средство с использованием индукции. В этом решении используется тот же самый электромагнитный механизм, который используется синхронным линейным двигателем для перемещения транспортных средств, чтобы также передавать электрическую мощность. В синхронном линейном двигателе в отдельных секциях длинного статора, расположенного напротив части возбудителя, расположенного на транспортном средстве, вырабатывается поле бегущих волн. Поле бегущих волн взаимодействует с полем, генерируемым в обмотке возбудителя источником постоянного тока, чтобы перемещать вперед транспортное средство. Переменный ток, подаваемый в секцию статора, для того, чтобы создавать поле бегущих волн, не наводит практически напряжения в обмотке возбудителя. Для того, чтобы обеспечить индуктивную передачу энергии, переменный ток более высокой частоты накладывается на переменный ток, используемый для генерации поля бегущих волн. Переменный ток более высокой частоты наводит высокочастотное напряжение в обмотке возбудителя, которую можно рассматривать как вторичную обмотку трансформатора, содержащего статорную обмотку и обмотку возбудителя. Однако это решение для беспроводной передачи электрической мощности в движущееся транспортное средство является сложным и дорогостоящим из-за необходимости нестандартного источника питания или использования многочисленных источников питания для достижения переменного тока для перемещения транспортных средств с помощью переменного тока высокой частоты, наложенного для передачи электрической мощности.

Исходя из вышесказанного, существует потребность в более простом решении для передачи электрической мощности на транспортные средства в линейном синхронном двигателе.

Сущность изобретения

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы повысить современный уровень техники для решения вышеуказанных проблем и выполнить усовершенствованную систему привода с передачей электромагнитной энергии.

Согласно первому аспекту изобретения эти и другие задачи решены полностью или по меньшей мере частично с помощью системы привода с передачей электромагнитной энергии. Система содержит направляющую, содержащую множество статоров, причем каждый статор имеет по меньшей мере одну обмотку, выполненную с возможностью выработки перемещающегося (поступательно или вращательно) магнитного поля, имеющего основную гармонику, субгармоники и гармоники высоких порядков, при питании изменяющимся током, имеющим выбранную форму волны. Система также включает в себя подвижный элемент, содержащий первичный магнитный элемент, выполненный с возможностью приема упомянутой основной гармоники для приведения в движение упомянутого подвижного элемента вдоль упомянутой направляющей. Система характеризуется тем, что упомянутый подвижный элемент дополнительно содержит вторичный магнитный элемент, выполненный с возможностью приема дополнительной гармоники, предпочтительно субгармоники, для генерирования мощности непосредственно на упомянутом подвижном элементе.

Изменяющийся ток предпочтительно периодически изменяется в соответствии с периодической формой волны. Форма волны может быть синусоидальной, квадратной или треугольной или может иметь любую другую форму, подходящую для приведения в движение синхронной машины посредством статоров. Изменяющийся ток предпочтительно представляется собой переменный ток, то есть ток, периодически изменяющий свое направление, где форма волны отцентрирована относительно нулевого потенциала. Переменный ток предпочтительно имеет синусоидальную форму волны, так как она является традиционной формой волны для приведения в движение синхронной машины.

Первичный магнитный элемент предназначен для обеспечения тяги за счет магнитного поля, создаваемого множеством статоров, и тем самым для перемещения подвижного элемента.

Первичный магнитный элемент может быть постоянным магнитом, или электромагнитом или магнитной цепью. Чтобы уменьшить энергию, необходимую для подвижного элемента, первичный магнитный элемент является предпочтительно постоянным магнитом.

Вторичный магнитный элемент может представлять собой магнитную цепь. В частности, вторичный магнитный элемент представляет собой обмотку, на которую намотан провод с высокой электропроводностью, такой как медный провод. Назначение вторичного магнитного элемента состоит в том, чтобы наводить ток в проводе обмотки за счет магнитного поля дополнительной гармоники, предпочтительно первой субгармоники. Кроме того, предпочтительно обмотка имеет несколько витков для образования катушки с целью увеличения тока, который наводится магнитным полем дополнительной гармоники.

В настоящем изобретении рассматривается система для передачи электромагнитной энергии, например, в синхронную линейную машину, которая использует субгармонику магнитодвижущей силы воздушного зазора, которая характерна для конструкции электрических машин. Хорошо известно, что синхронные машины с дробным числом пазов производят высокое содержание гармоник в распределении магнитодвижущей силы воздушного зазора, включая субгармонические составляющие и гармоники высоких порядков. Подвижный элемент синхронной машины связан с основной гармоникой магнитодвижущей силы, и они имеют одинаковую скорость перемещения. Все другие гармоники имеют различные частоты и, следовательно, различную скорость и направления по отношению к основной гармонике, которая действует синхронно с подвижным элементом.

В настоящем изобретении используется паразитный эффект для получения переноса энергии от статора к подвижному элементу. Таким образом, подвижный элемент использует субгармоники статора для улавливания энергии и генерации мощности непосредственно на нем. Следует отметить, что субгармоники по крайней мере представлены как неотъемлемая характеристика системы управления движением, соответственно, топологии электрической машины с дробным числом пазов, используемой для выработки движения в подвижном элементе (синхронного двигателя). В настоящем изобретении упомянутые субгармоники эффективно используются для выработки электрической мощности непосредственно на подвижном элементе (бесщеточном двигателе), которая в противном случае полностью не использовалась бы и рассматривалась бы как потери. Амплитуда гармоник уменьшается по мере увеличения порядка гармоник. По этой причине предпочтительно использовать только субгармоники для того, чтобы получить значительный эффект передачи энергии. Основное преимущество состоит в том, что система сможет генерировать мощность непосредственно на подвижном элементе, без добавления какого-либо дополнительного первичного магнитного элемента, схемы или инжекции тока с высокочастотной гармонической составляющей. Вторичный(е) электромагнитный(е) элемент(ы) или схема(ы) может(могут) быть встроены в подвижный элемент. В дополнение к преимуществам, представленным выше, данное решение является полностью беспроводным.

Например, подвижный элемент может быть независимой тележкой, используемой в машине для производства продуктов или манипулирования материалами или предметами. Как описано в разделе "Уровень техники", независимые тележки обычно приводятся в движение способом, в основе которого лежит использование линейной синхронной машины, который хорошо известен в предшествующем уровне техники. Статор, используемый для приведения в движение тележек в предшествующем уровне техники, оптимизирован под создание магнитного поля главным образом с основной гармоникой, которая приводит в движение тележку или транспортное средство как линейная синхронная машина. Все остальные гармоники статора преднамеренно сводятся к минимуму с помощью конструкции для того, чтобы снизить потребление энергии. Однако невозможно полностью избежать гармоник, отличных от основной гармоники, что приводит к потерям энергии. В настоящем изобретении используется недостаток синхронной машины и используется по меньшей мере одна из гармоник, неиспользуемых в какой-либо мере в предшествующем уровне техники для передачи энергии в независимую тележку/транспортное средство. Так как первая субгармоника, которая ниже основной гармоники по частоте, обычно имеет самую высокую амплитуду, то предпочтительно используется эта субгармоника. Вторичный магнитный элемент, предпочтительно индукционная катушка, предназначен для наведения тока из магнитного поля с частотой, равной частоте субгармоники. Таким образом, ранее нежелательный эффект в статорах привода линейных синхронных машин для независимой тележки используется для беспроводной передачи энергии в независимую тележку с тем, чтобы можно было использовать электрооборудование, установленное на независимой тележке.

Согласно дополнительному аспекту настоящего изобретения ширина обмоток вторичного магнитного элемента выбирается так, чтобы быть по существу соизмеримой с расстоянием между последующими первичными магнитными элементами, как отношение частот между основной гармоникой и дополнительной гармоникой. Например, если первая субгармоника равна половине частоты основной гармоники, ширина обмоток вторичного магнитного элемента превышает в два раза расстояние между последующими первичными магнитными элементами. Это приведет к близкой к оптимальной синхронизации приема субгармоники, что касается скорости подвижного элемента, хотя в то же самое время обмотки вторичного магнитного элемента могут размещаться в промежутках между первичными магнитными элементами.

[018] В одном варианте осуществления настоящего изобретения подвижный элемент содержит щель или паз в части подвижного элемента, выполненной из материала с высокой магнитной проницаемостью такого, например, как железо. Паз вмещает в себя вторичный магнитный элемент, причем вторичный магнитный элемент предпочтительно представляет собой катушку с намотанным не нее проводом из материала, имеющего высокую электропроводимость, таким как медный провод. Паз представляет собой способ накопления и концентрации энергии магнитного потока, создаваемого обмотками вторичного магнитного элемента для того, чтобы повысить эффективность передачи энергии от субгармоники.

Подвижный элемент может дополнительно содержать монтажную пластину, на которой устанавливаются первичный магнитный элемент и вторичный магнитный элемент. Паз для приема вторичного магнитного элемента выполнен в виде щели в монтажной пластине. Монтажная пластина предпочтительно выполнена из материала с высокой магнитной проницаемостью, такого как железо, предпочтительно чистого железа, для получения высокой магнитной проницаемости. Монтажная пластина будет функционировать как концентратор магнитного потока для вторичного магнитного элемента, особенно тогда, когда вторичный магнитный элемент будет размещаться в щелевом пазу монтажной пластины.

Система может дополнительно содержать блок управления, выполненный с возможностью модуляции тока в упомянутом статоре. Это делается для усиления или управления упомянутой субгармоникой, используемой для передачи энергии, чтобы управлять выработкой мощности непосредственно на упомянутом подвижном элементе. Модуляцию субгармоники можно выполнить посредством различного средства управления током привода. Следует отметить, что блок управления присутствует в любом случае для управления двигателем. Это дальнейшее усовершенствование содержит модификацию программно-аппаратных средств упомянутого блока управления для того, чтобы усилить одну или более субгармоник с целью увеличения передачи энергии на подвижный элемент. Таким образом, можно управлять передачей энергии на подвижный элемент. Поэтому недостаток предшествующего уровня техники намеренно усиливаются и используются для передачи энергии в настоящем изобретении.

[021] Согласно второму аспекту изобретения эти и другие задачи решены с помощью линейной синхронной машины с дробным числом пазов или синхронной машины вращательного движения, содержащей систему привода согласно вышеуказанным признакам. Те же самые преимущества, что указаны выше, также применимы для второго аспекта изобретения.

В общем, все термины, используемые в формуле изобретения, необходимо понимать в их общепринятом значении в данной области техники, если это не оговорено отдельно. Все ссылки на "один/этот элемент, устройство, компонент, средство, этап и т.д." следует интерпретировать непосредственно как ссылки по меньшей мере на один пример упомянутого элемента, устройства, компонента, средства, этапа и т.д., если это не оговорено отдельно.

Краткое описание чертежей

Вышеуказанные задачи, а также дополнительные задачи, признаки и преимущества настоящего изобретения станут более понятными путем ссылки на последующее иллюстративное и неограничивающее подробное описание предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения, приведенных со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:

На фиг.1a и 1b показаны виды сбоку линейной синхронной машины с системой привода согласно известному уровню техники.

На фиг.2 показан вид сбоку линейной синхронной машины с системой привода согласно одному примерному варианту осуществления изобретения.

На фиг.3 показан вид в поперечном разрезе вдоль плоскости A-A (фиг.2).

На фиг.4 показана схема, иллюстрирующая основную гармонику и субгармонику, генерируемую статором системы привода.

На фиг.5 показан схематичный чертеж индуктивной передачи мощности согласно изобретению.

На фиг.6 показан чертеж одного возможного варианта осуществления направляющей для подвижных элементов, использующих систему привода согласно настоящему изобретению.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения

На фиг.1a и фиг.1b показаны виды сбоку линейной синхронной машины с системой привода согласно известному уровню техники. Система 1' привода для подвижных элементов 2' содержит направляющую 3' с множеством статоров 4', причем каждый статор 4' имеет обмотку (не показана), запитанную током для того, чтобы вырабатывать магнитное поле и, следовательно, магнитный поток. Магнитный поток воздействует на магнитный элемент 5' в подвижном элементе 2' для того, чтобы тянуть подвижный элемент 2' в направлении вдоль упомянутой направляющей 3'. Ток, который подается на обмотки статора, представляет собой переменный ток, например, трехфазный синусоидальный ток с частотой, которая управляет скоростью подвижного элемента 2'. На фиг.1a и фиг.1b эти три фазы обозначены буквами A, B и C. Токи фаз A, B, C поочередно подаются на обмотки статора в системе 1' привода для выполнения последующего движения за счет силы магнитного притяжения, воздействующей на подвижный элемент 2' и, следовательно, непрерывного перемещения подвижного элемента 2'.

На фиг.2 показан вид сбоку линейной синхронной машины с системой 1 привода согласно одному примерному варианту осуществления изобретения. Система 1 привода для подвижных элементов 2 содержит направляющую 3 с множеством статоров 4, причем каждый статор имеет обмотки (не показаны), запитываемые током для выработки магнитного поля и магнитного потока. Магнитный поток воздействует на магнитный элемент 5 в подвижном элементе 2 для того, чтобы тянуть подвижный элемент 2 в направлении вдоль упомянутой направляющей 3. Ток, который подается на обмотку статора, представляет собой переменный ток, например, трехфазный, с частотой, которая управляет скоростью подвижного элемента 2. Частота переменного тока, как правило, находится в диапазоне 0,2-10 Гц. Фазные токи подаются поочередно на обмотки 4 статора в системе 1 привода для выполнения последующего перемещения за счет силы магнитного притяжения, воздействующей на подвижные элементы 2.

Подвижный элемент на фиг.2 дополнительно оснащен вторичным электромагнитным элементом 6a-6c, который представляет собой обмотку, предназначенную для приема энергии с частотой магнитной волны субгармоники основной гармоники магнитного поля, которая используется для перемещения подвижного элемента 2. Обмотка вторичного магнитного элемента сконструирована таким образом, чтобы улавливать переменный магнитный поток, создаваемый субгармоникой. Части подвижного элемента 2 установлены на железной пластине 12.

[027] Вторичный магнитный элемент 6a-6c предпочтительно представляет собой индуктор, содержащий катушку для накопления магнитного поля упомянутой субгармоники. Материал, концентрирующий магнитный поток и обладающий высокой магнитной проницаемостью, размещается вокруг катушки для увеличения передачи мощности. На фиг.2 материал, концентрирующий магнитный поток, является монтажной пластиной подвижного элемента. Щели 7 в монтажной пластине, выполнены для облегчения обмотки/катушки вторичного магнитного элемента 6a-6c.

Обмотки вторичных магнитных элементов 6a-6c предпочтительно размещаются в промежутке между первичными магнитными элементами 5, поэтому они могут связывать магнитный поток, создаваемый субгармоникой, одновременно с магнитным потоком, в то время как магнитный поток создаваемый основной гармоникой, используется для приведения в движение подвижного элемента 2. Использование промежутка между первичным магнитным элементом 5 для проводов обмотки вторичных магнитных элементов 6a-6c позволяет размещать приемные вторичные магнитные элементы также близко к статорам, как и первичные магнитные элементы 5, тем самым повышая эффективность передачи энергии, так как амплитуда магнитного поля от статоров экспоненциально уменьшается с увеличением расстояния от статоров. Таким образом, подвижный элемент можно выполнить очень компактным, так как первичные магнитные элементы 5 и вторичные магнитные элементы 6a-6c чередуются.

На фиг.3 показан вид в поперечном разрезе вдоль плоскости A-A (фиг.2). Обмотки 6a-6c вторичного магнитного элемента 6a-6c размещаются в промежутке между первичными магнитными элементами 5. Первичные магнитные элементы 5 отстоят друг от друга на расстоянии d. В варианте осуществления, представленном на фиг.3, показаны три обмотки 6a-6c для улавливания субгармоники статоров 4. Использование промежутка между первичными магнитными элементами обеспечивает хорошую связь с субгармоникой, если ширина W обмоток 6a-6c вторичного магнитного элемента будет выбрана по существу как отношение частоты между основной гармоникой и дополнительной гармоникой. Например, если первая субгармоника имеет частоту в два раза меньше, чем фундаментальная гармоника (как показано на фиг.4), ширина обмоток 6a-6c вторичного магнитного элемента должна выбираться таким образом, чтобы перекрывать два первичных магнитных элемента. Магнитное притяжение от основной гармоники, воздействующее на первичные магнитные элементы 5, будет затем синхронизироваться с индуктивным приемом субгармоники с вторичного магнитного элемента.

Ток, наведенный обмоткой вторичных магнитных элементов 6a-6c, подается в выпрямитель (не показан) через соединительные кабели 11a-11c таким образом, чтобы постоянный ток мог использоваться любым электрооборудованием, установленным на подвижном элементе 2.

На фиг.4 показана схема, иллюстрирующая основные гармоники 8 и дополнительные гармоники 9, 10, генерируемые статором 4 системы 1 привода. Дополнительные гармоники 9, 10 в решениях предшествующего уровня техники имеют недостатки, которые связаны с потреблением энергии, которая будет теряться за счет потерь в железе, так как только основная гармоника 8 используется для перемещения подвижного элемента 2. Потери энергии связаны с наведенными вихревыми токами в материалах, обладающих магнитной проницаемостью. По этой причине конфигурации статорных обмоток предшествующего уровня техники оптимизируются для минимизации субгармоник 9 и гармоник 10 более высокого порядка, поэтому в основную гармонику 8 передается только энергия переменного тока, передаваемого в виде энергии магнитного поля. Однако невозможно создать обмотку статора с дробным числом пазов без наличия нежелательных гармоник и получить идеальный переменный ток питания, что делает неизбежным некоторые потери из-за субгармоник 9 и гармоник 10 более высокого порядка.

Однако в настоящем изобретении неизбежные побочные эффекты субгармоник 9 и гармоник 10 более высокого порядка используются для передачи энергии через вторичный магнитный элемент 6а-6с подвижного элемента 2. Ранее потерянная энергия самой мощной субгармоники 9 магнитного поля, создаваемого обмотками статора направляющей 3, восстанавливается с помощью обмоток вторичного магнитного элемента 6a-6c подвижного элемента 2 и преобразуется индуктивным способом в электричество. Источником питания (не показан), обеспечивающим питание переменным током статорных обмоток направляющей 3, можно также управлять для модификации переменного тока с тем, чтобы он стал "менее оптимальным" для перемещения подвижного элемента 2, и для создания более мощной субгармоники, которую можно использовать для передачи энергии на подвижный элемент 2 в качестве альтернативы. Как показано на фиг.4, самая мощная субгармоника 9 часто имеет частоту в два раза меньше, чем основная гармоника 8.

Модификацию тока питания и, следовательно, субгармоники 9 можно выполнить вручную для того, чтобы передать постоянное количество электрической мощности на подвижный элемент 2, но им можно также управлять с помощью блока управления или компьютерного программного обеспечения для того, чтобы можно было регулировать мощность энергии, передаваемой на подвижный элемент 2. В этом случае энергию можно сэкономить тогда, когда на подвижном элементе 2 не требуется электричества. Некоторым оборудованием на подвижном элементе 2 можно также непосредственно управлять количеством мощности, передаваемой на подвижный элемент 2.

[034] При использовании субгармоники 9 магнитного поля, создаваемого статорными обмотками, не нужны дополнительные части за исключением приемного второго магнитного элемента подвижного элемента 2. Например, электрическую мощность, передаваемую на подвижный элемент 2, можно использовать для инструмента, установленного в машине, например, для запечатывающих губок упаковочной машины, для охлаждения инструмента и т.д. Электрическую мощность, выработанную упомянутым способом, можно дополнительно приводить в надлежащее состояние с помощью электрических средств, таких как фильтры и/или преобразователи постоянного напряжения в постоянное, для получения электроэнергии постоянного или переменного тока, используемой в промышленных целях непосредственно на подвижном элементе 2.

На фиг.5 показан схематичный чертеж индуктивной передачи энергии. Статорные обмотки статора 4 системы 1 привода, расположенные на направляющей 3, запитаны трехфазным переменным током, вырабатываемым преобразователем постоянного напряжения в переменное. Переменный ток в статорах 4 создает магнитное поле с такой же частотой своей основной гармоники 8, как и частота переменного тока. Основная гармоника 8 выполнена с возможностью обеспечения связи с первичным магнитным элементом 5 подвижного элемента для того, чтобы перемещать подвижный элемент. Так как частота переменного тока, питающего статоры 4, определяет скорость подвижных элементов 2 системы привода, основная линия питания, выполнена с возможностью управления частотой производимого переменного тока и, следовательно, управления скоростью подвижных элементов 2 на направляющей 3 системы привода настоящего изобретения. Как описано выше, субгармоника 9 с основной гармоникой 8 выполнена с возможностью ее приема вторичным магнитным элементом 6 через свои обмотки. Ток, наведенный в обмотках вторичного магнитного элемента 6, выпрямляется и подается в преобразователь постоянного напряжения в переменное для возбуждения любой электрической нагрузки, нуждающейся в электрической энергии на подвижном элементе 2. Естественно, если требуется, постоянный ток от выпрямителя можно использовать непосредственно в нагрузке.

На фиг.6 показан чертеж одного возможного варианта осуществления направляющей для подвижных элементов 2, использующей систему 1 привода согласно настоящему изобретению. Подвижные элементы 2 движутся вдоль направляющей 3 в направлении R. Статоры встроены в сторону 3, обращенную к монтажным пластинам 12 подвижных элементов 2. На фиг.2 и 3 показан тип монтажных пластин 12 каждого подвижного элемента, то есть они снабжены двумя первичными магнитными элементами 5 в виде постоянных магнитов и вторичными магнитными элементами 6a-6c для индуктивной передачи энергии через первую субгармонику 9 магнитного поля, создаваемого статорами 4 на направляющей 3. Подвижные элементы 2 могут быть оснащены электрическими инструментами, такими как формы, индукционные запечатывающие губки, системы охлаждения для другого оборудования или любое другое оборудование. Таким образом, электроэнергия передается беспроводным образом на подвижные элементы 2 с использованием обычно нежелательных эффектов субгармоник магнитного поля от статоров 4 системы 1 привода синхронной машины.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к системе привода с передачей электромагнитной энергии. Технический результат – обеспечение возможности выработки электрической мощности на подвижном элементе. Система содержит направляющую, включающую множество статоров, каждый из которых имеет по меньшей мере одну обмотку, выполненную с возможностью генерации магнитного поля, имеющего основную гармонику и по меньшей мере одну дополнительную гармонику при питании изменяющимся током. Система содержит также подвижный элемент, имеющий первичный магнитный элемент, выполненный с возможностью приема упомянутой основной гармоники для приведения в движение подвижного элемента вдоль направляющей. Подвижный элемент дополнительно содержит вторичный магнитный элемент, выполненный с возможностью приема по меньшей мере одной дополнительной гармоники для генерирования мощности на подвижном элементе. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Система (1) привода с передачей электромагнитной энергии, содержащая:

направляющую (3), содержащую множество статоров (4), причем каждый статор (4) имеет по меньшей мере одну обмотку, выполненную с возможностью генерации магнитного поля, имеющего основную гармонику (8) и по меньшей мере одну дополнительную гармонику (9), при питании изменяющимся током, и

подвижный элемент (2), содержащий первичный магнитный элемент (5), выполненный с возможностью приема упомянутой основной гармоники (8) для приведения в движение упомянутого подвижного элемента (2) вдоль упомянутой направляющей (3),

причем упомянутый подвижный элемент (2) дополнительно содержит вторичный магнитный элемент (6а-6с), выполненный с возможностью приема упомянутой по меньшей мере одной дополнительной гармоники (9) для генерирования мощности на упомянутом подвижном элементе (2),

причем упомянутая по меньшей мере одна дополнительная гармоника является субгармоникой,

отличающаяся тем, что упомянутая система привода дополнительно содержит блок управления, выполненный с возможностью модуляции тока в упомянутом статоре (4) для повышения упомянутой по меньшей мере одной дополнительной гармоники (9) для того, чтобы увеличить выработку мощности на упомянутом подвижном элементе (2).

2. Система (1) привода по п. 1, в которой упомянутый изменяющийся ток является переменным током.

3. Система (1) привода по любому из предыдущих пунктов, в которой упомянутый первичный магнитный элемент (5) и/или упомянутый вторичный магнитный элемент (6а-6с) содержит обмотку.

4. Система (1) привода по любому из предыдущих пунктов, в которой упомянутый подвижный элемент (2) содержит множество первичных магнитных элементов (5) и вторичных магнитных элементов (6а-6с), поочередно размещенных вдоль упомянутого подвижного элемента (2).

5. Система (1) привода по любому из предыдущих пунктов, в которой ширина (W) обмоток вторичного магнитного элемента (6а-6с) по существу соизмерима с расстоянием (d) между последующими первичными магнитными элементами (5) как отношение частот между основной гармоникой (8) и по меньшей мере одной дополнительной гармоникой (9), принимаемой вторичным магнитным элементом (6а-6с).

6. Система (1) привода по любому из предыдущих пунктов, в которой упомянутый подвижный элемент (2) дополнительно содержит монтажную пластину (12), на которую установлены упомянутый первичный магнитный элемент (5) и упомянутый вторичный магнитный элемент (6а-6с), причем упомянутая монтажная пластина (12) содержит паз (7) для приема вторичного магнитного элемента (6а-6с).

7. Система (1) привода по п. 6, в которой упомянутая монтажная пластина (12) выполнена из материала с высокой магнитной проницаемостью.

8. Система (1) привода по п. 7, в которой упомянутая монтажная пластина (12) выполнена из железа.

9. Система (1) привода по любому из предыдущих пунктов, в которой статоры запитаны поочередно с помощью следующих друг за другом фаз упомянутого изменяющегося тока.

10. Система (1) привода по любому из предыдущих пунктов, в которой упомянутая по меньшей мере одна дополнительная гармоника (9) повышается посредством программного обеспечения или программно-аппаратных средств.

11. Линейная синхронная машина с дробным числом пазов, содержащая систему (1) привода по любому из пп. 1-10.

12. Синхронная машина вращательного движения, содержащая систему (1) привода по любому из пп. 1-10.