ЛИНЕЙНЫЙ АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 2020 года по МПК H02K41/25 H02K1/14 H02K3/28 

Изобретение относится к области электротехники, а более точно - к линейным электродвигателям, предназначенным для перспективного высокоскоростного магнитно-левитационного и вакуумного транспорта, а также для электроприводов с прямолинейным или возвратно-поступательным движением рабочих органов.

Известен линейный асинхронный двигатель (ЛАД), содержащий первичный элемент в виде индуктора с магнитопроводом, выполненным из отдельных поперечно шихтованных сердечников, содержащих зубцы, объединенные общими ярмами, причем сердечники, шихтованные в поперечном направлении, расположены один за другим в продольном направлении и соединены между собой сердечниками, шихтованными в продольном направлении, многофазную обмотку, катушки которой образуют продольные и поперечные ряды, продольные ряды катушек образуют одинаковые порядки следования фаз, а поперечные ряды катушек имеют до середины ряда один, а после середины ряда - противоположный порядок следования фаз, и вторичный элемент, содержащий электропроводящий материал (авт. св. СССР № 868942, МПК H02K 41/02, 1981 г.).

Недостатком данного аналога ЛАД является невысокие коэффициент полезного действия (КПД) и тяговое усилие.

Наиболее близким по своей сущности к заявляемому является линейный асинхронный двигатель, содержащий первичный элемент в виде индуктора с магнитопроводом, выполненным из отдельных поперечно шихтованных сердечников, содержащих зубцы, объединенные общими ярмами, причем сердечники, шихтованные в поперечном направлении, расположены один за другим в продольном направлении и соединены между собой сердечниками, шихтованными в продольном направлении, причем зубцы продольно шихтованных сердечников выполнены наклонными и входят в пазы поперечно шихтованных сердечников с многофазной обмоткой, катушки которой разделены на две части, первая часть катушек размещена на поперечно шихтованных сердечниках, а вторая часть - на продольно шихтованных сердечниках, при этом катушки обмотки, размещенные на поперечно и продольно шихтованных сердечниках, образуют продольные и поперечные ряды, причем продольные ряды катушек образуют одинаковые порядки следования фаз, а поперечные ряды катушек имеют до середины ряда один, а после середины - противоположный порядок следования фаз и вторичный элемент, содержащий электропроводящий материал (авт. св. СССР № 801197, МПК H02K 41/04,1981 г.). Этот ЛАД выбран нами в качестве прототипа.

Недостатками прототипа являются невысокие КПД и тяговое усилие.

Целью настоящего изобретения является повышение КПД и тягового усилия ЛАД.

Цель изобретения достигается тем, что в линейном асинхронном двигателе, содержащем первичный элемент в виде индуктора с магнитопроводом, выполненным из отдельных поперечно шихтованных сердечников, содержащих зубцы, объединенные общими ярмами, причем сердечники, шихтованные в поперечном направлении, расположены один за другим в продольном направлении и соединены между собой сердечниками, шихтованными в продольном направлении, причем зубцы продольно шихтованных сердечников выполнены наклонными и входят в пазы поперечно шихтованных сердечников и многофазной обмоткой, катушки которой разделены на две части, первая часть катушек размещена на поперечно шихтованных сердечниках, а вторая часть - на продольно шихтованных сердечниках, при этом катушки обмотки, размещенные на поперечно и продольно шихтованных сердечниках образуют продольные и поперечные ряды, причем продольные ряды катушек образуют одинаковые порядки следования фаз, а поперечные ряды катушек имеют до середины ряда один, а после середины - противоположный порядок следования фаз и вторичный элемент, содержащий электропроводящий материал, согласно изобретению, наклонные зубцы продольно шихтованных сердечников объединены общими ярмами.

Новым по сравнению с прототипом является объединение общими ярмами наклонных зубцов продольно шихтованных сердечников.

Изобретение поясняется ссылками на прилагаемые чертежи, на которых

фиг. 1 изображает общий вид линейного асинхронного двигателя (вид спереди - схематично);

фиг. 2 - общий вид линейного асинхронного двигателя (вид сбоку - схематично);

фиг. 3 - скелетную схему магнитопровода индуктора ЛАД;

фиг. 4 - порядок следования фаз обмотки индуктора линейного асинхронного двигателя.

Линейный асинхронный двигатель (фиг. 1) содержит первичный элемент в виде индуктора 1 с магнитопроводом, выполненным из отдельных поперечно шихтованных сердечников, содержащих зубцы 2, объединенные общими ярмами 3, причем сердечники, шихтованные в поперечном направлении, расположены один за другим в продольном направлении и соединены между собой сердечниками, шихтованными в продольном направлении, причем зубцы 4 продольно шихтованных сердечников выполнены наклонными и входят в пазы поперечно шихтованных сердечников с многофазной обмоткой, катушки которой разделены на две части, первая часть катушек 5 размещена на поперечно шихтованных сердечниках. Вторичный элемент 6 выполнен из электропроводящего материала. Вторая часть катушек 7 многофазной обмотки индуктора 1 расположена на продольно шихтованных сердечниках.

На фиг. 2 (вид сбоку) видно, как расположены наклонные зубцы 4 и что зубцы 4 объединены общим ярмом 8. Вторая часть катушек 7 многофазной обмотки индуктора размещена на ярмах 8 продольно шихтованных сердечниках. Остальные обозначения те же, что и на фиг. 1.

На фиг. 3 схематично показана скелетная схема магнитопровода индуктора ЛАД. Обозначения те же, что и на фиг. 1 - фиг. 2;

Фиг. 4 изображает схему соединения катушек 5 и 7 многофазной обмотки индуктора линейного асинхронного двигателя. А, В и С - обозначения фаз.

Рассмотрим принцип работы заявляемого ЛАД и доказательства достижения цели изобретения.

При подключении катушек 5 и 7 обмотки индуктора ЛАД к источнику трехфазного напряжения возбуждаются бегущие магнитные поля. Магнитные поля, бегущие в продольном направлении (направлении движения), создаются токами, текущими в катушках 5 и 7, образующих продольные ряды с прямыми порядками следования фаз А, В и С (фиг. 4). Магнитные поля, бегущие в поперечном направлении навстречу друг другу, создаются токами в катушках 5 и 7 многофазной обмотки индуктора, образующих поперечные ряды, в которых до середины ряда один, а после середины - противоположный порядок следования фаз (фиг. 4).

Бегущие магнитные потоки пересекают электропроводящий вторичный элемент и индуктируют в нем электродвижущие силы, под действием которых во вторичном элементе 6 потекут вихревые электрические токи. В результате взаимодействия вихревых токов во вторичном элементе с бегущими магнитными полями создаются механические (пондеромоторные) усилия. При взаимодействии продольно бегущих полей с вихревыми токами, ими индуцированными, во вторичном элементе создается тяговое (продольное усилие), под действием которого индуктор придет в движение по отношению ко вторичному элементу.

При взаимодействии магнитных полей, бегущих навстречу друг другу в поперечном направлении, с токами, ими индуцированными во вторичном элементе, создаются направленные навстречу друг другу одинаковые механические усилия. Эти поперечные усилия при симметричном расположении индуктора ЛАД относительно вторичного элемента взаимно уравновешиваются и не оказывают влияния на движение индуктора (транспортного экипажа). При боковом смещении индуктора (например, действие порыва ветра на транспортный экипаж, подвешенный в магнитном поле) равновесие поперечных усилий нарушается, и под действием разности поперечных усилий индуктор (транспортный экипаж) автоматически возвращается в исходное положение, т.е. осуществляется поперечная (боковая) стабилизация. Увеличение тягового усилия и КПД линейного асинхронного двигателя по сравнению с прототипом достигается потому, что магнитные потоки, бегущие в продольном направлении, за счет общих ярм, объединяющих наклонные зубцы, замыкаются по путям с меньшими магнитными сопротивлениями и магнитные поля изменяются по синусоидальному закону, что и приводит к повышению КПД и тягового усилия ЛАД.

Таким образом, новый отличительный признак предлагаемого ЛАД - объединение общими ярмами наклонных зубцов продольно шихтованных сердечников первичного элемента (индуктора) приводит к тому, что магнитные потоки, бегущие в продольном направлении, за счет общих ярм, объединяющих наклонные зубцы, замыкаются по путям с меньшими магнитными сопротивлениями, и магнитные поля изменяются по синусоидальному закону, что и приводит к достижению цели: повышению КПД и тягового усилия ЛАД.

Технический результат предлагаемого технического решения заключается в повышении КПД и тягового усилия ЛАД за счет оптимизации путей магнитного потока и снижении потерь энергии.

Изобретение относится к электротехнике, а точнее к линейным асинхронным двигателям. Технический результат - увеличение тягового усилия и повышение коэффициента полезного действия. Линейный асинхронный двигатель содержит индуктор 1 с магнитопроводом, выполненным из отдельных поперечно шихтованных сердечников, содержащих зубцы 2, объединенные общими ярмами 3. Сердечники, шихтованные в поперечном направлении, расположены один за другим в продольном направлении и соединены между собой сердечниками, шихтованными в продольном направлении. Зубцы 4 продольно шихтованных сердечников выполнены наклонными и входят в пазы поперечно шихтованных сердечников с многофазной обмоткой, катушки которой разделены на две части. Первая часть катушек 5 размещена на поперечно шихтованных сердечниках, а вторая часть 7 - на продольно шихтованных сердечниках. Указанные обмотки образуют продольные и поперечные ряды, причем продольные ряды катушек образуют одинаковые порядки следования фаз, а поперечные ряды катушек имеют до середины ряда один, а после середины - противоположный порядок следования фаз. Наклонные зубцы 4 продольно шихтованных сердечников объединены общими ярмами 8. 4 ил.

Линейный асинхронный двигатель, содержащий первичный элемент в виде индуктора с магнитопроводом, выполненным из отдельных поперечно шихтованных сердечников, содержащих зубцы, объединенные общими ярмами, причем сердечники, шихтованные в поперечном направлении, расположены один за другим в продольном направлении и соединены между собой сердечниками, шихтованными в продольном направлении, причем зубцы продольно шихтованных сердечников выполнены наклонными и входят в пазы поперечно шихтованных сердечников с многофазной обмоткой, катушки которой разделены на две части, первая часть катушек размещена на поперечно шихтованных сердечниках, а вторая часть - на продольно шихтованных сердечниках, при этом катушки обмотки, размещенные на поперечно и продольно шихтованных сердечниках, образуют продольные и поперечные ряды, причем продольные ряды катушек образуют одинаковые порядки следования фаз, а поперечные ряды катушек имеют до середины ряда один, а после середины - противоположный порядок следования фаз и вторичный элемент, содержащий электропроводящий материал, отличающийся тем, что наклонные зубцы продольно шихтованных сердечников объединены общими ярмами.