ДВИГАТЕЛЬ ВОЗВРАТНО-ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ Российский патент 2023 года по МПК H02K33/10 

Предлагаемое техническое решение относится к области электротехники и может быть использовано для создания двигателей возвратно-поступательного движения с более высоким, необходимым и достаточным усилием, воздействующим, например, на привод насосов, дозаторов и других механизмов.

Аналогичные технические решения известны, см.например, описание изобретения к патенту №2370874, которое содержит следующую совокупность существенных признаков:

- пустотелый цилиндрический корпус (отрезок трубы);

- механизм возвратно-поступательного движения, выполненный в виде верхнего и нижнего магнитных дисков, магнитно изолированных своими соответствующими поверхностями друг от друга посредством немагнитной прослойки, жестко закрепленных своими центральными отверстиями на центральном участке внешней поверхности цилиндрического металлического вала и подвижно установленными внутри металлического корпуса;

- первого привода, выполненного в виде первого магнитопровода (статора) «Ш»-образного сечения, расположенного внешней поверхностью своего «дна», выходящим наружу пустотелого цилиндрического корпуса, жестко закрепленного своей внешней боковой поверхностью на нижнем участке внутренней поверхности пустотелого металлического корпуса своим центральным отверстием, выполненном внутри центрального стержня первого магнитопровода «Ш»-образного сечения, установленном на соответствующем участке внешней поверхности нижнего конца цилиндрического металлического вала и расположенного своим верхним участком, подпружинено относительно нижней внешней поверхности первого магнитного диска, а также первой статорной обмотки, установленной на центральном стержне первого магнитопровода «Ш»-образного сечения;

- второго привода, выполненного в виде второго магнитопровода (статора) «Ш»-образного сечения, расположенного внешней поверхностью своего «дна», выходящим наружу пустотелого цилиндрического корпуса, жестко закрепленного своей внешней боковой поверхностью на верхнем участке внутренней поверхности пустотелого металлического корпуса своим центральным отверстием, выполненном внутри центрального стержня второго магнитопровода «Ш»-образного сечения, установленном на соответствующем участке внешней поверхности верхнего конца цилиндрического металлического вала и расположенного своим нижним участком, подпружинено относительно верхней внешней поверхности второго магнитного диска, а также второй статорной обмотки, установленной на центральном стержне второго магнитопровода «Ш»-образного сечения;

- двухпозиционный управляемый переключатель, подсоединенный одним своим выходом к соответствующему выводу первой статорной обмотки, другим своим выходом к соответствующему выводу второй статорной обмотки, своим первым входом к положительному выводу источника постоянного напряжения, подсоединенного своим отрицательным выводом к другим выводам первой и второй статорных обмоток и своим вторым выходом к выходу формирователя управляющих импульсов.

Общими признаками предлагаемого технического решения к патентованию и вышеохарактеризованного аналогичного технического решения являются:

- пустотелый цилиндрический корпус;

- механизм возвратно-поступательного движения, расположенный внутри пустотелого цилиндрического корпуса;

- первый привод с первой статорной обмоткой;

- второй привод с второй статорной обмоткой;

- двухпозиционный управляемый переключатель, подсоединенный одними соответствующими выходами к соответствующим выводам первой и второй статорных обмоток, своим первым входом к положительному выводу источника постоянного напряжения, подсоединенного своим отрицательным выводом к другим выводам первой и второй статорных обмоток и своим вторым входом к выходу формирователя управляющих импульсов.

Технический результат, который невозможно достичь вышеохарактеризованным аналогичным техническим решением, заключается в недостаточной величине получаемого усилия, воздействующего, например, на привод насосов, дозаторов и других механизмов.

Причиной невозможного достижения вышеуказанного технического результат является то, что до настоящего времени вопросам увеличения вышеназванного усилия не возникало.

Известно также аналогичное техническое решение, см. фиг-1 на сайте http://www.bolshoyvopros.ru/gl, которое выбрано в качестве ближайшего аналога, прототипа и которое содержит следующую совокупность существенных признаков:

- металлическую станину, установленную на основании;

- механизм возвратно-поступательного движения, выполненный в виде каркаса прямоугольной формы, подвижно установленный над верхней поверхностью металлической станины;

- основной привод, установленный на соответствующем участке верхней поверхности металлической станины и подсоединенный своим выходом к центральной области постоянного магнита эллипсообразной формы, установленного внутри, между соответствующими участками внутренних боковых поверхностей основных магнитопроводов прямоугольной формы, закрепленных на внутренних боковых поверхностях, противоположно расположенных относительно друг друга и основного постоянного магнита прямоугольной формы, установленного в области верхнего участка каркаса прямоугольной формы над внешней поверхностью основного постоянного магнита эллипсообразной формы.

Общими признаками предлагаемого технического решения к патентованию и прототипа являются:

- металлическая станина, установленная на основании;

- механизм возвратно-поступательного движения, выполненный в виде каркаса прямоугольной формы и подвижно установленный над верхней поверхностью металлической станины;

- основной привод, установленный на соответствующем участке верхней поверхности металлической станины и подсоединенный своим выходом к центральной области основного постоянного магнита эллипсообразной формы, установленного внутри, между соответствующими внутренними боковыми поверхностями основных магнитопроводов прямоугольной формы, противоположно расположенных относительно и основного постоянного магнита прямоугольной формы, установленного внутри, между соответствующими внутренними боковыми поверхностями основных магнитопроводов прямоугольной формы, противоположно расположенных друг относительно друга, над внешней поверхностью основного постоянного магнита эллипсообразной формы.

Технический результат, который невозможно достичь прототипом, заключается в недостаточной величине получаемого усилия, воздействующего, например, на привод насосов, дозаторов и других механизмов.

Причиной невозможного достижения вышеуказанного технического результат является то, что до настоящего времени вопросам увеличения вышеназванного усилия не возникало.

Учитывая характеристику и анализ известных аналогичных технических решений, можно сделать вывод, что задача создания двигателей возвратно-поступательного движения, обладающих более высокой величиной усилия, воздействующего на привод насосов, дозаторов и других механизмов, является актуальной на сегодняшний день.

Технический результат, указанный выше, достигается тем, что двигатель возвратно-поступательного движения, содержащий металлическую станину, механизм возвратно-поступательного движения, выполненный в виде каркаса прямоугольной формы и подвижно установленный над верхней поверхностью металлической станины, основной привод, установленный на соответствующем участке верхней поверхности металлической станины и подсоединенный своим выходом к центральной области основного постоянного магнита эллипсообразной формы, установленного внутри, между соответствующими внутренними боковыми поверхностями основных магнитопроводов прямоугольной формы, противоположно расположенных относительно и основного постоянного магнита прямоугольной формы, установленного внутри, между соответствующими внутренними боковыми поверхностями основных магнитопроводов прямоугольной формы, противоположно расположенных друг относительно друга, и основного постоянного магнита прямоугольной формы, установленного внутри, между соответствующими внутренними боковыми поверхностями основных магнитопроводов прямоугольной формы, противоположно расположенных друг относительно друга и основного постоянного магнита прямоугольной формы, установленного внутри, между боковыми поверхностями основных магнитопроводов прямоугольной формы противоположно расположенных друг относительно друга, над внешней поверхностью основного постоянного магнита эллипсообразной формы, при этом двигатель возвратно-поступательного движения снабжен дополнительным приводом, установленным на соответствующем участке верхней поверхности металлической станины и подсоединенный своим выходом к центральной области дополнительного постоянного магнита эллипсообразной формы, установленного внутри, между соответствующими внутренними боковыми поверхностями дополнительных магнитопроводов прямоугольной формы, противоположно расположенных относительно друг друга и дополнительным постоянным магнитом прямоугольной формы, установленным над внешней поверхностью дополнительного постоянного магнита эллипсообразной формы и установленный магнитоизолированно соответствующей внешней поверхностью дополнительного постоянного магнита прямоугольной формы относительно внешней поверхности основного постоянного магнита прямоугольной формы.

При этом, основной и дополнительный приводы выполнены в виде серводвигателей, подсоединенных одними соответствующими выводами своих обмоток через управляемый переключатель к положительному выводу источника постоянного напряжения и другими соответствующими выводами своих обмоток к отрицательному выводу источника постоянного напряжения, а управляющий вход управляемого переключателя подсоединен к выходу формирователя управляющих импульсов.

Введение в двигатель возвратно-поступательного движения дополнительного привода, установленного на соответствующей поверхностью металлической станины и подсоединенный своим выходом (концом вале электродвигателя) к центральной области дополнительного постоянного магнита эллипсообразной формы, установленного внутри, между соответствующими внутренними боковыми поверхностями дополнительных магнитопроводов прямоугольной формы, противоположно расположенных относительно друг друга и дополнительным постоянным магнитом прямоугольной формы, установленным над внешней поверхностью дополнительного постоянного магнита эллипсообразной формы и установленный магнитноизолировано соответствующей внешней поверхностью дополнительного постоянного магнита прямоугольной формы относительно соответствующей внешней поверхности основного постоянного прямоугольной формы, позволяют при одновременном вращении основного и дополнительного постоянных магнитов эллипсообразной формы, создать для механизма возвратно-поступательного движения, практическое двойное усилие, которое воздействует, например, на кривошипно-шатунный механизм. В чем и проявляется достижение вышеуказанного технического результата.

Предлагаемый двигатель возвратно-поступательного движения поясняется нижеследующим описанием и чертежом, где представлена функциональная схема, предлагаемого к патентованию двигателя возвратно-поступательного движения, которая содержит следующую совокупность существенных признаков:

- металлическую станину - 1;

- механизм-2 возвратно-поступательного движения, выполненный в виде каркаса прямоугольной формы и подвижно установленный своими соответствующими участками внешних поверхностей продольных направляющих во внутренних поверхностях обойм подшипников скольжения - 3, 4, 5, 6, закрепленных своими соответствующими участками внешних поверхностей обойм подшипников скольжения - 3, 4, 5, 6 на соответствующих верхних металлических стержней - 7, 8, 9, 10, закрепленных своими нижними концами на соответствующих участках верхней поверхности металлической станины - 1

- шток - 11, закрепленный соответствующим участком своей внешней поверхности в отверстии, выполненном в правом стержне каркаса механизма возвратно-поступательного движения - 2 и подсоединяемого, например, своим соответствующим концом к входу кривошипно-шатунного механизма - 12;

- основной привод, выполненный в виде серводвигателя - 13, установленный на соответствующем участке верхней поверхности металлической станины - 1 и подсоединенный своим выходом (концом своего ротора) к центральной области основного постоянного магнита - 14 эллипсообразной формы, установленного внутри, между соответствующими внутренними боковыми поверхностями основных магнитопроводов - 15,16 прямоугольной формы, противоположно расположенных относительно друг друга и основного постоянного магнита - 17 прямоугольной формы, установленного внутри, между соответствующими внутренними боковыми поверхностями основных магнитопроводов - 15, 16 прямоугольной формы, противоположно расположенных друг относительно друга, над внешней поверхностью основного постоянного магнита - 14 эллипсообразной формы;

- дополнительный привод, выполненный в виде дополнительного серводвигателя - 18, установленным на соответствующем участке верхней поверхности металлической станины - 1 и подсоединенный своим выходом (концом своего ротора) к центральной области дополнительного постоянного магнита - 19 эллипсообразной формы, установленного внутри, между соответствующими внутренними боковыми поверхностями дополнительных магнитопроводов - 20, 21 прямоугольной формы, противоположно расположенных относительно друг друга и дополнительного постоянного магнита - 22 прямоугольной формы, установленного внутри, между соответствующими внутренними боковыми поверхностями дополнительных магнитопроводов - 20, 21 прямоугольной формы, противоположно расположенных друг относительно друга и дополнительного постоянного магнита - 22 прямоугольной формы, установленного внутри, между соответствующими внутренними боковыми поверхностями дополнительных магнитопроводов - 20, 21 прямоугольной формы, противоположно расположенных друг относительно друга, над внешней поверхностью дополнительного постоянного магнита - 19 эллипсообразной формы и установленный магнитоизолировано, посредством немагнитной вставки - 23, соответствующей внешней боковой поверхностью дополнительного постоянного магнита - 22 прямоугольной формы относительно соответствующей внешней боковой поверхности основного постоянного магнита - 17 прямоугольной формы;

- управляемый переключатель - 24, подсоединенный своими соответствующими первым и вторым входами у положительному выводу источника - 25 постоянного напряжения, подсоединенного своим отрицательным выводом к общей точке соединения выводов обмоток основного - 13 и дополнительного - 18 серводвигателей, и своими соответствующими первым и вторым выходами к соответствующим выводам обмоток основного - 13 и дополнительного - 18 серводвигателя;

- формирователь - 26 импульсов прямоугольной формы, подсоединенный своим выходом к управляющему входу управляемого переключателя - 24.

Двигатель возвратно-поступательного движения работает следующим образом.

При подаче сформированных управляющих импульсов с выхода формирователя - 26 импульсов прямоугольной формы на соответствующий вход двухпозиционного переключателя - 24, который срабатывает, и с его соответствующего выхода - 1 на соответствующие выводы обмоток возбуждения основного - 14 и дополнительного - 18 сервоэлектродвигателей поступает с выхода источника - 25 постоянного напряжения постоянное напряжение, обеспечивающее протекание тока в обмотках возбуждения основного - 13 и дополнительного - 18 сервоэлектродвигателей и возникновение магнитного потока, приводящему к одновременному вращению роторов основного - 13 и дополнительного - 18 серводвигателей и к вращению постоянных эллипсообразных магнитов - 14, 19.

Вращение основного постоянного магнита - 14 эллипсообразной формы воздействует своим магнитным полюсом N на полюс N постоянного магнита - 17 прямоугольной формы и отталкивает его от себя вправо.

Вращение дополнительного постоянного магнита - 19 эллипсообразной формы воздействует своим магнитным полюсом N на полюс N постоянного магнита - 22 прямоугольной формы и отталкивается от него вправо.

В результате вращений основного и дополнительного эллипсообразных магнитов - 14 и 19 осуществляется перемещение механизма - 2 возвратно-поступательного движения вправо.

При следующей подаче сформированных управляющих импульсов с выхода формирователя - 26 на соответствующий вход двухпозиционного переключателя - 24, происходим подача с его соответствующего выхода - 2 на соответствующие выводы обмоток возбуждения основного - 14 и дополнительного - 18 серводвигателей постоянного напряжения, обеспечивающее протекание тока в обмотках возбуждения основного - 13 и дополнительного - 18 серводвигателей и возникновение магнитного потока, приводящему к одновременному вращению роторов основного - 13 и дополнительного - 18 серводвигателей.

Вращение основного постоянного магнита - 14 эллипсообразной формы воздействует своим магнитным полюсом N на полюс S постоянного магнита - 17 прямоугольной формы и притягивает его к себе, смещая его влево.

Вращение дополнительного постоянного магнита - 19 эллипсообразной формы воздействует своим магнитным полюсом N на полюс S постоянного магнита - 22 прямоугольной формы и притягивает его к себе, смещая его влево.

В результате такого вращения основного - 14 основного - 14 и дополнительного - 19 постоянных магнитов эллипсообразных форм осуществляется перемещение механизма - 2 возвратно-поступательного движения влево.

При последующих поступлений управляющих импульсов на управляющий вход двухпозионного переключателя - 24 весь процесс перемещения возвратно-поступательного механизма - 2 вправо и влево повторяется.

Таким образом, предлагаемый двигатель возвратно-поступательного движения, за счет использования предлагаемого дополнительного привода механизма возвратно-поступательного движения, обеспечивает в широком диапазоне частот управляющих импульсов более высокое, необходимое и достаточное усилие, воздействующее, например, на кривошипно-шатунный механизм.

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат – обеспечение повышенного усилия. Двигатель включает механизм возвратно-поступательного движения, основной привод, подсоединенный к основному постоянному магниту эллипсообразной формы, установленному между боковыми поверхностями основных магнитопроводов, противоположно расположенных относительно друг друга, и основного постоянного магнита прямоугольной формы, установленного между боковыми поверхностями основных магнитопроводов, противоположно расположенных относительно друг друга над внешней поверхностью основного постоянного магнита эллипсообразной формы. Отличительной особенностью является введение дополнительного привода, подсоединенного к дополнительному постоянному магниту эллипсообразной формы, установленному между боковыми поверхностями дополнительных магнитопроводов, противоположно расположенных относительно друг друга, и дополнительным постоянным магнитом прямоугольной формы, установленным над внешней поверхностью дополнительного постоянного магнита эллипсообразной формы и установленным магнитоизолированно внешней поверхностью дополнительного постоянного магнита прямоугольной формы относительно внешней поверхности основного постоянного магнита прямоугольной формы. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Двигатель возвратно-поступательного движения, содержащий металлическую станину, механизм возвратно-поступательного движения, выполненный в виде каркаса прямоугольной формы и подвижно установленный над верхней поверхностью металлической станины, основной привод, установленный на соответствующем участке верхней поверхности металлической станины и подсоединенный своим выходом к центральной области основного постоянного магнита эллипсообразной формы, установленного внутри, между соответствующими внутренними боковыми поверхностями основных магнитопроводов прямоугольной формы, противоположно расположенных относительно друг друга, и основного постоянного магнита эллипсообразной формы, установленного внутри, между соответствующими внутренними боковыми поверхностями основных магнитопроводов прямоугольной формы, противоположно расположенных относительно друг друга, и основного постоянного магнита прямоугольной формы, установленного внутри, между соответствующими внутренними боковыми поверхностями основных магнитопроводов прямоугольной формы, противоположно расположенных относительно друг друга, и основного постоянного магнита прямоугольной формы, установленного внутри, между соответствующими внутренними боковыми поверхностями основных магнитопроводов прямоугольной формы, противоположно расположенных относительно друг друга, над внешней поверхностью основного постоянного магнита эллипсообразной формы, отличающийся тем, что двигатель возвратно-поступательного движения снабжен дополнительным приводом, установленным на соответствующем участке верхней поверхности металлической станины и подсоединенным своим выходом к центральной области дополнительного постоянного магнита эллипсообразной формы, установленного внутри, между соответствующими внутренними боковыми поверхностями дополнительных магнитопроводов прямоугольной формы, противоположно расположенных относительно друг друга, и дополнительным постоянным магнитом прямоугольной формы, установленным над внешней поверхностью дополнительного постоянного магнита эллипсообразной формы и установленным магнитоизолированно соответствующей внешней поверхностью дополнительного постоянного магнита прямоугольной формы относительно соответствующей внешней поверхности основного постоянного магнита прямоугольной формы.

2. Двигатель возвратно-поступательного движения по п. 1, отличающийся тем, что основной и дополнительный приводы выполнены в виде серводвигателей, подсоединенных одними соответствующими выводами своих обмоток через управляемый переключатель к положительному выводу источника постоянного напряжения и другими соответствующими выводами своих обмоток к отрицательному выводу источника постоянного напряжения, при этом управляющий вход управляемого переключателя подсоединен к выходу формирователя управляющих импульсов.