ДИСКОПРИВОД Российский патент 2024 года по МПК H02K41/03 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к электроприводам и может быть использовано при создании как линейной, так и роторной обратимой электрической машины, в том числе многоступенчатой для применения в авиастроении, двигателестроении и на промышленных предприятиях.

Уровень техники

Известна электрическая машина с дисковым ротором (патент на изобретение RU 2340068, МПК: Н02К 29/06, Н02К 29/00, Н02К 21/24 опубл. 27.11.2008, бюл. №33), содержащая немагнитный корпус статора с П-образными и О-образыми магнитопроводами с обмотками статора и магнитным дисковым ротором. Дисковый ротор жестко закреплен на полом валу, который размещен в подшипниковых узлах. Недостатком электрической машины с дисковым ротором является трудоемкость изготовления магнитного ротора с размещенным по кольцу магнитопроводом, образованного секторными постоянными магнитами с взаимно противоположными векторами намагниченности, частота вращения жестко ограничена параметрами подшипниковых опор вала.

В качестве наиболее близкого аналога для заявляемого технического решения принята динамоэлектрическая машина, вращающаяся посредством электромагнитной индукции, действующей в линейных электродвигателях (патент на изобретение RU 2248080, МПК: Н02К7/14, 41/02 опубл. 10.03.2005, бюл. №7), содержащая кольцеобразный ротор, снабженный хотя бы одним кольцеобразным рельсом, входящим в зацепление со скользящими направляющими, и статор с катушкой индуктивности.

Необходимость индуцирования токов в роторе требует уменьшенного зазора между ротором и статором для снижения потерь по сравнению с электрической машиной с роторными обмотками, что в сочетании с необходимостью организовать дополнительные подшипниковые опоры усложняет изготовление и эксплуатацию привода.

Раскрытие изобретения

Заявляемым изобретением решается задача упрощения конструкции и повышения скорости перемещения подвижного элемента дископривода.

Поставленная задача решается благодаря тому, что в дископриводе, содержащем ротор, снабженный контактными рельсами, установленными в скользящих направляющих, и магнитопроводы с катушками индуктивности, согласно заявляемому изобретению, ротор выполнен дисковым, а магнитопроводы с катушками индуктивности обращены своими противоположными полюсами к основаниям ротора выше и ниже его оси.

Электромагнитное взаимодействие постоянного электрического тока, протекающего через дисковый ротор от одного контактного рельса к другому, с магнитным потоком катушек индуктивности магнитопровода, направленным перпендикулярно основанию дискового ротора, но в противоположные стороны выше и ниже оси дискового ротора, приведет к появлению пары сил Ампера, которые создадут вращающий момент на дисковом роторе.

Организация дископривода по указанному выше принципу позволит отказаться от дополнительных подшипниковых опор, что позволит упростить конструкцию привода, уменьшить его размеры и массу, облегчить эксплуатацию и ремонт.

Конструктивно контактные рельсы могут быть выполнены прямолинейными и установлены параллельно.

Также разгон подвижного элемента в дископриводе можно реализовывать посредством одновременного использования нескольких дисковых роторов, что позволит кратно сократить величину сил, действующих на каждый дисковый ротор в отдельности. В этом случае контактные рельсы выполнены в виде соосно установленных колец разного диаметра, в зазоре между которыми расположены, по меньшей мере, два дисковых ротора.

Принцип работы дикопривода позволяет организовать многоступенчатый разгон подвижного элемента, тем самым снижая частоту вращения и центробежные нагрузки, действующие на каждый взятый в отдельности дисковый ротор.

Использование описанного технического решения в конструкции линейных и роторных дископриводов позволит сократить число деталей в их конструкции, снизить трудоемкость изготовления и при этом реализовать более высокие скорости перемещения (вращения) подвижных элементов по сравнению с одноступенчатыми приводами.

Сущность заявляемого технического решения поясняется эскизами, на которых изображено:

на фиг.1 - принципиальная схема дископривода;

на фиг.2 - схема реализации роторного дископривода на базе нескольких дисковых роторов и контактных рельсов в виде колец.

Осуществление изобретения

Дископривод состоит из дискового ротора 1, который зажат между контактными рельсами 2, имеющими возможность смещаться вдоль направляющих 3. К основаниям дискового ротора противоположными полюсами выше и ниже его оси обращены магнитопроводы 4 с катушками индуктивности 5.

При таком расположении магнитопроводов магнитный поток В направлен перпендикулярно основанию дискового ротора, но имеет противоположное направление выше и ниже его оси.

При пропускании постоянного или пульсирующего тока/от одного контактного рельса к другому через дисковый ротор при указанном выше направлении магнитного потока В появится пара сил Ампера, приложенных к дисковому ротору и направленных в противоположные стороны выше и ниже оси дискового ротора. Эта пара сил Ампера создаст вращающий момент М на дисковом роторе. Вращение дискового ротора приведет к перемещению контактных рельсов вдоль направляющих в противоположных направлениях со скоростью V.

Для реверсирования движения дискового ротора и соответственно контактных рельсов достаточно изменить направление тока/или магнитного потока В на противоположное.

Реализация описанной системы в электроприводе позволит отказаться от дополнительных подшипниковых опор, а также организовать многоступенчатое повышение скорости перемещения (частоты вращения) контактных рельсов.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат заключается в упрощении конструкции и повышении скорости перемещения подвижного элемента дископривода. Дископривод содержит ротор, снабженный контактными рельсами, установленными в скользящих направляющих, и магнитопроводы с катушками индуктивности. Ротор выполнен дисковым, а магнитопроводы с катушками индуктивности обращены своими противоположными полюсами к основаниям ротора выше и ниже его оси. Дископривод предназначен для преобразования энергии электромагнитного взаимодействия в механическую работу. Если при пропускании электрического тока I от одного контактного рельса к другому через дисковый ротор магнитный поток магнитопровода В выше и ниже оси дискового ротора будет иметь взаимно противоположное направление, то пара сил Ампера создаст вращающий момент М на дисковом роторе. Вращение дискового ротора приведет к перемещению контактных рельсов в противоположные стороны со скоростью V. Данный механизм взаимодействия может быть положен в основу как линейных, так и роторных обратимых электрических машин, в том числе многоступенчатых. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Дископривод, содержащий ротор, снабженный контактными рельсами, установленными в скользящих направляющих, и магнитопроводы с катушками индуктивности, отличающийся тем, что ротор выполнен дисковым, а магнитопроводы с катушками индуктивности обращены своими противоположными полюсами к основаниям ротора выше и ниже его оси.

2. Дископривод по п. 1, отличающийся тем, что контактные рельсы параллельны и прямолинейны.

3. Дископривод по п. 1, отличающийся тем, что контактные рельсы выполнены в виде соосно установленных колец разного диаметра, в зазоре между которыми расположены по меньшей мере два дисковых ротора.