Линейный электрический двигатель постоянного тока Советский патент 1983 года по МПК H02K41/35 

( ЛИНЕЙНЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО

ТОКА

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для электропривода поступательно перемещающихся деталей или рабочих органов промышленных или транспортных установок, где требуется равномерное прямолинейное движение с широким диапазоном плавного регулирования скорости, достигаемого простыми средствами. Известен линейный электрический двигатель постоянного тока, содержащий магнитопровод с обмотками возбуждения и якорными обмотками, обеспечивающий выполнение указанных выше условий благодаря непосредственно встройке активных элементов этих эле трических машин в приводимые механизмы, что дает возможность практически полностью устранить промежуточ ные механические передачи, повышая точность и надежность приводимой промышленной установки в целом. В известном линейном двигателе постоян ного тока электромагнитное тяговое усилие создается при взаимодействии магнитного поля возбуждения, обеспечиваемого электромагнитным (обмотками возбуждения) или магнитоэлектрическим (постоянным магнитом) способами возбуждения с токами активных проводников якорной обмотки, коммутируемой известными методами l. Недостатком данного двигателя является сложность его конструкции. Наиболее близким к предлагаемому является линейный электрический двигатель постоянного тока, состоящий из подвижной части, выполненной в виде ферромагнитного сердечника с пазами, в которые уложены обмотка возбуждения и якорная обмотка, неподвижной части, представляющей собой ферромагнитные полюса, размещенные в направлении перемещения и коммутирующего узла 2. Недостатками указанного двигателя являются сложность конструкции и большой расход активных материалов. Цель изобретения - упрощение конструкции и уменьшение расхода активных материалов. Указанная цель достигается тем, что линейный электрический двигатель постоянного тока, состоящий из подвижной части,выполненной в виде сердечника с пазами, неподвижной части с ферромагнитными полюсами и коммути рующего узла, имеет подвижный сердечник в виде цилиндра с центральным осевым отверстием, а на -его наружной поверхности выполнены кольцевые пазы, в которые уложена якорная обмотка, и два диаметрально расположенных продольных паза, в которые уложена обмотка возбуждения, при этом неподвижная часть выполнена в виде направ ляющей, проходящей через центральное отверстие подвижного сердечника и ци линдрической трубы со сквозным продольным пазом, развертка которой име ет вид двусторонней гребенки, выступи одной стороны которой расположены против пазов другой стороны, причем ширина пазов и выступов гребенки ра на полюсному делению двигателя, а. мутирующее устройство выполнено в-ви де электромеханического коллектора, представляющего собой набор шайб из проводникового материала, разделенных изоляционными прокладками, и раз мещенного в центральном осевом отверстии подвижного сердечника, и щеток,установленных на направляющей в пазах с чередующейся полярностью. На фиг. 1 изображен магнитопровод подвижной части предлагаемого линейного двигателя; на фиг. 2 - набор коллекторных шайб, встраиваемых в подвижную часть; на фиг.З неподвиж ндя часть линейного лвигателя на фиг. 4 - предлагаемый двигатель в сб ре с боковыми крышками, общий вид, на фиг. 5 узел подвода питания к обмотке возбуждения; на фиг. 6 - сое динение подвижной части с рабочим ор ганом. Подвижная часть 1 предлагаемого электрического двигателя постоянного тока (фиг.1) выполнена в виде цилинд ра, имеющего радиальные пазы 2, служащие для укладки кольцевых секций и два одинаковых противолежащих аксиальных паза 3, в которые укладывается обмотка возбуждения. (Центральное аксиальное отверстие А служит для встройки цилиндрического линейного . электромеханического коллектора. Паз 5 в этом отвзрстии выполнен для размещения проводников, подсоединяющих выводные концы кольцевых секций якорной обмотки к коллекторным пластинам. Комплект шайб 6 в сборе (фиг.2) встраиваемого линейного коллектора состоит из, набора кольцевых электропроводных шайб, разделенных изоляционными прокладками 7. Неподвижная часть 8 I формирователь основного магнитного поля, фиг.З) выполняется из трубчатой цилиндрической ферромагнитной заготовки путем прорезания продольного паза вдоль всего формирователя магнитного поля. Ширина паза неподвижной части 8 превышает ширину паза 3 подвижной части 1 на () где сГ - односторонний воздушный зазор между подвижной и неподвижной частями двигателя. Это необходимо для уменьшения магнитного расстояния. Развертка трубчатой цилиндрической заготовки имеет вид двусторонней гребенки, выступы 9 одной стороны которой расположены против пазов другой стороны, причем ширина пазов и выступов гребенки равна полюсному делению двигателя. Магнитный поток возбуждения замыкается по продольному участку 10 формирователя поля шириной, меньшей гиирины паза 3 подвижной части 1 на (5-6)сГ, для уменьшения потоков рассеяния. Подвижная часть 1 несет кольцевую якорную обмотку 11, укладываемую поверх обмотки 12 возбуждения, конструктивно разделяемую на две части, симметрично охватывающие полюсные выступы подвижной части. Комплект шайб 6 электромеханического коллектора запрессовывается в аксиальное отверстие А подвижной части 1 , будучи электрически изолированным от нее изоляционной прокладкой 13. Выводы секционных сторон якорной обмотки 11 подсоединяются к шайбам 6 коллектора соединительно1ми проводниками 1, проходящими в аксиальном пазу 5. Направляющая 15 служащая для реализации линейного движения подвижной части 1 вдоль формирователя 8 магнитного поля, одновременно является щеткодержателем, несущим контактные щетки 16. Опорным элементом двигателя явля-. ются жесткие направляющие 17, укрепленные на корпусе приводного механизма (встраиваемые .линейные двигатели, обеспечивая устранение промежуточных механических передач между двигателем и рабочим органом 18, выполняются как неотъемлемые части приводимых ими механизмов).

Опоры качения выполнены в виде двух пар подшипников 19, сидящих на валах 20, закрепленных на боковых не- О

магнитных крышках 21, к которым крепится магнитопровод подвижной части двигателя.

Обмотка 12 возбуждения, уложенная в паз 3, создает основной магнитный поток Ф, замыкающийся по подвижному магнитопроводу подвижной части 1 полюсообразующим выступом 9 и участку 10 формирователя.

Двигатель работает следующим образом.

При пропускании тока по кольцевым секциям якорной обмотки 11 в направлениях, показанных на фиг. А, электромагнитная сила F сдвигает подвижную часть 1 вправо. При начавшемся его движении под действием этой силы линейный электромеханический коллектор, состоящий из проводящих шайб 6, коммутирует секции якорной обмотки таким образом, чтобы направлен-ие электромагнитной силы не изменялось. Реверс и регулирование скорости осуществляются обычными методами для линейных и вращающихся электрических двигателей постоянного тока. Применение когтеобразной конструкции формирователя основного магнитного поля влечет за собой необходимость использования цилиндрического подвижного, элемента с обмотками. Цилиндрическая форма подвижного элемента и формирователя нитного поля обеспечивает переход к токарной обработке, как основному ви-, ном ду технологии изготовления предлагаемого изобретения. Как известно, токарная обработка проще и производительней фрезерования и обеспечивае более высокую точность поддержания зазоров, связанную с возможностью полного изготовления детали с одной установки на одном станке. Это, в пе вую очередь; касается подвижной части двигателя. Уменьшение расхода обмоточной меди достигается в предлагаемом двигателе применением кольцевой обмотки якоря с повышенной долей использования полной длины секций .

Формула .изобретения Линейный электрический двигатель

вижнои части, выполненной в виде ферромагнитного сердечника с пазами, в которые уложены обмотка возбуждения и якорная обмотка, неподвижной части, представляющей собой ферромагнитные полюса, размещенные в направлении перемещения и коммутирующего узла, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и уменьшения расхода активных материалов, подвижный сердечник имeet форму цилиндра с центральным осевым отверстием, а на его наружной поверхности выполнены кольцевые пазы,

в которыеуложена якорная обмотка, и два диаметрально расположенных продольных паза, в которые уложена обмотка возбуждения, при этом неподвижная часть выполнена в виде направляющей, проходящей через центральное отверстие подвижного сердечника и цилиндрической трубы со сквозным продольным пазом, развертка которой имеет вид двусторонней гребенки, выступы одной стороны которой расположены против пазов другой стороны, причем ширина пазов и выступов гребенки равна полюсному делению двигателя, а коммутирующее, устройство выполнено в виде электромеханического коллектора,представляющего собой набор шайб из проводникового материала, разделенных изоляционными прокладками, размещенного в центральпостоянного тока, состоящий из подосевом отверстии подвижного сердечника, и щеток, установленных на направляющей в пазах с чередующей.ся полярностью. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Свечарник Д. В. Линейный электропривод. М., Энергия, 1979, с.У. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке N 27198 46/2 -07, кл. Н 02 К А1/035, 1979.

ЛСД

nis

Фи.5