Электромагнитный двигатель возвратно-поступательного движения Советский патент 1984 года по МПК H02K9/19 H02K33/12 

Изобретение относится к электромашиностроению, в частности к электромагнитным машинам возвратно-поступательного движения, например молоткам. Известен электромагнитный двигатель возвратно-поступательного движения, содержаший ярмо и корпус, между поверхностями которых имеется кольцевая полость - подводяший коллектор, секции катушек прямого и обратного хода с выполненными в них кольцевыми каналами для прохождения теплоносителя, полюса с отверстиями, камерЕ, заполненные теплоносителем, направляющую трубу, обратные клапаны 1 . Однако обмотки катушек размешены в камерах без зазора по отношению к поверхностям камер, поэтому при работе двигателя теплоноситель циркулирует только через кольцевые каналы, выполненные в обмотках, отверстия в полюсах и полости с торцевых сторон двигателя. При этом теплообмен части обмоток катушек в камерах, соприкасающихся с поверхностями ярма и полюсов, происходит за счет теплопроводности, а теплообмен витков катушек, омываемых теплоносителем, циркулирующим через кольцевые каналы в обмотках - за счет теплоотдачи. В этом случае наблюдается неравномерный нагрев различных участков обмоток электродвигателя. Наиболее близким к изобретению является электромагнитный двигатель возвратно-поступательного движения с жидкостным охлаждением, содержащий корпус, ярмо, полюса и катушки прямого и обратного хода, размещенные вдоль оси электродвигателя на кольцевых каркасах с образованием между соседними каркасами кольцевых полостей для циркуляции охлаждающей жидкости, сообщающихся с напорным и сливным коллекторами. Охлаждение обмоток секций катущек производится жидкостью, циркулирующей через кольцевые полости 2. Однако такое охлаждение обмоток секций катушек также недостаточно эффективно, что приводит к ненадежной работе электродвигателя. Целью изобретения является улучшение охлаждения электродвигателя. Указанная цель достигаете } тем, что в электромагнитном двигателе возвратнопоступательного движения с жидкостным охлаждением, содержащем корпус, ярмо, полюса и кйтушки прямого и обратного хода, размещенные вдоль оси электродвигателя на кольцевых каркасах с образованием между соседними каркасами кольцевых полостей для циркуляции охлаждающей лйидкости, сообщающихся с напорным и сливным коллекторами, каждая катушка разбита на ряд концентрических секций с кольцевыми зазорами между секциями, секции размещены с зазором по отношению к поверхностям кольцевых каркасов и ярма, причем зазоры заполнены диэлектрическим теплоносителем, например трансформаторным маслом. Предлагаемое решение обеспечивает взаимное перемещение в кольцевых каркасах нагретых в центральной части масс теплоносителя (трансформаторное масло) с холодными массами, соприкасающимися с поверхностями ярма и кольцевых каркасов. Перемешивание происходит из-за разницы в плотностях нагретых и холодных масс теплоносителя. На фиг. 1 показан электромагнитный двигатель с возвратно-поступательным движением, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 1. Электромагнитный двигатель содержит корпус 1 с выполненными в его теле каналами 2 и 3 и подводящим патрубком 4, ярмо 5, установленное в полости корпуса 1 с радиальными каналами 6-9, продольными каналами 10 и 11 и отверстиями 12-14. В ярме 5 последовательно вдоль оси размещены кольцевьш .каркасы 15-18 с фланцами, в которых выполнены отверстия 19-26. Между внутренней цилиндрической поверхностью корпуса 1 и наружной поверхносфью ярма 5 образована кольцевая полость - подводящий коллектор 27. Кольцевые каркасы 15-18 плотно контактируют с внутренней цилиндрической поверхностью ярма 5 и образуют кольцевые камеры 28-31, в которых размещены с зазором по отношению к поверхностям кольцевых каркасов и ярма обмотки секции катушек 32 и 33 прямого хода и обмотки секции катушек 34 и 35 обратного хода. Обмотки катушек 32-35 разбиты на концентрические секции с зазорами 36-39 между секциями. Камеры 28-31 радиальными каналами 6-9 в ярме 5 и каналами 2 и 3 в теле корпуса 1 сообщены с атмосферой через обратные клапаны 40 и 41, которые установлены на корпусе 1. Зазоры 36-39 между концентрическими секциями обмоток обеспечиваются прокладками из изоляционных мaтepиaлoв например дерева, а зазоры обмоток относительно поверхностей кольцевых каркасов 15-18 - посредством прокладки из диамагнитного материала, например нержавеющей стали. Фланцы кольцевых каркасов 15-18 образуют кольцевые полости 42-45. Двигатель также содержит полюсы 4649, направляющую трубу 50, на наружной поверхности которой имеются продольные выступы 51 с кольцевыми проточками 52. Наружная поверхность трубь 50 с внутренней цилиндрической поверхностью кольцевых каркасов 15-18 образуют полосиь - отводящий коллектор 53, который сообщается с каналом 54 в полюсе 46. Фланцы полюса 48, в которых выполнены отверстия 55 и 56 с полюсом 47 образуют -кольцевую полость 57. Кольцевые полости 42-45, а также полость 57 с одной стороны сообщены с подводящим коллектором 27, с другой стороны - с отводящим коллектором 53. Кольцевые каркасы 15-18 и направляющая труба 50 выполнены из диамагнитного материала. При работе двигателя охлаждающая жидкость постоянно поступает через патрубок 4 в подводящий коллектор 27 и далее через продольные каналы 10 и 11 в ярме 5, отверстия 19 и 25 на фланцах кольцевых каркасов 15 и 18 в кольцевые полости 42 и 45. Одновременно охлаждающая жидкость из кбллеклора 27 через отверстия 12-14 в ярме 5,. отверстия 21 и 23 на фланцах кольцевых каркасов 16 и 17 и отверстия 55 в полюсе 48 поступает в кольцевые полости 43, 44 и 57. Из полостей 42, 43, 57, 44и 45 охлаждающая жидкость через отверстия 20,22,56,24 и 26 выходит в отводящий коллектор 53 и далее через канал 54 в полюсе 46 попадает в дренаж. Сечение канала 54 в полюсе 46 и сечение подводящего патрубка 4 подобраны так, чтобы расход охлаждающей жидкости через канал 54 был меньше, чем через патрубок 4, вследствие чего охлаждающая жидкость, постоянно циркулирующая, полностью омывает поверхность ярма 5 и кольцевых каркасов 15-18 со стороны подводящего коллектора 27, кольцевых полостей 42,43,57,44, 45и отводящего коллектора 53. Питание катущек двигателя при его работе осуществляется импульсами тока, которые поочередно подаются в обмотки электромагнитов. При этом наибольшее количество потребляемой из сети энергии расходуется на тепловые потери в элементах электромагнитов и особенно на тепловые потери в обмотках катушек. Пусть импульс тока подается в обмотки секции катушек 34 и 35 обратного хода. При нагреве обмоток секции катушек 34 .и 35, в которых выполнены зазоры 38 и 39, размещенных в камерах 30 и 31 с зазором по отношению к поверхностям кольцевых каркасов 17 и 18 и поверхности ярма 5, теплоноситель - трансформаторное масло, которым заполнено свободное пространство камер 30 и 31 , перемешивается из-за разных плотностей нагретых масс в центральной части обмоток и холодных масс, соприкасающихся с поверхностями ярма 5 и кольцевых каркасов 17 и 18. При этом поверхности ярма 5 и кольцевых каркасов 17 и 18 со стороны подводящего коллектора 27, кольцевых полостей 57, 44 и 45 и отводящего коллектора 53 омываются постоянно циркулирующей жидкостью. Следовательно, интенсивное перемещивание нагретой в центральной части обмоток катущки массы масла с уже холодными массами около поверхностей ярма и кольцевых каркасов улучшает передачу тепла от нагретых обмоток через стенку охлаждающей жидкости (воде). Теплообмен происходит путем теплопередачи. Коэффициент теплоотдачи при конвекционном (перемещивающемся) теплообмене минерального (трансформаторного) масла в 15-20 раз больще, чем у воздуха. Поэтому масло, которым заполнено свободное пространство камер 30 и 31, облегчает условия охлаждения обмоток секции катушек 34 и 35 благодаря выполненным в них зазорам 38 и 39 и размещению их с зазором по отношению к поверхностям ярма и кольцевых каркасов. Кроме того, масло повышает электрическую прочность изоляционных материалов обмоток катушек. Для предохранения ,масла от окисления при его соприкосновении с воздухом, а также при возможном объемном расширении масла в камерах 30 и 31 (28. и-29) при изменениях нагрузки предусмотрен обратный клапан 41 (40), сообщающий камеры 30 и 31 (28 и 29) через канал 3(2) и радиальные каналы 8 и 9 (6 и 7) с атмосферойТак же происходит охлаждение обмоток секций катушек 32 и 33 прямого хода при подаче на них импульса тока. Таким образом, заполнение свободного пространства кольцевых каркасов теплоносителем, размешение обмоток секций катушек в них с зазором по отношению к поверхностям кольцевых каркасов и поверхности ярма и разбиение обмоток катушек на ряд концентрических секций с зазорами между секциями улучшает условия охлаждения увеличивает электрическую прочность изоляционных материалов, увеличивает мощность электродвигателя.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВОЗВРАТНО-ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ с жидкостным охлаждением, содержащий корпус, ярмо, полюса и катуш10 32 22 321JZ ки прямого и обратного хода, размещенные вдоль оси электродвигателя на кольцевых каркасах с образованием между соседними каркасами кольцевых полостей для циркуляции охлаждающей жидкости, сообщающихся с напорным и сливным коллекторами, .отличающийся тем, что, с целью улучщения охлаждения, каждая катущка разбита на ряд концентрических секций с кольцевыми зазорами между секциями, секции размещены с зазором по отношению к поверхностям кольцевых каркасов, причем зазоры заполнены диэлектрическим теплоносителем, например трансформаторным маслом. (Л СХ) 4 05 Фиг. 1 13 2 83а333527