Индуктор асинхронного электродвигателя Советский патент 1984 года по МПК H02K41/02 

00 00

оо Изобретение относится к электрическим машинам, а именно к линейным и дуговым асинхронным двигателя с регулированием полюсного деления индуктора. Известен линейный асинхронный двигатель с регулируемым полюсным делением индуктора, содержащий ряд поперечно пшхтованных П-образных сердечников, несущих по себе катущки обмотки переменного тока и имеющих отверстия, через которые пропущена щтанга с резьбой. На нее надеты пружины, расположенные между двумя смежными сердечниками 1. Недостатки двигателя, использующего для регулирования скорости деформацию пружин, расположенных между сердечниками, обусловлены неравномерностью полюсного деления по длине индуктора. Это объясняется тем, что на пружины, кроме сил сжатия, возникающих при регулировании полюсного деления и принимающих различное значение, действуют также продольные электромагнитные силы, создавающие тяговое усилие; их величина в двигательном режиме зависит от нагрузки, она максимальна на набегающем конце индуктора и минимальиа на сбегающем. В конечном счете, неравномерность полюсного деления ухудщает энергетические характеристики двигателя. С другой стороны, не всегда возможно конструктивно выделить необходимое место под пружины данной жесткости, предназначенные для регулирования полюсного деления в широких пределах. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является индуктор линейного асинхронного электродвигателя, содержащий расположенные один за другим сердечники, установленные с возможностью перемещения, и катушки обмотки, соединенные с продольными неподвижными направляющими через пальцы шарниров двух многозвенных шарнирных паралеллограммов, расположенных со стороны лобовых частей обмотки индуктора 2. Недостатком известного устройства являются низкие энергетические показатели из-за того, что при регулировании уменьшается ширина индуктора и увеличивается состав высших гармонических поля в воздушном зазоре. Цель изобретения - повышение энергетических показателей. Поставленная цель достигается тем, что в индукторе асинхронного электродвигателя, содержащем расположенные один за другим сердечники, установленные с возможностью перемещения, и подвижные катушки обмотки, соединенные с продольными неподвижными направляющими через пальцы шарниров двух многосекционных шарнирнорычажаых.-механизмов, расположенных со стороны лобовых частей обмотки индуктора, подвижные катушки надеты на ярмо в виде продольного неподвижного стержня, щарнирно-рычажные механизмы расположены в параллельных плоскостях, перпендикулярных к рабочей поверхности индуктора, в неподвижных направляющих установлены пальцы центральных шарниров упомянутых механизмов, а пальцы, боковых шарниров установлены в пазах, перпендикулярных к продольной оси индуктора, и выполненных в обоймах, закрепленных на лобовых частях катушек, причем одна пара обойм закреплена на корпусе индуктора, одна пара центральных пальцев - на подвижных ползунах, установленных в продольных неподвижных направляющих, а сердечники выполнены в виде пакетов магнитопроводов с изменяемой шириной, вставленных между катушками обмотки. На фиг. 1 изображена кинематическая схема устройства регулирования полюсного деления обмотки индуктора линейного асинхронного двигателя; на фиг. 2 - линейный двигатель в плане, общий вид; нафиг. 3 - вид с торца; на фиг. 4 - конструкция приставных зубов двигателя; на фиг. 5 - кинематическая схема устройства регулирования полюсного деления двигателя с дуговым индуктором (вариант с согласным направлением вращения двух пар приводных шестерен). Линейный асинхронный двигатель (фиг. 1 - 4) состоит из. индуктора 1 и вторичного элемента 2. Индуктор 1 содержит ярмо 3, приставные шихтованные зубцы 4, катушки 5 кольцевой обмотки, два расположенных на лобовых частях катушек плоских шарннрнорычажных механизма, образованные двухплечими стержнями 6, шарнирно связанными пальцами 7, ползуны 8 с резьбой, перемещающиеся между собой посредством винтов 9 в направляющих 10, звездочки 11, насаженные на концы винтов 9, причем звездочки соединены цепью 12 и приводятся от общего двигателя (не показан). Ярмо 3 стянуто в пакет при помощи нажимных плит 13 и заклепок 14 и прикреплено к торцовым крышкам 15 индуктора. Между ярмом 3 и нажимными плитами 13 образован паз, в который вставлены концы приставных зубцов 4. Для обеспечения свободного перемещения зубцов вдоль индуктора и предотвращения их выпадания нажимные плиты 13 имеют продольные пазы прямоугольной формы, а концы зубцов 4 - соответствующие выступы. Приставные зубцы выполнены из пружинящих стальных пластин 16 (фиг. 4), образующих пакет магнитопровода с изменяемой шириной. Их толщина и предварительный прогиб выбираются из условия обеспечения свободного передвижения вдоль па-. зов, отсутствия шума и вибраций от переменного магнитного поля в рабочем режиме. Катушки 5 располагаются между приставными зубцами. На активных сторонах катушек 5 с помощью сухарей 17, заклепок 18, немагнитных распорных пластин 19 закреплены ферромагнитные шетки 20. Одна из концевых катушек обмотки прикреплена к торцовой крышке 15 заклепками 21. К другой подвижной концевой катушке заклепками 22 прикреплены крайние приставные зубцы. На лобовых частях катушек 5 с по мощью винтов 23 и вкладышей 24 закреплены немагнитные обоймы 25. Концы катушек выводятся сбоку между стержнями 6 и соединяются гибкими проводами. Плоские шарнирные механизмы установлены вблизи лобовых частей катушек сверху и снизу относительно последних (фиг. 3). Концы пальцев 7, соединяющих конць стержней 6, располагаются в пазах обойм 25 И могут перемещаться в направлении, перпёндикулярном к продольной оси индуктора, а концы пальцев 7, соединяющих се- редины стержней 6, располагаются в пазах направляющих 10 и имеют возможность перемещаться только вдоль индуктора. При этом по одному из средних пальцев шарнирно-рычажных механизмов, расположенных сверху и снизу относительно катушек, вставлены в соответствующие ползуны 8, а остальные с зазором расположены в пазах направляющих 10, обеспечивая продольную устойчивость механизмов. Направляющие 10 своими торцами прикреплены к крышкам 15. Линейный асинхронный двигатель работает по принципу обычных асинхронных двигателей. Между зубцами 4 и ярмом 3 при вклю ченном двигателе действуют существенные силы алектромагнитного притяжения, которые создают силы механического трения,, препятствующие передвижению зубцов. Регулирование полюсного деления осуществляется при кратковременном отключении индуктора от сети без остановки двигателя за счет вращения звездочек 11 и может прои водиться с помощью вспомогательного сервопривода. При этом вращаются винты 9 в ползунах 8, что приводит к перемещению последних по направляющим 10, изменению расстояния tj (фиг. 1) между катушками, и, соответственно, полюсного деления индуктора. Тем самым обеспечивается параллельный перенос катушек вдоль индуктора с охранением равенства расстояний между ними. Увеличение расстояния между катушками приводит к тому, что стальные пластины 16 приставных зубцов изгибаются за счет упругих сил, заполняя равномерно пространство между щечками 20, что обеспечивает хорошую равномерность магнитного поля и приводимость рабочего зазора, способствует повышению энергетических показателей двигателя. Выполняя шарнирно-рычажный механизм из секций различной величины возможно использовать его для регулировки полюсного деления двигателей с неравномерным полюсным делением по длине индуктора. Такого типа индукторы, как известно, применяют для снижения отрицательного проявления продольного краевого эффекта. Близким по конструкции и принципу рабогы к линейному асинхронному двигателю является двигатель с дуговым индуктором и вращающимся вторичным элементом (ротором). В зависимости от того, какую часть полной окружности составляет дуговой индуктор, различны условия для крепления его дугообразного ярма. Так, если дуговой индуктор составляет часть окружности, то крепление ярма возможно производить в трех точках, т.е. за концы и середину. В случае, если обмотка дугового индуктора при регулировании полюсного деления может располагаться по всей окружности, то ярмо рационально выполнять составным и крепить за две диаметрально противоположные точки. Ярмо двигателя с вращательным движением ротора (фиг. 5) состоит из двух одинаковых шихтованных дугообразных магнитопроводов 26, стянутых в пакет при помощи нажимных плит 27, и крепится к корпусу 28 при помощи кронштейнов 29 и 30. Перед сборкой ярма в замкнутое кольцо на его дуги надевают катушки 31, в пазы, образованные магнитопроводами 26 ярма и нажимными плитами 27, вставляют зубцы 32, на лобовых частях катушек закрепляют обоймы 33. Для обеспечения передвижения катушек по дуге окружности при сохранении между ними одинаковых угловых расстояний плоский шарнирный механизм выполнен в виде шарнирно-рычажного механизма с попарно равными прилежащими сторонами. При этом стороны, расположенные ближе к центру вращения ротора 34, имеют меньшую длину, чем более удаленные от него, что достигается смещением средних пальцев 35 с центра стержней 36. Радиус окружности R, по которой перемещаются центральные пальцы при регулировании полк)сного деления, равен - 2ас где а и с - большая и меньшая стороны четырехугольника, соответственно. Привод двух шарнирных механизмов и через них катушек осуществляется с помощью шестереи 37, установленных подвижно на приливах крышек с торцов двигателя, через шесерни 38, жестко закрепленные на регулировочном валу 39. По одному из средних пальцев каждого механизма установлено неподвижно на кронштейнах 29, другие средине пальцы могут свободио перемещаться в канавках шестерен 37, исключая перекосы механизмов. Одна из катушек 31 с помошью о,бойм 33 прикреплена к шестерням 37.

Регулирование полюсного деления осуществляется при отключении двигателя от сети как при вращаюш,емся, а также и неподвижном роторе за счет поворота регулировочного вала 39 и установленных на нем шестерен 38, находящихся в зацеплении с шестернями 37. При повороте последних крайняя катушка 31, скрепленная с ними-, поворачивается по дуге окружности, а посредством плоских шарнирных механизмов осуществляется перемещение по дуге окружности всех остальных катущек обмотки индуктора с сохранением равенства угловых расстояний rt между соседними катушками. Возможно выполнить двигатель с дуговым индуктором таким образом, чтобы при максимальном расстоянии между катушками они располагались равномерно по всей окружности. В этом случае двигатель превращается в двигатель вращательного движения без проявлеиия в нем продольного краевого эффекта, исключение в двигателе с дуговым индуктором продольного краевого эффекта возможно также за счет выполнения ротора из магнитотвердого материала с большой петлей гистерезиса. В этом случае двигатель, как известно, будет обладать свойствами не только асинхронной, но и синхронной машины.

Регулирование двигателей с больщим числом катушек в обмотке и большой мощности сопряжено с передачей существенных механических усилий в стержнях и щарнирах плоских шарнирных механизмов.

Уменьшение механических усилий в данном случае возможно аа счет выполнения привода, содержашим четыре пары шестерен. При этом по две пары шестерен, вращающихся в противоположные стороны, располагаются на каждом торце двигателя.

Повыщение энергетических показателей достигается за счет того, что при регулировании остается неизменной щирина индуктора и улучшается форма поля в зазоре благодаря выполнению зубцов в виде пружинящих ферромагнитных пластин.

фиг. г

ИНДУКТОР АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ, содержащий рас-, положенные один за другим сердечники, установленные с возможностью перемещения и подвижные катущки обмотки, связанные с продольными неподвижными направляющими через пальцы щарниров двух многосекционных щарнирно-рычажных механизмов, расположенных со стороны лобовых частей обмотки индуктора, отличающийся тем, что, с целью увеличения КПД и коэффициента мощности, подвижные катушки надеты на ярмо в виде неподвижного стержня, шарнирно-рычажные механизмы расположены в параллельных плоскостях, перпендикулярных к рабочей поверхности индуктора, в неподвижных направляк)щих установлены пальцы центральных .11гар 1Ц1 рЦв механизмов, а пальцы бокйвых шарниров установлены в цазагх, перпендикулярных к продольной оси индуктора и выполненных в обоймах, закрепленных на лобовых частях катушек, причем одна пара обойм закреплена на корпусе индуктора, одна пара центральных пальцев - на подвижных ползунах, установленных в продольных неподвижных направляющих, а сердечники выполнены в виде пакетов магнитопроводов G изменяемой шириной, вставленных между катущками обмотки.

26

36

Jf29