Электропривод возвратно-поступательного движения Советский патент 1989 года по МПК H02K33/10 

10

15

25

tU51815

Изобретение относится к электроехнике и может быть использовано в риводах устройств с возвратно-потупательным движением рабочего ор1 о 14 Д

цель изобретения - повьппение тяового усилия и код.

На фиг.1 представлена структурая схема приво-да при включенных в ерхние плечи инвертора крайних секиях обмотки статора-, на фиг, i- оказаны стадии работы привода при азличных наложениях бегуна относительно статора для колебательного движения бегуна.

Привод содержит явно полюсньш бегун 1, обмотку, секции которой расположены вдоль оси Двигателя однофазный мостовой инвертор 2, выходы JQ 3 4 которого соединены с расположенными на статоре 5 второй 6 и четвертой 7 секциями обмотки, соединенными между собой последовательно- встречно, входы 8 и 9 соединены че pL трет1ю секцию Ю с клеммами 11 и 12 соответственно для подключения к сети, первая 13 и пятая 14 секции включены в соседние плечи инвертора 2 Секции 13 и 14 включены согласно с секциями 6 и 7 соответственно, секция 10 - встречно с секциями 13

В верхние плечи инвертора включены полностью управляемые ключи 1Ь б, в нижние- 17, 18. статор снаб- жен магнитопррводом 19.

Электропривод возвратно-посту нательного движения работает еледующим образом.„„,,„

При поочередном замыкании двух

пар ключей, находящихся в ДВУ « гоналях инвертора 2, на его вькодах 3 4.появляется переменное напряже ние, по секциям 6, 7 протекает зна- копеременньш ток. При этом по сек ции 10 протекает знакопостоянньм ток а по секциям 13, 14 - знако- Гс;оянньй ПУЛЬСИРУЮЩИЙ ток причем при замыкании ключей 15, 18 ток протекает через секции О, 3 и 67, а ПРИ замыкании ключей 16, 1/ ез секции Ю, U и Ь, 7. В результате взаимодействия токов в секциях

обмотки с потоком, , 55 ГУНОМ 1, возникает усилие, .отклоня

щее бегун 1 в ту или иную сторону.

стадии перемещения бегуна показа- ны на фиг.2-5.

вог дей пре 5 кот пер ве кл кл кл че по че 17 кл кл кл кл л с

30

35

40

45

50

10

15

25

815

JQ

,

- 55 я

.

а-

На фиг.2 бегун движется из нулевого положения в крайнее левое под действием электромагнитной силы Ь,„ , превышающей нагрузочное усилие Г„, 5 которое пропорционально зависит от перемещения бегуна. Позиция соответствует протеканию тока по цепи клемма 11 - секция Ю - секция 13 - ключ 15 - секции 6, 7 - ключ 18 - клемма 12. Секция 14 при этом отключена. По достижении крайнего левого положения происходит размыкание ключей 15, 18 и замыкание ключей 1Ь, 17 (фиг.З). Ток протекает по цепи клемма 11 - секция Ю - секция 14 ключ 16 - секции 6 и 7 - ключ 17 клемма 12. Секция 13 при этом отключена. Бегун движется из крайнего левого положения к нулевому под действием нагрузочного усилия Р„, пре вьшающего электромагнитное усилие F развиваемое двигателем. Возмо- ж1н второй вариант управления, при котором все ключи размыкаются по достижении крайнего левого положения и бегун движется к нулевому положению только действием нагрузочного усилия F .

На фиг.4 бегун продолжает дви гаться вправо, ток протекает по той же цепи, что и на фиг.З. Нагрузочное усилие Р„, пропорционально за висящее от перемещения индуктора, меняет свое направление. Движение происходит под действием электромагнитного усилия Ь%„, превышающего нагрузочное усилие F,. При втором ва рианте управления ключи 16 замыкаются в нулевом положении, по казанном на фиг.4, и все процессы протекают в описанном порядке. По достижении крайнего правого положе ния, показанного на фиг.5, происхо пит размыкание ключей 16 и 17 и за 1кание ключей 15 и 18. Ток проте- кает по цепи клемма 11 - секция О секция 13 - ключ 15 - секции 67 ключ 18 - клемма 12, как.-и на фиг.2. секция 14 при этом отключена. Бегун влево под действием нагру- зоГого%силия F, , превьоиающего электромагнитное усшше, двигателем Г,„. При втором вариан е управления все ключи размыкаются по достижении крайнего правого положения, и бегун будет Двигаться к нулевому положению под действием только нагрузочного усилия H.

30

35

40

45

50

дальие 1шем псе стадии, начиная с фнг.2, повторяются.

Но второму нарианту управления ключи 15 и 18 замыкаются в положении, показанном на фиг.2, далее все идет описанным образом.

Из фиг. 1 и 2-5 видно, что для обеспечения, например, колебательного двилсения бегуна не требуется менять направление тока в проводниках центральной секции 10. Кроме того, видно, что одна из крайних секций 13, 14, а именно та, которая находится от индуктора со стороны, противоположной направлению движения, остается неподключенной к источнику питания на протяжении отрезка времени, в течение которого индуктор перемещается из одного крайнего положения в другое.

В конструкции с зубчатым статором и существенно малым зазором, таким, что можно пренебречь выпучиванием поля в зазоре, величина усилия, развиваемого двигателем, не зависит от положения бегуна 1 при выполнении условий равенства ширины секции 10, каждой секции 13, 14 и межполюсного промежутка бегуна 1 величине хода, равной суммарной длине обмоток, а ширины каждой из секций 6, 7 - ширине полюса бегуна 1 .

В конструкции с беззубцовым якорем и относительно большим зазором максимальное усилие разривается двигателем при максимальном отклонении при соблюдении следующих условий: ширина секции 10 равна удвоенной величине хода, ширина каждой из секци 6 7 - разности между половиной длины бегуна 1 и величиной хода, а ширина каждой из секций 13, 14 - не менее величины хода.

Таким образом, данное изобретени позволяет отключать в процессе работы двигателя часть секций обмотки якоря без усложнения блока коммутации, что позволяет уменьшить потер в двигателе, улучшить таким образо его энергетические показатели и повысить тяговое усилие. Формула изобретени

1. Электропривод возвратно-поступательного движения, содержащий

1815

ферромагнитный бегун, статор с секционированной обмоткой, секции которой расположены вдоль оси двигателя, коммутатор секций обмотки и клеммы для подключения к сети, отличающийся тем, что, с целью повышения тягового усилия и повышения КПД, бегун снабжен системой воз- Q буждения с постоянным магнитом и выполнен явнополюсным, силовая обмотка выполнена пятисекционной, а коммутатор выполнен в виде однофазного мостового инвертора, при этом пер- 15 вый вход инвертора соединен с первой сетевой клеммой, вторая и четвертая секции соединены последовательно- встречно и подключены к выходу инвертора, первая и пятая секции вклю- 20 чены Б соседние плечи инвертора согласно с второй и четвертой секциями соответственно, а третья секция включена между вторым входом инвертора и второй сетевой клеммой встречно с 25 первой и пятой секциями.

2. Электропривод по п. 1, от ли чающийся тем, что, с целью увеличения точности позиционирования в механизмах с неизменной нагрузкой путем получения равномерного тягового усилия, магнитопровод статора выполнен зубцовым, первая, третья и пятая секции и межполюсный промежуток бегуна равны по ширине

разности между суммарной длиной обмотки и длиной бегуна, а вторая и четвертая секции по ширине равны ширине полюса бегуна.

40

3. Электропривод по п. 1, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности позиционирования при работе электропривода в механизмах, имeюш x линейно изме 5 няющуюся нагрузку, путем получения максимального усшия при крайнем положении бегуна, магнитопровод статора выполнен беззубцовым, причем ширина третьей секции равна удвоенной

50 разности между суммарной длиной обмоток и длиной бегуна, ширина второй и четвертой секций равна разности между половиной длины бегуна и половиной ширины третьей секции, а шири55 на первой и пятой секций не менее половины ширины третьей секции.

/J

1

9&i/P.3, F

cf3us.S

составитель В.Наровлянский „...p,, Редактор А.Маковская Техред М.ДВДЫК

,, сПодписное

Заказ 7088/53 Тираж 645 „„ „ открытиям при ГКИТ СССР ВНШ™ Государстве„иого..

-п;;й;;;;;;;;н;;:п;;й;;:;;;::;г; -

Изобретение относится к электротехнике и может быть использова-- но в электроприводах автоматических устройств с возвратно-поступательным движением рабочего органа. Цель изобретения - повьшение тягового усилия и КПД. Электропривод состоит из якоря с секционированной обмоткой 5, явнополюсного индуктора 1 и блока коммутации 2, выполненного, в виде однофазного мостового инвертора, а обмотка якоря 5 состоит из пяти секций - двух средних 6 и 7, двух крайних 13 и 14 и одной центральной 10, центральная секция 10 включена между первым внешним зажимом 12 и первым входом 8 инвертора, средние секции 6,7 включены последовательно-встречно между собой и подключены к выходам 3 и 4 инвертора, крайние секции 13, 14 включены в .соседние плечи инвертора последовательно с соответствующими средними секциями 6, 7 и встречно с центральной секций 10 обмотки якоря, расположенной посередине якоря. Электропривод позволяет получить возвратно-поступательное движение бегуна при поочередном замыкании пар ключей, расположенных в разных диагоналях инвертора 2. При этом в любой момент времени одна из крайних секций 13, 14, не создакнцая полезного электромагнитного усилия, отключена, 2 з.п. ф-лы, 5 ил„ Sfi