Линейный двигатель постоянного тока Советский патент 1990 года по МПК H02K41/35 

2 12 Я tt f3KZ

Фиг 3

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах возвратно-поступательного и прямолинейного перемещений.

Целью изобретения является увеличение удельного тягового усилия путем повышения коэффициента использования постоянных магнитов при обеспечении высокой перегрузочной способности по току якоря.

На фиг.1 показана схема двигателя, вид сбоку; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.З - подвижная часть двигателя, аксонометрия; на фиг.4 - немагнитная крепящая конструкция - зубцовой зоны, вид сбоку; на фиг.З - вид Б на фиг.4; на фиг.6 - сечение В-В на фиг.4.

Линейный двигатель постоянного тока (фиг.1-3) состоит из первичной части, включающей блок 1 возбуждения, непосредственно на рабочих поверхностях которого посредством немагнитных крепящих конструкций 2 (фиг.4-6) закреплены ферромагнитные зубцы 3 Т-образной формы. В пазах, образованных последними, уложены секции обмотки 4 якоря. Образованный таким образом магнитопровод якоря (первичная часть) сочленяется с опорным узлом, состоящим из немагнитных торцовых пластин, 5 и П-образного, например, вида опор 6, которые меяду собой и с системой возбуждения скреплены болтовым соединением 7 и 8. Весь подвижный узел имеет возможность линейного перемещения на опорах 9 качения вдоль направляющих 10, установленных на верхних торцовых поверхностях П-образных вторичных частей 11. Система возбуждения (фиг.З) представляет собой блок 1 чередующихся пластин постоянных магнитов 12 с высоким значением максимальной удельной энергии (например, КСП- 37 А), ферромагнитных полос 13(концентратов) и постоянных магнитов 14 с малыми значениями максимальной удельной энергией (например, ферритов) .

В линейных двигателях постоянного тока индукторного типа (с совмещением системы возбуждения и обмотки якоря на одной части - подвижной или неподвижной) в создании тягового усилия двигателя участвуют проводники с током, находящиеся в данный момент против полюсного выступа вторичной час

0

5 ..

5

0

5

5

0

ти (фиг.2), т.е. на половине всей площади маг нитопровода якоря. При этом площадь постоянных магнитов двигателя и, например, выбранного в качестве известнбго должна быть равна всей площади зубцовой зоны магнито- провода якоря, т.е. в каждый момент времени у известного полезно используется только 50% площади установленных постоянных магнитов. Это обстоятельство ограничивает возможность использования сравнительно дешевых, серийно выпускаемых магнитов с малыми значениями величины остаточной магнитной индукции В„ (у ферритов ,2-0,4 TN, так как для создания в рабочем воздушном зазоре двигателя магнитной индукции в пределах рекомендованных значений Bji 0,6-0,8 Т необходимо увеличить площадь магнитов в 2-3 раза по сравнению с площадью зубцовой зоны якоря, что ведет к увеличению габаритов двигателя, ухудшает его массогабаритные показатели. Применение только постоянных магнитов с высокими значениями В резко удорожает двигатель.

С целью обеспечения полного использования основной части постоянных магнитов (фиг.2 и 3) постоянные магниты 12 и 14, общая высота которых обеспечивает расчетное значение полной магнитодвижущей силы го магнитной цепи двигателя, разделены ферромагнитными концентраторами 13. При подобной компановке блока возбуждения, когда постоянный магнит 14 ограничен концентраторами 13, его рабочая поверхность в отличие от известного, используется полностью вне зависимости от относительного положения первичной и вторичной частей двигателя. При этом основной магнитный поток Ф0, пронизывающий часть магнитопровода якоря площадью, соответствующей полюсному делению 1 возбуждается не только на участке постоянного магнита длиной (известный) .а на длине в . При одинаковьЕХ размерах длины активного проводника обмотки якоря 1, ширины магнита Ь. и величины рабочего воз- душного зазора Г магнитная индукция в последнем определяется из соотношения

о V V (1)

где S

/и

V

51580498

- полная площадь постоянного магнита;

Зм - магнитная индукция постоянного магнита;

э - коэффициент, учитывающий поток рассеяния постоянного магнита; площадь поверхности якоря, соответствующая щ полюсному делению; величина магнитной индукции в рабочем воздушном зазоре.

МДС крайних пластин постоянных

магнитов 12 2h

F

ДИК /ИК

(4)

а МДС постоянных магнитов 14 основной части блока 1 возбуждения

1 V

Из формулы (1)

В,- При , (фиг.1 и 2) у

F

где F

мс П(ис

(5)

двигателя основной магнитный поток

Фв определяется площадью магнит

5 „ Ј lj, а в предлагаемом за

м

счет установки концентраторов магнитный поток ,+ Фг+ ф3(Фиг-2) возбуждается всей площадью кавдого из 25 участков двигателя, длиной в 2 Г.

Следовательно, при использовании в двигателе одинакового типа постоянных магнитов, одинакового их количества величина магнитной индукции в gg рабочем воздушном зазоре в два раза выше, соответственно, больше удельное тяговое усилие двигателя () .

полная НДС магнитной цепи двигателя;

Ч

15 Н мс - величина коэрцитивной силы крайних и средних магнитов. (2) Таким образом, в отличие от известного в предлагаемом двигателе известного наличие концентраторов 13 позволяет 2о полностью использовать площадь постоянных магнитов, обеспечивающих основную часть полной НДС двигателя, что позволяет увеличить величину основного магнитного потока двигателя и его тяговое усилие.

С целью повышения эффективности использования компоновки блока постоянных магнитов крайние магниты могут быть выбраны другого типа с большими значениями максимальной удельной энергии (например, КПС-37 А). Используя формулу (1), находят

V

BMC

(6)

Высота крайних пластин постоянных магнитов 12 блока 1 возбуждения выбирается только исходя из требований к двигателю по перегрузочной способности к току, что важно для повышения быстродействия и производительности как самого двигателя, так и промышленного механизма, в который он встроен. При проектировании двигателя минимально возможным является технологический рабочий воздушный зазор Л, выбираемый на основе учета особенностей технологического процесса механизма, способов крепления первичной части двигателя относительно его вторичной части. Расчетное значение рабочего воздушного зазора . определяется из учета требуемой перегрузочной способности двигателя по току якоря известным способом. Тогда высота крайней пластины постоян ного магнита 12

(3)

МДС крайних пластин постоянных

12 2h

ДИК /ИК

(4)

а МДС постоянных магнитов 14 основной части блока 1 возбуждения

F

мс П(ис

(5)

где F

V

откуда

BMC

5 ™ 6

(6)

(7)

40

5

5

т.е., используя для средних пластин 14 (фиг.1 и 2) магниты из ферритов (например, для типа 25 РА 150, Bwc Вj 0,2 Тл), а для крайних плас- 5 тин 12 блока 1 возбуждения магниты, например, типа КСП 37А (Bw(,5 Тл) , схема предлагаемого линейного двигателя постоянного тока с блоком 1 возбуждения (фиг.1 и 2) из чередующихся пластин постоянных магнитов 12 и 14 (фиг.1 и 2) и ферромагнитных концентраторов магнитного потока 13 в отличие от известного дает возможность раз- работать двигатель соответствующий по массогабаритным показателям известным линейным двигателям с возбуждением от широко распространенных, серийно изготавливаемых постоянных маг0

б

10

.

Чэ

Ј

Г

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах возвратно-поступательного и линейного перемещений. Цель изобретения является увеличение удельного тягового усилия путем повышения коэффицента использования постоянных магнитов при обеспечении высокой перегрузочной способности по току якоря. Устройство состоит из первичной части, вклчающей систему 1 возбуждения, ферромагнитные Т-образные зубцы 3 с обмоткой якоря и опорный узел 6. Система возбуждения представляет собой блок чередующихся постоянных магнитов 12, опирающихся с одной стороны на зубцы, а с другой стороны на ферромагнитные концентраторы 13 магнитного потока, между которыми размещен постоянный магнит 14. Первичная часть может перемещаться вдоль ферромагнитных полюсов. Положительный эффект достигается обеспечением полного использования всей площади центральных пластин постоянных магнитов. 6 ил.

з

1

ФигМ

Вид Б

П

щ

I I I

, I II I II II

I II | II II

, I II II II

t, LJ LJLJLJLJL

H-k- фиг5-H

в-в