Индуктор линейного цилиндрического электродвигателя Советский патент 1990 года по МПК H02K41/25 

Фиг. 2

Изобретение относится к электротехнике и .может быть использовано в приводах возвратно-поступательного движения.

Цель - повьт1ение энергетических показателей и упрощение конструкции, j . На фиг. 1 изображен фрагмент ин- |дуктора, разрез; на фиг. 2 - сово- i купность нескольких модулей; на . ;фиг. 3 - ферромагнитный элемент; на фиг. 4 - то аксонометрии; на фиг. 5 - то же, со смещением ребер; ,на фиг. 6 - вариант изоляционного каркаса с выступами на обеих торцовых :поверхностях, вид слева; на фиг. 7 - то же, вид прямо; на фит. 8 - то же, I вид сбоку; на фиг. 9 - вариант изоля- : ционного каркаса с выступами на од- ной торцовой поверхности, вид еле- ,ва; на фиг. 10 - то же, вид прямо; ; на фиг. .11 - то же, вид сбоку; на :фиг. 12 - изоляционный каркас со смещением выступов, вид слева; на фиг. ИЗ - то же, вид прямо; на фиг. 14 - ; то же, вид сбоку; на фиг. 15 и 16 - совокупность ферромагнитных элементов, вид сверху; на фиг . 17 и 18 т- изоляционньй каркас со смещением вы- ступов, в аксонометрии; на фиг..19 - ферромагнитный элемент.

Индуктор линейного цилиндрическог электродвигателя содержит активньй ; слой, набранный из самостоятельных : модулей 1, Каждый из которых состоит ; из KaTjTUKH 2, намотанной на изоляционный каркас 3 (фиг. 1) или каркасы 4 и 5. (фиг. 2), имеющие С-образно поперечное сечение, и ферромагнитных элементов 6, 7. Каждый ферромагнит- ный элемент 6, 7 вьшолнен в виде двух концентрически расположенных колец 8 и 9, соединенных радиальными ребрами 10 (фиг. 3). Внешнее кольцо 8 по. ширине больше внутреннего кольца 9 на величину открытия паза (фиг.19), что .позволяет при последовательном наборе ряда, модулей 1 (фиг. 1, 2) образовать полузакрытую пазовую струк УРУ-

Для последовательного набора модулей 1 в корпусе 11 индуктбра (фиг.1) в его внешнем кольце 8 выполнены прорезь -12 под шпонку 13, а также паз 14 для укладки соединений обмотки 15.

Сечение отде.льных ребер 10 рахщо- нальнее выбирать исходя из следуюш.е- го условия.

д 5 0 5 о

д 5

0

5

Сумма поперечных сечений упомянутых ребер 10, сформированнь х между двумя концентрически расположенными кольцами 8 и 9, на любом радиусе между внутренней поверхностью 16 внешнего кольца 8 и внешней поверхностью 17 внутренного кольца 9 (фиг. 3)

должна удовлетворять условию и

л S .

где S , - сумма площадей поперечных сечений ребер 10 по радиусу;

S 1 - площадь внешней поверхности 17 внутренного кольца 9 по радиусу;

п - количество радиальных ребер 10.

При равенстве указанных вьш1е площадей магнитные нагрузки распределяются равномерно в радиальных ребрах 10 и во внутреннем концентрическом кольце 9, Данный вариант является идеальньсм и не влияет на плотность сое-динекия в модуле.

Форми:рование магнитопровода на описанном Bbmie принципе позволяет устранить его участки, слабо насыщенные Б магнитном отношении, поскольку сечение ребер 10 выбирается исходя из пропускной способности сечения у основания коронок зубцов (внешней поверхности 17 внутреннего кольца 9), т.е. максимально сократить металлоемкость .магнитопровода индуктора.

При таком конструктивном построении ферромагнитных элементов 6 и 7 их целесообразно вьтолнять из компози- ционного ферромагнитного материала, например путем прессовки из ферромагнитного порошка марки ШЭ. Это обес- печит не только получение необходимого конструктивного построения ферромагнитных элементов 6 и 7, ной позволит, знaчитeJ ьнo снизить трудоемкость их изготовления, .организовать производство ферромагнитных элементов 6- и 7 .на принципах безотходной технологии.

Формк:рование активного слоя индуктора осуществляют путем последовательного, набора чередующихся ферромагнитных элементов двух тип ов 6 и 7 с катушками 2 (фиг.1). Элементы б и 7 отличаются один от другого тем, что при последовательном наборе их в составе модулей 1 в корпус 11 на птон- ку 13 ребра 10 в:аждого последуюш.его ферромагнитного элемента (в данном

случае 7) относительно ребер 10 пре- дьщущего элемента (в данном случае 6) .смещены на угол, равный половине угла ой, образованного радиальными осями близрасположенных ребер 10 (фиг.З Поскольку главным препятствием на пути распространения полей пазового рассеяния являются воздушные промежутки, то описанное выше построение магните- провода индуктора обеспечивает значительное уменьшение пазового рассеяния. Для наглядности на фиг. 15 и 16 показан вид сверху на набор ферромагнитных элементов 6 и 7: на фиг.. 15 - при расположении ребер 10 соседних элементов 6 и 7 по принципу, описанному вьше, на фиг. 16 - по принципу построения магнитопровода прототипа (только элементов 6). Ребра 10 на фиг-. 15 и 16. условно показаны пунктиром.

Теоретически это возможно обосновать следующим образом.

Сопротивление рассеянию части па- за, заполненной обмоткой X индуктора линейного цилиндрического электродвигателя, определяется из выражения вида

нут

7г Ц,.,. уг (р +h)

где

|Uo

f,- w

. . 1}1

р q зь,

магнитная проницаемость воздуха;

частота питающей сети; количество последовательн соединенных витков в кольцевых катушках фазы; I - внутренний диаметр зубцов

.индуктора;

hg высота паза, занятая обмоткой;

Р - число полюсов; q - количество пазов на полюс

и фазу;

Ь bg- расстояние между осями ребер соседних ферромагнитных элементов (фиг. 19). С увеличением Ь уменьшается сопротивление рассеянию части паза, занятого обмоткой (X f ), вследствие чего уменьшается сопротивление пазо- вому рассеянию обмотки, а следователно, возрастет электромагнитная мощность, создаваемая линейным цилинд- рическим электродвигателем.

Внешняя сторона одной торцовой стенки 16 любого изоляционного каркаса 4 и 5 или двух стенок каркаса 3

д

25

15

20

30

5

0

5

5

0

956

(фиг. 6) снабжена фигурными выступами 18 и 19. Указанные выступы помещены в полостях 20 ферромагнитных элементов 6 .и 7 и по форме повторяют .их конфигурацию. Напри ер, выступы

19изoляIJ oннoгo каркаса 3 помещены в полостях 20 правого феррсмагнитно го Элемента 7 и входят в один с ним модуль 1, а выступы 18 - в полостях

20ферромагнитного элемента 6 (лево™ го) соседнего модуля 1. Достичь этого можно только за счет того, что выступы 18 на одной торцовой стенке 16 каждого ИЗОЛЯ1ЩОННОГО каркаса 3 относительно аналогичных выступов 19

на другой его торцовой стенке 16 смещены один относительно другого на угол, равный половине угла oi, образованного радиальными осями близлежащих ребер 10. Такая компоновка ферро магнитных элементов 6 и 7 и каркасов 3 позволяет благодаря их последовательному сочленению не только уплотнить активный слой индуктора, но и повысить жесткость каркасов 3, поскольку выступы 18 и 19 выполняют по отношению к остальной части торцовых стенок 16 каркасов 3 роль ребер жесткости. Это позволяет уменьшить толирг- ну торцовых стенок 16 изоляционных каркасов 3. Например, для индуктора линейного цилиндрического электродвигателя ЛДи-100-27-УЗ толщину торцовых стенок можно уменьшить до 0,4- 0,5 мм, увеличив тем самым свободное пространство паза до 7,2-7,0 мм и, как следствие, повысив коэффициент заполнения пазов. Наличие выступов 18 и 19 только на одной торцовой стенке 16 изоляционного каркаса требует формирования двух типов каркасов 4 и 5, у которых на аналогичных тррцовых стенках 16 выступы 18 и 19 были бы сдвинуты, как и в каркасе 3, содержащем выступы 18 и 19 на обеих торцовых стенках 16. При наборе таких каркасов 4 и 5 в ферромагнитные элементы 6 и 7 (фиг. 4, 5) последние устанавливают так, что выступы 19 на тор-. 1ЦОВОЙ стенке 16 каждого последующего каркаса 5 (фиг. 12 - 14) относительно выступов 18 на аналогичной стенке 16 предьщущего каркаса 4 (фиг. 9 - 11) смещены между собой также на угол, равньй половине угла ей , образованного радиальными осями близрасаоложен- ных ребер 10 ферромагнитных элементов 6 и 7. Например, правый ферромагнит

иый элемент 7 на фиг. 5 является собственным для ИЗОЛЯ1ЩОННОГО каркаса 5 по фиг. 12, а левьй.(поз. 6) - для Iизоляционного каркаса 4 по фиг. 9. При этом фигурные выступы 18 и 19 кар касов 4 и 5 входят в полости 20 ферромагнитных элементов 6 и 7.соседних модулей 1 (фиг. 2). Возможна установ- ; ка каркасов 4 и 5 в элементах 6 и 7 Инаоборот.

: I Для з ащиты соединений обмотки 15 : от контакта с телом ферромагнитных

элементов 6 и 7 в их пазах 14 на изо- : ляционных каркасах 3-5 может быть предусмотрен выступ 21. Для изоля- ционных каркасов 4, 5 по фиг. 6 и 7 I выступ 21 целесообразно размещать на : торцовых стенках 16, .свободных от I фигурных выступов 18 и 19. Это позво: лит вводить .выступ 21 в паз 14.ферро- : магнитного элемента собственного или соседнего модуля, например выступ 21 каркаса 5. (фиг. 12) - в паз 14 элемента 6 (фиг. 4), а выступ 21 каркаса 4 (фиг. 9) - в паз 22, сформированный в каркасе 5 (фиг. 12), установленном в элементе 6 (фиг. 4), обеспечивая тем самым взаимную связь сосед

5

5

Формула изобретения

1. Индуктор линейного щлиндричес- кого электродвигателя, содержаний ак- тивньш слой, представляющий собой модулей, каждый из которых состоит из катушки, намотанной на изоляционный каркас, выполненный в виде кольцевого элемента С-обраЗного сечения с двумя торцовыми стенками, и ферромагнитного элемента в виде двух концентрически .расположенных колец, отли1 ающийся тем, что, с целью повь пиения энергетических показателей и упрощения конструкции, внешняя сторона по крайней мере одной торцовой стенки каждого каркаса снабжена выступами, а концентрические кольца каждого ферро.магнитно- го элемента соединены радиальными ребрам : с образованием между ними свободных полостей,, по форме повторяющих выступы каркасов, в которых размещены указанные выступы, причем ребра каждого последующего ферромагнитного элемента относительно ребе.р предыдзпцего элемента смещены на угол, равньй половине угла, образованного

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в приводах возвратно-поступательного движения. Целью является повышение энергетических показателей и упрощение конструкции. Устройство содержит активный слой, набранный из отдельных модулей 1, каждый из которых состоит из катушки 2, намотанной на изоляционный каркас 4 и ферромагнитных элементов. Кольцевой каркас имеет С-образное сечение и на торцовых поверхностях снабжен выступами. Ферромагнитный элемент выполнен в виде двух концентрических колец, соединенных ребрами. Ребра двух соседних элементов 6 и 7 смещены относительно друг друга с образованием свободного пространства, предназначенного для выступов обеих сторон изоляционного каркаса 4. Положительный эффект достигается уплотнением всего активного слоя и повышением жесткости каркаса. 1 з.п. ф-лы, 17 ил.

них-модулей 1 (фиг. 2). Набор модулей - радиальными осями близрасположенных

1, основаннньй на данном принципе, показан на фиг. 2.

Изоляционные каркасы 3-5 также могут быть снабжены кольцевым выступом 23 (фиг. 2, 9), которьй вводится в паз, образованньш внутренними- концентрическими кольцами 9 соседних ферромагнитных элементов 6 и 7,

Таким образом, изобретение позволяет повысить энергетические показатели индуктора за счет утменьшения пазового рассеяния и повьшения заполнения пазов, упростить его конструкцию и технологию изготовления, вследствие модульного построения ак - тивного слоя индуктора значительно снизить его металлоемкость, а та:гаке надежно уплотнить активный слой индуктора .

35

40

45

ребер ферромагнитного элемента, а выступы на торцовой стенке каждого последующего каркаса относительно вы ступов на торцовой стенке предыдуще го каркаса смещены между собой такж на угол, равный половине угла, обра зованного радиальными осями близрас положенных ребер ферромагнитного i элемента.

радиальными осями близрасположенных

ребер ферромагнитного элемента, а выступы на торцовой стенке каждого последующего каркаса относительно выступов на торцовой стенке предыдущего каркаса смещены между собой также на угол, равный половине угла, образованного радиальными осями близрасположенных ребер ферромагнитного i элемента.

Фиг. 1

Ю

Фиг.З

Фиг. 4

и 7

10

Фиг. 5

18

16

18

Фиг. 7

Фиг.6

Фиг. 8

Фиг. 9

16

Фиг. 11

18

Фиг. 10

Фие. П

Фиг. 15

Фиг.15

Фиг.4

10

Фш. 16

; 19

Фиг. 11

16

/7

-Ю

77А