Цилиндрический линейный электродвигатель Советский патент 1991 года по МПК H02K33/00 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к линейным электродвигателям, и может быть использовано в цилиндрических линейных электродвигателях (ЦЛЭД) с осевым движением вторичного элемен га и с жесткими требованиями к равномерности кольцевого воздушного зазора.

Целью изобретения является повышение надежности путем повышения точности центрирования вторичного элемента в рас- точке статора.

На фиг.1 изображены фрагменты ЦЛЭД, осевое сечение; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.З - вторичный элемент и подшипники качения с обоймами; на фиг.4 - монолитный вторичный элемент с короткоззмкнутой обмоткой; на фиг.5 - вторичный элемент и подшипниковый узел с нанесением силы одностороннего магнитного тяжения и ее разложение на радиаль- ную и осевую (по отношению к одному из подшипников качения) составляющие.

Цилиндрический линейный электродвигатель содержит (фиг. 1 и 2) статор с зубцами

I,спинкой ярма 2 магнитопровода и обмот- ками 3, подвижный вторичный элемент 4, подшипниковые узлы с корпусами 5, выполненными в виде усеченного конуса и сочленяемыми со статором резьбовым соединением (на чертеже изображен один узел).

Каждый корпус 5 имеет свою осевую полость для вторичного элемента 4 и радиальные полости 6 с направляющими шпоночными пазами 7. В полостях 6 расположены с возможностью радиального пере- меш.ения кулачки 8 соединенные осями 9 с подшипниками 10 качения. На каждом кулачке 8 установлена направляющая шпонка

I1.Свободные концы кулачков 8 выступают

за образующую конической поверхности корпуса 5 подшипникового узла и находятся в контакте с внутренней поверхностью полой конической крышки 12.

На внешних кольцах подшипников 10 качения установлены фасонные направляю- щие обоймы 13, выполненные из материала с необратимой термомеханической памятью формы и имеющие возможность изменения кривизны своей поверхности, контактирующей с вторичным элементом 4 при температуре, превышающей максимальную рабочую температуру двигателя. На цилиндрической поверхности монолитного вторичного элемента 4 в винтовых пазах размещена обмотка 14 с пазовой изоляцией из материала с высоким термическим сопротивлением (изоляция пе показана) и короткоза.ыкающие (реактивные) шины 15 обмотки 14 числом два и более, которые размещены в винтовых пазах, нз

правленных встречно заходу паза обмотки 14. Возможно размещение короткозамыка- ющих шин 15 в продольных пазах (параллельно оси вторичного элемента 4).

Центрирование вторичного элемента, ЦЛЭД в расточке статора производится следующим образом.

При навинчивании крышки 12 на корпус 5 подшипникового узла концы кулачков 8, выступающие за образующую конической поверхности корпуса 5, входят в контакт с внутренней конической поверхностью крышки 12 и перемещают подшипники 10 качения в полостях 6 в направлении оси расточки статора. Подшипники 10 с обоймами 13 входят в контакт с поверхностью вторичного элемента 4 и центрируют его. За счет того, что все кулачки 8 имеют одинаковые геометрические размеры, обеспечивается равное и одновременное перемещение подшипников 10 с обоймами 13. За счет расположения толкателей между собой под равными углами (на чертеже а 120°) обеспечивается точное геометрическое центрирование вторичного элемента 4 в расточке статора.

После геометрического центрирования проводят опыт короткого замыкания ЦЛЭД. По обмоткам 3 статора пропускают ток 0,9...1,1 х 1Н при заторможенном вторичном элементе 4, С помощью известных методов контролируют положение вторичного элемента 4 в расточке статора в электромагнитном отношении. Если имеется эксцентриситет в электромагнитном отношении, то приводят вторичный элемент 4 в принудительное возвратно-поступательное движение со скоростью, соответствующей скольжению S 0,85...0,95. Цилиндрическая поверхность монолитного вторичного элемента 4 нагревается вихревыми токами, причем, за счет неравномерности магнитной индукции в зазоре и наличия на цилин- дрической поверхности вторичного элемента 4 обмотки 14 и короткозамыка- ющих шин 15 с пазовой изоляцией из материала с высоким термическим сопротивлением, нагрев поверхности будет неравномерным: температура нагрева будет выше с той стороны, где больше магнитная индукция.

Обоймы 13, обкатываясь по вторичному элементу 4, нагреваются и при достижении температуры мзртенсигного превращения начинают изменять кривизну своей поверхности ввиду того, что модуль упругости материала обоймы 13 растет с ростом температуры нагреаа: обойма, находящаяся

со стороны с более высокой температурой поверхности вторичного элемента, будет создавать большее усилие и, преодолевая усилия остальных обойм, перемещает вторичный элемент 4 в сторону увеличения зазора, соответственно, уменьшения индукции. Описанное действие усиливается следующим свойством материала с памятью формы : с увеличением механической нагрузки (напряжения в материале) температура начала мартенситного превращения смещается в область более высоких температур. За счет этого мартенситное превращение, а следовательно, изменение кривизны поверхности и рост модуля упругости обойм, находящихся со стороны с меньшей температурой (с меньшим значением магнитной индукции), наступает позже, чем у обоймы с более высокой температурой.

Процесс центрирования считают законченным при достижении значений контролируемых параметров технически обоснованных норм, и питание ЦЛЭД отклю- чают. Образовавшийся натяг между подшипниками 10 качения и вторичным элементом 4 снимают частичным отвинчиванием крышки 12. Так как материал обойм выбирается по температуре мартенситного превращения, превышающей максимально возможную рабочую температуру ЦЛЭД, то смещение вторичного элемента 4 при работе в номинальном режиме не происходит.

Формула изобретения

1.Цилиндрический линейный электродвигатель, содержащий статор, подиижный вторичный элемент, подшипникстые щиты, имеющие полости для вторичного элемента и элементов качения, состоящие из корпуса и крышки, причем полости для элементов качения выполнены радиально к вторичному элементу и образуют между собой равные углы, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем повышения точности центрирования вторичного элемента в расточке статора, каждый элемент качения снабжен обоймой из материала с необратимой термомеханической памятью формы, вторичный элемент снабжен обмоткой, расположенной о пазач винтовой формы и замкнутой короткозамыкающими шинами , так же расположенными в пазах, пазы обмотки вторичного элемента и пазы короткозамыкающих шин выполнены с пазовой изоляцией с высоким термическим сопротивлением, обойма с термомеханической памятью установлена на внешнем кольце элемента качения и контактирует с поверхностью вторичного элемента.

2.Электродвигатель по п. 1. о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что крышка подшипнике- вого щита выполнена конической полой, а корпус подшипникового щита в виде усеченного конуса, элементы качения закреплены на кулачках, свободные концы которых контактируют с внутренней поверхностью полой конической крышки.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к линейным двигателям. Целью изобретения является повышение надежности путем повышения точности центрирова- ния вторичного элемента в расточке статора. Устройство содержит статор с зубцами 1 и спинкой ярма 2, обмотками 3, подвижный вторичный элемент 4, подшипниковый узел с корпусами 5 в форме усеченного конуса с центральным отверстием для вторичного элемента и радиальными полостями 6 с направляющими шпоночными канавками 7, образующими между собой равные углы. В полостях 6 расположены кулачки 8, имеющие в боковых стенках отверстия, в которых установлена ось 9 элемента 10 качения. Кулачок от проворота вокруг своей оси удерживается шпонкой. Подшипниковый щит снабжен полой конической крышкой. На внешних кольцах элементов качения установлены обоймы из материала с необратимой термомеханической памятью, контактирующие с поверхностью подвижного вторичного элемента. Центрирование осуществляется в два этапа: сначала навинчиванием конической крышки, за счет контакта ее внутренней поверхности со свободными концами кулачка происходит механическое центрирование вторичного элемента, а затем при заторможенном вторичном элементе и подключенных обмотках за счет разогревания вторичного элемента и контакта разогретой поверхности с обоймами из материала с термической памятью происходит электромагнитное центрирование. Материал обойм выбирают по температуре мартенситного превращения, превышающей максимальную рабочую температуру линейного двигателя. Изобретение позволяет осуществлять точное центрирование вторичного элемента в расточке статора, что повышает надежность путем снижения влияния тормозного усилия элементов качения на тяговые характеристики ЛД и повышения срока службы подшипников. 1 з.п. ф-лы, 5 ил. сл с о V4 О О К) N3

И

Фиг.2

Iff

4

15

Фиг,5