Линейный шаговый электродвигатель Советский патент 1991 года по МПК H02K41/03 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в подвесных и напольных транспортно-конвейерных линиях.

Целью изобретения является уменьшение габаритов двигателя и снижение вибраций.

На фиг.1 показан двигатель, общая компоновка; на фиг.2 - то же, поперечный разрез; на фиг.З - разрез А-А на фиг.2 для одного модуля; на фиг.4 - разрез БЧЗ на фиг.2; на фиг.5 - путепровод, общий вид; на фиг.6- показаны направления сил, поясняющие принцип работы подвески; на фиг.7- зубцов ферромагнитного башмака относительно зубцов подвески путепровода; на фиг.8 - зависимость усилия смещения от величины смещения зубцов

ферромагнитного башмака относительно зубцов подвески.

Линейный шаговый электродвигатель содержит ферромагнитный путепровод 1 с взаимно перпендикулярными зубцовыми зонами 2 и 3 соответственно двигателя и магнитной подвески и индуктор, установленный по обе t стороны путепровода (фиг.1). Индуктор включает в себя немагнитную плиту 4 и модули 5, закрепленные на плите 4. Каждый из модулей 5 содержит постоянные магниты б, сердечник 7 с группами зубцов 8 на полюсах, катушки 9 обмотки управления и ярмо 10 (фиг.2). На каждой из сторон путепровода 1 зубцовая зона 2 двигателя выполнена между зубцовыми зонами 3 подвески Зубцы зоны 3 подвески в количестве не менее

VI

О

о

VI О С

двух в каждой из зон выполнены в направлении движения. По обе стороны сердечников 7 установлены- башмаки 11 подвески с зубцовыми зонами 12, перпендикулярными зубцовым зонам 8 сердечника 7 и расположенными оппозитко зубцоаым зонам 3 подвески, Постоянные магниты 6 устаноалены между башмаками 11 и ярмом 10 модуля 5. На путепроводе 1 в пазах зубцовых зон 3 подвески установлены контактные шины 13 токопровода, а в пазах зубцовых зон 12 башмаков - токосьемныз щетки 14 (фиг.З). В теле башмаков 11 выполнены отверстия 15, в которых установлены пружины 16, прижимающие щетки 14 к шинам 13. Шины 13 изолированы от путепровода 1 изоляционными прокладками 17, з щетки 14 изолированы от башмаков 11 изоляционными прокладками 18. Катушки 9 обмотки модулей, расположенных противоположно друг другу с обеих сторон путепровода, соединены последовательно между собой, образуя две электрические цепи (фиг.4). Каждая из образованных цепей присоединена к одной паре щеток 14.

Линейный электродвигатель с магнитной подвеской работает следующим образом.

Магнитный поток Фм постоянных магнитов 6, замыкаясь через зубцовые зоны 2 и 3 путепровода, Группы зубцов 8 сердечников, ярма 10 и башмаки 11, создает между зубцами путепровода 1 и зубцами башмаков 11 усилие магнитного притяжения FM (фиг,2). Под действием силы тяжести Frp груза и индуктора индуктор опускается относительно путепровода и зубцы 12 башмака 11 смещаются при этом относительно зубцов 3 путепровода 1, При смещении зубцов возникает усилие смещения FCM,направленное противоположно усилию РГр (фиг.б). Зависимость усилия смещения от величины смещения (угла нагрузки) показана на фиг.8. При некотором смещении зубцов $Гр усилие тяжести груза и индуктора Frp и противодействующее ему усилие смещения FCM уравновешиваются, а положение индуктора относительно путепровода в вертикальном направлении стабилизируется (фиг,7).

При подаче на катушки 9 обмотки управления напряжения питания возникает магнитный поток Фу, замыкающийся через зубцовую зону 2 путепровода и сердечники 7, расположенные оппозитно друг другу (фиг.4). При соответствующем алгоритме коммутации токов в катушках 9, удовлетворяющем условию работы шагового двигателя, магнитный поток постоянного магнита Фм компенсируется или суммируется с магнитным потоком Фу. Вследствие изменения магнитной энергии в прстранстве между группами зубцов 8 сердечникоз 7 и зубцо- вой зоны 2 путепровода 1 создается продольное тяговое усилие FT, обеспечивающее перемещение индуктора адсль путепрово- да.

Передача напряжения от неподвижного источника на движущийся индуктор оЕзспечивается через контактный токосъем, который осуществляется проводящими шинами 13итокосъемными щетками 14, установленными э соответствующих пазах путепровода 1 и башмаков 11. Контактный токосъем

одновременно выполняет функцию опоры скольжения, обеспечивающей поперечную стабилизацию положений индуктора относительно путепровода, что исключает их прилипание, Износ щеток 14 из-за скользящего контакта компенсируется прижимными пружинами 16, обеспечивающими постоянство контакта между щетками и шинами 13.

Уменьшение габаритов конструкции по

сравнению с прототипом достигнуто за счет совмещениям/зла токопередачи с узлом магнитной подвески двигателя. Расположение токоподводов в пазах путепровода и полюсного башмака образующих зубцовую структуру магнитной подвески, исключает необходимость в прокладке вдоль путепровода автономной контактной линии токопередачи. Кроме того, использование контактного токосъема для поперечной стэбилизацми индуктора относительно путепровода исключает необходимость Б дополнительной стабилизации двигателя, т.к. в предложенном устройстве эту функцию выполняют подпружиненные токоподводящие щетки, изготовляемые из антифрикционного материала, которые одновременно с токопроводом совмещают функцию подшипников скольжения и обеспечивают стабилизацию индуктора с грузом

в пространстве между путепроводом.

Разделение зубцовой зоны путепровода на зубцовую зону подвески и зубцовую зону двигателя при одновременном использовании магнитного потока постоянного

магнита для подвески и движения мсключа- .ет применение дополнительных источников магнитного потока для обеспечения подвеса двигателя. В двигателе исключено также влияние циклически изменяющегося магнитного потока двигателя, создаваемого зго обмотками уприазления, на магнитный поток подвески, чем обеспечивается постоянство угла нагузки в магнитной подвески, Постоянство угла нагрузки приводит к вартикальной стабилизации индуктора с грузом, чем обеспечивается демпфирование механических колебаний, вызванных диск ретностью структуры магнитной системы двигателя. Демпфированием механических колебаний двигателя достигается снижение пульсаций линейной скорости и повышение точности позиционирования двигателя В конструкции прототипа угол нагрузки подвески в пульсирует при переходе с одного зубцового деления на другое. При этом со здаются механические колебаний индуктора с грузом, вызывающие пульсации линейной скорости и отклонение величины шага от нормированного значения.

Формула изобретения Линейный шаговый электродвигатель содержащий ферромагнитный путепровод с взаимно перпендикулярными зубцовыми

зонами двигателя и магнитной подвески и индуктор, состоящий из отдельных модулей включающих в себя магнитопровод с взаимно перпендикулярными зубцовыми зонами двигателя и магнитной подвески, обмотку управления, ярмо и постоянный магнит примыкающий к ярму, отличающийся тем. что, с целью уменьшения ггбаритов и снижения вибраций, путепровод снабжен контактными шинами токоподвода. а каждый модуль - токосьемными щетками магнитопровод с зубцовыми зонами магнитной подвески выполнен в виде двух башмаков, расположенных по обе стороны от магнит- провода с зубцовыми зонами двигателя выполненного в виде сердечника, при этом шины токоподвода размещены в пазах зуб- цовых зон подвески путепровода, а щетки - в пазах зубцовых зон башмаков, а постоянный машит установлен на башмаках

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в подвесных и напольных транспортно-конвейерных линиях. Целью изобретения является уменьшение габаритов и снижение вибраций. Устройство содержит путепровод 1 с взаимно перпендикулярными зубцовыми зонами 2 и 3 соответственно двигателя и магнитной подвески и индуктор, установленный по обе стороны путепровода, состоящий из отдельных модулей, каждый из которых состоит из постоянных магнитов 6, сердечников 7 с зубцами 8, обмотки управления, ярма 10, ферромагнитных башмаков 11с зубцами 12. Зубцовые зоны 8 и 12 взаимно перпендикулярны и расположены оппозитно зубцовым зонам 2 и 3 путепровода. На путепроводе в пазах зубцовых зон 3 размещены контактные шины 13 токопровода, а в пазах зубцовых зон 12 башмаков - токосъемные щетки 14, поджатые пружинами 16. Положительный эффект достигается за счет совмещения узла токопередачи с узлом магнитной подвески двигателя, исключением необходимости в прокладке вдоль пути автономной контактной линии токопередачи. 8 ил. (Л

&/г/

о о го

о

Г« te

ч

1

Л

INXNS vNSN

,А

мг

I

чЧ

JU2.7