Электромагнитный двигатель возвратно-поступательного движения Советский патент 1992 года по МПК H02K9/19 H02K33/12 

наружной боковой поверхности жестко связаны (например, пайкой) с внутренней боковой стенкой тепловой трубы 15. Свободное пространство внутри кожуха тепловой трубы 15, кольцевые зазоры между секциями катушек 5, 6, между внутренней поверхностью кожуха и поверхностями катушек 5,. 6 и ярма 1, а также зазоры между элементами магнитопровода (ярмо, полюса) и кэтушками. заполнены диэлектрические теплоносителем, например кварцевым песком. Коллектор 19 и камера 11 цилиндра 10 сообщены с камерой 12 цилиндра 10 посредством канала 21. Продольный канал 8 якоря 7 сообщен с атмосферой посредством отверстия 22, которое выполнено в корпусе 23 инструмента 24.

Питание катушек 5, 6 при работе двигателя осуществляется импульсами тока, которые поочередно подаются в обмотки электромагнитного двигателя. При этом наибольшая часть потребляемой из сети энергии расходуется на тепловые потери в элементах магнитопровода: в ярме 1, полюсах 2, 3, 4. якоре 7 и обмотках катушек 5.6.

Пусть свободное пространство полости кожуха тепловой трубы 15 заполнено диэлектрическим теплоносителем (кварцевым песком), кольцевая полость 16 частично заполнена жидким теплоносителем (дистиллированной водой) и якорь 7 находится в положении, показанном на фиг.1. Пусть импульс тока подается в обмотки секции катушки 6 обратного хода и якорь 7 под действием электромагнитной силы совершает движение на обратный ход. При нагреве обмоток секции катушки 6 тепловые, потери в этих секциях посредством теплопроводности через слой изоляции отводятся на теплоотводящие элементы 20, которые передают тепловой поток внутренней стенке тепловой трубы 15. При нагреве внутренней стенки трубы 15 происходит испарение жидкого теплоносителя в герметичной кольцеврй полости 16. Образующийся при этом пар испаряющегося жидкого теплоносителя соприкасается со свободной поверхностью внешней стенки трубы 15. С наружной поверхности.этой стенки выполнены теплоотводящие ребра 17, повышающие эффективность теплоотдачи в окружающую среду, поэтому температура стенки трубы 15 сравнительно ниже, чем температура внутренней стенки. Вследствие этого на свободной поверхности внешней стенки трубы 15 пар, образовавшийся от испарения жидкого теплоносителя в полости 16, конденсируется. Конденсат под действием гравитационных сил возвращается к нижней части полости 16. Поскольку скрытая теплота парообразования жидкого теплоносителя (дистиллированной воды) в полости 16 достаточно велика, то даже при очень

малой разности температур между стенками кольцевой полости 16 тепловой трубы 15 эта тепловая труба передает значительное количество теплоты. Жидким теплоносителем является вода, и теплопроводность трубы в 100 раз больше теплопроводности меди. При этом не накладывается никаких ограничений на положение продольной оси электромагнитного двигателя, что позволяет тепловой трубе осуществить теплоотвод

5 при любой ориентации двигателя. Поэтому тепловая труба 15, выполненная в виде кожуха, охватывающего снаружи катушки и магнитопровод двигателя и имеющего с боковой поверхностью двойную стенку, достаточно эффективно отводит тепловой поток от катушки 6 и магнитопровода.

При движении влево по фиг.1, т.е. на обратный ход якоря 7, жестко связанный с ним поршень 9 также перемещается влево.

5 При этом воздух из камеры 12 поступает по каналу 21 в коллектор 19 и камеру 11 цилиндра 10. Из коллектора 19 воздух проходит через продольные каналы 18 ребер 17 и выходит в атмосферу. Такое охлаждение ребер 17 прокачиванием воздуха через продольные каналы 18 позволяет эффективно рассеивать с этих ребер, а значит рассеивать (отводить) тепло с внешней стенки тепловой трубы 15. Интенсивный отвод тепла с

5 внешней стенки полости 16 трубы 15, как было указано выше, обеспечивает эффективную конденсацию паров на внутренней поверхности этой стенки, а значит эффективный теплоотврд трубой 15 теплового потока, выделяемого с катушек и магнитопровода. Кроме того, воздух из камеры 11 проходит через отверстия 14 в штоке поршня 9, канал 8 якоря 7, а также через зазоры между якорем 7 и направляющей

5 втулкой 13, размеще.нной в катушках 5, 6, и отверстие 22 корпуса 23 в атмосферу. Такое движение воздуха через канал 8 и зазоры путем конвекционного теплообмена позволяет интенсивно отводить тепло с якоря 7.

0 Это повышает надежность работы двигателя. Так происходит в течение движения якоря 7 на обратный ход. В момент достижения своего крайнего левого положения, т.е. положения магнитного равновесия якоря 7 подается импульс тока на обмотку катушки 5, Якорь 7 и поршень 9 перемещаются на прямой ход, т.е. вправо. При этом происходит выделение тепла в секциях катушки 5 и магнитопроводе. Эти тепловые потери путем теплопроводности через слой изоляции отводятся на теплоотводящие элементы 20. которые передают тепловой поток внутренней стенке тепловой трубы 15. которая, как описано выше, эффективно отводит тепло в окружающую среду;

При движении якоря 7 и поршня 9 вправо по фиг.1 в камере 12 цилиндра 10 создается разряжение, поэтому воздух из окружающей среды через каналы 18 ребер 17. коллектор 19, а также отверстие 22 корпуса 23, канал 8 якоря 7 и зазоры между якорем 7 и направляющей втулкой, размещенной в катушках 5, б, отверстия 14 в штоке поршня 9 и далее через канал 21 поступает в камеру 12 цилиндра 10. Такое движение воздуха через ребра 17 и якорь 7 путем конвекционного теплообмена интенсивно отводит тепло с них.

Таким образом, внешняя стенка полости 16 посредством ребер М, а также якорь 7 как при обратном ходе, так и при прямом ходе последнего охлаждаются воздухом. Охлаждение ребер 17 позволяет эффективно функционировать тепловой трубе 15, а значит эффективно отводить тепло с катушек 5, б, ярма 1 и полюсов 2. 3, 4. Постоянное охлаждение якоря 7 снижает его теплонапряженность. Все это повышает надежность двигателя и улучшает охлаждение якоря.

Формула изобретения 1. Электромагнитный двигатель возвратно-поступательного движения, имеющий катушки прямого и обратного хода, разделенные на ряА концентрических секций с зазорами между ними, якорь жестко связанный со штоком поршня, разделяющий полость цилиндра на камеры, каналы охлаждения на периферии и коллектор с хладагентом, сообщающийся с камерой цилиндра за поршнем и с указанными каналами, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности путем улучшения охлаждения, он снабжен тепловой трубой, выполненной в виде кожуха с двойной стенкой, охватывающего катушки, в которых секции с зазорами расположены в продольном направлении, на наружной боковой стенке тепловой трубы продольно оси расположены теплоотводящие ребра с продольными каналами в каждом, сообщающимися с коллектором, а в зазорах между секциями размещены теплоотводящие диски, жестко связанные с внутренней боковой стенкой тепловой трубы, и якорь имеет продольный канал, сообщающийся с одной стороны с атмосферой, а с другой с отверстиями, выполненными в штоке поршня.

2.Двигатель по п. 1, о т л и ч а ю щи йс я тем, что свободное пространство полости кожуха тепловой трубы заполнено диэлектрическим теплоносителем.

3.Двигатель по п. 1 и 2, о т л и ч а ющ и и с я тем, что тепловая труба, теплоотводящие элементы и шток поршня выполнены из диамагнитного материала.

2Q

BifffA

17 17

19

cpae.Z

Изобретение относится к электромашиностроению, строительству и горному делу,в частности к устройствам ударного действия, насосам и т.п. Цель изобретения повышение эксплуатационной надежности путем улучшения охлаждения. Двигатель снабжен теплоотводящими элементами 20 и тепловой трубой 15. Якорь 7 размещен в направляющей втулке 13 и жестко связан со штоком поршня 9. В якоре выполнен канал 8. При возвратно-поступательном движении якоря 7 воздух из задней камеры 12 поступает через канал 21 в коллектор 19 и канал 8. Теплоотводящие элементы 20 размещены в зазорах между секциями катушек 6, 5 и соединены с тепловой трубой. 2 з.п. ф- лы, 2 ил.слсИзобретение относится к электромашиностроению, в частности к электромагнитным машинам возвратно-поступательного движения, 1Л может быть использовано в строительстве, горном деле в качестве машин ударного действия, насосов и т.п.Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности путем улучшения охлаждения:На фиг.1 изображен электромагнитный двигатель, продольный разрез; на фиг.2 - вид по стрелке А на фиг. 1.Двигатель содержит ярмо 1, полюса 2, 3, 4, катушки 5, 6, разбитые на ряд концентрических секций, секции, разбитые в продольном направлении с зазорами между ними, и якорь 7, в котором выполнен продольный канал 8. Якорь 7 Жестко соединен со штоком поршня 9. Поршень 9 делит полость цилиндра 10 на камеры 11 и 12. Якорь7 размещен в направляющей втулке 13. В штоке поршня 9 выполнены отверстия 14, сообщенные с каналом 8 якоря 7. Катушки 5, 6, ярмо 1. полюса 2, 3, 4 охватываются тепловой трубой 15, выполненной в виде кожуха, который имеет двойную стенку со своей боковой поверхности. Между^ стенками образована герметичная:, кольцевая полость 16, в которой созДан вакуум и которая частично заполнена жидким теплоносителем, например дистиллированной водой. На наружной боковой поверхности тепловой трубы 15 сделаны теплоотводящие ребра 17, в каждом из которых выполнен продольный канал 18, соединенный с кольцевой по- лостьЮ-коллектором 19.В осевых зазорах между секциями катушек 5, 6. разбитых в продольном направлении, размещены теплоотводящие элементы 20, выполненные в виде дисков, которые поСА) О Ю О