Электродвигатель возвратно-поступательного движения Советский патент 1992 года по МПК H02K33/12 

Изобретение относится к электромашиностроению, строительному и горному машиностроению, в частности к линейным двигателям и устройствам ударного действия (молоткам, бурильным машинам). .

Известен электромагнитный двигатель возвратно-поступательного движения, содержащий электромагнит с поршнем-якорем, поршневая часть которого размещена в цилиндре. При рабочем ходе поршня происходит сжатие воздуха в передней камере цилиндра, и обратный ход совершается за счет .давления сжатого воздуха в этой камере. Поэтому при работе возникают потери энергии, связанные с сжатием газа в передней камере цилиндра, Это снижает КПД двигателя.

Известен также электромагнитный двигатель возвратно-поступательного движения, содержащий цилиндрический мэгнитопровод с полюсами, катушки прямого и обратного хода, подвижную направляющую трубу и ферромагнитную подвижную направляющую с торцовыми фланцами-ограничителями, в полости которой расположен якорь.

Якорь выполняет одновременно функцию элемента магнитопровода и бойка, поэтому он изготовлен из магнитотвердого материала. При работе двигателя происходят потери энергии, что приводит к снижению КПД.

Известен наиболее близкий к предлагаемому электродвигатель возвратно-поступательного движения, содержащий статор.

VI

ь

I

ыполненный в виде цилиндрического магниол ровода с полюсами,в котором размещена атушка прямого хода, якорь, расположеный в полости магнитол ровода, боек и втулу с ограничителями хода, амортизатор и востовик держателя рабочего инструмена.

. При работе обратный ход бойка и якоря овершается за счет упругой силы амортизаора. При прямом ходе часть энергии затраивается на сжатие пружины амортизатора, то приводит к снижению КПД устройства. Целью изобретения является повышение КПД электродвигателя.

Указанная цель достигается тем, что известный электродвигатель возвратно-поступательного движения, содержащий статор, выполненный в виде цилиндрического маг нитопровода с полюсами, в котором размещена катушка прямого хода, якорь, расположенный в полости магнитопровода, боек с ограничителем хода, выполненным в виде кольцевого выступа, втулку с ограничителем хода, расположенную между якорем и бойком, амортизатор и хвостовик инструмента, снабжен катушкой обратного хода, захватом, упором для захвата, плоской пружиной-фиксатором бойка. Причем магнито- провод выполнен с дополнительным полюсом, размещенным в его средней части. Катушка прямого хода размещена между передним и средним, а катушка обратного хода между задним и средним полюсами, в якоре выполнено продольное отверстие с конусной расточкой на заднем конце, втулка расположена в продольном отверстии якоря и выполнена в виде кольцевой трубки, немагнитной, с кольцевым упором в передней части. Боек расположен в отверстии втулки, пружина-фиксатор закреплена на переднем, а амортизатор на заднем торце статора. Захват выполнен из немагнитного материала в виде конуса с осевым отверстием, равным по диаметру внешнему диаметру бойка, углом конусности, равным углу расточки заднего конца якоря, снабжен пружинящими надсечками и установлен на бойке между якорем и упором для захвата, закрепленным на заднем конце якоря. Длина втулки от заднего конца до упора втулки меньше длины якоря не менее чем на величину осевой длины захвата, а длина бойка от заднего конца до упора бойка превышает расстояние от амортизатора до переднего торца упора втулки.

На фиг. 1 изображен предлагаемый электродвигатель, продольный разрез; на фиг. 2 - то же. поперечный разрез А-А.

Электродвигатель возвратно-поступательного движения содержит соленоидные

электромагниты прямого 1 и обратного 2 хода с катушками, цилиндрическими магни- топроводами и полюсами, а также якорь 3, в котором выполнено продольное отверстие

4 с конусной расточкой 5 на заднем торце. Втулка 6 в виде кольцевой трубки (немагнитной) с упором 7 в передней части свободно расположена в продольном отверстии 4 якоря. В конусной расточке 5 якоря 3 размещен

0 захват 8 в виде конуса с осевым отверстием. Захват 8, выполненный из немагнитного материала, снабжен пружинящими надсечками 9. С заднего торца якоря 3 закреплены упоры 10, ограничивающие возможное про5 дольное Перемещение захвата 8. В полости втулки 6 размещен с возможностью движения боек 11, на котором в передней части его выполнен упор 12. В передней части двигателя установлен инструмент 13, а в

0 задней части - амортизатор, включающий корпус 14 и подпружиненный поршень 15. В держателе инструмента 13 расположена плоская пружина-фиксатор 16.

Двигатель работает следующим обра5 зом.

Питание обмоток катушек электромагнитов осуществляется короткими импульсами тока. Пусть якорь 3, боек 11, втулка 6 и захват 8 находятся в крайних положениях,

0 показанных на фиг, 1. При подаче импульса тока на обмотку катушки электромагнита 1 под действием возникающей электромагнитной силы якорь 3 начинает перемещаться вправо (по фиг. 1) и перемещает вправо

5 посредством упора 12 боек 11, который посредством этого же упора отжимает плоскую пружину-фиксатор 16, обеспечивающую фиксацию бойка 11 в крайнем заднем положении. При этом движении якоря 3 захват 8

0 за счет возникающей силы инерции прижимается к упорам 10; и поэтому не происходит зажима захватом 8 бойка 11. Якорь 3, двигаясь ускоренно вправо, сообщает достаточный запас кинетической энергии бой5 ку 11. Выбрав короткий рабочий воздушный зазор относительно хода бойка 11, якорь 3 занимает положение магнитного равновесия. При этом упор 7 втулки 6 опирается о держатель инструмента 13, а задний торец

0 этой втулки - о торец захвата 8, поэтому захват 8 не заклинивается в конусной расточке 5 якоря 3. а значит, не зажимает (не заклинивает) боек 11, который, ускоренно перемещаясь вправо за счет сообщенного

5 запаса кинетической энергии, совершает рабочий ход. Рабочий ход бойка 11 заканчивается ударом по инструменту 13.

В момент удара бойка 11 о инструмент 13 подается импульс тока на обмотку катушки электромагнита 2 обратного хода. Под

действием электромагнитной силы якорь 3 начинает перемещаться влево (по фиг. 1). При этом, поскольку захват 8 и втулка 6 выполнены из немагнитного материала, втулка 6 и захват 8 в начальный момент движения якоря 3 остаются в покое. При дальнейшем движении влево якоря 3 задний конец втулки 6 не касается торца захвата 8, и поэтому за счет возникающей силы инерции захват 8 заклинивается в ко- нусной расточке 5 якоря 3. Так как на суживающейся части захвата 8 выполнены пружинящие надсечки 9, то при заклинивании захвата 8 он одновременно заклинивает боек 11. Теперь якорь 3, двигаясь влево, также перемещает влево, боек 11. Совместное движение влево бойка 11 и якоря 3 продолжается до момента, пока последний не займет положение магнитного равновесия в электромагните 2. Боек 11 к этому моменту имеет определенный запас кинетической энергии, поэтому он расклинивает захват 8 и продолжает перемещаться влево. При этом боек 11 упором 12 касается упора .7 втулки 6 и. двигаясь влево, перемещает втулку 6 влево. Продольное перемещение влево захвата 8 ограничено упорами 10. В конце холостого хода боек 11 затормаживается подпружиненным поршнем амортизатора. При этом захват 8 кинематически связан с втулкой 6, а втулка 6 и боек 11 кинематически связаны посредством упоров 7 и 12, также боек 11 посредством упора 12 зафиксирован (кинематически связан) плоской пружиной-фиксатором 16.

В конце обратного хода бойка 11 подается импульс тока на обмотку электромагнита 1 прямого хода. Якорь 3 под действием электромагнитной силы начинает перемещаться вправо (фиг. 1) и перемещает вправо втулку 6 и боек 11, а захват 8 упирается при этом движении якоря 3 в упоры 10. Так начинается новый цикл работы двигателя.

Таким образом, в предлагаемом двигателе благодаря снабжению захватом, упо- рами, выполнению отверстия и конусной расточки в якоре размещению электромагнита обратного хода соосно с электромагнитом прямого хода, захвата в конусной расточке, втулки и бойка в отверстии якоря; выполнению упоров на бойке и втулке и пружинящих надсечек; кинематической связи бойка с плоской пружиной-фиксатором 16 повышается эффективность передачи

ударной энергии бойка путем резкого снижения сопротивления движения бойка и снижаются потери энергии, что повышает его КПД.

Использование изобретения на практике позволяет сэкономить электроэнергию в 1-1,5 раза за счет меньшего хода якоря относительно хода бойка; повысить производительность в 1-1,3 раза за счетувеличения ударной энергии бойка.

Фор мула изобретения Электродвигатель возвратно-поступательного движения, содержащий статор, выполненный в виде цилиндрического магнитопровода с полюсами, в котором размещена катушка прямого хода, якорь, расположенный в полости магнитопровода, боек с ограничителем хода, выполненным в виде кольцевого выступа, втулку с ограничителем хода, расположенную между якорем и бойком, амортизатор и хвостовик держателя рабочего инструмента, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, он снабжен катушкой обратного хода, захватом, упором для захвата, плоской пружиной- фиксатором бойка, причем магнитопровод выполнен с дополнительным полюсом, размещенным в его средней части, катушка прямого хода размещена между передним и средним, а катушка обратного хода между задним и средним полюсами, в якоре выполнено продольное отверстие с конусной расточкой на заднем конце, втулка расположена в продольном отверстии якоря и выполнена в виде кольцевой трубки, немагнитной, с кольцевым упором в передней части, боек расположён в отверстии втулки, пружина-фиксатор закреплена на переднем, а амортизатор на заднем торце статора, захват выполнен из немагнитного материала в виде конуса с осевым отверстием, равным по диаметру внешнему диаметру бойка, углом конусности равным углу расточки заднего конца якоря.снабжен пружинящими надсечками и установлен на бойке между якорем и упором для захвата, закрепленным на заднем конце якоря, причем длина втулки от заднего конца до упора втулки меньше длины якоря не менее чем на величину осевой длины захвата, а длина бойка от заднего конца до упора бойка превышает расстояние от амортизатора до переднего торца упора втулки.

I/

/J

т

4-К

ssssSss

Фиг.}

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах ударного действия. Цель изобретения - повышение КПД. Устройство выполнено в виде цилиндрического магнитопровода с торцовыми и средним полюсом, катушками прямого 1 и обратного 2 хода. Якорь 3 с продольным отверстием расположен в полости магнитопровода. На заднем конце якоря выполнена конусная проточка, в которой размещен конусный захват 8, движение которгого ограничено упором 10. В отверстии якоря размещены трубчатая втулка 6 с упором 7 и боек 11 с упором 12. В переднем торце устройства размещена пружина-фиксатор бойка, в заднем амортизатор. Повышение КПД достигается за счет обеспечения свободного хода бойка 11 до удара по хвостовику держателя, инструмента .13 при освобождении конусного захвата 8 после разгона бойка 11 якорем 3 до рабочей скорости. 2 ил.

Фиг. 2