Линейный шаговый электродвигатель Советский патент 1993 года по МПК H02K41/03 

якоря, Секции статора контактируют между собой по внутреннему диаметру магнитного кольца внутреннего магнитопровода и связаны соединительными узлами, содержащими втулку 9 и упругие уплотнители 10. При этом соединительные узлы обеспечивают взаимные радикальные и угловые смещения секций в соответствии с перемещениями якоря внутри их. При движении якоря секции статора опираются двумя группами подшипников качения на внешнюю поверхность якоря, При этом случайные изгибы якоря не приводят к заклиниванию подшипников, так как каждая секция якоря благодаря упругой связи между втулками 9 и корпусом 13 посредством колец 14 отслеживает все отклонения от прямолинейности якоря. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к электрическим машинам, а именно, к линейным шаговым электродвигателям, и может быть использовано в дискретном электроприводе с линейным перемещением рабочего органа, в особенности, в условиях повышенных требований к тяговому усилию и большой длине двигателя при ограниченном его диметре, как например, в приводе плунжерного насоса, погружаемого в буровую скважину.

Цель изобретения - расширение эксплуатационных возможностей путем использования в условиях двусторонней переменной нагрузки и изгибов.

На фиг. 1 показан продольный разрез двигателя; на фиг. 2 - то же, поперечный разрез.

Двигатель содержит статор, выполненный из связанных между собой соединительными узлами секций, имеющих цилиндрический корпус 1, внутри которого размещена многофазная обмотка, состоящая из цилиндрических катушек 2, которые установлены между кольцевыми полюсами 3. Внутреннюю полость секций статора образует внутренний магнитопровод; выполненный в виде набора чередующихся магнитных и немагнитных колец 4 и 5, и охватывает якорь, также выполненный в виде набора чередующихся магнитных и немагнитных колец 6 и 7.

В крайних магнитных элементах внутреннего магнитопровода секций статора ус- тановлены подшипники 8, которые обеспечивают возможность прямолинейного перемещения якоря внутри секции статора и их коаксиальность. Торцы секций образованы выступающими магнитными кольцами внутреннего магнитопровода и выполнены с аксиально выпуклыми кольцевыми выступами. Соединительные узлы выполнены в виде охватывающей их втулки 9 с двумя упругими кольцевыми уплотнителями 10 внутри, установленными между внутренней поверхностью втулки 9 и внешними

цилиндрическими поверхностями выступающих магнитных колец внутренних магни- топроводов соседних секций статора. На торцах секций выполнены фланцы 11, а на

торцах втулки 9 - направленные вовнутрь фланцы 12 и уплотнители 10 зажаты между . фланцами 11 и 12. Расстояние между расположенными по обе стороны соединительного узла немагнитными кольцами

внутреннего магнитопровода

. Ic - (мя + ня) (к + 1 /т) - 1нс,(1) где 1Мя ширина магнитного кольца якоря 6, 1ня - ширина немагнитного кольца якоря 7, 1нс - ширина немагнитного кольца внутреннего магнитопровода 5, m - число фаз обмотки, k 1, 2, 3, ... В примере конкретного выполнения (см. фиг. 1) k 3, m 4, Ня IHC 1 /3 1Мя; Ic 12 Мя. Число катушек в секции г 2 выбрано из соотношения pr/m целое

число, где р - число секций, из которых набран статор. Для примера выполнения р 2, 4,6,... в зависимости от требуемой силы тяги для конкретной скважины.

Статор двигателя установлен в собираемом из труб внешнем корпусе 13. Для фиксации втулок 9 относительно корпуса 13 используются эластичные кольца 14 с отверстиями.

Якорь двигателя выполнен из связанных между собой соединительными узлами секций, содержащих немагнитную трубу (стержень) 15, на которую насажены магнитные и немагнитные кольца 6 и 7. Соединительные узлы выполнены в виде втулки 16 из

магнитного материала с внешним диаметром, равным диаметру магнитного кольца 6 якоря и входящего в нее пальца 17. Палец 17 соединен с трубой 15 посредством втулки 18.

Длина соединительного узла якоря (расстояние между расположенными по обе стороны соединительного узла немагнитными кольцами якоря)

я (1-мя + ня) п - 1НЯ,(2)

где п - 1, 2, 3,... В примере выполнения п 2 и следовательно я + 1ня .

Наружная поверхность секций якоря (вклю- чф поверхности втулок 16 и 18) покрыта немагнитным износостойким материалом

Двигатель работает следующим образом. В катушки обмотки управления последова- подаются однополярные импульсы то|ка и образуется магнитный поток, замыкающийся через корпус 1, кольцевые полюса 3, мг гнитные кольца 4 внутреннего магнитопро- вода и магнитные кольца б якоря. При этом возникают радиальные и аксиальные силы мг гнитного притяжения. Вследствие концентр /пности статора и якоря радиальные силы вз эимно компенсируются, а аксиальные стрему тся переместить магнитные кольца 6 якоря в юложение против немагнитных колец 5 внутреннего магнитопровода запитанной фазу обмотки. Немагнитные кольца статора и якрря 5 и 7 смещены на шаг при переходе

от одной фазы обмотки к следующей. Благо- да эя этому смещению, поочередная перекоммутация тока в фазах вызывает соответствующее пошаговое перемещение якоря. Соблюдение требований (1) и (2) при выполнении соединительных узлов обеспе- чипает заданное смещение при переходе от од юй секции к последующей.

: При движении якоря секции статора опираются двумя группами подшипников ка1 ения на внешнюю поверхность якоря. Прл этом, случайные изгибы якоря не приводят к заклиниванию подшипников, так ка каждая секция якоря, благодаря упругой св5зи между втулками 9 и корпусом 13 посредством колец 14 отслеживает все отклонения от прямолинейности якоря.

Покрытие рабочей поверхности якоря износостойким материалом устраняет технологические неровности на местах стыков- ки:магнитных и немагнитных колец и неодинаковый износ поверхности якоря вследствие неоднородности трущихся поверхностей, в результате чего увеличивается рила тяги и долговечность двигателя.

Формула изобретения 1. Линейный шаговый электродвигатель, содержащий связанные между собой соединительными узлами секции статора с цилиндрическими катушками многофазной обмотки управления, с внутренним магнитол

эоводом из чередующихся магнитных и

немагнитных колец и кольцевыми полюсами, з также концентричный секциям статора 55 яко эь, выполненный в виде секций из чере

10

15

0

0.

5

5

0 5

0

5

дующихся магнитных и немагнитных, колец, отличающийся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей путем использования в условиях двусторонней нагрузки и изгибов, торцы секций статора выполнены с аксиально выпуклыми кольцевыми выступами, а соединительные узлы выполнены в виде втулки с двумя упругими кольцевыми уплотнителями внутри, установленными на соседних секциях статора.

Ic (1мя + UK ±1/т)-1нс, где мя ширина магнитного кольца якоря;

ня - ширина немагнитного кольца якоря;

1нс - ширина внутреннего кольца внутреннего магнитопровода;

m - число фаз обмотки;

к- 1,2,3,

а секции якоря связаны между собой соединительными узлами длиной

я (мя + Гня) п - ня, где п- 1, 2,3,...

7. Электродвигатель по пп. 1-6, отличающийся тем, что, с целью повышения срока службы, секции якоря покрыты немагнитным износостойким материалом.