Линейный асинхронный двигатель Советский патент 1980 года по МПК H02K41/04 

Изобретение относится к области электротехники, а именно к конструкции линейных асинхронных двигателей, и предназначено для использования, 5 например, в качестве привода механизмов возвратно-поступательного движения.

Известен линейный асинхронный двигатель, состоящий из индуктора с па- Ю зами, в которые уложена обмотка, и зубчатого вторичного элемента с обмоткой 1 .

В этом двигателе зубцовый шаг индуктора tz,j равен 8,33 мм, а зубцовый jg шаг вторичного элемента tZg составляет 8,0 мм.

Таким образом, зубцовый шаг вторичного элемента выполнен приблизительно равным зубцовому шагу индуктора. 20

л Однако при таком соотношении зубцового шага вторичного элемента и зубцового шага индуктора в известном двигателе при скольжениях, .близких к единице (например, в режиме пуска), 25 образуются тормозящие усилия, которые затрудняют его пуск.

Кроме того, тяговое усилие в известном двигателе относительно невелико за счет возникновения между

цами индуктора и вторичного элемента сил взаимного притяжения (явление прилипания).

Наиболее близким по технической сущности к описываемому изобретению является линейный асинхронный двигатель, включающий индуктор с пазами, в которые .уложена обмотка, и зубчатый вторичный элемент с обмоткой 2.

Отношение величины зубцового шага вторичного элемента к величине зубцового шага индуктора в указанном двигателе составляет 0,527.

Такое отношение величины зубцово.го шага вторичного .элемента к величине зубцового шага -индуктора позволяет получить тяговое усвдхие двигател:я несколько выше, чем при соотношении зубцовых шагов вторичного элемента и индуктора, близким к единице, так как уменьшаются тормозящие усилия при пуске и ослабевают явления прилипания вторичного элемента.

Однако в таком электродвигателе (при соотнсхаении зубцовых шагов вто- . ричного элемента и индуктора, равном 0,527) указанные нежелательные явления - тормозящие усилия при пуске и явления прилипания вторичного

лемента имеют место, снижая тяговое силие двигателя.

Целью настоящего изобретения явяется повышение энергетических показателей двигателя.

Указанная цель достигается тем, что отношение величины зубцового шага вторичного элемента к величине зубцового шага индуктора составляет 0,1084-0,2169, а их величины представляют собой взаимно простые числа.

Благодаря отношению величины зубцового шага вторичного элемента к- величине зубцового шага индуктора в пределах 0,1084-0,2169, когда величины указанных зубцовых шагов представляют собой взаимно простые числа, конструктивно обеспечивается такое взаимное соотношение зубцово-пазовых структур индуктора и вторичного элемента электродвигателя, при котором ось зуба индуктора и ось зуба вторичного элемента на всей длине индуктора совпадут только один раз.

Исключение тормозящего усилия при пуске достигается тем, что порядок зубцовых дробных гармоник вторичного элемента больше порядка гармоник индуктора в 4,6-9,2 раз, что подтверждается расчетами, а дробность гармоник определяется взаимно простыми числами, взятыми в заявляемом диапазоне. Явление прилипания исключается за счет того, что ось зуба индуктора и ось зуба вторичного элемента совпадают на длине индуктора только один раз.

На фиг. 1 представлен линейный асинхронный двигатель, продольный разрез; на фиг. 2 представлена зубцово-пазовая структура индуктора и вторичного элемента двигателя; на фиг. 3 дан график зависимости отношения полной потребляемой мощности к полезному усилию от величины зубцового шага вторичного элемента при постоянном зубцовом шаге индуктора.

Линейный, асинхронньай двигатель состоит из индуктора 1, магнитопровод которого набран из пластин электротехнической стали с пазами 2, в которые уложена трехфазная обмотка 3, соединенная по схеме звезда с изолированной нейтралью, ij вторичного элемента 4 с обмоткой 5, который выполнен зубчатым, в виде чередующихся между собой ферромагнитных и токопроводящих колец, изолированных одно от другого.

Зубцовый шаг tr вторичного элемента 4 и зубцовый шаг tz индуктора 1 выполнены так, что отношение величины эубцового шага t7.2. вторичного элемента 4 к величине зубцсвого шага t7H индуктора 1 взято в пределах 0,1084-0,2169, аих величины представляют собой взаимно простые числа;

При указанном конструктивном вы- , полнении электродвигателя ось 6 зуба 7 индуктора 1 совпадает с осью 8 зуба 9 вторичного элемента 4 на всей длине индуктора только один раз, как показано на фиг. 2.

При подаче питания к электродвигателю в индукторе 1 образуется бегущее электромагнитное поле, которое наводит ЭДС в короткозамкнутой обмотке 5 вторичного элемента 4. Эта ЭДС создает электромагнитное поле вторичного элемента. В результате взаимодействия двух полей вторичный элемент 4 перемещается внутри индуктора 1.

По результатам экспериментальных исследований построен график зависимости отношения полной потребляемой мощности (выраженной в ВА) к полезному тяговому усилию (в КГ) от величины зубцового шага вторичного элемента (фиг. 3) при t2 const.

Из графика .следует, что областью с низкой величиной полной потребляемой мощности на единицу полезного усилия .является область 3-5 (фиг. 3), где зубцовый шаг ti вторичного элемента равен 1,09-2,18 мм при tz,, const 10,05 мм. Отношение вели-;кны зубцового шага вторичного элемента к величине зубцового шага индуктора в данной области находится в пределах:

Ьг (1,09-г 2,18)

--0,1084 т 0,2-169

tz.

-(0,05

Было установлено, что увеличение тягового усилия и уменьшение потребляемой мощности в области 3-5 фиг. 3 достигнуто за счет исключения тормозящих усилий при пуске и исключения явления прилипания, если величины зубцового шага вторичного элемента и зубцового шага индуктора будут представлять собой взаимно простые числа, отношение которых находится в пределах 0,1084-0,2169.

Данные исследований показывают, что наименьшее значение потребляемой мощности достигается только в указанном интервале отношений величин зубцовых шагов вторичного элемента и ининдуктора npi условии, вели эти величины представляют собой взаимно простые числа,

Предлагаемый двигатель по сравнению с известным прототипом имеет более высокие энергетические показатели, а именно:.величина полной потребляемой мощности на единицу тягового усилия в заявляемом двигателе будет на 6;9% меньше, чем у известного двигателя..

Формула изобретения

Линейный асинхронный двигатель, включающий индуктор с пазами, в которые уложена обмотка, и зубчатый вторичный элемент с обмоткой, о т личающийся тем, что, с целью повышения энергетических показателей двигателя, отношение величины зубцового шага вторичного элемента к величине зубцового шага индуктора составляет 0,1084-0,2169, а их величины представляют собой взаимно простые числа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

/ / /

//// / / / / 7 / / / / JT X ///

1. Онучин Н. Б. и др. Разработка и исследование цилиндрического линейного асинхронного двигателя. Известия вузов Торный

журнал , № 7, .1973.

2. Совершенствование механизированного подъема нефти на предприятиях объединения Пермнефть Отчет по теме 17-74, УДК 622.276.5, 622.276.68, госуд. регистр. 74056939, с. 32-33 (прототип).

//////////X

tz

IX/х///////// /ХХхХХХХ/хххх//хХ////Х/7

г.

т120

Фиг.г