Линейный униполярный электродвигатель постоянного тока Советский патент 1980 года по МПК H02K31/02 

1

Изобретение относится к vieKTpoTexHHKe, а именно к униполярным .з 44;ктр()двигателям постоянного тока, и может пайчк применение в транспортных средствах, приводах станков и приспособлений.

Известен униполярный линейный электродвигатель постоянного тока |1, в котором для увеличения тяговых усилий ротор выполнен с двумя парами дисков, несущих магниты, и в зазорах, образованных разноименными полюсами магнитов разных пар дисков, размещены рельсы, на которые установлен вал.

В этом двигателе поле магнитов используется частично, причем эффективная длииа проводящего элемента, взаимодействующего с магнитным полем, ограничена высотой рельса. Таким образом, при увеличении тягового усилия неизбежно значительное возрастание габаритов и рабочего тока двигателя.

При использовании двигателя в силовых установках рабочий ток имеет величину от нескольких тысяч до нескольких сотен тысяч ампер. При таких токах затруднителен токосъем подвижным контактом, передача тока на расстояние, а также управление двигателем.

Известен также уннполярный линейный электродвигатель постоянного тока 2, в котором для упрощения конструкции,

S уменьшения габаритов н экономии активных материалов источник магнитного поля возбуждения ротора выполнен в виде пары дисков, соединенных в межрельсовом пространстве валом и размещенных в полом токопроводяа1ем цилиндре, установленном

10 на рельсы.

ТяговОе усилие этого двигателя определяется высотой полого токопроводящего цилиидра, то есть фактически межрельсовым расстоянием, которое не может увеличиваться в значительных пределах. Поскольку определяющим фактором для получения оптимальных габаритов мощности этого двигателя является межрельсовое расстояние (резкое увеличение силы тока не предто ставляется возможным по техническим причинам), данное устройство не пригодно для использования в силовых установках.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является униполярный электродвигатель постоянного тока 3, ;в котором для повыц1ения энергетических показателей индуктор, являющийся статором, выполнен в виде двух пар магнитов, установленных свободно на валу, каждая из которых охватывает соответствующий ей диск ротора с двух сторон, диски ротора выполнены из чередующихся токопроводящих и магиитопроводящих элементов, соединенных в ступице днска. В этом двигателе эффективная длина токопроводящего элемента не превышает величины радиуса диска, а более точно - части радиуса, охватываемой индуктором. Для увеличения тягового усилия этого двигателя необходимо либо увеличение силы тока двигателя, либо увеличение размеров дисков ротора. Поскольку резкое увеличение силы тока невозможно по техническим причинам, увеличение размеров дисков приведет к увеличению габарита двигателя в целом. Цель изобретения - увеличение тягового усилия двигателя. Указанная цель достигается тем, что в униполярном электродвигателе, содержащем статор, выполненный с двумя постоянными магнитами, и ротор с электропроводящими элементами, ротор выполнен в виде постоянных установленных с помощью колес на статоре магнитов, токопроводящие элементы которого выполнены в виде обмотки из двух встречио включенных, например, петлеобразных секций, охватывающих каждая по магниту. На фиг. I схематично изображен предлагаемый двигатель, поперечный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. I. На магнитопроводящем основании 1 смонтированы магниты 2 и 3, образующие статор 4, вытянутый в направлении движения ротора 5, установленного при помощи колес на направляющих, в качестве которых в частности, могут быть использованы поверхности магнитЬв 2 и 3. Ротор 5 представляет собой магниты б и 7, закрепленные на магнитопроводящем основании 8 с отверстиями 9, через которые пропущена обмотка 10. Постоянные магниты 2, 3, б и 7 могут быть выполнены в виде электромагнитов. Обмотка 10 выполнена в вйде двух встречно включенных, например, петлеобразных секций, охватывающих магниты б и 7 подвижного узл;а, направление намотки которых условно показано стрелками на фиг. 1. ;...: Каждая из секций одной своей частью 11 и 12 размещена в зазоре между магнитами неподвижного и подвижного узлов. Часть 11 размеицена между магнитами 3 статора 4 и 7 ротора 5, а часть 12 - между магнитами 2 статора 4 и б ротора 5 электродвигателя, .образующих основное магнитйое поле. Соответственно, части 13 и 14 этих секций размещены поверх основания 8, которое J направляет основное магнитное поле подвижного и неподвижного узлов, следовательно, оно служит также экраном для указанных частей обмотки и они находятся вне основного магнитного поля. В исходном состоянии магнитное поле двигателя замыкается по цепи «основание 1, магнит 2, зазор, магнит б, основание 8, магнит 7, зазор, магнит 3, основание I и пронизывает части II и 12 обмотки 10. Поле в зазоре между магнитами 2 и 6 имеет направление, противоположное полю в зазоре магнитов 3 и 7. После подключения постоянного тока к обмотке 10.он обтекает ее в направлении, указанном на фиг. 1 стрелкой, или противоположном направлении7при этом ротор 5 движется в направлении, указанном на фиг. 2 стрелкой, или в противоположном направлении, в зависимости от направления тока. Усилия, действующие на участки 11 и 12 обмотки 10, складываются, так как эти участки имеют противоположные направления тока и каждый из них пронизывается магнитным полем, образованным магнитами 3 и 7 для участка 11 и б - для участка 12, в противоположных направлениях. Усилия, действующие на участки 13 и 14 обмотки 10, противоположны движению ротора 5, однако они ничтожно малы, так как обусловлены взаимодействием тока с неосновным магнитным полем - слабым полем рассеяния магнитов. Таким образом, после подключения постоянного тока к обмотке подвижный узел находится в поступательном движении. При изменении направления тока изменяет Направление движения подвижного узла противоположное. При перемещении « длины гибкой токопроводящеи « двигатель работает без скользящего контакта и токосъемного узла вообще, Предлагаемая конструкция униполярного электродвигателя выгодно отличается от известных, так как обеспечивает ему следующие преимущества; - практически ёсе магиитиое поле электродвигателя является основным и все токопроводящТ е элементы одновременно нахоПГ -ГГ а on DOrilJ1tJtnrT kUr T lUU Р UUU дятся во взаимодействии с ним; - имеется возможность увеличения длины токопроводящего элемента без значительного увеличения габаритов электродвигателя, что практически дает возможность разрабатывать электродвигатели с заданными тяговым усилием и рабочим током. Формула изобретения Линейный униполярный электродвигатель постоянного тока, содержащий статор, выполненный с двумя постоянными магнитами, ротор с электропроводящими элементами, отличающийся тем, что, с целью увеличения тягового усилия, ротор выполнен в виде двух постоянных магнитов, установленных с помощью колес на статоре, элект-: ропроводящие элементы которого выполнены в виде обмотки из двух встречно включенных, например, петлеобразных секций, охватывающих каждая по магниту.

f2

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

402994,кл. Н 02 К 31/02, 1970.

2.Авторское свидетельство СССР

402995,кл. Н 02, К 31/02, 1969.

3.Авторское свидетельство СССР 412656, кл. Н 02 К 31/02, 1974.

/J