Линейный электрический двигатель Советский патент 1980 года по МПК H02K41/02 

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть испопьзовано Б приводах во ратно-поступательного и прямолинейного перемещений металлообрабатывающих станков с широким диапазонсм регулирования скорости при сравнительно больших перемещениях рабочего органа. Известен линейный электрический двигатель постоянного тока, содержащий индуктор и якорь i . Недостатком двигателя является увеличение расхода активных материалов либо на обмотку индуктора, либо на обмотку якоря при увеличении хода двигателя. Известен также линейный , электрический двигатель, содержащий П-образную ферромагнитную станину, на противопопоиг ных сторонах которой размещены друг против друга полюсные сердечники с обмоткой возбуждения и рабочей обмоткой, и подвижную часть, содержащую ферромаг- нитные сердечники, закрепленные на в&магнитной полосе, которые в направлении движения имеют длину, равную полюсному деле1Л1ю 1, и расположенные друг от друга на расстоянии, равнсм 2, Недостатком линейного двигателя .является то, что в этом случае дейс-гоует скльн.ое продольное поле реакшш якоря, создаваемое токами лобовых частей той стороны якорной обмотки, которая находится в нижней части магнитопрсеода неподвижной части. Магнитные потоки этих лобовых частей замыкаются полностью пэ пути основного потока Ф о и изменяются при движении от нуля до максимального значения с частотой, определяемой отношением длины хода к удвоенному нолюсному делению. Это вызывает значительные пульсации полного потока машины и, следовательно, соответствующие пульсации тягового усилия двигателя, особенно существенные в зоне низких скоростей. Целью изобретения является повышение равномерности движения линейного двигателя.

37П

Эти iKinb дост1- гаегся том, что активные поверхности полюсных серлечниксяз феррсмагнитной станины сдвину1Ы друг относитопьно друга в продольном направлении на величину полюсного деления ь , при этом крайний полюсный сердечник на каждой стороне ГТ-обраэной станины, расположенный со стороны,противоположной направлению сдвига, снабжен ферромагнитной приставкой длиной, равной полюсному делению t

На фиг. 1 изображена конструкиивная схема линейного двигателя с компенсированной реакцией якоря лобовых частей; на фиг. 2 - конструктивная схема линей- ного двигателя с компенсированной реакцией якоря лобовых частей (сдвиг на величину Т )j на фиг. 3 - конструктивная схема двигателя с компенсированной реакцией якоря лобовых частей, поперечный разрез; на фш. 4 - конструктивная схема двигателя с компенсацией реакции якоря лобовых частей и устране1гаем продольной пульсации магнитного потока; на фиг. 5 конструктивная схема двигателя с компе сацией реак1ши якоря лобсжых частей и устранением продольной пульсации магнит ного потока, продольный разрез, сдвиг подвижной части на величину t .

Линейный электродвигатель постоянноно тока, встроенный в станину 1 металлообрабатываюшего станка, состоит из двух рядов магнитопроводов неподвижной части, закрепленных по обеим сторонам внутренней части станины со сдвигом одного ряда относительно другого на величину полюсного деления , В аазоре меткду ними перемещаются феррзомагнитные призматмческие бруски 2, длина каждого из которы и величина промежутка между ними равны полюсному делению t . Каждый элемент магнитопровода неподвижной части выполняется п випе сердечника 3 с полюсным ттаконечником 4 и располагается по длине станины на участке 2 v . На сердеч- нике 3 расположена обмотка возбуждения 5. На поверхности наконечника 4, обращенной к подвижной части, имеются пазы для укладки якорной обмотки 6. НаконечНики 4, число которых определяется требующимся тяговым усилием линейного двигателя, устанавливаются друг возле друга бее зазора и со сдвигом одного ряда элементов по отношению к на полюсное деление . Такой сдзиг позволяет получить в любой момент времени противогюложньте направления токов обмотки 6 якоря каждого из рядсж в лобовых ее;частях. В этом случае потоки реакции якоря ло-.

J4

бовых частей обеих рядов статора полность компенсируют друг друга и не оказывают влияния на основной магнитный поток Фо, Для обеспечения участия в создании тяrcBCtro усилия всех элементов крайние магнитипроводы, компенсируя осевой сдвиг дополняются ферромагнитными приставками 7. Призматические магнитопроводы конструктивно объединены немагнитной полосой 8 со столом металлообрабатьшающего станка 9 (фиг. З).

В таком двигателе полностью отсутст вует поток реакции якоря лобовых частей обмотки , что обусловлено противоположным направлением токов этих частей в каждом из рядов неподвижной части. Однако при сдвиге призматических магнитопроводов подвижной части от исходного, показанного на фиг. 1, на полюсное деление С (фиг.2), в зазоре между элементами оказывается на единицу меньше элементов подвижной части. Чередова ние разного количества магнитопроводов подвижной части, находящихся в зазоре статора,происходит через каждое полюсное деление Т вдоль хода машины, что вызывает продольные пульсации основного магнитного потока и cooTBeTCTBeifflo тягового усилия двигателя и его скорости.

Дтш увеличения равномерности движекля линейного двигателя постоянного тока путем устранения как продольной пульсации основного магнитного потока, так и продольной реакции якоря лобовых частей один из рядов элементов статора ) (например, верхний) может быть дополнен с одной стороны приставкой шириной в два полюсных деления, тогда другой (например нижний) необходимо дополнить двумя приставками с обеих сторон шириной в полюсное делениеи каждый.

Такой двигатель представлен на фиг.4, 5.

Видно, что и в одном, и в другом положении число подвижных призматических магнитопроводов в зазоре между рядами элементов одно и то же. Следовательно, площади подвижных элементов, через которые замыкается основной магнитный поток Ф о, в любой момент времени остаются постоянными, что и обеспечивает отсутствие его продольных пульсаци. .

Предлагаемый двигатель, работает следующим образом ,.

При принятых на фиг.4 направлениях токов якорной обмотки б и основного маг нитного потока Ф о электромагнитное усилие, возникающее в соответствии с законом Био-Савара-Лапласа, направлено вправо пля эпемеьтов и влево для подвижной части. Под действием этого усипкя, подвижная часть линейного двигателя начинает перемещаться влево. Электромеханический или полупроводниковый коммутатор переключает ток в секциях обмотки 6 якоря таким образом, чтобы в проводни ках элементе, находящихся в данный момент против ферромагнитных призматических магнитопрсеодов подвижной части, про текая ток одного и того же направления при движении в одну сторону. Для реверса двигателя необходимо изменить на противоположное либо направление тока в якорной обмотке, либо в обмот ке возбуждения двигателя. Аналогично работает и двигатель, конструктмвная схема которого представлена на фиг.4. Формула изобретения Линейный электрический двигатель, содержащий П-образную ферромагнитную станину, на противоположных сторонах которой размещены друг против друга полюсные 70 сердечники с обмоткой побуждения и рабочей обмоткой, и подпиж(1ую часть, содержащую ферромагнитные сердечники, закрепленные на немаг1штвой полосе, которые в направлении движения имеют длину, равную полюснсж1у делению , и расположенные друг от друга на расстоянии, равном , отличающийся тем, что, с целью повышения равномерности движения, активные поверхности полюсных сердечников ферромагнитной станины сдвинуты друг относительно друга в продольном направлении на величину полюснотю деления L , при этом крайний полюсный сердечник на каждой стороне П-образной станины, расположенный со стороны, противоположной направлению сдвига, снабжен ферромагнитной приставкой длиной, равной полюсному делению t . Источники информации,, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент Великобритании №4.207233., кл. Н 02 К 41/02, Н 2А, 197О. 2.ftuEE.Schwe-iz. eEektrxjtechn.vep 1972 63, № 23, с. 1338-1344.

J 5J

iput. 1 «

P(ff,

2t

гг

2C

и

(Put.