Линейный электромагнитный двигатель Советский патент 1982 года по МПК H02K33/02 

(5) ЛИНЕЙНЫЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Изобретение относится к электрич ким машинам, в частности к электрическим двигателям с возвратно-посту пательным движением якоря, и может быть использовано в регулируемых электроприводах, например исполнительных органах рабочих механизмов. Известен линейный электромагнитный двигатель, содержащий обмотку прямого и обратного хода, магнитопровод и ферромагнитный подвижной элемент 1. Известен также электромагнитный двигатель, содержащий немагнитный корпус, с размещенными в нем катушками прямого и обратного хода, снаб женные полюсами и подвижную часть, состоящую из ферромагнитного стержня и ферромагнитного сердечника, им ющего осевое отверстие, через которое проходит стержень 2. Недостатком этих электромагнитны двигателей является малый ход его ПОДВИЖНОЙ части, ограниченный размерами обмоток электромагнитов. Цель изобретения - увеличение хода подвижной части линейного электромагнитного двигателя. Эта цель достигается тем, что электромагнитный двигатель снабжен дополнительной катушкой, которая охвачена магнитопроводоми установлена между катушками прямого и обратного хода,и дополнительным ферромагнитным сердечником подвижной части, сердечники подвижного элемента установлены по обе стороны от дополнительной катушки и между ними размещены немагнитные прокладки, при этом упомянутое отверстие ферромагнитных сердечников выполнено расширенным в вертикальном направлении в одну сторону от центральной оси, а в магнитопроводе дополнительной катушки выполнены аналогичнь/Ь отверстия.

На фиг. 1 изображен предлагаемый линейный электромагнитный двигатель; общий вид; на фиг. 2 - разрез А-Л на фиг. 1. .

Линейный электромагнитный двигатель содержит немагнитный корпус 1 (фиг. 1) с размещенными в нем катушками прямого 2 и обратного 3 хода, ферромагнитные сердечники Ц и 5 которых снабжены возвратными резиновыми амортизаторами 6 и 7 и имеют протяженные перпендикулярно оси двигателя (эксцентричные)отверстия (фиг. 2). В немагнитном корпусе 1 установлена дополнительная обмотка 8 с магнитопроводом 9, который также имеет эксцентричные отверстия. В эксцентричных отверстиях ферромагнитных сердечников j if и 5 и магнитопровода 9, как в направляющих, установлен в подшипниках 10 с односторонним зазором связывающий сердечники А и 5 стержжень 11. Между сердечниками и 5 маг нитопроводом 9 установлены немагнитные фиксирующие прокладки 12.

Катушки 2 и 3 отделены от резиновых амортизаторов 6 и 7 немагнитными опорами t3, а их магнитопроводы снабжены ферромагнитными полюсами lA. С торцов двигатель закрыт крышками 15.

Двигатель работает следующим образом.

При отсутствии токов в катушках 2 и 3 и протекании тока в дополнитель ной катушке 8, стержень 11 под действием радиальных равнодействующих магнитных сил, действующих в эксцентричных отверстиях магнитопровода 9, притягивается к магнитопроводу 9 и удерживается в неподвижном состоянии и притягивании магнитными силами стержня 11 к :магнитопро6оду 9, ни тот ни другой не перемещаются в радиальном направлении, так как в эксцентричном зазоре они касаются и упираются друг в друга (при наличии или отсутствии тока в дополнительной катушке 8). Стержень 11 может проскальзывать относительно магнитопровода 9 в подшипниках 10 при отсутствии тока в дополнительной катушке 8. Магнитопровод 9 устанавливается относительно корпуса 1 без зазора, а также не имеет возможности осевого перемещения. Фиксирующие прокладки 12 и магнитопроводы катушек 2 и 3, так же, как и магнитопровод 9 дополнительной катушки 8, не имеют возможности радиального или осевого перемещения.Назначение фиксирующих прокладок 12 состоит в том, чтобы развязать магнитные поля дополнительной катушки 8 и катушек 2 и 3. Из-за того, что- наружный диаметр сердечников i и 5 несколько меньше внутреннего диаметра Kopnycja 1, при отсутствии .токов в катушках 2 и 3, сердечники i и 5 имеют возможность очень малого радиального перемещения относительно стержня 11 и корпуса 1. Возвратные резиновые амортизаторы 6 и 7 имеют такую жесткость, чтобы даже при вертикальном расположении оси двигателя, сжатие возвратного резинового амортизатора 6 или 7 сердечником 4 и 5, под действием их веса, было незначительным .

Одновременно, возвратные резиновые амортизаторы 6 и 7 при отсутствии токов в катушках 2 и 3, целиком заполняют отведенное им пространство, что предотвращает перекос сердечников k и 5 в начальном состоянии. При необходимости переместить стержень 11 влево (фиг. 1), подают ток в катушку 2, который возрастает во времени и создает в магнитной цепи, coctoящей из магнитопровода катушки 2, сердечника k, полюса И и стержня 11, возрастающий магнитный потЬк, под действием которого (и вследствие того, что зазор между сердечником Л и корпусом 1, а значит, и люфт сердечника k относительно стержня 1 1 , значительно меньше, чем зазор между сердечником k и противолежащим полюсом 14 магнитопровода) сердечник Ц сначала притягивается к стержню 11. При этом торцовая поверхность сердечника k строго перпендикулярна к оси стержня 11 и сердечник k центрируется относительно корпуса 1 двигателя с равным по всей длине внутренней окружности корпуса 1 и наружной длине окружности сердечника 4 зазором. Дальнейший рост тока в обмотке катушки 2 приводит к тому, что вследствие дальнейшего роста магнитного потока, возрастает сила притяжения сердечника Л к стержню 11, а затем соедй.ненный радиальными магнитными силами со стержнем 11 сердечник под действием осевых магнитных сил готов двигаться в осевом направлении В этот момент отключается ток дополнительной катушки 8, при уменьшении которого до некоторой величины, осевая сила, действующая вследствие Mai-

нитного сцепления стержня 11 с ма|- нитопроводом 9, становится меньше силы притяжения сердечника к полюсу 14 магнитопровода (с учетом усили нагрузки, приложенного к бегуну), преодолевая сопротивление снимаемого возвратного резинового амортизатора 6, центрированный сердечник движется до опоры 13, после чего движение сердечника в направлении ка тушки 2 прекращается. В следующий момент времени вновь включают обмотку .катушки 8, вследствие чего магнитпровод 9 вновь соединяется магнитными силами со стержнем 11, после чего отключается обмотка катушки 2, а ее ток уменьшается. При одновременном уменьшении магнитного потока в цепи, состоящей из магнитопровода катушки 2, сердечника 4, полюса 14 и стержня 11, когда сила притяжения якоря 4 к полюсу 14 магнитопровода катушки 2 становится близкой к нулю, сила магнитного сцепления между стержнем П и сердечником 4, зазор между которыми равен лишь остаточному, имеет некоторое конечное значение, вследствие чего сердечник 4 остается центрированным. Как только осевая сила от магнитного сцепления стержня 11 и сердечника 4 оказывается меньше силы сжатия притянутым сердечником 4 возвратного резинового амортизатора 6, сердечник 4, сохраняя, вследствие инерции своей массы, неизменное положение в пространстве, за короткий промежуток времени отбрасывается сжатым возвратным резиновым амортизатором 6 в начальное положение, при этом перекос сердечника 4 исключается. Сердечники 4 и 5 центрируются относительно корпуса 1 также с помощью входящих в полости сердечников выступов резиновых амортизаторов 6

и 7. ,

После повторной подачи тока в обмотку катушки 2 весь описанный процесс повторяется.

Для обеспечения движения стержня 11 в противоположную сторону(вправо, фиг. 1), поочередному включению подлежат обмотка катушки 3 и обмотка катушки 8.

Предложенный линейный электромагнитный двигатель обладает большим ходом, который не ограничивается размерами обмоток или корпуса. Кроме того, рассмотренный линейный электромагнитный двигатель за счет того, что электромагниты имеют прямоходовые подвижные сердечники, развивает большое тяговое усилие и может располагаться вертикально, горизонтально или наклонно. Благодаря наличию удерживающей обмотки (катушки 8) с магнитопроводом, предложенный линейный электромагнитный двигатель работает также на упор.

Формула изобретения

Линейный электромагнитный двигатель, содержащий немагнитный корпус с размещенными в нем катушками прямого и обратного хода, снабженные полюсами, и подвижную часть, состоящую из ферромагнитного стержня и ферромагнитного сердечника, имеющего осевое отверстие, через которое проходит упомянутый стержень, отличающийс я тем, что, с целью увеличения хода, он снабжен дополнительной катушкой, которая охвачена магнитопроводом и установлена между упомянутыми катушками прямого и обратного хода, и дополнительным ферромагнитным се эдечником подвижной части, сердечники подвижной части установлены по обе стороны от дополнительной катушки и между ними размещены немагнитные прокладки, при этом упомянутое отверстие ферромагнитных сердечников выполнено расширенным в вертикальном направлении, в одну сторону от центральной оси, а в магнитопроводе дополнительной катушки выполнены аналогичные отверстия .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Козлов Н.П. и Краснов И.М. Электромагнитные пропорциональные управляющие элементы. Энергия, I960, с. 21.