Линейный электродвигатель "Бимарпол Советский патент 1982 года по МПК H02K41/02 

1

Изобретение относится к эпектромашиностроению и может быть использовано при конструировании эпектроприводов возвратно-поступатепьного движения и прямолинейного перемещения с широким диапазоном регулирования скорости.

Известен гганейный эпектродвигатепь, содержащий две подвижные друг относительно друга части, одна из которых включает магнитопровод с равномерным Q чередованием участков высокой и низкой магнитной проницаемости, а другая - магнитопровод переменного сечения, несущий в средней части систему возбуждения, а в крайних, длиной 2 С каждая - якор- 15 ную обмотку из двух катушечных групп с равным количеством секций в группе.

Однако известная конструкция, наряду с очевидными преимуществами, связанными с большой экономией меди и рав- 20 номерностью тягового усилия, характеризуется значитепьным уменьшением КПД происходящим из-за того, что часть активных сторон обмотки, находящихся против участков низкой магнитной проницаемости, обтекается током, но в создании тягового усилия не участвует.

Цель изобретения - увеличение КПД электродвигателя за счет снижения потерь в обмотке якоря.

Поставленная цель достигается тем, что первая из указанных частей электро,двигателя закреплена неподвижно и образована двумя магнитными полосами, выступы и впадины которых сдвинуты друг относительно друга на величину Т, где ТГ - полюсное деление, а катушечные группы якорной обмотки соединены с дополнительно введенным коллектором та - КИМ образом, что концы секций первой катушечной группы и начала секций второй катушечной группы подключены к коппекторным пластинам через полупроводниковые элементы встрючной полярности, причем последняя секция первой катушечной группы и первая секция второй катушечной группы подключены к одной обшей коплекторной пластине. Дпя осуществления реверса полупроводниковые элементы могут содержать два тиристора, вкшоченных встречно-паралпепьно. На 4мг. 1 представлена конструктивная схема предлагаемого линейного эпектродвигатепя;на фиг. 2 - принцип обцазования схемы обмотки якоря пикейного электродвигателя с полупроводниковыми элементами;) на фиг. 3 - схема обмотки якоря предлагаемого линейного двигателя постоянного тока с неуправляемыми попу проводниковыми элементами; на фиг. 4 - то же, с управляемыми полу проводниковыми элементами.. Предлагаемый двигателЬ (фиг.. 1) состоит из двух ферромагнитных полос 1, оси выступов которых сдвинуты друг относительно друга на величину полюсного деления V таким образом, что против выступа на одной полосе находится впадина противоположной полосы. Ширина выступа равна ширине впадины и составляет полюсное деление Между фер ромагнитными полосами размещается маг нитопровод 2 якоря, выполненный из щих тованной стали. По обе стороны больщого паза шириной Т Для укладки обмотки 3 возбуждения размещаются два одинако вых участка длине. 2 t, на которых располагаются части якорной обмотки 4 и 5 Каждая часть якорной обмотки размеЩа- ется на двух поверхностях магнитопровода якоря. Однослойная двухплоскостная шаблонная обмотка якоря выполняется из равных количеств щаблонных секций двух размеров: секций меньщего размера, насаживаемых непосредственно на магнитопровод якоря, и секций бопьшего размера, укладываемых на якорь, уже охваченный секциями меньшего размера, причем расстояние между активными сторонами каждой из секций, лежащих на обеих поверхностях магнитопровода якоря, равно полюсному делению. На фиг. 2 показано соединение секций якорной обмотки линейного электродвигателя и их подключение через вентилЬнь1е элементы к коллекторным пластинам. Обмотка якоря двигателя состоит из двух равных групп щаблонных секций (в данном случае группа секций больщего размера 1-1, 2-2, З-З, 4-4 и груп па секций меньшего размера 5-5, 6-6 7-7 , 8-8), подключаемых к коллекторным пластинам по схеме простой петлевой правоходовой обмотки с правым обходом в каждой группе. При этом концы секций первой группы К1, К2, КЗ и К4 подключаются к коллекторным пластинам 2, 3, 4 и 5 через полупроводниковые элементы В1, В2, ВЗ и В4, а начала секций второй группы Н5, Н6, Н7 и Н8к коллекторным пластинам 5, 6, 7 и 8 через полупроводниковые элементы В5, 86, В7 и В8 встречной потарности таким образом, что конец последней секции первой группы и начало первой секции второй группы подключаются к общей ( 1)-ой в нащем случае 5-ой коллекторной пластине через полупроводниковые, элементы встречной полярности, где К-. общее число коллекторных пластин обмотки. Для показанного на фиг. 1 расположения магнитопровода 2 якоря и выступов обеих ферромагнитных полос 1 при контакте щеток с 1-ой и 5-ой коллекторными пластинами (фиг. 2, положение щеток а ) ток протекает только по первой группе секций, в то время как вторая группа из-за встречного включения вентилей В5, В6, В7 и В8 током не обтекается. Таким образом, в соответствии с фиг. 1 обтекаются током проводники 1, 2, 3 и 4 верхней плоскости магнитопровода якоря и 1, 2 , 3 и 4 его нижней стороны в направлениях, показанных на фигуре. Аналогично работает правая сторона магнитопровода якоря с обмоткой 5 (фиг. 1). Линейный электромеханический коллектор располагается вместе с обмоткой якоря и полупроводниковыми элементами на магнитопроводе 2, а щетки - на одной из ферромагнитных полос 1 с интервалом, равным Тт. Работа предлагаемого двигателя заключается в линейном перемещении якоря под действием тягового электромагнитного усилия F (фиг. 1) Оно возникает в соответствии с законом Био-Савара-Лапласа и, при показанных на фиг. 1 направлениях токов якорной обмотки и магнитного потока, направлено вправо. Благодаря наличию этого усилия Р магнитопровод 2 начинает перемещаться в указанном направлении. Электромеханический (или полупроводниковый) коммутатор пере14лючает ток в секциях обмотки якоря таким образом, что током обтекаются только те секции обмотки, которые находятся в данный момент времени против всех выступов ферромагнитной полосы, а секции, расположенные против всех впадин полосы, обесточиваются. Причем проводники.

5 942217, 6

левой части (относитепьно обмотки ъоз-ков. Это обусловливает постоянную вепибуждения) секций, находящихся противчину тягового усилия,

выступов, имеют все одинаковое неправ-В таблице приведены номера секций,

пение токов, а проводники правой частирбтекаемых током, при перемещении маг

этих секций также все имеют одинако-5 дитопррвода 2 на дпийу 2 V (фиг. 2,а,

вое (противоположное) направление то-б, в, г, д, е, ж, з, и).

Обмотка якоря, показанная на фиг. 2, только объясняет принцип работы предлагаемого линейного двигателя постоянного тока. Однако, если одна параллельная ветвь состоит из секций большего размера, а другая из секций меньшего размера, обмотка якоря будет, как известно, несимметричной. Для устранения несимметрий обе параллельные ветви составляются из укрепленных секций, состоя-, щих из одной секции большего размера, лежащей, например, в левой части маг нитопровода, и секции меньшего размера правой части магннтопровода и, соответственно, наоборот. Так, первая параллель ная ветвь (фиг. 3) состоит из четырех укрупненных секций: l-l и 13 2-2и 14-14; З-З и 15-15; 4-4 и 16 -16. Вторая параллельная ветвь также состоит из четырех укрупненных секций: 5-5 и 9-9; 6-6 и 7-7 и 11-11; 8-8 и 12-12. Реверс в предлагаемом линейном электродвигателе может осуществляться двумя способами: при использовании в ка честве полупроводниковых элементов неуправляемых полупроводниковых элементов (вентилей) - переключением полярности напряжения обмотки возбуждение (фиг. 3), при использовании в качестве полупроводникоыдх элементов управляемых выпрямителей (тиристоров) - изменением полярности напряжения на щетках (фиг. 4). В этом случае полупроводнико-i вые элементы содержат два тиристора, включенные встречно-параллельно. Тогда при движении в одном направлении работает группа тиристоров, например: Т1, ТЗ, Т5, Т7 и Т10, Т12, Т14, Т16, а при изменении полярности на щетках олкрывается группа Т9, Т2, Т4. Т6, Т8 и Т9, Т11, Т13, Т15. Возможно вместо встречно-параллельно включенных тиристоров использование симметричных тк ристоров (симмисторов). Таким образом, за счет того, что в данной конструкции линейного электродви гателп всегда работает только половина якорной обмотки (секции обмотки, находящиеся против выступов неподвижных ферромагнитных полос), уменьшаются по- тери в меди в два раза и, соответственно, увеличивается КПД двигателя. Формула изобретен, я 1. Линейный электродвигатель, содержащий две подвижные друг относительно

друга части, одна иа которых включает магнцтопровод с равномерным че Дованием участков высокой и низкой магнитной проницаемости, а другая - магнитопровод переменного сечения, несущий в Ьредней части систему возбуждения, а в крайних, длиной 2 t каждая - якорную Обмотку иа двух катушечных групп с равным количеством секций в группе, отличающийся тем, что, с цепью увеличения КПД электродвигателя, первая из указанных частей эакреппена неподвижно и образована двумя магнитными полосами, выступы и впадины которых сдвинуты друг относительно друга на величину tr J где- -С - полюсное депение, а катушечные группы якорной обмоткк соединены с дополнительно введенным колФи9,1

лектором таким образом, что концы секПИЙ первой катушечной группы и начала секций второй катушечной группы подключены к коплекторньш пластинам через полупроводниковые элементы встречной полярности, причем последняя секция кaтymeчнof группы и первая секция второй катушечной группы подключены к одной обшей . коллекторной пластине.

Источники информации, принятые во внимание при экспертнае

1, Авторское свидетельство СССР № 192895, кл. Н 02 К 37/ОО, 1964.

cravOtg

..

W

ST

Фиг.2 Ж Ж Ж. I и I ,4|5

S ..

s NxXxt

В5

Л

м

А

В1

S

п

М I

,

NXXX/В1

И

В1

г

j

3iz

4

3Z

8

-ь

Фиг.З . Ж ми -. Ч rj)/«j«(