Электромагнитный двигатель с возвратно-поступательным движением Советский патент 1953 года по МПК H02K33/14 

Электромат1НИТ Ные двигатели с Якорем, Д:киж-ущил1ся возвратно-постутателыню, и CTiaxopoM, снабженным двумя 1р1а|ботающ,им1и по Д1вухгактной системе электромагнитами, обмотки «оторых соединены парал.пельно и питаются однавремекно постоянны и переменным током, известны.

Особенность аписываемого двигателя заключается в том, что на оердеч1НИ1ках электромагнитов расположено в непосредственной близости друг от друга по две раздельных о;бмотки постоянного и атеремениого тока, так чтобы витки обмоток переменного и пастоянного тока охватывались одинаковыми переменными эдагн1итным,и потоками .каждой из половИН статора электродвигателя. При та«ом выполнении возбуждаемые в электромагнитах -Магяитяые потоки и -и-ндуктиpiOBaiHHbie э. д. с. не зга ВИоят от положения якоря и степени насыщения железа, и механическое усилие, действующее на якорь, за период изменения тока из.меняет1ся по си.кусоиде, в результате чего, колебательное дии жёние якоря становится rapMioHiHiHeoK/fM, что обусловливает

повышенНые значения к. п. д. машины и коэффициента мощности установки.

Обмотки постоянного тока в таком даигателе могут быть включены встречно-последовательно для уравновешиван-ия э. д. с., индуктируемых в них переменным магнитным потоком.

С целью уменьшения величины ивдуктируемого напряжения переменного тока в последовательно соадияениых обмотках постоянного тока, -последвие разделены на секции, соединенные последовательно в порядке Чередования их на той я другой магнитных системах.

Для повышения коэффициента мощности сети, от которой работает ДБ Игатель, т. е. для .получения опережающего тока, якорь двигателя связывают упругой системой, имеющей частоту соб-ственных колеба...ний большую, чем частота вынужденных колебаний якор-я.

Электромагниты выполняются с Ш-образным,и магнитными системами, а .их подвижные ярма скрепляются в общий якорь немагнитными накладисами.

И a электромагнитах при.меияют дополнительные обмотки -переменного тока, .индукти-вно связанные с главными обмотками и служащие для питания обмоток постояннот-о тока через выпр.ямитель.

Двигатель может иметь трехфазное исполнение-три сдвоенные маГнитные системы, включенные в трехфазную сеть.

Главную Обмотку переменного тока располагают не на неподвижных сердечниках э.чектромагнитов, а на яхоре.

Обмотки переменного тока питаются либо от последовательно соединенных генератора постоянного тока и источника nepeiMeaiiaro тока, либо от .ика переменного тока через 1ВыпрЯМ1Ител1и, н унтИрованные coнpoтивлeнияiмн.

Подобный э.1ектромагнитнрз1н двигатель применяют, в частности, д.-гн щривода вибр-ацианного грохота.

На фиг. I изображен.а принципиальная электрическая схема-описываемого двигателя; ка фиг. 2- один из воз.можных конструктивнтях варлантов двигателя; на фиг. 3- схема секциониро,ваиных обмоток двигателя; «а фиг. 4-схем.а двигателя с главной обмоткой на .

Электромагниты и 2 {фиг. 1) обр.азуют статор двухтактного элект1рс.магни1 ного двигателя. Оки имеют обмотки переменного тсжа 3 и 4, включенные в сет1 параллельно, и обмотки 5 и б постоянного TOiKa, соединенные встре чно таким образом, что индуктируемые в них переменные э. :j. с. г заи-мно компенсируются. Для питания обмоток 5 н 6 на электромагнитах преду1гморре1Пз1 дополнительные обмотки 7 и S переменного тока, ооединвнные параллельно. Эти обмотки траноформаторню связаны с обмотками 3 и соответственно 4 .и возбуждаемые в них : переменные э. д. с. поданы наВЕзСпрям-итель 9, к которому подключены регулировочный реостат 10 и обмоФки 5 и 6.

Обишй якорь 11 электроМагнитов 1 4t 2 связан механически с упругой, системой приводKiMorо- механизма (например, грохота), - настроенной в резонанс на :част.о1у

тока питаюп1,ей сети, например, на 50 гц.

О п исанный способ соединении 0:бмотОК неременного и постоянного тока обеспечивает в каждый данный момент равНО весие переменных э. д. с. в обмотках постоянного тока. Поэтому отсутствие значител1 ных обратных э. д. с. для п.итания о,бмоток постоянным током требует Н:ал,ичия вы№рЯ.М ителя небольшой мощности, что позволяет применить в данном случае твердые (купроксньгс) вьиПрялгители относительно малых размеров.

Двигатель, выполненный и работаюнгий описанным образом, создает гармо ничеокое колебательное ;овижен,ие без искажения синусоида:1ыШ1 | формы кривой тока в сети; при резонансной настройке асей системы и соответствующе.м по-гтоянном подмагничивании коэффициент .мощности дв игателя может быть доведен до единицы.

Для осуществления работы двигателя (вхолостую и под нагрузкой) с опережающим токо;м унругая систе.ма, св язанная с двигате,лем, выполняется с частотой собС11венных колебаний более высо«о11, ч.ем частота вынужденных колебаний, создаваемых двигателем. В этом случае при надлежанлем постоянном подмагничивании электро га гн,итный двигатель будет давать сину ;о I-S д ал ьн ы и оне реж а ю щи и (е мксчПной) ток, компенсируя таким образом собственную самоиндукцию и индуктивность нитаюпхей сети.

Конструктивно двигатель может быть выполнен так, как показано на фиг. 2. В этом варианте электромагн-иты 1 и 2 имеют Ш-образную форму и обмот1К и 3. 5, 7 расположены на среднем стержне концектрично одна другой в общей гильзе. Подвижные ярма якоря // э лектром а ГНИТ01Вмеханическ,и

скреплены друг с другом при нолгоп.; немагнитных накладок- уголков 12 и болтов 13, Между якорями J/ предусмотрена воздушная, щепь /4, , чтОбы обособить магннтньш потоки «аждой поло.вины даигате:ля. ЭлектрОМагниты / .н-|.:кредятся;,к рфцей р.ам,е к образуют неподвижную часть-статор двигателя. Чтобы при- неизйен:но.м количестае ампервитков получать значительный ход якоря (за счет уменьшения величины развиваемого Д1ВИ гателем механического усилия). -ма,гнитны:е цепи выполнены с одним переменным воздуш.ным промен утком 1.5, а между концами якоря и стержнями магнитопроаода имеются минимальные воздушные зазоры 16. С той же целью аредЕий стержень имеет на конце заостренный полюсный выступ 17, входяЩИЙ :в соответствующее углубление якоря.

При трехфазнол исполнении двигатель выполняется из трех однофазных конструкций с отдельными т;од1Виж 1ыми системам и и обшей яеЛО.движной Ьундаментной рамой. Главные абмотки переменного тока соедн яются авез. или треугольником; дополнительные обмотки переменного тока, индуктивно связанные с главными обмотками, могут включе1п 1 по любой . известной трехфазной схеме соединений. л также и по производным рт них шестифазным схемам, г1римен1Яемы.м в выпрямительных установках. Об: МОТ1КИ постоянного тока .могут имегь общее для всех трех фаз ПИтакие при последовательном или -параллельном включении, либо независимое .питание для -каждой отдельрюй ф-азы.- Основным .преи.Мущесгвом трехфазного в ибрационното двигателя является .возможность уравнавепливания действую-: щих на фундамент сил реакций, возникающих при работе дв.игателя. Кроме .того, пр.и трехфазном исполнении достигается paiBHOMep.иая загрузка всех трех фаз трехфазной си.яовой : сети. - которая обычно применяется в промышленных установках.

Обмотки постоянно:1о токя каждог.о из двух электромагИИтов статора могут быть разделены на секции 5. 5, , 5 и , (.. б . (фиг. 3), включа;емые в последовательную цепь в Порядке -5- - (JI-5- и т. д. -с тем, чтобы снизить величину нашряжения, возникающего на кон-цах 1каждой отдельной обмотки постоянного тока

н результате индукции со сто.роны главных обмоток переменного тока. Это обстоятельство является существенным для Многоаитковых обмоток, -которые приходится пр.имевять п.ри ПИтании их повышенным напряжение.}. постоян1Кого тока.

Главные обмотки переменного тока на каждой половине электродвигателя целесообразно разделить на параллельные секции, соответственно 5, i и 4 4.:

Описанные конструкции электромагнитно.го двигателя имеют недостаток-не вполне эффективную компенсацию реактизного тока ввиду относительно небольшой разницы Б величинах ма11-1итных потоков, образуемых постоянными амliep.BMTKaMi; при крайних положениях я к еря.

Для устранения этого недостатка обмотка 5 переменного тока мо: жет . расположена на общем якоре, тогда как облютки постоянного тока, .расишложе-ны по-лрежнему на нег.одвижны.х сердечНИ-ках (фиг. 4). .- -

В схеме по фи1. 4 обмотки 5 л fi ив.: яютсП «к;&мбинированны.ми обг мотками постоянного .и переменного-токов, так как они подключены к сети перемен-но.о тока, а в то же время через них протекает по замкнутому контуру постоянный ток, создазаемый генераторами IS, в ценях возбуждения которых вктю, регулировочные реостаты 7.9.

Вместо генератор.ов в эти ветвн с.хемы могут быть включены электричсск-ие выпрямители, шунтиро: ва-нные регулировочны-ми реостатами (на чертеже не показаны).

Двигатель по фиг. 4 может иметь три режима работы:

}. Когда нагрузка ложится .на обмотки 5 и 6 переменного тока, расположенные на сердечниках; в этом случае обмотка 5 является генераторной и компенсирует реактивный ток.

; 2. Когда обмотки 3, 5 .и 6 на-, гружены равномерно.

3. Когда нагрузка ложится на обмотку 3; в этом случае обмотки 5 и6..являются вспомогательными w служат для создания гар.монического колебания якоря.

Для перевода двигателе в тот или другой р1ежи:м меняется число витков обмоТ1Ки 3, раоположенной на якоре, для чего эта обмотка снабж-ена отпайками и переключателем числа витков (на чертеже не показаны).

Предмет изобретения

1. Электромагнитный двигатель с воэвратло-зтоступательны.м движением, .на:пр имер, для вябрационного грохота, с применением на статоре двух электромагнитов, работающих по двухтактной системе, с«а-бжен«ЫХ параллельно соедиНенны.мн обмотками и читаемых одновременно постояннЫМ И переМенны1М током, отличающийся тем, что, с целью возбуждения в электромагнитахпульсирующих

магнитных потоков и индуктированных электрОДВижущих сил, не завис-ящих друг от друга, от положения якоря и от степени насыщения железа, и осуществления -изменений механического усилия за период изменения силы тока по синусоиде, на сердечниках электромагнитов расположены в непосредственной близости друг от друга по две раздельных обмотки постоянного и переменного тока так, чтобы витки обмоток леременного и иостоя.Н)Ного то.ка ох ватывались одилаковьшя переменными магнитными потоками каждой из половин статора электродвигателя.

2.В двигателе по п. 1 н зимснение последовательного встречного ооединения обмоток постоянного тока с той целью, чтобы электродвижущие силы, индуктируемые з этих обмотках переменным магнитным потоком, уравновешивали друг Лруга.

3.Форма вьшолненгия двигателя по п. 1, отлич а ю щ,а яся тем, что, с целью уменьшения ж атичины индуктируемого н-апряжения переменного тока в Последов ательи о соедииенных обмотках постоянибго тока, последние ра1збиты на секции, йoC тelДOiвafгevIIь«o -ооединенные в по.рядке чередования «а той и Д ру1гой м агнитных систем ах меха«из:м-а.

4.Форма выполнения двигателя по л. I, отл « Ча ю ща яс я тем, что, с целью улучщения коэффициента М1ощ( сети, от которой ра1ботает даи1га;тель, т. е. получения емкостного тока, якорь дщигателя,. рабатающ его 1Пр:И соответственно П0(добратном возбуждений, связан . упругой системой, (настроенной на частоту собст1вен1ных колебаний ббльщую, чем частота вынужденных колебаний якоря двигателя.

5.В двигателе .по п. 1 применение ра1С1ТТоложвн ных по обе стороны якоря элвктро1ма1Гни;то1В с Ш-образНЫ М И МаПН ИТНЫМИ СИСТвМаМИ, ПОдюижные Я;рма которых скреплены «емагнйтнымИ накладка1М1И в общий -якорь двигат-еля и снабжены углубления1ми для входящих в них заостренных ПОлЮС Ных выступов сре:1него сердечн ика 1магн1итной системы двигателя.

6.В дв Иг-ателе то тп. 1 и 2 при.менение на электромагнитах допол«йтеЛьнЫХ обмоток перемени ото-. тока, |И1Н|дук;тивно связанных с глай-ными -обмоткамИ (П©ремен-н-о.го, тока и слу-жащих для питания обмоток постоянного тока через 1вь(прямжтель.

7.В дв-иг.ателе по «п. 1-6 при:Мбне-н,1{е трех освоенных магнитных систем и якорей, соединенных патрехфазной системе И включенных е трехфазную сеть.

8.Применение IB эл-ектромалнитио;м двигаггеле по п. 1 -обмотки перем&ниого тока, расположенной на якоре.

9.П-р1ИМвнен1ие в электрамагнитНом двигателе по п. 1 В ключения обмоток переменнюго тока на к-омбиимровйнное напряжение, получаемое путам последовательного соединения генератора постоянного тока 1И истачника переменного тока или же (Включения этих обмоток на ИСТОЧНИК переменного тока через -выпря-мители, .рованные со.проти1влвБием.

Приоритет: по пп. 1, 2 и 6-от 10 мая-1934 г., по пп. 3 и 7-от 21 июля 1936 г., по п. 4-ot 14 ноября

1935г., по я. 5-от 28 апреля

1936г. т по ип. 8 и 2 июня 1939 г.

(j

t-,

s О

Фиг, 4

L

g