Линейный электрический двигатель

Линейный электрический двигатель

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. ЛИНЕЙНЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ, содержащий магнитопровод, имеющий в сечении П-образную форму, .катушки многофазной обмотки, размещенные вдоль продольной оси с фиксированньм шагом и подвижньй эпе-, мент, отличаю.щийся тем, что, с целью улучшения энергетическихпоказателей , продольные стороны магнитопровода снабжены полюсными наконечниками , обращенными навстречу друг другу, а в спинке магнитопровода выполнены окна перемычки между которыми обхвачены катушками многофазной обмотки. 2. Двигатель по ii.l, о т л и чающийся тем, что, в боковой стороне магнитопровода выполнены поперечные прорези, беруще свое начало из окон спинки магнитопровода.. (Л to 00 ОЭ оэ

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОаЮЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУЬЛИН

Н 02 К 41/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ CtCP

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3337792/24-07 (22) 1.7,09,81

° (46) 07.12.84. Бюл. Ф 45 (72) В.И. Дементьев, Ю.И. Лютахин и А.И. Скороспешкин (71) Куйбышевский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт им. В.В. Куйбышева (53) 621. 3 13 . 33 (088. 8) (56) 1. Патент. Франции Р 2062622, кл. Н 02 К 41/00, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

- к- 696578, кл. Н 02 К 41/025, 1977. (54)(57) 1. ЛИНЕЙНЫП ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ

ДВИГАТЕЛЬ, содержащий магнитопровод, имеющий в сечении П- образную форму, .катушки многофазной обмотки, разме„,ЯО„„1 3 28343 щенные вдоль продольной оси"с фиксированным шагом и подвижный эле-. мент, о т л и ч а ю.шийся тем, что, с целью улучшения энергетических . показателей, продольные стороны магнитопровода снабжены полюсными наконечниками, обращенными навстречу друг другу, а в спинке магнитопровода выполнены окна, перемычки между которыми обхвачены катушками многофазной обмотки.

2. Двигатель по п.1, о т л и— ч а ющи йс я тем, что. в боковой стороне магнитопровода выполнены поперечные прорези, берущие свое начало из окон спинки магнитопровода..

43 ъ на нем обмоткой; на фиг. 3 — электрический двигатель, продольное сечение; на фиг. 4 — 6 — поперечные сечения соответственно А-А, Б-Б,В-В на фиг.3; на фиг. 7 — сечение Г-Г на фиг. 3 (нижняя, часть магнитонровода) на фиг. 8 — электрический двигатель с изогнутым в кольцо магнитопроводом н подвижным элементом в виде конуса; на фиг. 9 — двигатель с подвижным элементом в виде конуса и внешним индуктором; на фиг. 10 — двигатель с коническим подвижным элементом и внутренним индуктором, на фиг. 11 двигатель с цилиндрическим подвижным элементом и внешним индуктором; на фиг. 12 — двигатель с цилиндрическим .подвижным элементом и внутренним индуктором; на фиг. 13 — двигатель с подвижным элементом в виде части сферы; на фиг. 14 — двигатель с внешним индуктором, на фиг. 15 — двигатель с внутренним индуктором, на фиг. 16 — структурная схема двухфазной однокатушечной обмотки (контур магнитопровода показан пунктиром); на фиг. 17 — структурная схема пространственного расположения двухфазной распределительной обмотки (многокатушечной; в конкретном случае три катушки на один полюс одной фазы индуктора) .

Электрический двигатель содержит подвижный элемент 1, магнитопровод 2, имеющий в сечении П-образную форму, при этом продольные стороны магнито провода снабжены полюсными наконечниками, обращенными навстречу друг другу. В спинке магнитопровода выполнены окна, перемычки между которыми обхвачены катушками многофазной обмотки; Катушки 3 одной фазы и катушки 4 другой фазы. Магнитопроводы выполняются из магнитодиэлектрика или продольно-шихтованным.

Для существенного уменьшения паразиткой индуктивности (а следовательно, для уменьшения паразитного магнитного поля) лобовых частей катушек одной фазы обмотки делается прорезь

5 поперек паразитного магнитного потока лобовой части катушек фаз или включение в виде полоски из немагнитного материала (например, из алюминия или мепи). причем они могут

° быть распространены не на все поперечное сечение боковой части магнитопэовода, а захватывать лишь только

1 11283

Изобретение относится к электротехнике, а именно к специальным электрическим машинам, подвижные элементы которых имеют относительно статора одну, две или три кинематические степени свободы и которые могут использоваться в качестве электроприводов устройств" перемещения (по линейным координатам) или разворота (по угловым координатам), на- 1О пример, в автоматике и измерительной технике.

Известна линейная асинхронная электрическая машина с поперечно (относительно направления движения д5 ,подвижного элемента) замыкающимся магнитным потоком ji)., Недостатками данной машины являются наличие зубцов на рабочей поверхности магнитопровода, большая длина пути магнитного потока в материале (подвижного элемента) и ограниченность частоты питающего напряжения (в основном до 50-60 Гц).

Наиболее близким по технической 25 сущности к изобретению является ли нейный электрический двигатель, содержащий магнитопровод, имеющий в се-. чении П-образную форму, катушки многофазной обмотки, размещенные вдоль ЗО продольной оси с фиксированным шагом, и.подвижный элемент (2), Однако наличие зубцов на рабочей поверхности двигателя приводит к снижению энеРгетических показателей.

Целью изобретения является улучшение энергетических показателей.

Эта цель достигается тем, что в линейном электрическом двигателе,, 4О содержащем магйитопровод, имеющии в сечении П-образную форму, катушки многофазной обмотки, размещенные вдоль продольной оси с фиксированным шагом, а подвижный элемент, продо ь- „ ные стороны магнитопровода снабжены полюсными наконечниками, обращенными навстречу друг другу, а в спинке магнитопровода выполнена окна, перемычки между которыми обхвачены катушка50 ми многофазной обмотки. Кроме того, в боковой стенке магнитопровода выполнены поперечные прорези, берущие свое начало из окон спинки магнитопровода,. 55

На фиг. 1 представлен магнитопровод электрического двигателя; на йиг. 2 — магнитопровод с Размещенной

3 ту часть бокового сечения, которая непосредственно прилегает к ярму °

Длина (размер) этой прорези может изменяться в широких пределах и выбираться согласно расчету.

Электрический двигатель работает следующим образом.

При прохождении переменного тока по обмотке одной из фаз создается магнитное поле с чередующимися вдоль 10 магнитопровода индуктора полюсами, причем силовые линии поля замыкаются в сечениях, перпенщикулярных продольной линии магнитопровода. Аналогично работают и обмотки других фаз с той лишь разницей, что полюса их магнитных полей будут иметь соответствующий пространственный фазовый сдвиг, величина которого определяется числом фаз, а именно: две фазы †. 20

90 эл. град., три фазы — 120 эл. град. и т.д. Поскольку, как и v обычных электрических машин переменного тока, многофазная обмотка запитана многофазным напряжением, временной сдвиг фаз которого определяется числом фаз, то в машине возникает бегущее вдоль продольной линии магнитопровода электромагнитное поле, которое взаимодействуя с материалом подвиж° ного элемента, вызывает электромеханическое преобразование энергии (в случае генератора — механической в электрическую, а в случае. двигателя электрической в механическую).

11283

В рабочей активной зоне, в которой образуется бегущее магнитное поле при помощи многофазной обмотки, нет зубцов, а следовательно, на форму кривой пространственного рас- 40 пределения индукции магнитного поля в рабочей зоне или в воздушном зазоре не будут влиять зубцовые гармоники поля, при этом не будет дополнительных потерь от вихревых токов, паразит- 45 ных усилий (моментов) и т.д., что приведет к увеличению полезного тяго-. вого усилия (момента), КПД и коэффициента использования магнитного поля машины. Поскольку временной гармони- 50 ческий состав усилия (момента) определяется пространственным гармоничес-ким составом индукции магнитного поля и скоростью движения подвижного элемента электродвигателя, то в случае отсутствия зубцовых гармоник магнитного поля гармонический состав (спектр) усилия (момента) будет в

43 4 меньшей степени зависеть от скорости движения подвижного элемента, что очень важно для прецизионных высокоточных (высокоиспользованных по магнитному полю), асинхронных электрических машин, которые применяются в системах автоматики и измерительной техники. Аналогичны действия зубцовых гармоник на КПД, коэффициент использования, когда электрическая машина работает в качестве генератора.

Благодаря такой конструкции магнитопровода и размещению обмоток удалось уменьшить длину пути. магнитного потока в материале подвижного эле мента за счет уменьшения рабочей зоны, активно не участвующей в создании тягового усилия (момента), но через которую замыкается магнитный поток.

Это привело к уменьшению магнитного сопротивления контура (цепи) электрической машины, увеличению КПД, коэффициента использования магнитного поля машины, а также дало возможность повысить допустимый предел частоты питающего напряжения, ибо с уменьшением средней длины магнитной сило,вой линии магнитного потока в подвижном элементе можно снизить необходимую глубину проникновения магнитного поля в материал подвижного элемента, следовательно, появилась возможность повысить частоту питающего напряжения при одинаковых с известным устройством геометрических размерах магнитопровода. 7.аким образом, стало возмож", ным изготовление электрических машин такого типа на большие частоты питающего напряжения без существенного увеличения габаритов электрических машин и с более высокими энергетическими показателями.

С целью упрощения технологии изготовления электрической машины магнитопровод ее индуктора может быть составлен из двух частей, т. е. разъем- ным по стыковочной поверхности (фиг.

4-7) . На одной из частей магнитопровода, где сделаны отверстия в ярме, располагаются катушки многофазной обмотки, которые предварительно отдельно наматываются, а затем к этой части пристыковывается другая часть магнитопровода и механически скрепляется с первой.

С целью расширения области применения двигателя, который имеет высокие энергетические показатели, маг11283 нитопровод его индуктора выполнен .свернутым в замкнутое круговое кольцо. При этом рабочие поверхности магнитопровода индуктора и подвижного элемента могут быть плоскими, кони- 5 ческими, цилиндрическими и сферическими а подвижной элемент может соУ вершать вращательное движение вокруг оси кольца магнитопровода индуктора, Таким образом, такой электродвигатель

10 имеет одну вращательную степень свободы вокруг оси Z, Для создания многостепенных электрических машин с поперечным потоком 15 необходимо магнитопровод ее индуктора свернуть в замкнутое прямоугольное кольцо (со стороны рабочей зоны магнитопровод имеет в плане форму прямоугольника) . На каждой стороне этого 20 прямоугольного кольца в отверстиях магнитопровода индуктора размещается .многофазная обмотка. Все эти одинаковые четыре многофазные обмотки аналогичны ранее приведенным и соединя- 25 ются для,работы между собой по типу обмоток дугостаторных электродвигате43 6 лей с шаровым ротором. Рабочие активные поверхности индуктора и подвижного элемента таких электрических машин могут быть сферическими (выпуклыми или вогнутыми) или плоскими. При этом рабочая сферическая поверхность подвижного элемента может быть замкнутой или не замкнутой, т.е. являться произвольной частью сферы, В случае, когда рабочие активные поверхности ,магнитопровода индуктора подвижного элемента являются софокусными сферами или их частями, подвижный элемент электрической машины может совершать, имея три вращательные кинематические степени свободы относительно индуктора, трехмерный угловой поворот (как и дугостаторные. машины с шаровым ротором). При плоской рабочей поверхности индуктора и ротора подвижный элемент имеет одну вращательную и две поступательные кинематические степени свободы. Эти.многостепенные электрические машины могут применяться для высокоиспользованных электроприводов различных сканирующих устройств,графопостроителей и т.д.

1128343 фиг. 5

1128343

1128343! l28343

1 28343 фиг.J9

1128343 128343

As. 17

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектпаа, 4

ВНИИПИ

Тнраа 666

Заказ 9080/41

Подписное