Электропривод возвратно-поступательного движения

Электропривод возвратно-поступательного движения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ЭЛЕКТРОПРИВОД ВОЗВРАТНОПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ, содержащий линейньш электромагнитный двигатель , имеющий неподвижную часть, с обмотками и ферромагнитный подвижный элемент, блок формирования управляющих импульсов, подключенный к об .моткам и соединенный с его входаьда генератор импульсов, о т л и ч a ющ и и с я тем, что, с целью повышения удельной.мощности электропривода, он снабжен по крайней мере одним у ста: нов ленным на неподвижной части двигателя удержйваютцим электромагнитом , полюс ; которого обращен к ферромагнитной торцовой части подвижного элемента, a также блоком формирования импульсов удержания, выход которого соединен с электро-: магнитом, a вход - с выходом генератора импульсов.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

09) 01)

4 А

4(51) Н 02 Р 7 62

ЗСКСОЮЗНЛУ:

Г. .ТаВТН6

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ I "".

Н ABTQPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ щий линейный электромагнитный двигатель, имеющий неподвижную часть, с обмотками и ферромагнитный подвижный элемент, блок формирования управляющих импульсов, подключенный к об,моткам и соединенный с его входами генератор импульсов, о т л и ч а ю-. шийся тем, что, с целью повышения удельной. мощности электропри- . вода, он снабжен по крайней мере одним установленным на неподвижной части двигателя удерживающим электромагнитом, полюс . которого обращен к ферромагнитной торцовой части подвижного элемента, а также блоком формирования импульсов удержания, выход которого соединен с электро-, магнитом, а вход — с выходом генератора импульсов. (21) 3605084/24-07 (22) 14.06.83 (46) 23.01.85. Бюл. М 3 (72) В.С.Крапивин, В.И.Арсентьев и А.А.Сорокин (53) 621.313.04(088.8) (56) 1. Соколов M.М., Сорокин Л.К.

Электропривод с линейными асинхронными двигателями. N., "Энергия", 1974, с. 23.

2. Электромагнитные молоты. Под ред. А.Т.Малова. Новосибирск, "Наука", 1979, с. 173.

3. Авторское свидетельство СССР

Ф 391691, кл. Н 02 P 7/62., 1973. (54)(57) ЭЛЕКТРОПРИВОД ВОЗВРАТНОПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ, содержа-.

3 5 9 Я

Ф 5 ) 7

Ф 11362

Изобретение относится к элек ротехнике и может быть использовано при проектировании систем электропривода машин и механизмов ударного (импульсного) действия, например кле- 5 пальных молотков, штамповочных и сваебойных молотов, а также машин с йериодическим безударным рабочим циклом компрессоров, насосов и др.

Известен линейный асинхронный 1ð электродвигатель, содержащий неподвижный индуктор, подвижный якорь и установленный на индукторе электромагнит, обращенный полюсом к торцу якоря. Электромагнит используется для фиксации крайнего положения якоря (1) .

Недостатками этого двигателя являются низкая удельная мощность и сложность, вследствие чего он непригоден для машин ударного действия.

Известен электропривод возвратно-поступательного движения электромагнитного молота, содержащий электромагнитный двигатель с обмотками пря- д5 мого и обратного хода и ферромагнитным якорем (бойком), а также тиристорный переключатель (усилитель мощности), подсоединенный к датчикам конечных положений ферромагнитного якоря и обмоткам двигателя (2) .

Однако для указ; нного устройства характерны недостаточно высокая удельная мощность и ограниченные функциональные возможности ввиду того, что тиристорынй ключ в совокуп35 ности с датчиками конечных положений якоря обеспечивает работу электропривода в режиме автоколебаний и формирует импульсы напряжения прямоугольной формы с нерегулируеиой амплитудой;

Наиболее близок .к изобретению по назначению и технической сущности электропривод возвратно-поступатель- 45 ного движения, содержащий линейный электромагнитный двигатель, имеющий неподвижную часть с обмотками и ферромагнитный подвижный элемент, блок формирования управляющих импульсов, подключенный к обмоткам и соединенный с его входами генератор импульсов 3) .

Наличие блока формирования управляющих импульсов требуемой формы, 55 амплитуды и длительности значительно расширяет функциональные воэможности устройства. Однако известный

94 2 электропривод характеризуется также невысокой удельной мощностью ввиду значительной инерционности нарастания тока и тягового усилия при переключении обмоток. Поэтому к моменту удара ферромагнитного бойка его кинетическая энергия оказывается недостаточно большой.

Целью изобретения является повышение удельной мощности электропривода ..

Поставленная цель достигается тем, что электропривод возвратнопостуяательного движения, содержащий линейный электромагнитный двигатель, имеющий неподвижную часть с обмотками и ферромагнитный подвижный элемент, блок формирования управляющих импульсов, подключенный к обмоткам и соединенный с его входами генератор импульсов, снабжен по крайней мере одним установленным на неподвижной части двигателя удерживающим электромагнитом, полюс которого обращен к ферромагнитной торцовой части подвижного элемента, а также блоком формирования импульсов удержания, выход которого соединен с электромагнитом, а вход — с выходом, генератора импульсов.

На фиг. 1 изображена функциональная схема электропривода возвратнопоступательного движения с двухобмоточным электромагнитным двигателем, показанным в разрезе; на фиг. 2— то же, с однообмоточным электромагнитным двигателем, реверс которого обеспечивается использованием упругого элемента (пружины); на фиг. 3— диаграммы электрических сигналов и динамических характеристик электропривода.!

Злектропривод возвратно-поступательного движения содержит линейный электродвигатель (например, электромагнитного типа) 1, имеющий неподвижную часть 2 и подвижный ферромагнитный элемент 3. Неподвижная часть

2 содержит размещенные в стальном корпусе 4 силовые обмотки 5 и 6 соответственно прямого и обратного хода, ограниченные с торцов стальными кольцами 7. Обмотки 5 и 6 и кольца

7 закреплены на немагнитной направляющей 8. Подвижный элемент 3 двигателя 1 выполнен в виде ферромагнитного якоря (бойка) 9, к которому через немагнитное звено 10 жестко под1136

3S

Блок 18 формирования управляющих импульсов также, как и в известных устройствах, содержит блок формирования управляющих импульсов прямого (БФПХ) и обратного (БФОХ) хода. Эти 40 блоки могут быть выполнены с использованием известных схем триггеров, ждущих мультивибраторов, а также транзисторных или тиристорных усилителей мощности (УМ). 45

Блок 19 также выполняется с использованием известных схем ждущих мультивибраторов и полупроводниковых усилителей мощности.

Блок 17 — генератор импульсов, работающий в режиме автоколебаний (например, блокинг-генератор), или кнопочный выключатель с формирующей дифференцирующей цепью в совокупности с полупроводниковым усилителем 55 мощности, В качестве удерживакщего электромагнита 13 предпочтительно исполь3 соединена ферромагнитная торцовая часть 11. Использование немагнитного звена 10 обеспечивает работоспособность обмотки 6 обратного хода (наличие изменяющегося рабочего воздушS ного зазора при обратном ходе якоря

9). С неподвижной частью 2 посредст-. вом немагнитной трубы 12 жестко соединен удерживающий. электромагнит 13, имеющий обмотку 14 и магнитопровод 1б

15. Полюс 16 электромагнита 13 обращен к торцовой части 11 подвижного элемента 3. Возможен также и симметричный вариант, когда удерживающие электромагниты 13 установлены по обе стороны электродвигателя 1.

Электропривод также содержит последовательно соединенные генератор

17 импульсов и блок 18 формирования управляющих импульсов, подключенный к обмоткам 5 и 6„ Выход генератора .

17 подсоединен также через блок 19 формирования импульсов удержания к обмотке 14 удерживающего электромагнита 13..

Исполнительный линейный электродвигатель 1 может быть электромагнитным или электродинамическим (с oQмоткой на подвижном элементе). В варианте выполнения электропривода, по-З казанном на фиг. 2, электромагнитный двигатель 1 содержит лишь обмотку 5 прямого хода. Реверс электропривода обеспечивается использованием пружины 20.

294 4 зовать клапанный электромагнит с магнитопроводом Ш-образного сечения, который характеризуется самым высоким значением конструктивного покаsателя.

Электропривод работает следующим образом.

Пусть в Йачальный момент подвижный ферромагнитный элемент 3 электродвигателя 1 находится в крайнем левом положении (фиг. 1, пунктир) и координата перемещения х(0) равна и .

При поступлении с выхода генератора

17 запускающего импульса 0 на вход блока 18 формирования управляющих импульсов формируется управляю1 щий импульс обратного хода U

Одновременно импульс 0Ц подается и на вход блока 19, на выходе которого

Формируется импульс удержания, По обмоткам 6 и 14 протекают токи

1 Ъ соответственно в» = и ч = 1 14 °

Это приводит к возникновению тягового усилия Го„ и перемещению ферромагнитного якоря 9 вправо к положению магнитного равновесия в магнитном поле обмотки 6. При этом в крайнем правом положении подвижного элемента 3 (фиг. 1) на его торцовую ферромагнитную часть 11 воздействует электромагнитное усилие удержания Г д требуемой величины.

Спустя интервал времени, равный

Т1 (длительность задержки, задаваемая блоком 18), на другом выходе блока 18 формируется управлякщий импульс прямого хода 0" » В резуль-

<8 тате в обмотке 5 возникает переходный процесс нарастания тока = и, соответственно, нарастает ,тяговое усилие F„», направленное влево к положению магнитного равно- весия якоря 9 в этой обмотке. Начиная с момента времени, когда разность в — Г д станет полоP - n» жительной, осуществляется ускоренное .перемещение якоря 9 (и подвижного элемента 3 с немагнитным звеном 10 и ферромагнитной торцовой частью

11) влево. Поскольку удерживающее

1 усилие резко уменьшается при увеличении X (примерно по закону квадратичной гиперболы для клапанных электромагнитов 13) быстродействие переходного процесса нарастания результирующего ускоряквцего усилия по координате Х весьма велико. На интервале 0 4 x < 0,06Ь это усилие нарастает до значения, примерно тельно большей (в 2-3 и более раз) в сравнении с известным устройством при таких же весогабаритных показателях. Это и приводит к повышению

5 удельной мощности электропривода, что позволяет уменьшить массу меха низированного ручного инструмента (клепальные молотки, перфораторы), облегчить условия ручного труда, поО вь1сить его производительность).

1

Фиг. Z

3 1136294 равного значению усилия удержания

Следовательно, практически на всем интервале перемещения якоря 9 на него воздействует ускоряющее усилие, близкое к усилию удержания, которое может быть обеспечено достаточно болЬшим. Поэтому в предлагаемом электроприводе запасенная к моменту удара кинетическая энергия под вижного элемента может быть значи- 1

)136294

Составитель В.Алфимов

Редактор И.Николайчук Техред А.Бабинец Корректор О.Билак

Заказ 10299/43 Тираж 646 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород ул. Проектная, 4