Линейный шаговый электродвигатель

Линейный шаговый электродвигатель

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

CO/03 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л Н 02 К 41/03

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОспАтент сссР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 1) 4812045/07 (22) 06.03.90 (46) 15.03.93. Бюл. ¹ 10 (71) Физико-энергетический институт

АН ЛатвССР (72) З.К. Сика и И,И, Куркалов (56I) Авторское свидетельство СССР

¹ 696947, кл. Н 02 К 41/03, 1978. . Авторское свидетельство СССР № 1116947, кл, Н 02 К 41/03, 1981, (54) ЛИНЕЙНЫЙ ШАГОВЫЙ ЭЛЕКТРОД ИГАТЕЛЬ (5 Использование: в дискретном электропр, воде с линейным перемещением рабоf

У ф

lб

17

f8 б

8

1Р

У

1Р

1У

1б. Ж«18О2389 А1

У чего органа, например в электроприводе плунжерного насоса, погружаемого в буровую скважину, Двигатель содержит корпус, внутри которого размещена многофазная обмотка секционного статора, состоящая из кольцевых катушек 2, установленных между пол юсами 3. В нутренний магнитоп ровод выполнен из магнитных и немагнитных колец 4 и 5 и якорь из магнитных и немагнитных колец 6 и 7. В крайних магнитных кольцах внутреннего магнитопровода каждой иэ секций статора установлены подшипники 8, которые фиксируют коаксиальное положение секций статора относительно

1802389

20

30

40 якоря, Секции статора контактируют между собой по внутреннему диаметру магнитного кольца внутреннего магнитопровода и связаны соединительными узлами, содержащими втулку 9 и упругие уплотнители 10. При этом соединительные узлы обеспечивают взаимные радикальные и угловые смещения секций в соответствии с перемещениями якоря внутри их. При движении якоря сек-.

Изобретение относится к электрическим машинам, а именно, к линейным шаговым электродвигателям, и может быть использовано в дискретном электроприводе с линейным перемещением рабочего органа, в особенности, в условиях повышенных требований к.тяговому усилию.и большой длине двигателя при ограниченном его диметре, как например, в приводе плунжерното насоса, погружаемого в буровую скважину, Цель изобретения — расширение эксплуатационных возможностей путем использования в условиях двусторонней переменной нагрузки и изгибов, На фиг, 1 показан продольный разрез двигателя; на фиг. 2 — то же, поперечный разрез.

Двигатель содержит статор, выполненный из связанных между собой соединительными узлами секций, имеющих цилиндрический корпус 1, внутри которого размещена многофазная обмотка, состоящая из цилиндрических катушек 2, которые установл=-ны между кольцевыми полюсами 3. Внутреннюю полость секций статора образует внутренний магнитопровод; выполненный в виде набора чередующихся магнитных и немагнитных колец 4 и 5, и охватывает якорь, также выполненный в виде набора чередующихся магнитных и немагнитных колец 6 и 7.

В крайних магнитных элементах внутреннего магнитопровода секций статора установлены подшипники 8, которые обеспечивают возможность прямолинейного перемещения якоря внутри секции статора и их коаксиальность. Торцы секций образованы выступающими магнитными кольцами внутреннего магнитопровода и выполнены с аксиально выпуклыми кольцевыми выступами. Соединительные узлы выполнены в виде охватывающей их втулки 9, с двумя упругими кольцевыми уплотнителями 10 внутри, установленными между внутренней поверхностью втулки 9 и внешними ции статора опираются двумя группами подшипников качения на внешнюю поверхность якоря, При этом случайные изгибы якоря не приводят к заклиниванию подшипников, так как каждая секция якоря благодаря упругой связи между втулками 9 и корпусом 13 посредством колец 14 отслеживает все. отклонения от прямолинейности якоря. 6 з.п. ф-лы, 2 ил. цилиндрическими поверхностями выступающих магнитных колец внутренних магнитопроводов соседних секций статора. На торцах секций выполнены фланцы 11, а на торцах втулки 9 — направленные вовнутрь фланцы 12 и уплотнители 10 зажаты между. фланцами 11 и 12. Расстояние между расположенными по обе стороны соединительного узла немагнитными кольцами внутреннего магнитопровода

Ic = (1мя + 1ня) (k + 1/m) — 1нс, (1) где1 — ширина магнитного кольца якоря 6, 1вя — ширина немагнитного кольца якоря 7, 1н — ширина немагнитного кольца внутреннего магнитопровода 5, m — число фаз обмотки, k = 1, 2, 3, ... В примере конкретного выполнения (см, фиг, 1) k = 3, m - 4, Iня = Iнс

= 1/3 IM>, I< = 12 IM>. Число катушек в секции

r = 2 выбрано из соотношения рг/m = целое число, где р — число секций, из которых набран статор. Для примера выполнения р = 2, 4, 6,... в зависимости от требуемой силы тяги для конкретной скважины.

Статор двигателя установлен в собираемом из труб внешнем корпусе 13. Для фиксации втулок 9 относительно корпуса 13 используются эластичные кольца 14 с отверстиями.

Якорь двигателя выполнен из связанных между собой соединительными узлами секций, содержащих немагнитную трубу (стержень) 15, на которую насажены магнитные и немагнитные кольца 6 и 7, Соединительные узлы выполнены в виде втулки 16 из магнитного материала с внешним диаметром, равным диаметру магнитного кольца 6 якоря и входящего в нее пальца 17. Палец

17 соединен с трубой 15 посредством втулки

18.

Длина соединительного узла якоря (расстояние между расположенными по обе сто-. роны соединительного узла немагнитными кольцами якоря)

1я = (IM + 1в ) п — 1 (2) 45 где n — 1, 2, 3,... В примере выполнения n =

=-2 и следовательно 1 = 21M . + I„ = 71».

1802389

Наружная поверхность секций якоря (включэ1я поверхности втулок 16 и 18) покрыта нфмагнитным износостойким материалом

16.

Двигатель работает следующим образом. 5

В катушки обмотки управления последовательно подаются однополярные импульсы тс(ка и образуется магнитный поток, замыкаю цийся через корпус 1, кольцевые полюса 3, магнитные кольца 4 внутреннего магнитопро- 10 вша и магнитные кольца 6 якоря. При этом" возникают радиальные и аксиальные силы магнитного притяжения. Вследствие концентр чности статора и якоря радиальные силы вз имно компенсируются, а аксиальные стре- 15 м тся переместить магнитные кольца 6 якоря в оложение против немагнитных колец 5 внутреннего магнитопровода запитанной фазы обмотки. Немагнитные кольца статора и якрря 5 и 7 смещены на шаг при переходе 20 от одной фазы обмотки к следующей. Благода я этому смещению, поочередная перекоммутация тока в фазах вызывает соответствующее пошаговое перемещение якоря. Соблюдение требований (1) и (2) при 25 вы олнении соединительных узлов обеспечи ает заданное смещение при переходе от од ой секции к последующей.

При движении якоря секции статора

on раются двумя группами подшипников 30. ка ения на внешнюю поверхность якоря.

Пр этом, случайные изгибы якоря не приво ят к заклиниванию подшипников, так ка каждая секция якоря, благодаря упругой св зи между втулками 9 и корпусом 13 по- 35 ср дством колец 14 отслеживает все отклонения от прямолинейности якоря, Покрытие рабочей поверхности якоря из осостойким материалом устраняет технологические неровности на местах стыков- 40 ки магнитных и немагнитных колец и неодинаковый износ поверхности якоря вследствие неоднородности трущихся поверхностей, в результате чего увеличивается ила тяги и долговечность двигателя. 45

Формула изоб ретения

1. Линейный шаговый электродвигатель, содержащий связанные между собой сое инительными узлами секции статора с ци индрическими катушками многофазной об отки управления, с внутренним магнитоп оводом из чередующихся магнитных и не агнитных колец и кольцевыми полюсами также концентричный секциям стэтора яко ь, выполненный в виде секций из чере50

55 дующихся магнитных и немагнитных, колец, отличающийся тем,что,сцелью. . расширения эксплуатационных возможностей путем использования в условиях двусторонней нагрузки и изгибов, торцы секций статора выполнены с аксиально выпуклыми кольцевыми выступами, а соединительные узлы выполнены в виде втулки с двумя упругими кольцевыми уплотнителями внутри, установленными нэ соседних секциях статора.

2. Электродвигатель по и. 1, о т л и ч аю щ и и с. я тем, что, с целью повышения прочности, уплотнители зажаты между фланцами, выполненными на торцах втулки и на торцах соседних секций статора.

3. Электродвигатель по пп. 1 и 2, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения герметичности, торцы секций статора образованы выступающими магнитными кольцами внутреннего магнитопровода.

4. Электродвигатель по и. 3, о т л и ч аю шийся тем, что секции якоря соединены соединительными узлами, выполненными в виде втулки из магнитного материала с внешним диаметром, равным диаметру магнитного кольца якоря и входящего в нее немагнитного пальца.

5. Электродвигатель по пп. 1 — 4, о т л ич а ю шийся тем, что расстояние между расположенными по обе стороны соедини- тельного узла немагнитными кольцами внутреннего мэгнитопровода

1с = (1мя + 1няф +1/m) — 1нс, где l — ширина магнитного кольца якоря;

1ня — ширина немагнитного кольца якоря;

1нс — ширина внутреннего кольца внутреннего магнитопровода;

m — число фаз обмотки;

k — 1,2,3, а секции якоря связаны между собой соединительными узлами длиной

1 ={l„я+1„„) и — I», где n — 1,2,3,...

6. Электродвигатель по пп, 1 — 5, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения плавности и равномерности хода, число катушек r в секции выбрано из соотношения рг/m — целое число, где р — число секций статора.

7. Электродвигатель по пп, 1 — 6, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения срока службы, секции якоря покрыты немагнитным износостойким материалом.

1802389

13

15

Составитель Е. Широва

Техред М.Моргентал Корректор О. Кравцова

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул, Гагарина, 101

Заказ 850 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5