Линейный электродвигатель

 

СОЮЗ СОЩТСНИХ

COIIWN

РЕСПУБИКИ Н

Э(59 Н 02 К 41 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К ASTOPCHOIIV СЕИДВтелЬствм

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

АО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 33556.16/24-07 (22) 17 11.81 (46) . 30 ° 05.83. Вкию. В 20 (72) В. В. Давыдов (71) . Новосибирский электротехнический.институт (53) 621.313 ° 33(088.8) (56) 1. Патент Q6A.N 4171493, кл, 310-13,. 1979.

2. Авторское свидЕтельство СССР

9,760325, кл..Н 02 K 41/02, .1978. .(54)(57) ЛИНЕИНЫИ ЭЛЕКТРОДВИПЛЕЛЬ, содержащий раэмещенйые в корпусе два индуктора, состЬящие иэ зубцов зоны и ярма, якорь, расположенный,SU„„20934 А в зазоре между индукторами, упругие элементы и тормозную колодку с тормозной стойкой, ь т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повыаения эффективности торможения, быстродействия, а также. надежности, зубцовая эона каждого индуктора выполнена отдельно от ярма и закреплена в .корпусе, упругие элементы выполнены ввиде пластин, которые одними своими концами соединены с корпусом, а другими с тормозной колодкой, при этом ярмо каждого индуктора закреплено на средней части соответствующего упругого элемента.

1020934

Изобретение относится к линейным электродвигателям и может быть использовано в промышленных и транспорт ных устройствах и автоматических манипуляторах для осуществления линейных перемещений. 5

Известен линейный электродвиГатель, содержащий индуктор, закреплен« ный в корпусе, якорь С-образной формы ярмо якоря, прикрепленное:" корпусу посредством упругих элементом и тор- 10 мозную колодку, расположенную также на корпусе Г1 g.

Однако известный электродвигатель обладает недостатками, а именно низкой эффективностью торможения при от-15 ключении питания и низким быстродействием при пуске по двум причинам.

Во-первых, в двух упомянутых режимах работы этого двигателя необходимой является дополнительная деформация якоря, обладающего собственными массой и жесткостью, вследствие чего приходится преодолевать силы инерции якоря и его упругости в поперечном направлении. Во-вторых, для торможения используется сила магнитного притяжения индуктора и ярма якоря, между которыми расположен сам якорь, экранирующий нормальную составляющую магнитной индукции в зазоре и .увеличивающий тангенциальную составляющую магнитной индукции, что ведет к ослаблению магнитной силы притяжения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является

Линейный электродвигатель, содержащий размещенные в корпусе два индуктс)ра, состоящие из эубцовой.эоны и ярма, якорь, расположенный в эаэо» ре между индукторами, упругие элементы и тормозную колодку с тормоз- 40 ной стойкой (2 g.

Однако у известного электродвига теля недостаточны эффективность торможения при отключении или исчезновении питания и быстродействие при 45 включении двигателя, а также низкая надежность и ограничена область применения.

Эффективность торможения при от- . 50 ключении питания двигателя определяется жесткостью упругих элементов, ограниченной силами магнитного притяжения индукторов друг к другу в пусковом режиме, между которыми рас-. прложен якорь, экранирующий нормальную составляющую магнитной индукции в межиндукторном пространстве и уве. личивающий тангенциальную составлякщую магнитной индукции, что ведет, к ослаблению магнитной силы взаимнОго притяжения индукторов. Пуск двигателя происходит при увеличенном воздушном зазоре, где соотношение между нормальной и тангенциальной составляющими индукции изменяются 65 в сторону увеличения доли тангенциальной составляющей, из-за чего электромагнитная сила между индукторами при определенных условиях (например, для асинхронного двигателя: большое полюсное деление, высокая электропроводность якоря) может исчезнуть или даже стать силой отталкивания, и индукторы при пуске не смогут преодолеть силу упругих элементов. Таким образом, упомянутый электродвигатель имеет ограниченную область применения.

В процессе пуска происходит поперечное перемещение индуктора целиком, обладающего значительной массой, ограничивающей время этого перемещения, а следовательно, и быстродействие, и,обусловливающей удар при соприкосновении с упорами, устанавливающими воздушный рабочий зазор. При этом Удару подвержены и обмотки индукторов, что снижает надежность двигателя.

Цель изобретения - повышение эффективности торможения, надежности и быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что в линейном электродвигателе, содержащем индукторы, размещенные в корпусе, упругие элементы, тормозную колодку, якорь и тормозную стойку, зубцовая зона каждого индуктара выполнена отдельно от ярма и закреплена в корпусе, упругие элементы выполнены в виде пластин, которые одними своими концами соединены с корпусом, а другими с тормозной

Йолодкой, при этом ярмо каждого индуктора закреплено на средней части соответствующего упругого элемента.

На чертеже представлено устройство.

Линейный электродвигатель содержит направляющую раму 1, являющуюся одновременно тормозной стойкой, якорь 2, закрепленный на раме 1 (на- пример, защемленный по концам и натянутый на ней), корпус 3, перемещающийся вдоль направляющей 1 на роликах 4, в котором неподвижно размещены зубцовые зоны 5 с обмотками 6 индукторов. Е корпусу 3 присоединены своим одним концом 7 упругие элементы 8, имеющие форму пластин, второй конец 9 упругих элементов 8 соединен с тормозной колодкой 10 или с основаижем 11, на котором расположена тормозная колодка 10. На средней части упругих элементов 8 закреплены ярма 12 таким образом, что при соприкосновении колодки 10 с направляющей рамой 1 или ярмом 12 с упором

13 корпуса 3 между .зубцовой зоной 5 и ярмом 12 имеется зазор 14. В корпусе 3 выполнено окно 15 по форме колодки 10, или основания 11. На кор1020934

ВИИИПИ Заказ 3912/47

Тираж 687 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä,óë. Проектная,4 пусе 3 расположен элемент крепления

16 перемещаемого объекта, например, фланец.

Линейный электродвигатель работает следующим образом.

При подаче напряжения на обмотки 6, кроме тягового усилия, создаются .силы магнитного притяжения между зубцовыми зонами 5-и ярмами 12, приводящие к перемещению ярм 12, закрепленных в средней части упругих элементов 8, в сторону- зубцовых зон

5 до соприкосновения с ними. При этом упругие элементы 8 изгибаются и тормозная колодка 10, присоединенная посредством основания 11 к упругим элементам 8, отходит от направляющей рамы 1 и двигатель растормаживается.

Под действием тягового усилия индукторов, состоящих теперь из жестко закрепленных в корпусе 3 зубцовых зон 5 и прижатых к ним ярм 12, корпус 3 перемещается вдоль направля-. ющей 1 на роликах 4 и при помощи

Фланца 16 транспортирует объект.

При отключении питания двигателя исчезают силы - тяговая и магнитного притяжения - между каждой зубцовой зоной 5 и соответствующим ярмом 12.:

Упругие элементы 8 разгибаются, ярма 12 удаляются от зубцовых зон 5-, а тормозная колодка 10 прижимается к направляющей 1. Воэникающая при

Ътом сила трения способствует тор-можению механизма. Причем тормозная сила, приложенная к колодке 1Г,передается на корпус 3, так как колодки 10 в пррцессе торможения упирается в край. окна 15. Двигатель затормаживается. Эффективность торможения зависит от.силы прижима тормозной колодки к тормозной стойке, которая определяется жесткостью упругих элементов, ограниченной сидами магнитного жритяжения между зубцовой зоной и- ярмом в пусковом режиме. Сила магнитного притяжения между различными активными частями электродвигателя зависит не только от индукции магнитного поля в соответствующем зазоре, но и от: соотношения нормальной и тангенциальной составляющих индукции. Причем при определенных. условиях (боль-. шое полюсное деление, большая толщина якоря, высокая электропроводность якоря) тангенциальная составляющая магнитной индукции становится равной или большей- нормальной составляющей и тогда силы магнитного.притяжения нет или она становится силой отталкивания, вследствие чего электродвигатель утрачивает функции тормоза.

В предлагаемом линейном электродвигателем вследствие отсутствия в зазоре 14 проводящих сред нормальная составляющая магнитной индукции всегда больше тангенциапьной, следо-. вательно всегда имеет место наличие магнитных сил притяжения между зубцовой зоной 5 ц ярмом 12 в работающем,двигателе независимо от полюсного деления индуктора и параметров !

О якоря. Кроме того, в пусковом режиме в зазоре 14 электродвигателя доля нормальной составляющей магнитной индукции больше, чем в рабочем.зазоре известного электродвигателя, изsa чего и сила притяжения между зубцовой зоной 5 и ярмом 12 больше, что позволяет испольэовать упругие элементы с большей жесткостью,. а значит повысить эффективность торможения двигателя при отключении. Повыоению эффективности торможения способствует также то, что упругие элементы 8 в электродвигателе работают как своеобразный передаточный механизм, еще .более Увеличивающий силу прижима . тормозной колодки 10 к направляющей раме 1, а также то, что зубцовые зоны 5 неподвижны относительно корпуса 3 и при перемещении ярм 12 к зубцам 5 не нужно преодолевать сил трения, имеющих место в известнои двигателе. Жесткое закрепление зубцовых зон 5 в корпусе 3 является фактором, . повьваающим надежность предлагаемого электродвигателя: рабочий воздушный

35 зазор остается постоянным всегда и не зависит от HBHocR соответствукицих упоров или ограничителей в процессе эксплуатации, обмотка б меньше подвержена ударам в пусковом режиме

40 а в процессе отключения вообще не испытывает удара, когда колодка 10 соприкасается с направляющей рамой 1.

Вследствие того, что сила магнитного притяжения в линейном электро45 двигателе больше, чем в известном электродвигателе (при прочих равных условиях), а масса перемещающихся частей s процессе растормаживаиия или затормаживания значительно мень5О Фе, то и быстродействие заявляемого электродвигателя вьзае, т:.е. время, прошедшее от момента подачи напряже-. ния на обмотки 6 до.соприкосновения ярма 12 с зубцами 5, в описываемом электродвигателе меньше. То же спра

55 ведливо и -для процесса отключения.

Таким образом, заявляемый линейный электродвигатель обладает повы шенными эффективностью торможения, надежностью и быстродействием, а

60 также расширенной областью применения.