Линейный двигатель постоянного тока

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах возвратно-поступательного и линейного перемещений. Цель изобретения является увеличение удельного тягового усилия путем повышения коэффицента использования постоянных магнитов при обеспечении высокой перегрузочной способности по току якоря. Устройство состоит из первичной части, вклчающей систему 1 возбуждения, ферромагнитные Т-образные зубцы 3 с обмоткой якоря и опорный узел 6. Система возбуждения представляет собой блок чередующихся постоянных магнитов 12, опирающихся с одной стороны на зубцы, а с другой стороны на ферромагнитные концентраторы 13 магнитного потока, между которыми размещен постоянный магнит 14. Первичная часть может перемещаться вдоль ферромагнитных полюсов. Положительный эффект достигается обеспечением полного использования всей площади центральных пластин постоянных магнитов. 6 ил.

СОНИ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„Я0„„1580498 щ)5 Н 02 К 41/035

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н AВТОРСКОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 17 9 19 13 17

Фиг.8

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1. (21) 4333530/24-07 (22) 25. 11.87 (46) 23.07.90. Бюл. Р 27 . (71) Одесский политехнический институт (72) В.В.Гололобов, А.Д.Ивлев, Д.А.Ивлев, В.И.Леонидов, И.В.Меркулов и С.Б.Осадчий (53) 621 313.282 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1136269, кл. Н 02 К 41/035, 1983. (54) ЛИНЕИНЫИ,ЛЗИГАТЕЛЬ ПОСТОЛННОГО

ТОКА ! (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах возвратно-поступательного и линейного перемещений. Целью изобретения является увеличение удельного тягового усилия путем повышения

2 коэффициента использования постоянных магнитов при обеспечении высокой перегрузочной способности по току якоря. Устройство состоит из первичной части, включающей систему 1 возбуждения, ферромагнитные Т-образ" ные зубцы 3 с обмоткой якоря и опорный узел 6. Система возбуждения представляет собой блок. чередующихся постоянных магнитов 12, опирающихся с одной стороны на зубцы, а с другой стороны на ферромагнитные концентраторы 13 магнитного потока, между которыми размещен постоянный магнит 14.

Первичная часть может перемещаться вдоль ферромагнитных полюсов. Положительный эффект достигается обеспечением полного использования всей площадч центральных пластин постоянных магнитов. 6 ил.

1580498

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах возвратно-поступательного и прямолинейного перемещений.

Целью изобретения является увеличение удельного тягового усилия путем повышения коэффициента использования постоянных магнитов при обеспе- 10 чении высокой перегрузочной способности по току якоря.

Па фиг.1 показана схема двигателя, вид сбоку; на фиг.2 — сечение A-А на фиг.1; на фиг.3 — подвижная часть двигателя, аксонометрия; на фиг;4 немагнитная крепящая конструкциязубцовой зоны, вид сбоку; на фиг.5— вид Б на фиг.4; на фиг..6 — сечение

В-В на фиг.4.

Линейный двигатель постоянного тока (фиг. 1-3) состоит из первичной части, включающей блок 1 возбуждения, непосредственно на рабочих поверхностях которого посредством немагнитных крепящих конструкций 2 (фиг.4-6) закреплены ферромагнитные зубцы 3 T-образной формы. В пазах, образованных последними, уложены секции обмотки 4 якоря. Образованный таким образом магнитопровод якоря (первичная часть) сочленяется с опорным узлом, состоящим из немагнитных торцовых пластин, 5 и П-образного, например, вида опор

6, которые между собой и с системой

35 возбуждения скреплены болтовым соединением 7 и 8. Весь подвижный узел имеет возможность линейного перемещения на опорах 9 качения вдоль направляющих 10, установленных на верхних 4 торцовых поверхностях П-образных вторичных частей 11. Система возбуждения (фиг,3) представляет собой блок 1 чередующихся пластин постоянных магнитов 12 с высоким значением максимальной удельной энергии (например, КСП37 А),,ферромагнитных полос 13 (концентратов) и постоянных магнитов 14 с малыми значениями максимальной удельной энергией (например, ферритов).

В линейных двигателях постоянного тока индукторного типа (с совмещением .системы возбуждения и обмотки якоря на одной части — подвижной или неподвижной) в создании тягового усилия двигателя участвуют проводники с током, находящиеся в данный момент против полюсного выступа вторичной части (фиг. 2), т. е. на половине всей площади магнитопровода якоря. При этом площадь постоянных магнитов двигателя и, например, выбранного в качестве известнбго должна быть равна всей площади зубцовой эоны магнитопровода якоря, т.е. в каждый момент времени у известного полезно используется только 50K площади установленных постоянных магнитов. Это обсто ятельство ограничивает возможность использования сравнительно дешевых, серийно выпускаемых магнитов с малыми значениями величины остаточной магнитной индукции В (у ферритов

В =0,2-0,4 TN, так как для создания в рабочем воздушном зазоре двигателя магнитной индукции в пределах рекомендованных значений В,р= 0,6-0,8 T необходимо увеличить площадь магнитов в 2-3 раза по сравнению с площадью зубцовой зоны якоря, что ведет к увеличению габаритов двигателя, ухудшает его массогабаритные показатели. Применение только постоянных магнитов с высокими значениями В резко удорожает двигатель.

С целью обеспечения полного использования основной части постоянных магнитов (фиг.2 и 3) постоянные магниты 12 и 14, общая высота которых обеспечивает расчетное значение полной магнитодвижущей силы Г магнитной цепи двигателя, разделены ферромагнитными концентраторами 13. При подобной компановке блока возбуждения, когда постоянный магнит 14 ограничен концентраторами 13, его рабочая поверхность в отличие от известного, используется полностью вне зависимости от относительного положения первичной и вторичной частей двигателя. При этом основной магнитный поток Ф„ пронизывающий часть магнитопровода якоря площадью, соответствующей полюсному делению 7 возбуждается не только на участке постоянного магнита длиной (известный),а на длине в 22. При одинаковых размерах длины активного проводника обмотки якоря lg, ширины магнита Ь и величины рабочего воздушного зазора У магнитная индукции в последнем определяется из соотношения

1580498 где S =2iB. м м полная площадь постоянного магнита; магнитная индукция постоянного магнита; коэффициент, учитывающий поток рассеяния постоянного магнита; площадь поверхности якоря, соответствующая полюсному делению; величина магнитной индукции в рабочем воздушном зазоре.

В„ л.1

Из формулы (1) Бм Вм

Bg = — —.— ° у . (2) л

При lg=b (her.! и 2) у известного м двигателя основной магнитный поток т = ф определяется площадью магнита

0 1.

$ =Б„ 8 1у, а в предлагаемом за счет установки концентраторов магнитный поток ф = 1,+ Ф + фз (фиг.2) возбуждается всей площадью каждого из участков двигателя, длиной в 2 с.

Следовательно, при использовании в двигателе одинакового типа постоянных магнитов, одинакового их количества величина магнитной индукции в рабочем воздушном зазоре в два раза выше, соответственно, больше удельное тяговое усилие двигателя (F>=ng). (3) Высота крайних пластин постоянных магнитов 12 блока 1 возбуждения выбирается только исходя из требований к двигателю по перегрузочной способности к току, что важно для повышения быстродействия и производительности как самого двигателя, так и промышленного механизма, в который он встроен. При проектировании двигателя минимально возможным является технологический рабочий воздушный зазор У » выбираемый на основе учета

Т особенностей технологического процесса механизма, способов крепления первичной части двигателя относительно его вторичной части. Расчетное значение рабочего воздушного зазора

8> определяется из учета требуемой перегрузочной способности двигателя по току якоря известным способом.

Тогда высота крайней пластиныпостоянного магнита 12

ИДС крайних пластин постоянных магнитов 12 (4) 21 к Пм а МДС постоянных магнитов 14 основной части блока 1 возбуждения (5) F = Р,-Г,=I „, П„ где F — полная 1ЩС магнитной цепи о

-двигателя;

ВмкВмк

Ф = — — ——

35 откуда

S мс Вмс (6) 2ь 1 — — — -=2, (7)

I, lg

Вмк

Вмс

40 тогда Вмк 2Чмс» т. е., используя для средних пластин

14 (фиг.1 и 2) магниты иэ ферритов (например, для типа 25 РА 150, В

= В = 0,2. Тл), а для крайних плас45 тин 12 блока 1 возбуждения магниты, например, типа КСП 37А (В „=В -0,5 Тл), схема предлагаемого линейного двигателя постоянного тока с блоком 1 возбуждения (фиг.1 и 2) иэ чередующихся пластин постоянных магнитов 12 и 14 (фиг.1 и 2) и ферромагнитных концентраторов магнитного потока 13 в отличие от известного дает возможность разработать двигатель соответствующий по массогабаритным показателям известным линейным двигателям с возбуждением от широко распространенных, серийно изготавливаемых постоянных магI! и мк !

5 Н д,с — величина коэРЦитивной силы крайних и средних магнитов.

Таким образом, в отличие от известного в предлагаемом двигателе наличие концентраторов 13 позволяет полностью использовать площадь постоянных магнитов, обеспечивающих основную часть полной 1ЩС двигателя, что позволяет увеличить величину основного магнитного потока двигате25 ля и его тяговое усилие.

С целью повышения эффективности использования компоновки блока постоянных магнитов крайние магниты могут быть выбраны другого типа с больЗ0 шими значениями максимальной удельной энергии (например, КПС-37 А).

Используя формулу (1), находят

1580498 нитов (Ьерритов) который по существу (по его рабочим характеристикам) является аналогом линейного двигателя постоянного тока с возбуждением от

5 постоянныхмагнитов с большими значениями максимальной удельной энергии (например, из редкоземельных элементов типа КСП-37 A).

Зубцовая эона двигателя изготовле10 на иэ отдельных ферромагнитных пластин 3 Т-образной формы, которые посредством немагнитных крепящих конструкций 2 (фиг.4-6) набираются отдельными пакетами и устанавливаются не- 15 посредственно на крайних пластинах постоянных магнитов 12 блока 1 возбуждения. С последним пакет зубцовых зон сочленяется, например, посредством болтов 8.

20 При таком исполнении зубцовая зона магнитопровода якоря не имеет общего ярма якоря, чем обусловлено резкое ослабление влияния магнитного потока реакции якоря, на пути замы- 25 кания которого находятся пластины постоянных магнитов блока I возбуждения, обладающие относительно малой магнитной проницаемостью для стороннего магнитного потока. Этим и обеспечивается возможность получения в двигателе требуемых перегрузок по току якоря и повышение его быстродействия по сравнению с известными конструкциями.

Двигатель работает следующим образом.

NgC блока 1 возбуждения (фиг.1-3) создает в магнитопроводах двигателя основной магнитный поток фо. Лри

40 подаче питания на якорную обмотку.

4 ее проводники начинают обтекаться током. Взаимодействие магнитного потока и токов секций, лежащих против ферромагнитных полюсов вторичной части 11, создается электромагнитная сила, под действием которой подвижная часть начинает перемещаться.

Электромеханический или полупроводIHHKoBblfI коммутатор переключает токи секций по мере движения таким образом, чтобы проводники якорной обмотки 4, находящиеся в каждый момент против полюсов имели одно и то же направление. при движении в одну сторону. Регулирование скорости и реверс двигателя производятся аналогично методам, применяемым в известных электроприводах постоянного тока.

Ф о р м у л а изобретения

Линейный двигатель постоянного тока, состоящий из первичной части, .содержащей магнитопровод с зубцовой зоной и обмоткой якоря и систему возбуждения, выполненную в виде постоянных магнитов, размещенных вдоль .длины якоря на его зубцовой зоне, и вторичной части в виде ферромагнитных полюсообразующих элементов,.о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью увеличения удельного тягового усилия путем повышения коэффициента использования

1 постоянных магнитов при обеспечении высокой перегрузочной способности по току якоря, система возбуждения снабжена дополнительным постоянным магнитом и ферромагнитными концентраторами магнитного потока, причем концентраторы размещены между основными и дополнительными постоянными магнитами, 1580498

Л-А

8/ldE

Составитель Т.1, инская

Техред N.Моргентал Корректор Т .Палий

Редактор И.111улла

Заказ 2842 Тираж 44б Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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