Индуктор линейного цилиндрического электродвигателя

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в приводах возвратно-поступательного движения. Целью является повышение энергетических показателей и упрощение конструкции. Устройство содержит активный слой, набранный из отдельных модулей 1, каждый из которых состоит из катушки 2, намотанной на изоляционный каркас 4 и ферромагнитных элементов. Кольцевой каркас имеет С-образное сечение и на торцовых поверхностях снабжен выступами. Ферромагнитный элемент выполнен в виде двух концентрических колец, соединенных ребрами. Ребра двух соседних элементов 6 и 7 смещены относительно друг друга с образованием свободного пространства, предназначенного для выступов обеих сторон изоляционного каркаса 4. Положительный эффект достигается уплотнением всего активного слоя и повышением жесткости каркаса. 1 з.п. ф-лы, 17 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСГ1УБЛИК щ) 1! 02 К 41/025

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ У СвйдЕТЕПЬСТБУ

ГОСУДАРСТЭЕННЫЙ КОМИТЕТ

Г10 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЬГИЯМ

ПРИ ГКНТ ССОР

1 (21) 4419595/24-07 (22) 04.05. 88 (46) 30. 10. 90. Бюл. ¹ 40 . (71) Особое конструкторское бюро линейных электродвигателей с опытным производством (72) Н.В. Богаенко и В.И. Григоренко (53) 621.313.282(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1023571, кл. Н 02 К 41/025, 1971. (54) ИНДУКТОР ЛИНГЙНОГО ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТРЛЯ (57) Иэобретение относится к электротехнике и может быть использовано в приводах возвратно-поступательного движения. Целью является повышение энергетических показателей и упрощение конструкции. Устройство содержит

„„S1-.1,,„1603495 А 1

2 активный слой, набранный из отдельных модулей 1, каждый из которых состоит из катушки 2, намотанной на изоляционный каркас 4, и ферромагнитных элементов. Кольцевой каркас имеет

С-образное сечение и на торцовых поверхностях снабжен выступами. Ферромагнитный элемент выполнен в виде двух концентрических колец, соединен-. ных ребрами. Ребра двух соседних элементов 6 и 7 смещены одно относительно другого с образованием свободного пространства, предназначенного для выступов обеих сторон изоляционного каркаса 4. Положительный эффект достигается уплотнением всего активного слоя н повышением жесткости каркаса. 1 з.п.ф-лы, 17 ил.

1603495

Изобретение относится к электрстехнике и .может быть использовано в приводах возвратно-поступательного движения. 5

Цель — повьш1ение энергетических: показателей и упрощение конструкции.

На фиг. 1 изображен фрагмент ин. дуктора, разрез; на фиг. 2 — совокупность нескольких модулей; на . 10 фиг ° 3 — ферромагнитный элемент; на фиг. 4 — то же,в аксонометрии; на фиг. 5 — то же, со смещением ребер; на фиг. 6 — вариант изоляционного каркаса с выступами на обеих торцовых 15 поверхностях, вид слева; на фиг. 7— то же, вид прямо; на фиг. 8 — то же, вид сбоку; на фиг. 9 — вариант изоляционного каркаса с выступами на одной торцовой поверхности, вид сле- 20 ва; на фиг. 10 — то же, вид прямо; нп фиг. 11 — то же, вид сбоку; на фиг. 12 — изоляционный каркас со смещением выступов, вид слева; на фиг.

13 — то же, вид прямо; на фиг. 14 — 25 то же, вид сбоку; на фиг. 15 и 16 совокупность ферромагнитных элемен.тов, вид сверху; на фиг . 17 и 18 — . изоляционный каркас со смещением вы- ступов, в аксонометрии; на фиг..19 - 30 ферромагнитный элемент.

Индуктор линейного цилиндрического электродвигателя содержит активный алой, набранный из самостоятельных модулей 1, калдый из которых состоит из катушки 2, намотанной на изоляционный каркас 3 (фиг. 1) или каркa.сы 4 и 5 (фиг. 2), имеющие С-образное поперечное Сечение, и ферромагнитных элементов 6, 7. Каждый ферромагнит- 40 ный элемент 6, 7 выполнен в виде двух концентрически расположенных колец

8 и 9, соединенных радиальными ребрами 10 (фиг . 3) . Внешнее кольцо 8 по. ширине больше внутреннего кольца 9 45 на величину открытия паза (фиг.19), что позволяет при последовательном наборе ряда модулей 1 (фиг ° 1, 2) образовать полузакрытую пазовую структуру. -- 50

Для последовательного набора модулей 1 в корпусе 11 индуктбра (фиг.1) в его внешнем кольце 8 выполнены прорезь 12 под шпонку 13„ а также лаз 14 ( для укладки соединений обмотки 15.

Сечение отдельных ребер 10 рациональнее выбирать исходя из следующего условия.

Сумма поперечных сечений упомянутых ребер 10, сформирование< между двумя концентрически расположенными кольцами 8 и 9, на любом радиусе между внутренней поверхностью 16 внешнего кольца 8 и внешней поверхностью

17 внутренного кольца 9 (фиг. 3) должна удовлетворять условию

yl

- :8, = 8"

rpe +S,„— сумма площадей поперечных сечений ребер 10 по радиусу;

Б — площадь внешней поверхности 17 внутренного кольца

9 по радиусу; и — количество радиальных ребер 10.

При равенстве указанньгх выше площадей ма.гнитные нагрузки распределяются равномерно в радиальных ребрах

10 и во внутреннем концентрическом кольце 9. Данный вариант является идеальным и не влияет на плотность соединения в модуле.

Формирование магнитопровода на описаннсм выше принципе позволяет устранить его участки, слабо насыщенные z магнитном отношении, поскольку сечение ребер 10 выбирается исходя из пропускной способности сечения у основания коронок зубцов (внешней поверхнссти 17 внутреннего кольца 9), т.е. максимально сократить металлоемкость .магнитопровода индуктора.

При таком конструктивном построении ферромагнитных элементов 6 и 7 их целесообразно выполнятb из компози ционного ферромагнитного материала, например путем прессовки из ферромагнитного порошка марки ПНЭ. Это обеспечит не только получение необходимого конструктивного построения ферромагнитных элементов 6 и 7, нои позволит, значительно снизить трудоемкость их изготовления, организовать производство ферромагнитных элементов 6 и 7 на принципах безотходной технологии.

Формерование активного слоя индуктора осуществляют путем последовательного.набора чередующихся ферромагнитных элементов двух типов 6 и 7 с катушками 2 (фиг.1). Элементы 6 и 7 отличаются один от другого тем, что при последовательном наборе их в составе модулей 1 в корпус 11 на шпонку 13 ребра 10 каждого последуюшего ферромагнитного элемента (в данном

5 160349 случае 7) относительно ребер 10 предыдущего элемента (в данном случае 6) .смещены на угол, равный половине угла Ы образованного радиальными ося9

; 5 ми близрасположенных ребер 10 (фиг.З), Поскольку главным препятствием на пути распространения полей пазового рассеяния являются воздушные промежутки, то описанное выше построение магнито- 10 провода индуктора обеспечивает значительное уменьшение пазового рассеяния. Для наглядности на фиг. 15 и 16 показан вид сверху на набор ферромагнитных элементов 6 и 7: на фиг, 15— при расположении ребер 10 соседних элементов 6 и 7 по принципу, описанному вьппе, на фиг. 16 — по принципу построения магнитопровода прототипа (только элементов 6). Ребра 10 íà 20 фиг. 15 и 16 условно показаны пунктиром.

Теоретически это возможно обосновать следующим образом.

Сопротивление рассеянию части па- 25 за, заполнечной обмоткой X > индуктора линейного цилиндрического электродвигателя, определяется из выражения вида пнут

7!гр,, г (р + ) Ъг . 30 !

Р Ч 3Ъ„ где щ — магнитная проницаемость воздуха;

f — частота питающей сети !

w — - количество последовательно соединенных витков в кольцевых катушках фазы; бинт

Р— внутренний диаметр зубцов ! индуктора; 40 высота паза, занятая обмот-. кой; р — число полюсов; — количество пазов на полюс и фазу; 45

Ъ = Ъ вЂ” расстояние между осями реП Э бер соседних ферромагнитных элементов (фиг. 19).

С увеличением Ъ уменьшается сопротивление рассеянию части паза, за- 50 нятого обмоткой (Х „ ), вследствие ! чего уменьшается сопротивление пазовому рассеянию обмотки, а следовательно, возрастет электромагнитная мощность, создаваемая линейным цилинд- 55

5 6 (фиг. 6) снабжена фигурными выступами 18 и 19. Указанные выступы поме щены в полостях 20 ферромагнитных элементов 6 и 7 и IT

19 изоляционного каркаса 3 помещены в полостях 20 правого ферромагнитного элемента 7 и входят в один с ним модуль 1, а выступы 18 — в полостях

20 ферромагнитного элемента 6 (левого) соседнего модуля 1. Достичь этого можно только за счет того, что выступы 18 на одной торцовой стенке 16 каждого изоляционного каркаса 3 относительно аналогичных выступов 19 на другой его торцовой стенке 16 смещены один относительно другого на угол, равный половине угла М, образованного радиальными осями близлежащих ребер 10. Такая компоновка ферромагнитных элементов 6 и 7 и каркасов

3 позволяет благодаря их последовательному сочленению не только уплотнить активный слой индуктора, но и повысить жесткость каркасов 3, поскольку выступы 18 и 19 выполняют ло отношению к остальной части торцовых стенок 16 каркасов 3 роль ребер жесткости. Это позволяет уменьшить толщину торцовых стенок 16 изоляционных каркасов 3. Например, для индуктора линейного цилиндрического электродвигателя ЛДЦ-100-27-УЗ толщину торцовых стенок можно уменьшить до 0,40,5 ММ, увеличив тем самьпч свободное пространство лаза до 7,2-7,0 мм и, как следствие, повысив коэффициент заполнения пазов. Наличие выступов

18 и 19 только на одной торцовой стенке

16 изоляционного каркаса требует формирования двух типов каркасов 4 и 5, у которых на аналогичных торцовых стенках 16 выступы 18 и 19 были бы сдвинуты, как и в каркасе 3, содержащем выступы 18 и 19 на обеих торцовых стенках 16. При наборе таких каркасов 4 и 5 в ферромагнитные элементы 6 и 7 (фиг. 4, 5) последние устанавливают так, что выступы 19 на тор-. цовой стенке 16 каждого последующего каркаса 5 (фиг. 12 — 14) относительно выступов 18 на аналогичной стенке 16 предыдущего каркаса 4 (Лиг. 9 — 11) смещены между собой также на угол, рическим электродвигателем.

Внешняя сторона одной торцовой стенки 16 любого изоляционного каркаса 4 и 5 или двух стенок каркаса 3 равный половине угла !! ., образованного радиальными осями близрасположенных ребер lO ферромагнитных элементов

6 и 7. Например, правый ферромагнит7 1603495 8 ный элемент 7 на фиг ° 5 является собственным для изоляционного каркаса 5 по фиг. 12, а левый (поз. 6) — для

1 изоляционного каркаса 4 по фиг. 9,.

«5

При этом фигурные выступы 18 и 19 каркасов 4 и 5 входят в полости 20 ферромагнитных элементов 6 и 7,соседних модулей 1 (фиг. 2). Возможна установка каркасов 4 и 5 в элементах 6 и 7

;наоборот.

Для защиты соединений обмотки 15 от контакта с телом ферромагнитнык элементов би 7 в их пазах 14 на изо-. яционных каркасах 3 — 5 может быть предусмотрен выступ 21. Для изоляционных каркасов 4, 5 по фиг. 6 и 7 выступ 21 целесообразно размещать на торцовых стенках 16, .свободных от фигурных выступов 18 и 19. Это позволит вводить .выступ 21 в паз 14.ферромагнитного элемента собственного или соседнего модуля, например выступ 21 каркаса 5 (фиг. 12) — в паз 14 элемента 6 (фиг. 4), а выступ 21 каркаса

4 (фиг. 9) — в лаз 22, сформированный в каркасе 5 (фиг. 12), установленном в элементе 6 (фиг. 4), обеспе- чивая тем самым взаимную связь соседних -модулей 1 (фиг. 2). Набор модулей

1, основаннный на данном принципе, показан на фиг. 2.

Изоляционные каркасы 3 — 5 также могут быть снабжены кольцевым выступом 23 (фиг. ° 2, 9), который вводится в паз, образованный внутренними концентрическими кольцами 9 соседних ферромагнитных элементов 6 и 7.

Таким образом, изобретение позволяет повысить энергетические показа40 тели индуктора sa счет уменьшения пазового рассеяния и повышения заполнения пазов, упростить его конструкцию и технологию изготовления, вследствие модульного. построения ак45 тивного слоя индуктора значИтельно снизить его металлоемкость, а также надежно уплотнить активный слой индуктора.

Формул а изобретения

1. Индуктор линейного цилиндрического электродвигателя, содержащий активный слой, представляющий собой набор модулей, каждый из которых состоит из катушки, намотанной на изоляционный каркас, выполненный в виде кольцевого элемента С-образного сечения с двумя торцовыми стенками, и ферромагнитного элемента в виде двух концентрически, расположенных колец, о т л и ч, а ю шийся тем, что, с целью повышения энергетических показателей и упрощения конструкции, внешняя сторона по крайней мере одной торцовой стенки каждого каркаса снабжена выступами, а концентрические кольца каждого ферромагнитного элемента соединены радиальными ребрами с образованием между ними свободных полостей,. по форме повторя-. ющих выступы каркасов, в которых размещены указанные выступы, причем ребра каждого последующего ферромагнитного элемента относительно ребер предыдущего элемента смещены на угол, равный половине угла, образованного радиальными осями блиэрасположенных ребер ферромагнитного элемента, а выступы на торцовой стенке каждого послед1тющего каркаса относительно выступов на торцовой стенке предыдущего каркаса смещены между собой также на угол, равный половине угла, образованного радиальными осями близрасположенных ребер ферромагнитного, элемента, 2. Индуктор по п. 1, о т л и ч аю щ и Й с я тем, что выступы на одной торцовой стенке каждого изоляционного каркаса относительно аналогичных выступов на другой его торцовой стенке смещены между собой на угол, равный половине угла, образованного радиальными осями близрасположенных ребер ферромагнитного элемента.

32 6 11

17

1603495

16034 95

16034 95

1б

4Ь fg

Составитель Т. Цынская

Редактор А. Иаковская Техред М.Дидык Корректор Л. Бескид

Заказ 3392 Тираж 442 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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