Стержневая линейная электрическая машина

Изобретение относится к электротехнике, к электрическим машинам возвратно-поступательного движения. Технический результат состоит в снижении затрат за счет повышении эффективности использования материалов. Стержневая линейная электрическая машина содержит бегун (1) и статор (2), состоящий из поперечного стержня (3) с обмоткой возбуждения (4) и двух продольных стержней (5) с якорной обмоткой (6). Продольные стержни (5) выполнены с круглым сечением. Бегун (1) охватывает продольные стержни (5). Охватывающие части (7) бегуна (1) выполнены с переменным сечением, площадь которого не меньше отношения расчетной величины магнитного потока на этом участке к расчетному значению магнитной индукции. Бегун (1) состоит из двух частей (7), охватывающих продольные стержни (5), и соединяющей перемычки (8) шириной l. Статор (2) содержит два направляющих штока (9). Бегун (1) оснащен направляющими втулками (10), охватывающими направляющие штоки (9). 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение.

Изобретение относится к разделу электричества, а именно, к электрическим машинам возвратно-поступательного движения и может быть использовано при создании электроприводов.

Уровень техники.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является стержневая линейная электрическая машина, содержащая бегун и статор, состоящий из поперечного стержня с обмоткой возбуждения и двух продольных стержней с якорной обмоткой, (см. патент RU №203 8680).

В известной машине якорная обмотка состоит из прямоугольных витков, лобовые части, которых не взаимодействуют с рабочим магнитным потоком, что приводит к ограничению тягового усилия и к неэффективному использованию обмотки. При этом для прямоугольника отношение периметра к площади не является минимальным, что приводит к перерасходу обмоточного провода. Кроме того, технология изготовления прямоугольных стержней и пазов на них связана с повышенными материалоемкостью, трудоемкостью и энергоемкостью, что приводит к удорожанию машины. Не все участки бегуна имеют сечение, площадь которого равна отношению расчетной величины магнитного потока на этом участке к расчетному значению магнитной индукции, что приводит либо к перенасыщению участков, либо к перерасходу ферромагнитного материала и утяжелению машины.

Раскрытие изобретения.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в снижении затрат на изготовление магнитной системы машины, повышении эффективности использования ферромагнитного материала, обмотки и уменьшении расхода обмоточного провода.

Технический результат заключается в обеспечении равномерного взаимодействия всех участков якорной обмотки с рабочим магнитным потоком и равномерного магнитного насыщения всех участков охватывающей части бегуна, повышении тягового усилия, уменьшении длины провода якорной обмотки, снижении материалоемкости машины, трудоемкости и энергоемкости изготовления продольных стержней машины.

Технический результат обеспечивается следующей совокупностью признаков: стержневая линейная электрическая машина, содержащая бегун и статор, состоящий из поперечного стержня с обмоткой возбуждения и двух продольных стержней с якорной обмоткой, отличающаяся тем, что продольные стержни выполнены с круглым сечением, а бегун охватывает продольные стержни, при этом охватывающие части бегуна выполнены с переменным сечением, площадь которого равна отношению расчетной величины магнитного потока на этом участке к расчетному значению магнитной индукции.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, и технический результат взаимосвязаны следующим образом.

Обеспечение равномерного взаимодействия всех участков якорной обмотки с рабочим магнитным потоком и равномерного магнитного насыщения всех участков охватывающей части бегуна, повышение тягового усилия, уменьшение длины провода якорной обмотки, снижение материалоемкости машины, трудоемкости и энергоемкости изготовления продольных стержней машины снижает затраты на изготовление магнитной системы машины, повышает эффективность использования ферромагнитного материала, обмотки и уменьшает расход обмоточного провода.

Краткое описание чертежей.

На фиг.1 изображена стержневая линейная электрическая машина, на фиг.2 - половина бегуна.

Осуществление изобретения.

Изобретение может быть осуществлено следующим образом.

У стержневой линейной электрической машины, содержащей бегун и статор, состоящий из поперечного стержня с обмоткой возбуждения и двух продольных стержней с якорной обмоткой, продольные стержни выполнены с круглым сечением, а бегун охватывает продольные стержни, при этом охватывающие части бегуна выполнены с переменным сечением, площадь которого не меньше отношения расчетной величины магнитного потока на этом участке к расчетному значению магнитной индукции (см. чертеж).

Таким образом, назначение изобретения - применение его в качестве стержневой линейной электрической машины - реализуется.

Сведения, подтверждающие возможность получения при осуществлении изобретения технического результата (причинно-следственная связь существенных признаков с указанным техническим результатом), состоят в следующем.

Выполнение продольных стержней с круглым сечением, а бегуна - охватывающим продольные стержни, при этом охватывающие части бегуна выполнены с переменным сечением, площадь которого не меньше отношения расчетной величины магнитного потока на этом участке к расчетному значению магнитной индукции, приводит к равномерному взаимодействию всех участков якорной обмотки с рабочим магнитным потоком и равномерному магнитному насыщению всех участков охватывающей части бегуна, повышению тягового усилия, уменьшению длины провода якорной обмотки, снижению материалоемкости машины, трудоемкости и энергоемкости изготовления продольных стержней машины. При этом снижение материалоемкости, трудоемкости и энергоемкости обусловлено тем, что для изготовления стержней прямоугольного сечения, в отличие от стержней круглого сечения подобрать заготовку с небольшими припусками практически невозможно, поэтому для изготовления первых приходится срезать больше металла. Кроме того, круглый стержень может быть обработан при одной установке на станке, а для прямоугольного требуется как минимум четыре установки (по числу граней). Все участки бегуна имеют сечение, площадь которого равна отношению расчетной величины магнитного потока на этом участке к расчетному значению магнитной индукции, что исключает как перенасыщение участков, так и перерасход ферромагнитного материала и утяжеление машины.

Следовательно, совокупность существенных признаков достаточна для достижения обеспечиваемого изобретением технического результата.

Описание конструкции устройства:

У стержневой линейной электрической машины, содержащей бегун 1 и статор 2, состоящий из поперечного стержня 3 с обмоткой возбуждения 4 и двух продольных стержней 5 с якорной обмоткой 6, продольные стержни 5 выполнены с круглым сечением, а бегун 1 охватывает продольные стержни 5, при этом охватывающие части 7 бегуна 1 выполнены с переменным сечением, площадь которого не меньше отношения расчетной величины магнитного потока на этом участке к расчетному значению магнитной индукции.Бегун 1 состоит из двух частей 7, охватывающих продольные стержни 5, и соединяющей перемычки 8 шириной l. Толщина охватывающей части бегуна b удовлетворяет соотношению b=lφ/(2·180), где φ - угол в градусах дуги внутренней окружности охватывающей части бегуна 1 в соответствующем месте. Внешняя огибающая охватывающей части бегуна 1 в полярных координатах удовлетворяет соотношению ρ=R+δ+lφ/(2·180), где R - радиус продольного стержня, δ - величина рабочего воздушного зазора машины. Статор 2 содержит два направляющих штока 9. Направляющие штоки 9 выполнены из немагнитного материала. Бегун 1 оснащен направляющими втулками 10, охватывающими направляющие штоки 9.

Машина работает следующим образом.

Обмотка возбуждения 4 создает магнитный поток, который локализуется в поперечном стержне 3, первом продольном стержне 5, бегуне 1 и втором продольном стержне. Магнитный поток в рабочих воздушных зазорах взаимодействует с током якорной обмотки 6, в результате чего в соответствии с законом Ампера возникает тяговое усилие. Магнитный поток в рабочих зазорах распределен равномерно вдоль окружности продольных стержней 5, поэтому все участки якорной обмотки 6, находящейся под полюсами бегуна 1, используются для создания тягового усилия.

Таким образом, у предлагаемой стержневой линейной электрической машины, в отличие от прототипа, снижаются затраты на изготовление магнитной системы машины, повышается эффективность использования ферромагнитного материала, обмотки и уменьшается расход обмоточного провода.

Эффективность предлагаемой стержневой линейной электрической машины обусловливается ее улучшенной конструкцией.

1. Стержневая линейная электрическая машина, содержащая бегун и статор, состоящий из поперечного стержня с обмоткой возбуждения и двух продольных стержней с якорной обмоткой, отличающаяся тем, что продольные стержни выполнены с круглым сечением, а бегун охватывает продольные стержни, при этом охватывающие части бегуна выполнены с переменным сечением, площадь которого равна отношению расчетной величины магнитного потока на этом участке к расчетному значению магнитной индукции.

2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что бегун состоит из двух частей, охватывающих продольные стержни, и соединяющей перемычки шириной l.

3. Машина по п.1 или 2, отличающаяся тем, что толщина охватывающей части бегуна b удовлетворяет соотношению b=lφ/(2·180), где φ - угол в градусах дуги внутренней окружности охватывающей части бегуна в соответствующем месте.

4. Машина по п.1 или 2, отличающаяся тем, что внешняя огибающая ρ охватывающей части бегуна в полярных координатах удовлетворяет соотношению ρ=R+δ+lφ/(2·180), где R - радиус продольного стержня, δ - величина рабочего воздушного зазора машины.

5. Машина по п.1, отличающаяся тем, что статор содержит два направляющих штока.

6. Машина по п.5, отличающаяся тем, что направляющие штоки выполнены из немагнитного материала.

7. Машина по п.1 или 5, отличающаяся тем, что бегун оснащен направляющими втулками, охватывающими направляющие штоки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в дискретных электроприводах. Технический результат состоит в повышении кпд в режиме фиксации якоря после совершения шага.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для электроприводов с прямолинейным движением рабочих органов. .

Изобретение относится к области электротехники, а именно к электрическим машинам возвратно-поступательного движения, и может быть использовано при создании электроприводов.

Изобретение относится к электрическому линейному приводному устройству, содержащему внешний корпус, в котором приводная часть узла привода, выполненная в форме электродинамического линейного прямого привода, вставлена вдоль оси подобно картриджу, так чтобы выходной стержень привода узла привода выдавался из передней стороны внешнего корпуса; и приводная часть имеет внешний корпус привода, в котором размещено стационарное приводное катушечное приспособление и подвижный вдоль оси якорь, который соединен с выходным стержнем привода и имеет магнитное приводное устройство, средство определения положения для определения, по меньшей мере, одного положения вдоль оси подвижного узла, содержащего якорь и выходной стержень привода, и средство центрального электрического интерфейса, соединенного как с приводным катушечным приспособлением, так и со средством определения положения, для внешней электрической связи.

Изобретение относится к электротехнике, предназначено для дискретных электроприводов и позволяет реализовать шаговое перемещение электропроводящего якоря линейного асинхронного электропривода (ЛАЭ) и стабилизацию в продольном и поперечном направлениях.

Изобретение относится к электротехнике, к линейным асинхронным двигателям и может быть использовано в высокоскоростном наземном транспорте. .

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для дискретных электроприводов в робототехнике. .

Изобретение относится к электротехнике, к электрическим машинам с линейным перемещением рабочего органа, и может быть использовано в приводах молотов кузнечно-прессового оборудования.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к оборудованию, применяемому в ограниченном пространстве, например к подземному оборудованию для подъема нефти из скважин, и может быть использовано для откачки пластовых вод и добычи различных полезных ископаемых, находящихся под землей на больших глубинах в жидком состоянии.

Изобретение относится к области электротехники и может использоваться в качестве привода импульсных виброисточников для сейсморазведки. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах ударного действия с линейным электромагнитным двигателем, например в приводах электромагнитных прессов и в других импульсных устройствах с поступательным движением рабочего органа.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для возбуждения электромагнитного силового привода вибрационного типа, предпочтительно применяемого в электробритве для сообщения подвижному телу возвратно-поступательного движения.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в зависимости от режима работы для преобразования электрической энергии в энергию давления жидкости либо энергии давления жидкости в электрическую энергию.

Изобретение относится к области электромеханики и может быть использовано в системах автоматики для регулируемого привода механизмов с поступательным перемещением исполнительного органа.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах автоматического регулирования, контроля и управления с неограниченным углом поворота рабочего органа.

Изобретение относится к электротехнике , к электромашиностроению и может быть использовано в устройствах автоматики для перемещения точных механизмов. .

Изобретение относится к электротехнике . .

Изобретение относится к электротехнике . .

Группа изобретений относится к двигателям с возвратно-поступательным движением якоря или системы катушек. Вращательное устройство содержит линейно-вращательный преобразователь, узел магнитного статора и два электромагнитных исполнительных механизма, каждый из которых содержит обмотку, совершающую возвратно-поступательное движение. Привод вращения содержит узел магнитного статора, исполнительный механизм, содержащий обмотку, выполненную с возможностью совершать возвратно-поступательное движение внутри магнитных полей. Линейно-вращательный преобразователь сопряжен с исполнительным механизмом и ободом колеса. Привод вращения содержит вращающий элемент, первый и второй линейные исполнительные механизмы, включающие фиксированные элементы и подвижные элементы, которые перемещаются в линейном направлении. Опорная конструкция, на которую установлены первый и второй фиксированные элементы исполнительных механизмов. Узел преобразования сопряжен с вращающимся элементом и с подвижными элементами исполнительных механизмов. Технический результат заключается в снижении неподрессоренной массы транспортного средства. 3 н. и 59 з.п. ф-лы, 70 ил.

Изобретение относится к электротехнике, к электрическим машинам возвратно-поступательного движения. Технический результат состоит в снижении затрат за счет повышении эффективности использования материалов. Стержневая линейная электрическая машина содержит бегун и статор, состоящий из поперечного стержня с обмоткой возбуждения и двух продольных стержней с якорной обмоткой. Продольные стержни выполнены с круглым сечением. Бегун охватывает продольные стержни. Охватывающие части бегуна выполнены с переменным сечением, площадь которого не меньше отношения расчетной величины магнитного потока на этом участке к расчетному значению магнитной индукции. Бегун состоит из двух частей, охватывающих продольные стержни, и соединяющей перемычки шириной l. Статор содержит два направляющих штока. Бегун оснащен направляющими втулками, охватывающими направляющие штоки. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

Наверх