Линейный асинхронный электропривод

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для дискретных электроприводов с шаговым перемещением. Технический результат состоит в повышении кпд за счет уменьшения электрических потерь. Электропривод 1 содержит индуктор 2 из двух сердечников с обмоткой из отдельных катушек 3 на зубцах сердечников 4 и электропроводящий якорь 5. На зубцах индуктора расположены по два экранирующих витка 6 c выводами, соединенными с герконовыми реле 8, катушки которых соединены с коммутирующим устройством 9, обеспечивающим одновременное замыкание по меньшей мере восьми экранирующих витков, размещенных на четырех соседних зубцах обоих сердечников и образующих первоначальный ряд. У первых двух зубцов на каждом сердечнике замкнуты витки, экранирующие их правые части в направлении слева направо, а на третьих и четвертых зубцах - витки, экранирующие их левые части. Для начала шага якоря коммутирующее устройство размыкает два витка, экранирующих левые части четвертых зубцов обоих сердечников, а для завершения шага - витки, экранирующие правые части их первых, и замыкает витки, экранирующие правые части их вторых и третьих зубцов, и витки, экранирующие левые части их четвертых и пятых зубцов. После совершения шага коммутирующее устройство размыкает дополнительные и экранирующие витки на втором и третьем зубцах каждого нового образованного ряда. На каждом зубце дополнительно размещены на сторонах зубцов сердечников, примыкающих друг к другу, короткозамкнутые витки, частично их экранирующие и перпендикулярные виткам, экранирующим правые и левые части каждого их зубца. 7 ил.

 

Изобретение относится к области электротехники, а точнее - к электроприводам, предназначенным для реализации дискретных линейных перемещений.

Известны линейные асинхронные электроприводы, содержащие индукторы, состоящие из сердечников с катушками многофазной обмотки, расположенными на его зубцах, выводы катушек соединены с коммутирующим устройством, и электропроводящие якори (см. например, пат. РФ №2068613, МПК H02K 4/02, Н02Р 7/62 1977 г.; пат. РФ №2279752, МПК H02K 41/025, Н02Р 25/06 2005 г.; пат. РФ №2472275, МПК H02K 41/025 2013 г.).

Наиболее близким по своей технической сущности к заявляемому является линейный асинхронный электропривод (см. патент РФ №2472275, МПК H02K 41/025 2013 г.), линейный асинхронный электропривод, содержащий индуктор, состоящий из двух сердечников, на зубцах которых размещены катушки обмотки, электропроводящий якорь и коммутирующее устройство, причем в верхних частях зубцов расположены по два экранирующих витка, выводы которых соединены, например, с контактами герконовых реле, катушки которых соединены с коммутирующим устройством, обеспечивающим возможность одновременного замыкания, по меньшей мере, восьми экранирующих витков, размещенных на первых четырех зубцах обоих сердечников индуктора и образующих первоначальный ряд, причем у первых двух зубцов на каждом сердечнике замкнуты витки, экранирующие их правые части в направлении слева направо, а на третьем и четвертом зубцах каждого сердечника замкнуты витки, экранирующие их левые части, причем для начала шага электропроводящего якоря коммутирующее устройство размыкает два витка, экранирующих левые части четвертых зубцов первоначального ряда, а для завершения шага размыкает витки, экранирующие правые части первых зубцов первоначального ряда, и замыкает витки, экранирующие правые части второго и третьего зубцов каждого из сердечников, и витки, экранирующие левые части четвертого и пятого зубцов обоих сердечников, при этом образуется новый ряд, аналогичный первоначальному, причем на каждом зубце обоих сердечников размещены дополнительные экранирующие витки, расположенные в направлении, перпендикулярном виткам, экранирующим правые и левые части каждого зубца, при этом дополнительные экранирующие витки установлены на сторонах зубцов сердечников, примыкающих друг к другу, выводы дополнительных экранирующих витков также соединены с герконовыми реле, катушки которых подключены к коммутирующему устройству.

Данный линейный асинхронный электропривод имеет пониженное значение коэффициента полезного действия (КПД) из-за электрических потерь мощности в дополнительных экранирующих витках, размещенных на вторых и третьих зубцах сердечников индуктора каждого нового ряда, над которыми расположен электропроводящий якорь после совершения шага. Это - недостаток прототипа.

Технической задачей настоящего изобретения является устранение отмеченного недостатка и разработка конструкции линейного асинхронного электропривода с увеличенным КПД.

Решение технической задачи достигается тем, что в линейном асинхронном электроприводе, содержащем индуктор, состоящий из двух сердечников, на зубцах которых размещены катушки обмотки, электропроводящий якорь и коммутирующее устройство, причем в верхних частях зубцов расположены по два экранирующих витка, выводы которых соединены, например, с контактами герконовых реле, катушки которых соединены с коммутирующим устройством, обеспечивающим возможность одновременного замыкания, по меньшей мере, восьми экранирующих витков, размещенных на первых четырех зубцах обоих сердечников индуктора и образующих первоначальный ряд, причем у первых двух зубцов на каждом сердечнике замкнуты витки, экранирующие их правые части в направлении слева направо, а на третьем и четвертом зубцах каждого сердечника замкнуты витки, экранирующие их левые части, причем для начала шага электропроводящего якоря коммутирующее устройство размыкает два витка, экранирующих левые части четвертых зубцов первоначального ряда, а для завершения шага размыкает витки, экранирующие правые части первых зубцов первоначального ряда, и замыкает витки, экранирующие правые части второго и третьего зубцов каждого из сердечников, и витки, экранирующие левые части четвертого и пятого зубцов обоих сердечников, при этом образуется новый ряд, аналогичный первоначальному, причем на каждом зубце обоих сердечников размещены дополнительные экранирующие витки, расположенные в направлении, перпендикулярном виткам, экранирующим правые и левые части каждого зубца, при этом дополнительные экранирующие витки установлены на сторонах зубцов сердечников, примыкающих друг к другу, выводы дополнительных экранирующих витков также соединены с герконовыми реле, катушки которых подключены к коммутирующему устройству, согласно изобретению после завершения шага коммутирующее устройство размыкает дополнительные и экранирующие витки, расположенные на втором и третьем зубце каждого нового ряда.

Возможность отключения дополнительных экранирующих витков, размещенных на втором и третьем зубцах каждого нового ряда, - этот признак определяет новизну и существенное отличие данного технического решения.

В дальнейшем изобретение поясняется примером его конкретного выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых

фиг. 1 изображает общий вид линейного асинхронного электропривода (фрагмент поперечного сечения);

фиг. 2 изображает вид сверху линейного асинхронного электропривода (фрагмент) с короткозамкнутыми экранирующими витками, выводы которых соединены с герконовыми реле, катушки которых подключены к коммутирующему устройству, и дополнительно размещенными экранирующими витками, катушки которых соединены с коммутирующим устройством;

фиг. 3 изображает витки, экранирующие правые части на первых двух зубцах обоих сердечников, и витки, экранирующие левые части на третьем и четвертом зубцах обоих сердечников индуктора (замкнутые накоротко витки обозначены сплошными жирными линиями, разомкнутые витки показаны жирными штриховыми линиями);

фиг. 4 - то же, что и на фиг. 3, но при разомкнутых экранирующих витках на четвертых зубцах обоих сердечников индуктора;

фиг. 5 - то же, что и на фиг. 4, но при разомкнутых витках, экранирующих правые и левые части на первых зубцах обоих сердечников индуктора и замкнутых витках, экранирующих правые части второго и третьего зубцов обоих сердечников индуктора, и замкнутых витках, экранирующих левые части четвертого и пятого зубцов обоих сердечников индуктора, дополнительные витки, экранирующие первые зубцы сердечников, разомкнуты, при этом разомкнуты дополнительные витки, экранирующие вторые и третьи зубцы обоих сердечников;

фиг. 6 изображает упрощенную схему подключения катушек герконовых реле к коммутирующему устройству (причем показаны только контакты герконовых реле, а катушки реле на фиг. 6 не изображены), показана упрощенно и схема подключения герконовых реле, соединенных с выводами дополнительных экранирующих витков;

фиг. 7 изображает силы поперечной стабилизации, действующие на электропроводящий якорь.

Линейный асинхронный электропривод 1 (фиг. 1) содержит индуктор, состоящий из двух сердечников 2 (на фиг. 1 второй сердечник не виден) с обмотками, состоящими из отдельных катушек 3, расположенных на их зубцах 4, и электропроводящий якорь 5. В верхних частях зубцов 4 обоих сердечников индуктора расположены по два экранирующих витка 6, выводы которых соединены, например, с герконовыми реле (на фиг. 1 не показано), катушки которых соединены с коммутирующим устройством (на фиг. 1 не показано), на зубцах обоих сердечников дополнительно размещены экранирующие витки 7.

На фиг. 2 показан вид сверху линейного асинхронного электропривода 1, состоящего из двух сердечников 2 с размещенными на их зубцах 4 короткозамкнутыми экранирующими витками 6, выводы которых соединены с герконовыми реле 8 и коммутирующим устройством 9. На сторонах зубцов 4 обоих сердечников 2, примыкающих друг к другу, дополнительно размещены экранирующие витки 7, выводы которых подключены к герконовым реле 10. Стрелками F1 и F2 показаны направления сил поперечной стабилизации, действующих на электропроводящий якорь 5 до совершения шага.

На фиг. 3 показан линейный асинхронный электропривод, что и на фиг. 1, но с витками 6, экранирующими правые части первых и вторых зубцов 4 обоих сердечников (на фиг. 3 второй сердечник не виден) и экранирующими левые части третьих и четвертых зубцов 4 обоих сердечников и дополнительно размещенными на зубцах экранирующими витками 7. Стрелками F3 и F4 показаны направления сил, действующих на электропроводящий якорь 5 до совершения шага, F3 - усилия, действующие слева направо, F4 - усилия, действующие справа налево. Здесь 2F3=2F4.

На фиг. 4 показано то же, что и на фиг. 3, но при обоих разомкнутых экранирующих витках 6 на четвертых зубцах 4 (сплошной линией обозначены замкнутые герконами витки, а штриховой линией обозначены разомкнутые герконами витки) обоих сердечников (на фиг. 4 второй сердечник не виден). Видно, что 2F3>F4.

На фиг. 5 показано то же, что и на фиг. 4, но при разомкнутых витках 6, экранирующих правые и левые части первых зубцов 4 обоих сердечников, и замкнутых витках, экранирующих правую часть вторых зубцов 4 обоих сердечников, и замкнутых витках, экранирующих левую часть пятых зубцов 4 обоих сердечников (на фиг. 5 второй сердечник не виден), и разомкнутых витках, экранирующих правые и левые части третьих и четвертых зубцов, и иллюстрирует завершенный шаг: перемещение электропроводящего якоря 5 на одно зубцовое деление. Дополнительные экранирующие витки 7 на первых зубцах сердечников разомкнуты (штриховая линия). Здесь F3=F4.

На фиг. 6 показана упрощенная схема подключения катушек 3 обмоток обоих сердечников линейного асинхронного электропривода к коммутирующему устройству 9 при помощи контакта 11. Коммутирующее устройство подключено к источнику однофазного напряжения 12. Экранирующие витки 6, размещенные на зубцах обоих сердечников индуктора линейного асинхронного электропривода, соединены с герконовыми реле (на фиг. 6 не показаны), выводы катушек которых соединены с коммутирующим устройством 9. На фиг. 6 контакты этих герконовых реле показаны схематично и обозначены позициями 13-44. Контакты герконовых реле, соединенных с выводами дополнительных экранирующих витков, обозначены позициями 45-60.

На фиг. 7 показан вид сверху линейного асинхронного электропривода 1, состоящего из двух сердечников 2 с размещенными на их зубцах короткозамкнутыми экранирующими витками 7. Стрелками F1 и F2 показаны направления сил поперечной стабилизации, действующих на электропроводящий якорь 5.

Рассмотрим работу данного линейного асинхронного электропривода. При замыкании контакта 11 коммутирующего устройства 9 подается переменное напряжение на катушки 3 обмотки индуктора 1 (фиг. 1 - фиг. 6). По катушкам 3 потечет однофазный ток, который создает пульсирующее магнитное поле. Далее коммутирующее устройство 9 замыкает контакты герконов 15, 16, 19, 20, 21, 22, 25 и 26. Витки 6, экранирующие правые части первых и вторых зубцов 4 и экранирующие левые части третьих и четвертых зубцов 4 обоих сердечников, становятся короткозамкнутыми. В результате магнитные поля четырех зубцов, образующих первоначальный ряд, становятся эллиптическими и встречно-направленными. При пересечении эллиптическими магнитными полями электропроводящего якоря 5 в нем индуктируются электродвижущие силы (ЭДС), под действием которых в электропроводящем якоре потекут вихревые токи. В результате взаимодействия эллиптических магнитных полей с токами электропроводящего якоря, ими индуктированными, создаются механические усилия F3 и F4, направленные от неэкранированных частей зубцов обоих сердечников индуктора к экранированным. Усилия F3, созданные при взаимодействии эллиптических магнитных полей первых двух зубцов с токами, ими индуктированными в электропроводящем якоре, будут действовать слева направо и будут равны усилиям F4, созданным при взаимодействии эллиптических магнитных полей третьего и четвертого зубцов обоих сердечников статора с токами, ими индуктированными в электропроводящем якоре и направленным справа налево. Усилия F3 и F4 взаимно уравновешиваются, и электропроводящий якорь будет неподвижен (ΣF3=ΣF4). При взаимодействии эллиптических магнитных полей в поперечном направлении с вихревыми токами, ими индуктированными, создаются механические встречно-направленные поперечные усилия F1 и F2, действующие на электропроводящий якорь 5 (фиг. 2). Так как дополнительные короткозамкнутые витки 7 всегда замкнуты, то усилия F1 и F2 поперечной стабилизации уравновешивают друг друга и удерживают электропроводящий якорь 5 в первоначальном положении (ΣF1=ΣF2), симметричном относительно индуктора.

Для начала шага электропроводящего якоря 5 коммутирующее устройство 9 размыкает контакты 25 и 26 герконового реле и витки 6, экранирующие обе части четвертых зубцов 4 обоих сердечников, будут разомкнутыми. Усилия F3 будут больше усилий F4 (2F3>F4), т.к. усилия F4 будут создаваться при взаимодействии эллиптического магнитного поля только одних третьих зубцов 4 обоих сердечников с токами электропроводящего якоря, им индуктированными. Усилия F1 будут иметь ту же самую величину, что и ранее. Под действием разности усилий (ΔF=2F3-F4) электропроводящий якорь 5 начнет перемещаться слева направо (фиг. 4). Усилия F1 и F2 будут осуществлять поперечную автоматическую стабилизацию электропроводящего якоря 5 относительно индуктора при его перемещении.

Для завершения шага электропроводящего якоря на одно зубцовое деление и фиксации электропроводящего якоря в новом положении коммутирующее устройство 9 размыкает контакты 15 и 16, витки 6, экранирующие правые части первых зубцов 4 обоих сердечников, перестают быть короткозамкнутыми, одновременно коммутирующее устройство размыкает контакты 25 и 26 и замыкает контакты 23 и 24, при этом становятся разомкнутыми витки 6, экранирующие левые части третьих зубцов 4 обоих сердечников, и короткозамкнутые витки 6, экранирующие правые части третьих зубцов 4 обоих сердечников. Одновременно коммутирующее устройство замыкает контакты 27 и 28 пятых зубцов 4 обоих сердечников и образуется новый ряд из четырех зубцов на обоих сердечниках (фиг. 5 и фиг. 6). Электропроводящий якорь 5 перемещается на одно зубцовое деление и фиксируется в новом положении. Усилия F3 и F4 снова становятся равными. В случае поперечного смещения якоря 5 относительно индуктора линейного асинхронного электропривода (фиг. 7) нарушится равновесие усилий F1 и F2. В этом случае усилия F1 станут меньше усилий F2 за счет того, что усилия F1, создаваемые при взаимодействии бегущего сверху вниз эллиптического поля с токами, протекающими в части электропроводящего якоря 5, расположенной над зубцами верхнего сердечника (фиг. 2), будут меньше усилий F2, создаваемых при взаимодействии эллиптических полей (за счет короткозамкнутых витков 7), бегущих снизу вверх (фиг. 7) с полями, ими индуктированными в части электропроводящего якоря 5, расположенной над нижним сердечником 2. Так как в последнем случае усилия F2>F1 за счет того, что над неэкранированной частью зубцов 4 нижнего сердечника 2 (фиг. 7) будет располагаться большая часть поверхности (площади) электропроводящего якоря 5 и эти усилия F2, действующие от неэкранированных частей зубцов 4 к их экранированным частям, будут больше, чем усилия F1 (т.к. над зубцами верхнего сердечника 2 будет расположена меньшая площадь электропроводящего якоря 5), под действием разности этих усилий ΣF2=ΣF1 электропроводящий якорь 5 вернется в прежнее симметричное положение, как это показано на фиг. 2. После совершения шага электропроводящего якоря коммутирующее устройство размыкает контакты 45 и 46 герконовых реле, соединенных с выводами дополнительных экранирующих витков 7, размещенных на первых зубцах сердечников индуктора, поэтому в этих витках тока не будет. Кроме того, после совершения шага коммутирующее устройство замыкает контакты 47 и 48, замыкает дополнительные экранирующие витки на первом зубце нового ряда, размыкает контакты 49 и 50 на втором зубце и 51 и 52 на третьем зубце нового ряда, замыкает контакты 53 и 54 на четвертом зубце нового ряда.

По сравнению с прототипом увеличен КПД линейного асинхронного электропривода. КПД заявляемого устройства будет выше вследствие отсутствия электрических потерь в отключенных дополнительных экранирующих витках на вторых и третьих зубцах каждого вновь образованного после совершения шага ряда.

Линейный асинхронный электропривод, содержащий индуктор, состоящий из двух сердечников, на зубцах которых размещены катушки обмотки, электропроводящий якорь и коммутирующее устройство, причем в верхних частях зубцов расположены по два экранирующих витка, выводы которых соединены, например, с контактами герконовых реле, катушки которых соединены с коммутирующим устройством, обеспечивающим возможность одновременного замыкания по меньшей мере восьми экранирующих витков, размещенных на первых четырех зубцах обоих сердечников индуктора и образующих первоначальный ряд, причем у первых двух зубцов на каждом сердечнике замкнуты витки, экранирующие их правые части в направлении слева направо, а на третьем и четвертом зубцах каждого сердечника замкнуты витки, экранирующие их левые части, причем для начала шага электропроводящего якоря коммутирующее устройство размыкает два витка, экранирующих левые части четвертых зубцов первоначального ряда, а для завершения шага размыкает витки, экранирующие правые части первых зубцов первоначального ряда, и замыкает витки, экранирующие правые части второго и третьего зубцов каждого из сердечников, и витки, экранирующие левые части четвертого и пятого зубцов обоих сердечников, при этом образуется новый ряд, аналогичный первоначальному, причем на каждом зубце обоих сердечников размещены дополнительные экранирующие витки, расположенные в направлении, перпендикулярном виткам, экранирующим правые и левые части каждого зубца, при этом дополнительные экранирующие витки установлены на сторонах зубцов сердечников, примыкающих друг к другу, при этом выводы дополнительных экранирующих витков также соединены с герконовыми реле, катушки которых подключены к коммутирующему устройству, отличающийся тем, что после завершения шага коммутирующее устройство размыкает дополнительные и экранирующие витки, расположенные на втором и третьем зубцах каждого нового ряда.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике, точнее к шаговым электродвигателям, предназначенным для дискретных электроприводов. Технический результат состоит в обеспечении шагового и продольного перемещения гладкого ротора.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для передачи вращения электродвигателя к часовому механизму стрелочных часов или других механических устройств.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в шаговом электроприводе, в котором не шаговый электродвигатель работает в шаговом режиме и расположен на некотором расстоянии от источника управляющего напряжения.

Изобретение относится к электротехнике, к дискретным электроприводам. .

Изобретение относится к электротехнике, к шаговым электродвигателям и может быть использовано в дискретных электроприводах в робототехнике и системах автоматики.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в дискретных электроприводах, предназначенных для осуществления дискретных линейных перемещений.

Изобретение относится к области электротехники и позволяет реализовать шаговое перемещение электропроводящего якоря линейного асинхронного электропривода и предназначено для дискретных электроприводов.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в робототехнике и системах автоматики для регулирования шагового перемещения. .

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для дискретных электроприводов. .

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в робототехнике и системах автоматики для регулирования шагового перемещения. .

Использование: в области электротехники. Технический результат состоит в повышении усилия поперечной стабилизации, возникающего при смещении индуктора линейного асинхронного двигателя (ЛАД) относительно вторичного элемента (ВЭ).

Использование: в области электротехники. Технический результат – повышение усилия поперечной стабилизации при боковом смещении вторичного элемента относительно индуктора.

Изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно к насосному оборудованию нефтедобычи. Установка содержит корпус (1), линейный электродвигатель (2), вторичный элемент (7), плунжеры (8, 9), цилиндры (10, 11), две пары входных и выходных клапанов (14, 15) и (17, 18).

Изобретение относится к электротехнике, к линейным асинхронным двигателям и может использоваться в высокоскоростном транспорте. Технический результат состоит в повышении плавности прохождения криволинейных участков высокоскоростным транспортным экипажем.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к линейным асинхронным электродвигателям, и может быть использовано в высокоскоростном наземном транспорте. Технический результат состоит в облегчении прохождения криволинейного участка высокоскоростным транспортным экипажем.

Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть использовано для ускорения макротел, моделирования микрометеоритов и техногенных частиц, применяться в физике высокоскоростного удара.

Изобретение относится к приводу, оснащённому изогнутым линейным асинхронным электродвигателем. Технический результат заключается в повышении надёжности конструкции системы привода для работы при повышенном весе и инерции вращающейся рамы, а также в возможности увеличения центрального отверстия гентри.

Изобретение относится к электромеханике и может быть использовано в ударных приводах машин и механизмов. Технический результат заключается в повышении эффективности ударного электромеханического преобразователя.

Изобретение относится к электромеханике и может быть использовано в ударных приводах машин и механизмов, которые предназначены для создания циклических ударных импульсов, например, при деформации объектов в технологическом процессе.

Изобретение относится к электротехнике, к линейным асинхронным двигателям, и может быть использовано в высокоскоростном транспорте. Технический результат состоит в облечении прохождения криволинейных участков экипажем криволинейного транспорта.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к линейным асинхронным двигателям. Технический результат - увеличение тягового усилия. Линейный асинхронный двигатель содержит индуктор, состоящий из сердечника и многофазной обмотки, катушки которой образуют ряды в продольном и поперечном направлениях. Вторичный элемент содержит электропроводящую часть, расположенную на ферромагнитном основании. Электропроводящая часть содержит серединную часть, состоящую из электропроводящих стержней, перпендикулярных центральной части. К серединной части с обеих сторон примыкают боковые части, каждая из которых образована чередующимися электропроводящими стержнями, перпендикулярными центральной части, между которыми один за другим расположены электропроводящие стержни, параллельные центральной части. Перпендикулярные стержни боковых частей соединены между собой, образуя электропроводящие стержни в центральной части вторичного элемента. 3 ил.
Наверх