Магнитоэлектрический линейный двигатель

СООЗ СОВЕТСКИСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК Ц 9 Ъ УМ 11 А 1 01)5 Н 02 К 41 ПИ САНИ ОБР НИЯ ервичной ч ны постоянных ся с пластина- а, сдвинутыми ельно оси двивухстороннюю му зубцу котопостоянных тов однои полй части 11,выступами, рн зубцовой з ричн ными стор друг зубц тнос тельно еления ый эфф гнитно 2 з.п во л м азор ном ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1(71) Одесский политехнический институт(56) Авторское свидетельство СССРУ 136269, кл, Н 02 К 41/035, 983,(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано вприводах линейного перемещения, Цельизобретения - увеличение тягового ус- Ълия путем повьппения коэффициент использования постоянных магогов Двигатель состоит изти, содержащей пластимагнитов , чередующими 2 и 3 магнитопровов обе стороны относитгателя и образующимизубцовую зону, к каждрой прилегают пластинь ярности, и из вто; бразованной полюсазмещенными с обеих ны и сдвинутыми друга на половину первичной части.а кт достигается уве.9 о потока в воздушф-лы. 1 О ил.1582295 Корректор А,Обручар Заказ 2094 Тираж 451 Подписное НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открыт 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4 при ГКНТ СССР роиээодственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,1 едактйе Составитель Т,%исклей 5 и 6 и,соответственно, высотачасти ферромагнитных пластин 2 и 3,на которых установлены замыкатели 5и б, выбирается исходя из допустимого значения потока рассеяния ф(фиг.З), В образованных таким образом окнах 7 (фиг.3 и 4) верхней части магнитопровода якоря и окнах 8нижней его части устанавливаются секции 9 и 10 компенсационной обмотки(фиг.8) соответственно. Назначениеих аналогично"подобным обмоткам вращательных машин постоянного тока - компенсация влияния магнитного поля токов обмотки якоря на основное магнитное поле двигателя,Вторичная часть двигателя состоитиз ряда П-образных ферромагнитных полюсных структур 11 длиной в е лу каждая,.установленных одна от другойвдоль хода на расстоянии (2-ф).Ввиду специфики конструктивной схемы первичной части одна сторонакаждой из полюсных структур 11 вторичной части сдвинута относительнодругой на величину С /2, гдевеличина зубцового деления якоря,чем обеспечивается магнитная симметрия для проводников обмотки якоряобеих его сторон.Как у двигателя, выбранного.в качестве прототипа, так и в другихизвестных магнитоэлектрических линейных двигателях постоянного тока индукторного типа основной магнитныйпоток Ф возбуждается частью постоянного магйита, соответствующего пло"щади полюсного деления активнойповерхности якоря (Я =1 , гдел1 у - активная длина проводника обмотки якоря). Из соотношения, отражающего равен" ство магнитного потока в рабочем воздушном зазоре и в постоянном магните на площади в Я,=В " 1 = . - Л -магнитная индукция в рабочем воздушном зазоре определяется выражением(2) в в м ,.ф Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано вэлектроприводах возвратно"поступательного и прямолинейного перемеще 5ний производственных и транспортных механизмов.Цель изобретения - увсличение тягового усилия путем повышения коэффициента использования постоянных магнитов.На фиг. 1 изображена конструкциядвигателя, вид с торца;,на фиг,2 -сечениеА-А на фиг.1; на фиг.3 - се,чение Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - аксонометрия; на фиг,5 - аксонометриячастей магнитопровода якоря двигателя; на фиг.б - сечение Д-А на фиг.1,трапециевидной формы )1 на фиг.7 - 20фрагмент магнитопровода якоря с зубцами трапециевидной формы, аксоно,метрия; на фиг.8 - способ размещениясекций компенсационной обмотки, аксонометрия; на фиг.9 - способ компен1сации магнитного потока реакции якоря (представлена одна сторона яко.ря с замыкателем, условно расположенным в плоскости зубцов) на фиг.10 -то же, сдвиг на величину полюсного де ления,Магнитоэлектрический линейный двигатель (фиг.1 - 4) состоит из первичной части (магнитопровода якоря),включающей в себя пластиныпостоянных 3магнитов 1, чередующиеся с пластинами2 и 3 магнитопровода, которые сдвинуты в обе стороны относительно осидвигателя, Высота пластины Ь фбольше ширины магнитов Ьм на величинуыоы зубца Ь Ь 11 ф.п ЬмПри этом выступающие концы ферромагнитных пластин 2 образуют пазы дляукладки секций обмотки якоря 4 однойстороны двухстороннего магнитопровода якоря двигателя, а выступающиеконцы ферромагнитных пластин 3 образуют пазы другой его стороны, Таким образом, в предлагаемом двигателе ширина паза Ь = 2 Ь м+ ЬЮЧесть ферромагнитных пластин 3 взоне средней беспазовой части магнитопровода якоря объединена ферромагнит"нь 1 м эамыкателем 5, а часть пластин2 - ферромагнитным замыкателем 62295 6между полюсообразующимя структурами11, замыкается по следующей магнитнойцепи: пластины магнитов 1 (поляр-;.ностью Я к Ферромагчитным пласти" 5нам 2), ферромагнитные пластины 2.(в межполюсной зоне), замыкатель б,зубцовая зона пластин 2 в зоне полю"сов 11, воздушный зазор д полюсная структура 11, воздушный зазор д,зубцовая зона пластин 3 в зоне полюсной структуры 11, замыкатель 5, Фер"ромагнитные пластины 3 1 в межполюсной зоне , пластины магнитов 1 (полярностью Я к ферромагнитным пластинам 3).Учитывая, что при установке эамыкателей 5 и 6 магнитньй поток Ф =ф р+ Ф на каждом участке активной поверхности магнитопровода якоря площадью в г. 1возбуждаетсячетырьмя плгстинамн постоянных магнитов общей площадью Я, = 4 Я4 Ьм у, величина магнитной индук ции в рабочем воздушном зазоре определяется выражением Вв= В В описываемом двигателе (фиг,2)при прочих равных условиях 10 где Ьм - ширина постоянного магнита15 (коэффициент 2 учитывает то, что магнитный поток на каждой площади в й 1 у возбуждается двумя магнитами).Тогда 2 О Следовательно, уже в варианте изготовления двигателя без внешних згмыкателей 5 и 6 (фиг,2 - 4) при Ъ ,= величина магнитной индукции в рабочем воздушном зазоре в два раза больше, чем у прототипа, что увеличивает удельное тяговое усилие двигателя,С целью дальнейшего повышения коэффициента использования всех постоянных магнитов в предлагаемом двигателе все Ферромагнитные пластины (Фиг,З и 4), образующие зубцовую зону одной стороны магнитопровода якоря, 1объединяются Ферромагнитным з амыкателем 5, расположенным над средней беспазовой его зоной, а все Ферромагнитные пластины 2, образуюпде эубцовую зону первичной части объединяются Ферромагнитным замыкателем б, устанавливаемым под ее средней беспазовой частью.Такое расположение замыкателей 5 и б (Фиг.З - 5) позволяет дополнительно использовать для создания основного магнитного потока Ф (Фиг,1) все пластины постоянных магнитов 1, находящихся в данный момент в зоне промежутка между полюсообразующими структурами 11 (Фиг,З - 5).При наличии замыкателей 5 и б (Фиг.З - 5) дополнительный магнит 55 ный поток Ф, возбуждаеьый пластинами ми постоянных магнитов 1, находящихся в данный момент в зоне промежутка где Ь - коэффициент рассеяния магнита,Приняв ор= 0,8 и й1,25 получим для протогипа В 2 Ьм 1 Рч= (р ВуСй211 ЬмВ = 4 Б (5)ф м2т,е. замыкатели 5 и б (Фиг.3 и 4) уже при равенстве Ь = с позволяе Еют в четыре оаза увеличить величину магнитной индукции в рабочем воздушном зазоре по сравнению с прототипом и тем самым повысить коэффициент использования постоянных магнитов системы возбуждения двигателя до 1003 (приняв у прототипа за 503) при соответствующем увеличении его удель-. ного тягового усилия, Дальнейшее увеИличение значежя В у возможно путем выбора соответствующих значений Ь , и стоТаким образом, конструктивная схе" ма магнитопровода якоря двигателя позволяет получить высокие значения величины магнитной индукции в рабочем воздушном зазоре даже при исполь. зовании дешевых и широко распространенных постоянных магнитов с малыми значениями величины остаточной магнитной, индукции, например ферритов (В,= 0,2-0,4 т)С целью устранения влияния насыще ния стали зубцовой зоны магнитопровода якоря ферромагнитные пластины 12 и 13 (Фиг,б и 7), ограничивающие постоянные магниты 14, выполняются трапецеидальной формы, что при од 158229520 Установка замыкателей 5 и 6 (фиг.З 25 и 4) одновременно со значительнымувеличением магнитной индукции в рабочем воздушном зазоре и, соответст-,венно, увеличением удельного тяговогоусилия обеспечивает и путь замыканиямагнитного потока реакции якоря, минуя пластины постоянных магнитов 1(фиг.8 - 10), Такие двигатели возможны для использования в механизмахс основной статической нагрузкой со35сравнительно малыми требованиями к ди.намике электропривода, например длякамнерезных станков, транспортных установок и др, При встройке такого двигателя в ромьппленную установку, Ра 40ботающую в основном,в динамических ре"жимах, например машину термическойлибо лазерной резки, необходимымеры для компенсации магнитного поляреакции якоря, 45С целью компенсации магнитного поля реакции якоря на замыкателях 5 и 6(фиг,1, 3,8 - 1 О) размещаются секции9 и 10 компенсационной обмотки. Последние, как и их аналоги во вращательных двигателях постоянного тока, вклю-.чаются последовательно с обмоткойякоря так, чтобы магнитный потоксозданный токами их проводников, былнаправлен встречно магнитному потокуреакции якоря фр (фиг.8 - 10),Таким образом, предлагаемая конструктивная схема двигателя, в котором магнитопровод якоря образован новременном уменьшении степени насыщения зубцдв позволяет уменьшить.коэффициент воздушного зазора Кв и, соответственно, ИЦС воздушного зазора.В линейном двигателе в вариантеего исполнения без ферромагнитныхзамыкателей 5 и 6 магнитный потокреакции якоря ФР (фиг,2) резко осОлаблен наличием пути его замыканияряда пластин постоянных магнитов 1,обладающих, как известно значитель ным магнитным сопротивлением длявнешнегр магнитного потока, Следова, тельно, такой двигатель, обеспечиваяв рабочем воздушном зазоре магнитнуюиндукцию, большую, как минимум, вдва раза по сравнению с прототипом,, обладает и высокой перегрузочной спо, собностью, и, соответственно, высо ким быстродействием, что важно длядвигателей, встраиваемых в промьпнлен, ные механизмы, работающие в динамич ных режимах,компоновкой ориентированных поперекего длины чередующихся пластин постоянных магнитов 1 (фиг,2 - 4) иферромагнитных пластин 2 и 3, формирующих одновременно зубцовые зоныдвухсторонней перичной части, в которых размещены секции обмотки якоря 4,позволяет получить увеличение удельного тягового усилия двигателя посравнению с прототипом путем повышения значения магнитной индукции в рабочем воздушном зазоре (так как тяговое усилие Р-- В) при сохраненииего высокой перегрузочной способнос"ти как способом, присущим прототипу, так и использованием специальнойкомпенсационной обмотки,Двигатель работает следующим образом,1 ЩС постоянных магнитов 1 1 фиг.1и 2) создает магнитный поток фь, При.подаче питания на якорную обмотку 4ее проводники начинают обтекатьсятоком. Взаимодействием магнитного потока и токов проводников, лежащих про "тив ферромагнитных полюсов 11 вторичной части, создается электромагнитнаясила, под действием которой подвижнаячасть начинает перемещаться например, вправо для указанных направленийтока и потока по фиг,2, Электромеханический или полупроводниковый коммутатор переключает токи секций по мередвижения так, чтобы проводники якорной обмотки 4, находящиеся в каждыймомент против полюсов 11,имели однои то же направление при движении водну сторону. Регулирование скоростии реверс двигателя производится ана"логично методом, применяемым.в обычных электроприводах постоянного тока.Формула изобретения1, Иагнитоэлектрический линейный двигатель, состоящий из первичной части, содержащей зубчатый пластинчатый магнитопровод с обмотками якоря и элементами возбуждения в виде постоянных магнитов, и вторичной части в виде ферромагнитных полюсов, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения тягового усилия путем повышения коэффициента использования постоянных магнитов, постоянные магниты выполнены в виде отдельных элементов, чередующихся с пластинами магнитопровода, сдвинутыми в обе стороны от"носительно оси двигателявыступающие концы которых образуют двухстороннюю зубцовую зону, постоянные магниты одной полярности размещены собеих сторон каждого зубца, а полюса вторичной части размещены с обеих,сторон зубцовой зоны и сдвинуты друготносительно друга на половину зубцового деления первичной части. 1 О 2, Двигатель по п,1, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что он снабжен замыкателями магнитного потока, установленными на пластинах магнитопровода.3. Двигатель по п,2, о т л и ч аю щ и й с я тем, что он.снабжен компенсационными обмотками, размещенными на замыкателях магнитного потока. Г