Линейный двухфазный индукторный двигатель

(56) АвторскоеВ 1629905, кл л, %33зводственное об инение эвцев и И.М,Зильб свидетельство ССС Н 02 К 41/02, 1988(54) ЛИНЕЙНЫЙ ДТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛ(57) Использование:ном электроприводения: подвижныйкоторого состоит из ХФАЗНЫЙ ДУКлинейном прецизионСущность изобретелемент, двигатель лектромагнитных моГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в линейном прецизионном электроприводе. Известен линейный двухфазный индукторный двигатель, содержащий ферромагнитный зубчатый статор и подвижный. элемент, состоящий из четырех электромагнитных модулей, каждый из которых включает в себя два П-образных магнитопровода, обмотку управления и постоянный магнит, причем зубцовые эоны статорэ и подвижного элемента имеют одинаковый шаг т, Электромагнитные модули разных фаз, а также электромагнитные модули, принадлежащие одной фазе, смещены относительно друг друга вдоль направления движения на (и + 1/4) т, где и - любое целое число. П-образные магнитопроводы в каждом электромагнитном модуле взаимно смещены на целое число шагов т. Ю 1760609 дулей 2-5, каждый из которых включает в себя П-образные магнитопроводы б и 7, обмотку управления 8 и постоянный магнит возбуждения 9, П-образные магнитопроводы 6 и 7 в каждом электромагнитном модуле смещены на (и + 1/8) г, а электромагнитные модули 2 и 4, 3 и 5, принадлежащие одной фазе - на (и +1/2) т, где и - любое целое число, т - зубцовый шаг зубцовых зон статора и подвижного элемента, Такой сдвиг обеспечивает взаимную компенсацию слагаемых инструментальной паразитной силы тяги, что ведет к повышению точности регулирования силы тяги, 1 ил,При запитке обмоток управления линейного двигателя синусоидальным и косинусоидальным токами равной амплитуды возникает сила тяги, пропорциональная амплитуде токов.Недостатком известного устройства является относительно невысокая удельная сила тяги, обусловленная частичной взаим- Ц ной компенсацией тяговых усилий, создава- Д емых электромагнитными модулями. С 3Наиболее близким к предлагаемому д техническому решению является линейный двухфазный индукторный двигатель, содержащий ферромагнитный зубчатый статор и подвижный элемент, состоящий из четырех электромагнитных модулей. каждый из которых включает в себя два П-образных магнитопровода. обмотку упрвления и постоянный магнит, причем, зубцовые зоны статора и подвижного злемен 1 э пме,от оди- НЭКОВЫЙ Шаг Т, ЭЛЕКТромаГНн ГнЕ МОдуЛИ разных фаз смещены относиг,н,но другдруга вдоль направления движения на (и+ 1/4)т, где п - любое целое число. Электромагнитныее модули, принадлежащие одной фазе, а также П-образные магнитопроводы в каждомэлектромагнитном модуле взаимно смещены 5на целое число шагов т .Линейный индукторный двигатель обладает. достаточно высокой удельной силойтяги, однако характеризуется тем, что приобесточенных обмотках управления постоянные магниты электромагнитных модулейпорождают знакопеременную паразитнуюсилу тяги,Недостатком известного устройства является невысокая точность регулирования 15силы тяги, обусловленная наличием значительной паразитнсй силы тяги,Целью изобретения является повышение точности регулирования силь 1 тяги засчет уменьшения паразитной силы тяги. 20Поставленная цель достигается тем, чтов известном линейном двухфазном индукторном двигателе, содержащем ферромагнитный зубчатый статор и подвижный элемент,состоящий иэ четырех электромагнитных модулей, каждый из которых включает в себя дваП-образных магнитопровода, обмотку управления и постоянный магнит, причем, зубцовые зоны статора и подвикного элементаимеют одинаковый шаг т, а электромагнитные модули разных фаз смещены относительно друг друга вдоль направления движенияна (п - 1/4) т, выполнено смещение П-образных магнитопроводов в каждом электромагнитном модуле друг относительно друга 35вдоль направления движения на (и + 1/8) т,а электромагнитных модулей, принадлежащих одной фазе, - на (и + 1/2) т, где и -любое целое число.На чертеже представлена схема линейного двухфазного индукторного двигателя. Двигатель содержит ферромагнитный зубчатый статор 1 и подвижный элемент, состоящий из электромагнитных модулей 2, 45 3, 4 и 5, Каждый модуль включает в себя П-образные магнитопроводы 6 и 7, обмотку 8 управления и постоянный магнит 9 возбуждения, Зубцовые зоны статора 1 и подвижного элемента имеют одинаковый шаг 50 , Электромагнитные модули 2 и 4, 3 и 5, принадлежащие одной фазе, смешены относительно друг друга вдоль направления движения на (и + 1/2) г, Электромагнитные модули 2 и 3, 4 и 5, принадлежащие разным 55 фазам, - на (и+ 1/4) т, В каждом электромагнитном модуле П-образные магнитопроводы 6 и 7 взаимно смещены на (п/8) 7, где и - любое целое число. Линейный двухфазный индукторный двигатель работает следующим образом,Управление двигателем осуществляется путем запитки его обмоток синусоидальным и косинусоидальным токами равной амплитудыЛ ЛД = 1 и З 1 П ( Г/ -- ), 1 Ц = о СОЭ ( Р -- )8 82,77где / - х - угол, определяющий положение подвижного элемента двигателя относительно статора 1,х - линейное положение подвижногоэлемента,т - шаг зубцовых зон двигателя,1 о - амплитуда токов.Токи управления 1 д и 1 в формируются всоответствии информацией о положенииподвижного элемента в каждый момент времени. Сила тяги регулируется с помощьюамплиту",ы токов управления.Определим силу тяги, развиваемуюдвигателем,Воспользуемся известной методикойрасчета электромагнитных модулей, в соответствии с которой тяговое усилие модуляопределяется как сумма усилий, развиваемых его полюсами. Эти составляющие тягбвого усилия определяются из схемызамещения электромагнитного глодуля.Получим, что электромагнитные модули2 и 3 будут развивать тяговые усилияЕ 2 = - Ео (0,924 гп Л.гг 1 51 п (г/ - ) +91 2 Л+гп +А 7, -о=1 до,4, и 47 - внутренняя магнитная проводимость и проводимость рассеяния постоянного магнита,Егп - МДС постоянного магнита,яо и 91 постоянная составляющая иамплитуда изменения магнитной проводимости зазора между статором и полюсоммодуля,Ю - . число витков обмотки управления,Поскольку тяговое усилие, развиваемоеэлектромагнитным модулем 4, равно тяговому усилию модуля 2, а тяговое усилие, развиваемое модулем 5, равно тяговому усилиюмодуля 3, то сила тяги линейного двигателя,равная сумме тяговых усилий всех электромагнитных глодулей, будет оавной= 0,707 - 0,29329029 оТеперь оценим возникающую паразитную силу тяги.Воспользуемая следующей методикойрасчета, 10Определим паразитную силу тяги Л Екак сумму паразитных тяговых усилий, создаваемых всеми П-образными магнитои роводами подвижного элементадвигателя. т.е.15= (р)1=1Примем П-образный магнитопровод 6электромагнитного модуля 2 в качестве базового, т,е,1(р)=-1( у )Представим паразитное тяговое усилиебазового П-образного магнитопровода в виде ряда Фурье, т.е, 251 (р)=б зп (, р+Р ),=1где 5 и р - амплитуда и начальное смещение -ой гармоники.30Примем, что паразитные тяговые усилия П-образных магнитопроводов совпадают по форме, но смещены друготносительно друга на соответствующие углы, т.е.3511(р) = 1(ср+- 1 ) - ),Получим, что паразитная сила тяги будет равнойо 7лзп (Р +) 4 + / )=1 1=0Из анализа полученного результата следует, что паразитная сила тяги Л Е можетсодержать только гармоники, =8,16 Остальные гармоники,1= (2 п+1); у 1,2,4, п=0,1,245исключаются из-за взаимной компенсации их каждых восьми слагаемых.Аналогичным образом определим силутяги, развиваемую известным линейнымдвигателем, и возникающую при этом паразитную силу тяги. Получим, что при эапитке обмоток уп.равления токамиА=о зи р, в=о сов р,известный двигатель будет развивать силутяги9 9Е = 2 - ( Еп Ап - у ) - , Ео вп 4 у,КВозникающая параэитная сила тяги будет равнойЛ - = 4, 1 ( 51 п (/ + (д ) + 51 п (1 0 +- + у )л=1и может содержать все гармоники за исключением=2(2 п+1), п=0.1,2,.Полученные результаты непосредственно подтверждают преимущество предлагаемого линейного индукторного двигателя посравнению с известным, В предлагаемомдвигателе обеспечивается взаимная компенсация паразитных тяговых усилий, нопри этом не оказывается заметного влиянияна.управляемую силу тяги.Таким образом, предлагаемый лИнейный индукторный двигатель обладает преимуществом перед известным двигателем,поскольку в нем обеспечивается взаимнаякомпенсация паразитных тяговых усилий,т.е. достигается более высокая точность регулирования силы тяги. При этом управляемые тяговые характеристики двигателяостаются по существу неизменными.Формула изобретенияЛинейный двухфазный индукторныйдвигатель, содержащий ферромагнитныйзубчатый статор и подвижный элемент, состоящий из четырех электромагнитных модулей, каждый из которых включает в себядва П-образных магнитопровода, обмоткууправления и постоянный магнит, причемзубцовые зоны статора и подвижного элемента имеют одинаковый шаг т и электромагнитные модули разных фаз смещеныотносительно друг друга вдоль направлениядвижения на(п + 1/4) г . о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точностирегулирования силы тяги, П-образные магнитопроводы в каждом модуле смещеныдруг относительно друга вдоль направлениядвижения на (и + 1/8) т, а электромагнитные модули, принадлежащие одной фазе -на(п+ 1/2) т, где и - любое целое число,1760609 тор М.Стрельникова Те Корректор С.Лисина Заказ 3191 8 НИИПИ Тираж Подписноесудэрственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж. Рэушская наб 4/5 Патент",г,ужгород,уд. Гагарина,о-издательскии комбин оизводстве Рйз А г б 8 Р 7