Линейный индукторный электродвигатель

(51)5 Н 02 К 41/О ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К АВТОРСКО ИДЕТЕЛЬС нитный . Киев; ЛЕКТцизион- обретедержит 1 и по- фазныхееее ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Афонин А.А, и др. Электромапривод робототехнических системНаукова думка, 1986, с, 49-51.Авторское свидетельство СССРМ 1629905, кл. Н 02 К 41/02, 1988,(57) Использование; в линейном преном электроприводе. Сущность изния: электродвигатель соферромагнитный зубчатый статордвижный элемент 2, состоящий из электромагнитных модулей 3-5, 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 2 имеют одинаковый шаг т. Электромагнитные модули 3-5 взаимно смещены вдоль направления движения на (п+1/3) т, а П-образные магнитопроводы в каждом электромагнитном модуле - на п х- где и - любое целое число. При таком смещении электромагнитных модулей 3-5 и П-образных магнитопроводов тяговые усилия электромагнитных модулей взаимно компенсируются, а их основнь 1 е составляющие суммируются. 8 ил.5 10 15 20 30 35 40 45 50 55 Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в линейном прецизионном электроприводе.Известен линейный индукторный электродвигатель, содержащий ферромагнитный зубчатый статор и подвижный элемент, состоящий из фазных электромагнитных модулей, включающих в себя П-образные магнитопроводы, обмотки управления и постоянные магниты возбуждения, причем зубцовые эоны статора и подвижного элемента имеют одинаковый шаг х, При этом фаэные электромагнитные модули, а также П-образные магнитопроводы в электромагнитных модулях смещены относительно друг друга вдоль направления движения на (и+1/4 т, где и - любое целое число.При запитке обмоток управления синусоидальным и косинусоидальным токами равной амплитуды представляется возможным управлять силой тяги линейного электродвигателя путем регулирования амплитуды токов. При подобном управлении возникает сила тяги, пропорциональная амплитуде токов,Недостатком известного линейного электродвигателя является относительно невысокая удельная сила тяги, обусловленная взаимной частичной компенсацией тяговых усилий, создаваемых П-образными магнитопроводами в электромагнитных модулях.Наиболее близким к предлаемому техническому решению является линейный индукторный электродвигатель, содержащий ферромагнитный зубчатый статор и подвижный элемент, состоящий из фазных электромагнитных модулей, включающих в себя П-образные магнитопроводы, обмотки управления и постоянные магниты возбуждения, причем зубцовые зоны статора и подвижного элемента имеют одинаковый шаг к. При этом фаэнце электромагнитные модули смещены относительно друг друга вдоль направления движения на (и +1/4) Г, где и - любое целое число. Известный электродвигатель характеризуется тем, что при регулировании силы тяги с помощью амплитуды токов управления возникает сила тяги, которая содержит, помимо основной составляющей, пропорциональной амплитуде токов, дополнительную паразитную силу тяги. Эта сила является знакопеременной периодической по пути и с амплитудой, пропорциональной квадрату амплитуды токов управления.Недостатком известного устройства является невысокая точность регулирования силы тяги, обусловленная наличием паразитной силы тяги.Целью изобретения является повышение точности регулирования силы тяги.Поставленная цель достигается тем, что в известном линейном индукторном электродвигателе, содержащем ферромагнитный зубчатый статор и подвижный элемент, состоящий из фазных электромагнитных модулей, включающих в себя П-образные магнитопроводы, обмотки управления и постоянные магниты возбуждения, причем, зубцовые зоны статора и подвижного элемента имеют одинаковый шаг, подвижный элемент снабжен третьим фазным электромагнитным модулем, причем, первый электромагнитный модуль смещен относительно второго на - (и +1/3) т, а третий относительно второго - на +(и+1/3) т, где и - любое целое число, а г - шаг зубцовой зоны двигателя,На фиг, 1 представлена схема линейного индукторного электродвигателя; на фиг.2 -8 токи управления, тяговые усилия, созда 25ваемые фазными электромагнитными модулями и результирующая сила тяги, развиваемая электродвигателем.Электродвигатель содержит ферромагнитный зубчатый статор 1 и подвижный элемент 2, состоящий из фазных электромагнитных модулей 3, 4 и 5. Каждый модуль включает в себя П-образные магнитопроводы 6 и 7, обмотку 8 управления и постоянный магнит 9 возбуждения. Зубцовые эоны статора 1 и подвижного элемента 2 имеют одинаковый шаг т. Электромагнитные модули 3 и 4, 4 и 5 взаимно смещены вдоль направления движения ка (и+1/3) т, а П-образные магнитопроводы в каждом электромагнитном модуле - на и т, где и - любое целое число.Линейный индукторный электродвигатель работает следующим образом.Управление электродвигателем осуществляется путем запитки обмоток 8 фазных электромагнитных модулей 3,4 и 5 соответственно синусоидальными токами=озп(р- -), Ь=1 ози р,2 й3 ЧО 3 и( О + , (1)22 лгде р = - х - угол, определяющий положение подвижного элемента 2 двигателя относительно статора 1;х - линейное положение подвижного элемента 2;т - шаг зубцов зоны двигателя;1 о амплитуда токовТоки управления формируются в соответствии с информацией о положении подвижного элемента 2 в каждый момент времени. Сила тяги регулируется с помощью амплитуды токов управления.Определим силу тяги, развиваемую электродвигателем. Воспользуемся известной методикой расчета электромагнитных модулей.Тяговое усилие, создаваемое электромагнитным модулем, представляется как сумма усилий, создаваемых его полюсами. Эти составляющие тягового усилия модуля определяются из расчета его эквивалентной схемы защемления.Получим, что тяговое усилие, создаваемое электромагнитным модулем 4, будет равно1Е 1=1 озпг ун.11(зп 2 р - .2 зп 4 о), (2) где о - К ЮоЕвЯпь б 1- 4 Во)91 91К 1 4 К 1К 1=9 о+ Ьп +6:А и Лб, - внутренняя магнитная проводимость и проводимость рассеяния постоянного магнита 9,Еп 1 - МДС постоянного магнита 9,9 о и 91 - постоЯннаЯ составлЯющаЯ иамплитуда изменения магнитной проводимости зазора;9 Ч - число витков обмотки 8 управления.Учитывая, что электромагнитные модули 3 и 5 смещены относительно модуля 4вдоль направления движения на - (и+1/3)ти на +(и+1/3)т, а токи управления 1 и зсмещены относительно тока г по фазе на2 л 27 гуглы -- и + соответственно, тяго 3 3вые усилия, создаваемые модулями 3 и 5,определим из выражения (2) путем замены2 л, 2 к,аргумента р на ( р --и на (р+-соответственно, Получим, чтог 2 л 1Ег=Хози (р - З-)+Цзи (2 р+ -) 2 хх зп(4 р+ - , (3)2 7 Т 2 л 1Е 4=1 ози (р + -)+1(зи (2 р -у)3 (4)Из анализа полученных результатов (2)(4) следует, что тяговое усилие, создаваемоекаждым электромагнитным модулем,содержит основную и паразитную составляющие.Паразитнце составляющие электромагнитных модулей создают две системы взаимокомпенсирующихся усилий, а основные составляющие суммируются, формируя силу тяги электродвигателя, равнуюЕ=уо =у = - уЧ о Ещщ3 9(5) 5 Для иллюстрации на фиг.2 приведенызависимости токов управления, на фиг.5-7- тяговцх усилий, создаваемых фазнымиэлектромагнитными модулями, а на фиг. 8 - 10 результирующей силы тяги электродвигателя, равной сумме усилий всех электромагнитных модулей для случая, когда 15 отношение коэффициентов 11 До=0,2.Здесь Ен=Е 1/то, Егн=ЕгЛо, Гзн=Ез/1 о,Ен=2 Е/31 о.Теперь определим силу тяги, развиваемую известным электродвигателем, 20 Фаэнце электромагнитные модули известного электродвигателя создают тяговыеусилияг 1Е 1= ози ркиб(зп 2 р - т 3 п 4 р), 25 - г 1Ег=осоз р+Ц - 3 п 2 р - 2 3 п 4 р),Следовательно, сила тяги известногоэлектродвигателя будет равной 30 Е=1 оп 4 Р=К - ЮоЕщАп - 4 К-(М/о) зп 4 Р .91 9 г4 К 1Полученные результаты (5) и (б) непосредственно подтверждают преимущество предлагаемого линейного электродвигателя, поскольку развиваемая им сила тяги пропорциональна амплитуде токов управления и не содержит паразитной силы тяги, При этом удельная сила тяги остается неизменной,Таким образом, снабжение подвижногоэлемента известного линейного индукторного электродвигателя третьим фазнцм электромагнитным модулем и выполнение 45 предлагаемого смещения фазных электромагнитных модулей относительно друг друга вдоль направления движения позволяет в сравнении с известным электродвигателем повысить точность регулирования силы тяги, при этом удельная сила тяги остается неизменной.Ф о рмула и зоб рете н и я Линейный индукторный электродвигатель, содержащий ферромагнитный зубчатый статор и подвижный элемент, состоящий из фазных электромагнитных модулей, включающих в себя П-образные.магнитопроводы, обмотки управления и постоянные магниты возбуждения, причем зубцовые зоны статора и подвижного элемента имеют одинаковый шаг, о тл и ч а ю1778883 ср . юл Составитель М. Ярославцевдактор С. Кулакова Техред М.Моргентал Корректор В, Петра Заказ 4200 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгор агарина 10 щ и й с я тем, что, с целью повышения точности регулирования силы тяги, подвижный элемент снабжен третьим фазным электромагнитным модулем, причем первый электромагнитный модуль смещен относи1 тельно второго на -(и+1/3) т, а третий относительно второго - на +(и+1/3) т, где п -любое целое число, а к- шаг зубцовой зоныдвигателя.