Линейный синхронный электродвигатель

АНИЕ ИЗОБРЕТЕН 1 ОПИ К ПА Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам(76) Диалектов Владимир Борисович; Коломейцев Леонид Филиппович Позицкий Олег Евгеньевич; Павтвоков Валерий Михайлович; Соколов Юрий Дмитриевич(4) ЛИНЕИНЫЯ СИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ(57) Использование: в тяговых приводах экипажей наземного траноюрта на магнитном подвесе. Цель изобретения позволяет увеличить усилие двигателя и уменьшить массу электрооборудования, установленного на экипаже. Сущность изобретения: линейный синхронный электродвигатель содержит первичную часть, состояющую из нескольких индукторов, раоюложенных на экипаже с шагом т 4 +Ыт м , где 2 рт - длина магнитопровода индуктора;м 1 Ы=Кт - расстояние между магнитопроводами; р - число пар полюсов индуктора;т - плюсное депение обмотки якоря; К = р + Зп причем КО, и1,0,12,3 и вторичную часть, состоящую из ферромагнитных пакетов, на участках разгона и торможения транспортных средств установлена дополнительная трехфазная обмотка якоря с полюсным депением т =(2 р+К)т . Обмотка возбуждения согседних индукторов запитаны токами противоположного направления для образования переменнополюсного возбуждения по отношению к дополнительной обмотке якоря, Дополнительное тяговое усилие создается за счет взаимодействия переменнополюсного потока возбуждения ф индукторов с переменным током обмотки якоря, которая питается от наземного преобразователя частоты 2 ил.Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано для привода экипажей наземного транспорта с магнитным подвешиванием (НТМП).Известен линейный синхронный электродвигатель для привода транспортного средства нцщактрдмэгщитном подвесе типа трансраййд 06 (ФРИ 1. Двигатель содержит пйЬВнЬ 4 сФьф виде трехфазной обмотки яковуйрвЮнн Я в пазы магнитопровода, рэсп го вдоль трассы (длинный статор), и вторичную часть, расположенную нэ экипаже в виде электромагнитов возбуждения (подвеса), Электромагниты возбуждения, содержащие магнитный сердечник и обмотку, выполнены как отдельные короткие модули, расположенные вдоль экипажа по его краям.Недостатком такого двигателя является его дороговизна, так как для выполнения обмотки статора вдоль всего пути требуются большие капитальные затраты.Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является линейный синхронный электродвигатель с коротким индуктором (2). Двигатель содержит ферромагнитные пакеты, уложенные дискретно с постоянным шагом в протяженной путевой структуре, и индуктор, расположенный с зазором под ферромагнитными пакетами, состоящий из 0-образного мэгнитопровода с охватывающей его обмоткой возбуждения и трехфазных обмоток якоря, уложенных в пазах стержней 0-образного магнитопровода, Обмотка возбуждения создает магнитный поток, обеспечивающий необходимую для электромагнитного подвеса индукцию в зазоре между торцами стержней О-обрэзногр магнитопровода индуктора и ферромагнитными пакетами путевой структуры. Взаимодействие токов трехфазной обмотки якоря с периодической переменной составляющей основного поля (созданного обмоткой возбуждения), обусловленной наличием дискретных ферромагнитных пакетов путевой структуры в постоянном магнитном поле индуктора, создает тяговое усилие.Как известно, для увеличения средней скорости движения на перегоне транспортного средства нужно сокращать время разгона и торможения. Максимальное тяговое усилие, необходимое при разгоне или торможении экипажа у двигателя известной конструкции создается за счет увеличения напряжения и тока якоря. При этом, как известно из теории синхронных машин, увеличение напряжения якоря относительно ЭДС возбуждения резко снижает коэффициент мощности, увеличивает полную потребляемую мощность. Таким образом, для5 10 15 20 26 30 обеспечения форсированных режимов работы двигателя необходимо иметь запас мощности и, как следствие, увеличенную массу электрооборудования, установленного на экипаже.Недостатками известной конструкции являются низкие энергетические показатели двигателя в режимах с повышенной тягой и большая масса электрооборудования, установленного на экипаже.Целью изобретения является увеличение тягового усилия двигателя и уменьшение массы электрооборудования, установленного на экипаже.Указанная цель достигается тем, что в линейной синхронном электродвигателе, содержащем вторичную часть в виде ферро-, магнитных пакетов, уложенных дискретно с постоянным шагом вдоль протяженной путевой структуры, состоящей иэ участков разгона, равномерного движения иторможения, и первичную часть, расположенную с зазором под ферромагнитными пакетами и состоящую из последовательно расположенных один за другим отдельных индукторов, установленных на подвижном транспортном средстве, включающих магнитопровод с охватывающей его обмоткой возбуждения и расположенные на его стержнях обмотки якоря, двигатель снабжен дополнительной обмоткой якоря с полюсным делением г 2 = (2 р + К) т 1, установленной на ферромагнитных пакетах вторичной частина участках разгона и торможения транс 35 портных средств, а магнитопроводы соседних индукторов расположены на экипаже сшагом г 2- и+ Ь 1, где т 1 - полюсное делениеобмотки якоря индуктора; р - число пар полюсов индуктора; К" р+ Зп, причем КО,40 п - 1; О, 1, 2, 3,"., 1 м " 2 р ц - длина магнитопровода индуктора: Ь - К т 1 - расстояниемежду магнитопроводами соседних индукторов.Таким образом, на участках разгона и45 торможения к тяговому усилию двигателя,образованному в результате взаимодействия поля возбуждения с токами обмотокякоря, расположенных на индукторе, добавляется тяговое усилие, образованное в ре 50 зультате взаимодействия поля возбужденияс токами якорной обмоъки, расположеннойна пути. За счет этого происходит увеличение тягового усилия и улучшение энергетических показателей двигателя при меньшей55 массе электрооборудования на транспортном средстве по сравнению с прототипом.На фиг. 1 изображен линейный синхронный двигатель, вид спереди; на фиг. 2 -то же, вид сбоку,5 2001490 б Индуктор содержит 0-образный магнитопровод 1 с двумя стержнями 2, в пазах 3 которых размещена сосредоточенная по фазам трехфазная обмотка якоря 4, охватывающая зубцы 5 и имеющая число пазов на полюс и фазу ц 1 = 0,5 и полюсное деление 1. Стержни 2 магнитопровода охватывают катушки обмотки 6 возбуждения. Длина магнитопровода индуктора со стороны воздушного зазора д: 1 = 2 р 1, где р - число пар полюсов индуктора (в нашем примере р - 1). Первичная часть двигателя состоит из нескольких индукторов, расположенных на экипаже последовательно один эа другим с шагом 2 -м + Ь 1, где расстояние между магнитопроводами Ь = К 1, К = р + Зп, причем КО, п = -1, О, 1, 2, 3, Вторичная часть двигателя, отделенная от первичной части воздушным зазором д, на участках пути, предназначенных для разгона и торможения, состоит из ферромагнитных пакетов 7; уложенных дискретно в пути через двойное полюсное деление 2 1, и дополнительной сосредоточенной трехфазной обмотки якоря 8. охватывающей ферромагнитные пакеты 7 и имеющей число пазов на полюс и фазу о 2 = 0,5. Полюсное деление дополнительной обмотки якоря 2 (2 р+ К) 1. Фазы обмотки якоря А. В, С индукторов занимают различное положение по отношению к своим магнитопроводам в соответствии с расположенными напротив них ферромагнитными пакетами вторичной части.Для образования переменно полярного возбуждения (М, 3. М,) по отношению к дополнительной обмотке якоря 8 обмотки 6 возбуждения соседних индукторов запитаны токами противоположного направления. Вторичная часть двигателя на участках пути с равномерным движением состоит из ферромагнитных пакетов 9, уложенных также через 2 1.При работе двигателя обмотки 6 возбуждения каждого индуктора питаются постоянным током, а обмотки якоря 4 и 8 питаются трехфаэным переменным током, каждая от своего источника тока, Магнитный поток возбуждения 1, созданный обФормул а и зоб рете ни я ЛИНЕЙНЫЙ СИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ, содержащий вторичную часть в виде ферромагнитных пакетов, уложенных дискретно с постоянным шагом вдоль протяженной путевой структуры, состоящей иэ участков разгона, равномерного движения и торможения, и первичную часть, расположенную с зазором под фер 5 10 15 20 25 30 35 40 45 моткой б проходит по ярму и стержням 4 магнитопровода 1 и через воздушные зазоры д замыкается на ферромагнитных пакетах 7 и 9 вторичной части, Переменная составляющая потока Фв воздушном зазоре д, образованная за счет дискретного расположения ферромагнитных пакетов и имеющая период изменения 2 1, взаимодействует с током обмотки якоря 4 и создает тяговое усилие по принципу однополярного индукторного двигателя, Поскольку обмотки 6 возбуждения соседних индукторов эапитаны токами противоположного направления, то индукторы создают в зазоре д переменнополярный поток возбуждения с периодом изменения 2 2, который взаимодействует с переменным током дополнительной обмотки якоря 8 и создает дополнительное тяговое усилие по принципу синхронного двигателя. При этом дополнительная обмотка якоря 8 питается от источника, расположенного на путевой структуре, Дополнительное тяговое усилие может составлять 2-3 значения номинального тягового усилия двигателя.Технико-экономическая эффективность предлагаемого двигателя заключается в повышении его тягового усилия (в 3-4 раза) на участках пути, предназначенных для разгона и торможения транспортных средств, эа счет снабжения вторичной части двигателя дополнительной якорной обмоткой, питающеися от наземного преобразователя частоты, а также в существенном уменьшении массы экипажного электрооборудования (индукторов и преобоазователя частоты) за счет того, что в отличие от прототипа оно рассчитано на незначительную перегрузку по тяге.(56) 1, С.Р.РапзсЬ, Н,О,ВазсЬЬсерег - Оег езеп Ьелесе ЯупсЬгопе Еао 9 з 1 аюггпосог 1 цг бе Тгапзгарб ЧегзцсЬзао 1 аце Еазапб (ТМ.Е).//ЕейзсЬГИт Ьг ЕзепЬайпщезеп цпб ЧегМепгзсесЬпй - ЛЕН - 0 аззегз Аппаеп. - 1981 - 3 Ф 7-8 - 3. 225-232.2. Патент ФРГ М 2164078, кл. В 6013/00, 1972. ромагнитными пакетами и состоящую иэ последовательно расположенных друг эа другом отдельных индукторов, установленных на подвижном элементе, включающих магнигопровод с охватывающей его обмоткой возбуждения и расположенные на его стержнях обмотки якоря, отличающийся тем, что двигатель снабжен дополнительной обмоткой якоря с полюсным делением2001430 Фий Составитель 8. ДиалектоТехред М. Моргентал ректор М, Демчик едэктор Л. Волков каз 3131 Тираж Подписно НПО "Поиск" Роспатента 113035,Москва.Ж, Рвуоскал наб., 4/5( 2 р+К) т установленной на ферромагнитных пакетах вторичной части на участках раэгона и торможения транспортных средств, а магнитопроводы соседних индукторов расположены на подвижном элементе с шагом т 1+ Ы, где полюсное деление обмотки якоря индуктора; р - число пар полюсов индукторэ; К - р + Зп, причем К0; и - -1,0,1,2,3,;1= 2 р т, - длина магнитопровода индукторэ, Ь 1= К т 1- расстояние между мэгнитопроводами соседних индукторов. 7 8 2 б 1