Линейный индукторный двигатель

ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСКЕСПУБЛИК 1778882 02 К 41/03 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТ е объединение Фиг ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ 1(56) Афонин А.А, и др. Электромагнитный привод робототехнических систем. Киев, Наукова думка, 1986, с,49-51.Авторское свидетельство СССРМ 1629905, кл, Н 02 К 41/02, 1988.(54) ЛИНЕЙНЫЙ ИНДУКТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ(57) Использование: в линейном прецизионном электроприводе. Сущность изобретения, двигатель содержит ферромагнитный зубчатый статор 1 и подвижный элемент, состоящий иэ модулей 2-5. Каждый модуль включает в себя П-образные магнитопроводы 6 и 7, обмотку управления 8 и постоянный магнит возбуждения 9. Зубцовые зоны . статора 1 и подвижного элемента имеют одинаковый шаг т. Электромагнитные модули 2-5, принадлежащие разным фазам, смещены относительно друг друга вдоль направления движения на (и+1/4) т, Ферромагнитный зубчатый статор 1 и П-образные магнитопроводы 6 и 7 подвижного элемента разделены на магнитопроводящие секции в направлении, перпендикулярном направлению движения. При минимальном количестве магнитопроводящих секций гп=2) секции статора 1 взаимно смещены на г /8, При максимальном количестве магнитопроводящих секций (щ -ф Оф) секции статора 1 смещены относительно первой секции на 0-1) т /4 а, где: ) - порядковый номер секции, т - шаг эубцового деления рабочей зоны двигателя; гл - количество магнитопроводящих секций. При таком смещении магнитопроводящих секций обеспечивается взаимная компенсация составляющих ин струментальной паразитной силы двигателя, создаваемых его секциями. э,п. ф-лы, Я 4 ил.50 Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в линейномпрецизионном электроп риводе.Известен линейный индукторный двигатель, содержащий феоромагнитный зубчатый статор и подвижный элемент,состоящий иэ фазных электромагнитныхмодулей, включающих в себя П-образныемагнитопроводы, обмотки управления и постоянные магниты, причем, зубцовые зоныстатора и подвижного элемента имеют одинаковый шаг.При запитке обмоток управления синусоидальным и косинусоидальным токамиравной амплитуды представляется возможным управлять силой тяги линейногодвигателя пуем регулирования амплитуды токов,При подобном управлении линейнымдвигателем возникающая сила тяги содержит, помимо основной составляющей, пропорциональной амплитуде токов,дополнительную так называемую методическую паразитную силу тяги, Эта сила является знакопеременной периодической попути и с амплитудой, пропорциональнойквадрату амплитуды токов управления.Кроме того, двигатель характеризуетсятем, что и при обесточенных обмотках управления постоянные магниты электромагнитных модулей порождают такназываемую инструментальную паразит, ную силу тяги, Эта сила является также знакопеременной и зависит от характеристикпостоянных магнитов, параметров зубцовой зоны двигателя и т.п,Недостатком известного устройства является невысокая точность регулированиясилы тяги, обусловленная наличием значительных паразитных сил тяги. Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является линейный индукторный двигатель, содержащий ферромагнитный зубчатый статор и подвижный элемент, состоящий из фаэных электромагнитных модулей, включающих в себя П-образные магнитопроводы, обмотки управления и постоянные магниты, причем ферромагнитный зубчатый статор и П-образные магнитопроводы подвижного элемента, зубцовые зоны которых имеют одинаковый шаг С разделены на магнитопроводящие секции в направлении, перпендикулярном направлению движения, и магнитопроводящие секции одной из частей двигателя смещены друг относительнодруга вдоль направления движения на четверть шага т. Известный двигатель характеризуетсятем, что при регулировании силы тяги с по 5 10 15 20 25 30 35 40 мощью амплитуды токов управления методическая паразитная сила тяги не возникает. В силу этого двигатель обладаетдостаточно высокой точностью регулирования силы тяги в области больших и среднихзначений,Недостатком известного устройства является невысокая точность регулированиясилы тяги в области малых значений, обусловленная наличием инструментальной паразитной силы тяги,Целью изобретения является повышение точности регулирования силы тяги в области малых значений за счет уменьшенияинструментальной паразитной силы тяги.Поставленная цель достигается тем, чтов известном линейном индукторном двигателе, содержащем ферромагнитный зубчатый статор и подвижный элемент,состоящий из фазных электромагнитныхмодулей, включающих в себя П-образныемагнитопроводы, обмотки управления и постоянные магниты, причем ферромагнитный зубчатый статор и П-образныемагнитопроводы подвижного элемента, зубцовые эоны которых имеют одинаковыйшаг, разделены на магнитопроводящие секции в направлении, перпендикулярном направлению движения, имагнитопроводящие секции одной из частей двигателя смещены относительно другдруга вдоль направления движения, выполнено смещение укаэанных магнитопроводящих секций относительно первоймагнитопроводя щей секции натдО - 1), где е - количество магнито 4 впроводящих секций, - порядковый номерсекции, т -шаг эубцового деления рабочейзоны двигателя.Кроме того, электромагнитные модули,принадлежащие одной фазе, взаимно смещены на (и +1/2 Г, где и - любое целоечисло.На фиг, 1 чертежей представлена схемалинейного индукторного двигателя; на фиг,2 - вид А-А на фиг,1; на фиг, 3 и 4 - вид В-Вфиг,1 двигателя, у которого взаимно смещены магнитопроводящие секции статора соответственно при минимальном (а=2) имаксимальном (в - оо ) количестве магнотопроводящих секций.Двигатель содержит ферромагнитныйзубчатый статор 1 и подвижный элемент,состоящий из электромагнитных модулей2,3,4 и 5, Каждый модуль включает в себяП-образные магнитопроводы б и 7, обмотку8 управления и постоянный магнит 9 возбуждения, Зубцовые зоны статора 1 и повдижного элемента имеют одниковый шаг т .Двигатель развивает силу тяги, которая содержит, помимо основной составляющей, пропорциональной амплитуде 4 токов 1 д и 1 в, дополнительную методическую паразитную силу тяги, пропорциональную квадрату амплитуды токов. Поскольку методическая паразитная сила тяги уменьшается с уменьшением амплитуды токов в квадратичной зависимости, то в области малых значений силы тяги можно пренебречь влиянием этой паразитной силы на точность регулирования силы тяги. Следовательно, в области малых значений сила тяги, развиваемая двигателем, будет с достаточной степенью точности равнаР 1,8 - МоРеп Яее),К 1(2) и точность регулирования силы тяги будет в полной мере определяться возникающей инструментальной паразитной силой тяги.Определим возникающую инструментальную паразитную силу тяги.Воспользуемся следующей методикой расчета,Определим инструментальную паразитную силу тяги двигателя как сумму паразитных тяговых усилий, создаваемых всеми секциями двигателя,Определим паразитное тяговое усилие секции двигателя как сумму паразитных тяговых усилий, создаваемых соответствующими секциями всех электромагнитных модулей.Примем, что паразитиые тяговые усилия секций электромагнитных модулей совпадают по форме, ио смещены относительно друг друга на соответствующие углы.Введем понятие паразитного тягового усилия Ф ф, создаваемого электромагнитным модулем 2, когда магнитопроводящие секции обоих частей двигателя выполнены без .взаимного смещения вдоль направления движения.Примем, что паразитное тяговое усилие, создаваемое первой секцией электромагнитного модуля 2, равно Ф(о)/в.Получим, что инструментальная паразитная сила тяги двигателя будет равной ЬГ - "Ф(р + - +)-1) ),Выполнив при е -+ оо переход от суммы к интегралу, приходим к следующему результату:3 фе")г Ц 620 фазе, смещены относительно друг другавдоль направления движения на целое число шагов, Инструментальная паразитная сила тяги равна- аеР+Л Р = - / Ф(р) б ф, (4)УТеперь для сравнения определим тяговце характеристики известного двигателя10 (2). Получим, что развиваемая сила тяги ивозникающая инструментальная паразитная сила тяги соответственно равныЯ 1Е= / Г - МПоРеп Яе, (5)К 115 Ь Р = Ф(р) + 2 Ф (ер + ) + Ф(ер + 7 г).Представим паразитное тяговое усилиеФ(р) в виде ряда Фурье, т,е,Ф(р)= ,Я А)зп( р+ р),)=1где 5) ир - амплитуда и начальное смещение1-ой гармоники.Тогда выражение инструментальной паразитной силы тяги преобразуется к видуЬ Р = 2,), А) (соз 1+ 1) зал( р ++р).2Из этого результата следует, что инструментальная паразитная сила тяги известиоЗ 0 го двигателя содержит все гармоники,характерные для паразитного тягового усилия Ф(р), за исключением половины четныхгармоник3=2,6,10,14,.(6)Полученные результаты (2) - (б) непосредствен ио подтвержда ют и ре имуществопредлагаемого линейного двигателя.Когда в предлагаемом двигателе электромагнитные модули 2 и 4, 3 и 5, принадле 40 жащие одной фазе, взаимно смещены вдольнаправления движения на целое число шагов т, то за счет сглаживания (см. (4) исключаются все четные гармоники, характерныедля паразитного тягового усилия Ф(р). Ког 45 да же указанные электромагнитные модуливзаимно смещены на (и+1/2)т, то за счетсглаживания (см. (3 исключаются все гармоники паразитного тягового усилия.При этом предлагаемый двигатель в50 сравнении с известным характеризуется более высоким коэффициентом пропорциональности между развиваемаой силой тягии амплиитудой токов управления (см. (2) и(5, т,е. обладает бошлее высокой удельнойсилой тяги,Таким образом, разделение статора иП-образных магнитопроводов подвижногоэлемента линейного индукторного двигателя на магнитопроводящие секции в направ1778882 8 8 ц ц Риг.5 Составитель М, ЯрославцевТехред М.Моргентал Корректор Е. Папп Редактор С. Кулакова Заказ 4200 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 лении, перпендикулярном направлению движения, и выполнение предлагаемого смещения магнитопроводящих секций одной из частей двигателя относительно друг друга вдоль направления движения позво ляет в сравнении с известным двигателем повысить точность регулирования силы тяги в области малых значений, а также увеличить удельную силу тяги.Формула изобретения 10 1, Линейный индукторный двигатель, содержащий ферромагнитный статор и подвижный элемент, состоящий из фазных электромагнитных модулей, включающих в себя П-образные магнитопроводы, обмотки 15 управления и постоянные магниты, причем ферромагнитный зубчатый статор и П-образные магнитопроводы подвижного элемента, зубцовые зоны которых имеют одинаковый шаг, разделены на магнитопро водящие секции в направлении, перпендикулярном направлению движения, и магнитопроводящие секции одной из частей двигателя смещены относительно другдруга вдоль направления движения, о т л ич а ю щ и й с я тем. что, с целью повышенияточности регулирования силы тяги в областималых значений за счет уменьшения инструментальной параэитной силы, указанныемагнитопроводящие секции смещены относительно первой магнитопроводящей секции наА-1)где пз - количество магнитопроводящих секций;- порядковый номер секции;т - шаг зубцового деления зоны двигателя,2.Двигатель поп. 1, отл и ч а ю щийс ятем, что электромагнитные модули, принадлежащие одной фазе, взаимно смещены на