Линейный электродвигатель

(э) Н 02 К 1/0 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН 00 Фиа 2 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(56) Авторское свидетельство СССР 1 Ф 609188, кл. Н 02 К 41/06, 1971.Авторское свидетельство СССР й. 1577005, кл. Н 02 К 41/06, 18.12,87, (54) ЛИНЕЙНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано в автоматизированном электроприводе. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и обеспечение герметичности. Устройство состоит из замкнутой гибкой оболочки 1, закрепленной на гибкой трубе 2, на которой размещена многофазная коаксиальная обмотка 3, Полость 4 трубы 2 промежуток между гибкой оболочкой 1 и гибкой трубой 2 заполнен подвижной ферромагнитной средой 5, например феррожидкостью. Гибкая оболочка 1 и подвижная среда 5 образуют деформируемую часть устройства. Оболочка 1 должна располагаться на какой-либо поверхности, которая будет представлять статор устройства. При подаче питания нэ обмотку 3 создается бегущее вдоль гибкой трубы 2 электромагнитное поле, которое, в свою очередь, создает волны в гибкой оболочке 1 за счет пучностей в ферромагнитной подвижной среде 5. Волны деформации перемещаются по гибкой оболочке 1 вдоль трубы 2 синхронно с магнитным полем, Поскольку гибкая оболочка 1 лежит на поверхности, являющейся статором устройства, то оболочка 1 вместе с трубой 2 будет совер шать линейное перемещение как единое целое. Устройство может перемещаться по 3 поверхности любой формы, что расширяет его функциональные воэможности и обладает герметичностью эа счет размещения всей конструкции в замкнутой оболочке, 8 э.п. ф-лы, 14 ил.Изобретение относится к области волновых электрических двигателей.Цель изобретения - расширение функциональных воэможностей и обеспечение герметичности конструкции.Нэ фиг. 1 показан линейный электродвигатель (общий внешний вид); на фиг, 2 - местный продольный разрез электродвигателя (первый вариант исполнения двигателя), на фиг. 3 - местный продольный разрез электродвигателя (второй вариант исполнения двигателя); на фиг. 4 - двигательное устройство, составленное иэ линейных электродвигателей (первый вариант двигательного устройства); на фиг, 5 - двигательное устройство (первый вариант двигательного устройства, вид с торца); на фиг. 6 - двигательное устройство, составленное из линейных электродвигателей (отарой вариант двигательного устройства, оид с торца); на фиг, 7 - двигательное устройство, составленное из линейных электродвигателей (второй вариант устройства, общий продольный вид); на фиг. 8 - двигательное устройство, составленное из линейных электродвигателей (третий вариант двигательного устройства, общий продольный вид); нэ фиг, 9 - возвратно - поступательная кинематическая пара эвеньео с линейными электродвигателями; на фиг. 10 дана шарнирная кинематическая пара звеньев с линейными электродвигателями (первый вариант расположения электродвигателей); на фиг, 11 - шарнирная кинемэтическая пара звеньев с линейными электродвигателями (второй вариант расположения электродвигателей); на фиг. 12 - шарнирная кинелатическэя пара звеньев с линейными электродвигателями (третий вариант расположения электродвигателей), на фиг, 13 - насос, выполненный нэ линейном электродвигателе (общий вид); на фиг.14 - местный продольныи разрез насоса, выполненного на линейном электродвигателе,Линейный электродвигатель (фиг. 1 - 3), являющийся доигэтелел волнового типа, содержит гибкую оболочку 1, надетую на стержень, выполненный о виде гибкой трубы 2. На стенках трубы 2 установлена многофаэняя (или многосекционная) обмотка 3, витки которой могут быть вделаны о стенки трубы 2 (фиг, 2, 3). В стенки трубы 2 могут быть также вделаны мэгнитопрооодные каркасы секций обмотки 3, Иными словами, гибкая труба 2 может быть армирована обмоткой 3 и гибкими магнитопроводными частями, Оболочка 1 может быгь ферромагнитной или неферромагнитной, например, иэ резины или полимера,В продольном внутреннем канале 4 (илиполости) трубы 2, а также между внешнейстенкой трубы 2 и гибкой оболочкой 1 помещена ферромагнитная жидкость 5 (или ферромагнитная суспензия).Оболочка 1 может быть соединена с гибкой трубой 2, например, с торцов.С торцов к оболочке 1 крепятся и разьемы 6 и 7(фиг, 1), к одному иэ которых можно10 подсоединять датчик 8, а к другому подключать разьем 9 кабеля 10 питания и управления двигателем.Электродвигатель (фиг. 1 - 3) работаетследующил образом,Многофазная или лногосекционная обмотка 3 создает бегущее вдоль трубы 2 магнитное поле (показано нэ фиг, 2, 3прерывистыми линиями или о виде контура),которое создает пучности ферромагнитной20 жидкости 5 между трубой 2 и оболочкой 1.Пучности или волны ферромагнитной жидкости 5 бегут вдоль трубы 2 вслед за бегоммагнитного поля, От бега волн ферромагнитной жидкости 5 гибкая оболочка 1 такжеприобретает соответствующее волнообразное состояние, приводящее к волновомусцеплению оболочки 1 с грунтом (фиг. 1).Вследствие бега волн по оболочке 1, весьдвигатель (фиг. 1), заключенный в оболочку30 1, ползет вперед, волнообразно отталкиваясь от грунта, Как нетрудно видеть из указанного, движение электродвигателя сгибкой оболочкой 1 (фиг. 1) напоминают движение червя, Изменением частоты питания35 данного электрического двигателя-червяможно изменять скорость его передвижения. При изменении направления бега волноболочки 1 двигатель - червь переходит в реверс (т.е, может ползти в обратную сторону).40 Двигатель - червь (фиг, 1) полностью электроуправляем.Если требуется повышенная маневренность объекта, то на базе вышеуказанногодвигателя-червя (фиг. 1-3) можно построить45 двигательные устройства, например, по вариантам фиг. 4 - 7, Так, по первому варианту(фиг. 4, 5) высокоманевренное двигательноеустройство строится на, например, трех червях - электродвигателях 11, 12, 13 (вышеопи 50 санной конструкции, фиг, 1-3), которыесоединены друг с другом продольными эластичными перемычками-застежками типамолния. По другому варианту (фиг. 6, 7) четыре двигателя-червя 11, 12, 13. 14, между55 которыми установлена продольная капсула-контейнер 15 с полезным грузом или аппаратурой, соединены друг с другомпосредством торцевых пластин 16, соединенных с торцевыми разъемами двигателей,В вариантах по фиг. 4, 5 и 6, 7 сочетанием5 10 40 50 эапитывания определенных из червей - двигателей всего пучка можно легко менять направление движения всего двигательного устройства. Так, если в устройстве по фиг, 6, 7 запитывать червь-двигатель 11, а двигатель 14 обесточивать, то все устройство при движении будет поворачивать в соответствующую сторону. Аналогично работает и устройство по фиг. 4, 5. Таким образом устройства (фиг, 4 - 7), составленные из пучков червей - двигателей вышеуказанной конструкции, позволяют легко маневрировать и перемещать полезные грузы в трехмерном пространстве,Если тяги или длины одного электродвигателя - червя не хватает, то двигательное устройство можно удлинять путем, например, последовательного соединения червей - двигателей 11 и 12 через их унифицированные торцевые разъемы. Это показано на фиг, 8.Помимо самостоятельных передвигающихся устройств, черви - двигатели описанных конструкций можно применять и в двигательном аппарате различных, роботов и манипуляторов, эти варианты показаны на фиг. 9 - 12.Так, если требуется реализовать возвратно - поступательную кинематическую пару робота, то можно применить вариант по фиг. 9. В этом случае (фиг. 9) берется скелет кинематической пары, состоящий из звена 17 и звена 18, и на данный скелет надевается двигательный аппарат. выполненный на чераях-электродвигателях 11 и 12 и дополнительных трубах. Левые концы червей-двигателей 11, 12 через торцевую панель 19 соединяются со звеном 17. Правые части червей-двигателей 11, 12 входят внутрь дополнительных (более жестких по отношению к гибким оболочкам 1 червей 11, 12) труб 20 и 21, которые, в свою очередь, соединены со звеном 18, служащим направляющими для звена 17. Правые концы двигателей 11, 12 могут соединяться с панелью 22, соединенной со звеном 17, на одном из концов которого может находиться полезная нагрузка 23, При работе варианта по фиг. 9 черви в двигате 11 и 12 проползают через дополнительные трубы 20 и 21, от чего звено 17, соединенное с двигателями 11, 12, может совершать линейное перемещение относительно звена 18 в ту или иную сторону (показано обоюдоострой стрелкой на фиг. 9). Если реализовывать шарнирную паруробота, то здесь можно отметить несколько вариантов, показанных на фиг. 10 - 17. Так по варианту фиг, 10, где показана плоская шарнирная пара робота, берется 15 20 25 30 35 скелет шарнирной кинематической пары, состоящей из звена 24, звена 25 и вала или шарнира 26, соединяющего звенья 24 и 25, и на данный скелет надевается двигательный аппарат, выполненный на червях-двигателях 11, 12, 13, 14 и дополнительных трубках 20, 21 и 27, 28, которые соединены со звеном 25. При этом черви - двигатели 11, 12 и 13, 14 продеты через укаэанные (соответствующие) трубы 20, 21 и 27, 28, а левые концы двигателей через соответствующие разъемы соединяют двигатели 11-14 со звеном 24. При работе варианта по фиг. 1 О черви-двигатели 11-14, проползая через трубы 20, 21, 27, 28, поворачивают звено 24 относительно звена 25 в ту или иную сторону вращения, При указанном можно заметить, что когда черви-двигатели 11, 12 проползают сквозь трубы 20, 21 слева направо, то черви-двигатели 13, 14 должны проползать сквозь трубы 27, 28 справа налево (и наоборот).В другом варианте шарнирной пары, показанной на фиг. 11, на скелет, выполненный на звеньях 24, 25 и вале или шарнире 26, надеваегся двигательный аппарат, выполненный на червях - электродвигателях 11, 12 и дополнительных трубах 20, 21, сквозь которые продеты двигатели 11, 12, все концы которых через панель 29 соединены со звеном 25, При работе варианта фиг, 11 черви - двигатели 11, 12, проталкивая, трубы 20, 21 в какую-либо сторону, вызывают поворот звена 24 относительно звена 25,Вариант по фиг. 12 строится на базе ранее описанного варианта фиг. 10, только в варианте фиг, 12 шарнирная пара выполняется объемной, т.е, имеет обьемный шарнир 30, Для движения звена 24 в плоскости,перпендикулярной плоскости чертежа фиг.12, в двигательном аппарате фиг. 12 добав,ляется новый червь - двигатель 31, продетый через трубу 32. Аналогичные элементы могут располагаться и с противоположной (невидимой на фиг. 12) стороны от шарнира 30, При работе варианта по фиг. 12 двигатели 11, 12, 13, 14 вращают звено 24 в плоскости чертежа фиг, 12, а двигатель 31, проползаячерез трубку 32, вращает звено 24 в плоскости, перпендикулярной плоскости чертежа фиг, 12. В результате действия всех двигателей звено 24 может совершать поворот на значительный обьемный (или телесный) угол относительно звена 25 В ряде случаев двигательный аппарат робототехнических устройств можно (для большей пылезащищенности) накрывать сверху легкой полимерной кожей-пленкой 33 (фиг. 12), 1823096Помимо функций перемещения твердых тел, настоящий электрический двигатель - червь можно применять и как насос перистальтического типа (фиг. 13, 14). Для этого червь - электродвигатель 11 (фиг. 13, 14) помещают внутрь дополнительной трубы 34 (электродвигатель 11 может сам туда заползти) и прикрепляют концы электрбдвигателя 11 к трубе 34 (например, с помощью торцевых разъемов 6 и 7, соединяемых с разъемами 35 и 36 трубы 34). При работе червь-электродвигатель 11, создавая волновые деформации своей оболочки и находясь в трубе 34, способствует перекачиванию жидкости между внешней оболочкой двигателя 11 и внутренними стенками трубы 34, т.е. действует как простой перистальтический насос.Как нетрудно видеть иэ вышеизложенного,.во всех вариантах двигательных устройств можно использовать унифицированные электродвигатели - черви очень простой конструкции (фиг, 1-3). Это позволяет строить на базе этих двигателей самые различные двигательные и робототехнические системы. Расширенные функциональные возможности данного двигателя позволяют использовать его в самых различных областях науки и техники,Формула изобретения 1. Линейный электродвигатель, содержащий линейный магнитопровод с обмоткой, распределенной вдоль его оси, в котором размещен деформируемый элемент, состоящий из стержня с надетой на него эластичной оболочкой, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей и обеспечения герметичности, обмотка магнитопровода размещена на деформируемом элементе, стержень которого выполнен в виде гибкой трубы, эластичная оболочка выполнена замкнутой и охватывает с зазором гибкую трубу, при этом оболочка размещена на всей поверхности гибкой трубы, а полость трубыи промежуток между гибкой трубой и замкнутой оболочкой заполнены подвижнымферромагнитным веществом.5 2. Электродвигатель пои, 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что он снабжен электрическими разъемами, прикрепленными к оболочке у торцов гибкой трубы,3. Электродвигатель по и. 2, о т л и ч а 10 ю щ и й с я тем, что к одному торцевомуразъему подсоединен датчик, а к другому -кабель источника питания и управления.4. Электродвигатель по пп. 1 - 3, о т л ича ю щи йс я тем, чтоон снабжен по15 крайней мере одним дополнительным деформируемым элементом, расположеннымпараллельно основному деформируемомуэлементу, и соединен с ним.5. Электродвигатель по и, 4, о т л и ч а 20 ю щ и й с я тем, что деформируемые элементы соединены друг с другом продольными эластичными перемычками,6. Электродвигатель по и. 4, о т л и ч аю щ и й с я тем, что деформируемые эле 25 менты соединены друг с другом при помощи торцевых пластин, к которымприкреплены торцевые электрическиеразъемы.7. Электродвигатель по и. 1, о т л и ч а 30 ю щ и й с я тем, что он снабжен по крайнеймере одной дополнительной трубой и кинематической парой, к одному из звеньев которой прикреплена дополнительная труба,а к другому - конец деформируемого эле 35 мента.8. Электродвигатель по и, 7, о т л и ч аю щ и й с я тем, что кинематическая паравыполнена шарнирной.9. Электродвигатель по п. 1, о т л и ч а 40 ю щ и й с я тем, что он снабжен дополнительной гибкой трубой, открытой с обоихторцов охватывающей деформируемыйэлемент и закрепленной неподвижно относительно него.1 В 23096 Составитель 8,АрсеньевТехред М,Моргентал Корректор М.Керецман Редактор Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гдгарина. 1 О 1 Заказ 2184 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5