Индукционно-динамический привод

(51)5 Н 01 Н 3 28 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНЯТИЯМПРИ ГННТ СССР К АвторСнсю У СвиДЬтепьСтВМ с(71) Томский политехнический институт им. С.М, Кирова(53) 621,316,54(088,8)э (56) Авторское свидетельство СССР 1( 1460746, кл, Н 01 Н 3/28, 1979. (54) ИН 7 тУК 11 ИОННО-,1)ИНАМИЧЕСКИЙ ПРИВОП (57) Иэобретение относится к электротехнике, в частности к индукционнодинамическим приводам, и может быть использовано в быстродействующих коммутационных аппаратах. Нель иэобреА 2тения - улучшение технологичности,Индукционно-динамический привод содержит корпус 1, индуктор с сердечниками 5, 6 и катушками 4, якорь ссекторами 8, Сердечники и якорь выполнены в виде цилиндров и установлены соосно друг другу. Секторы якоря уста новл ены напр отив катушек с осдвигом относительно катушек в направлении движения якоря, Количество катушек равно количеству секторов якоря. Ири подаче на катушкиуправляющего сигнала якорь под действием тангенциальных составляющихэлектромагнитных сил получает вращательное движение. 9 ил,., Цель изобретения - улучшение технологичности, 10На фиг. 1 представлен индукционнодинамический привод в трехполюсном ,исполнении с катушками на внутреннем , сердечнике; на фиг, 2 - сечение А-Ана фиг. 1; на фиг, 3 - привод в двухполюсном исполнении с катушками навнешнем сердечнике; на фиг, 4 в . сече, ние Б-Б на фиг, 3; на фиг. 5 - исполнение якоря с тремя лопастями; нафиг, 6 - исполнение якоря с двумялопастями; на фиг. 7 - лист внешнегосердечника для привода по фиг. 3;на фиг. 8 - схема управления приводом по фиг, 1; на фиг. 9 - схема управления приводом по фиг. 3. 25Варианты конкретного исполненияпривода, приведенные на фиг. 1 и 3,содержат по два идентичных индукционно-динамических привода, совмещенныхв одном корпусе 1, отличающихся0 лишь формой исполнения отдельных элементов, К корпусу 1 примыкают с двух сторон фланцы 2, в которых установлены подшипники 3. Каждый индукционно-динамический привод состоит35 из индуктора, содержащего катушки 4 и два сердечника 5 и Ь, Сердечники выполнены шихтованными из листов электротехнической стали и имеют форму пилиндров с.явновыраженными полю 40 сами, Сердечник 5 размещен внутри сердечника 6 концентрично.таким образом, что оси полюсов внутреннего и внешнего сердечников совпадают и образуют между собой пары .полюсов, между которыми имеется воздушный зазор, Количество катушек 4 в индукторе равно количеству пар полюсов, Так, например, на фиг, 2 каждый индуктор , содержит по три пары полюсов, распо- тложенных под углом 120", и соответственно по три катушки 4, Причем катушки размещены на полюсах внутреннего сердечника 5. На Фиг. 4 индук,то ры содержат по две пары полюсов,55 расположенных диаметрально противоположно, и соответственно по две катуи 4 размещенные на полюсах внешнего сердечника 6, В зазоре между полюсами сердечников 5 и 6 помещенякорь 7, выполненный из хорошо электроправодящего материала, напримериз алюминия или его сплавов,Якорь 7 имеет форму секторов 8 полого цилиндра (фиг. 5, 6). Секторы8 соединены между собой кольцами 9,Количество секторов 8 на якоре 7равно количеству пар полюсов индуктора. Так, на фиг. 2 якорь 7 имеетпо три сектора 8 на каждый индукционно-динамический привод (фиг. 5),а на фиг, 4 " по два сектора 8(фиг, 6). При помощи диска 10 якорьзакреплен на валу 11. Внутреннийсердечник 5 при помощи втулки 12,через центральное отверстие которойсвободно проходит вал 11, прикрепленк фланцу 2, На корпусе 1 между сердечниками 6 двух индукционно-динамических приводов установлено фиксирующее устройство (фиг. 1, 3), которое выполнено например, в виде кулачкового механизма и состоит изпатрона 13, пружины 14, шарика 15и пробки 16, Подпружиненный шарик 15входит в отверстия на поверхностиякоря 7 и фиксирует его в определенных. положениях. В исходном состоянииякорь 7 зафиксирован так, что секторы 8 сдвинуты по отношению к полюсам сердечников 5 и 6 в направлениивращения, Сдвиг секторов 8 якорянеобходим для получения вращательного движения якоря, которое возникает под действием тангенциальныхсоставляющих электромагнитных сил привозбуждении индуктора привода,Привод обеспечивает прямой и обратный ход якоря, При этом возможныдва варианта использования индукторов, В первом варианте индукторыобоих индукционно-динамических приводов используются для создания какпрямого, так и обратного ходя якоря7. Для этого секторы 8 якоря 7 одного индукционно-динамического привода расположены симметрично секторам 8 якоря 7 другого индукционнодинамического привода (фиг, 5), совмещенным в одном корпусе 1 (фиг. 1),Во втором варианте индуктор одногоиндукционно-динамического приводаиспользуется для создания прямогохода якоря 7 а индуктор другогодля обратного хода якоря 7, как,например, показано на фиг, 3. Дляэтого секторы 8 якоря 7 индукционно1612333 динамических приводов смещены поотношению друг к другу (фиг. 6). Приэтом смещение секторов 8 определяется необходимым углом поворота якоря 7.Каждому из указанных вариантовиспользования индукторов привода соответствует, определенный размер сектора 8 якоря 7, Определяющим разме"ром сектора 8 якоря 7 является длинаего дуги. Для второго варианта использования индукторов привода (фиг. 3)длина дуги сектора 8 равна длине дугиполюса сердечника 6 в воздушном зазореи не зависит от угла поворота якоря7, так как необходимый угол поворотаякоря 7 определяет смещение секторов8 одного привода относительно другого. Для первого варианта использования индукторов привода (фиг. 1) длина дуги сектора 8 зависит от необходимого угла поворота якоря 7, таккак при повороте якоря 7 сектор 8должен установиться в зазоре междуследующей парой полюсов со сдвигомв направлении последующего движенияназад, Это обстоятельство обусловливает выполнение длины дуги сектора8 больше, чем длина дуги полюса сердечника 6.Для работоспособности заявляемогопривода минимально необходимо один индуктор с двумя парами полюсов 5,6, одна катушка 4 и якорь 7 с двумясекторами 8, закрепленными на валу11 при помощи диска 10 При этом катушка 4 может быть размещена как на внутреннем 5, так и на внешнем 6 сердечниках. Однако при расположении катушки 4 на внешнем сердечнике 6 для симметричного силового воздействия на сектора 8 якоря целесообразно применение двухкатушек 4 на индукторе, как показано га фиг, 3. В этом случае для лучшего закрепления катушки 4 пакет внешнего сердечника 6 набирается из листдв, показанных на фиг. 7.Увеличение мощности индукционнодинамического привода достигается увеличением числа пар полюсов индуктора и, соответственно, катушек 4 и секторов 8 якоря 7, Однако при большом числе пар полюсов ограничиваются возможности для размещения катушек 4 в межполюсном пространстве, что ухудшает технологичность конструкции. Кроме того, уменьшается угол поворота якоря 7, что приводит к возникновению тормозных усилий наякоре 7, так как при повороте якоря7 секторы 8 попадают в зазор междуследующей парой полюсов, магнитныйпоток в которых еще не успел затухнуть, Это может привести к снижениюбыстродействия привода. В связи сэтим увеличение числа пар полюсов 10 более четырех является нецелесообразным. Дальнейшее увеличение мощности привода может быть достигнуто путем совмещения двух индукционно-динамических приводов в одном корпусес якорями 7 на одном общем валу,как это сделано в примерах конкретного исполнения на фиг. 1 и 3,В зависимости от реализуемого варианта схема управления приводом та кже будет иметь некоторые особенности, Для первого варианта катушки 4индукторов обоих индукционно-динамических приводов могут быть включены между собой последовательно параллельно, как, например, показано на фиг, 3 и подключены к накопителю 17 энергии только через одинключевой элемент 18, периодическоевключение которого обеспечивает по очередно прямой и обратный ход якоря 7. Для второго варианта катушки 4индукторов, соединенные между собойпопарно-последовательно, как например на фиг. 9, подключены к накопителю 17 энергии через два ключевыхэлемента 18 и 19. При этом прямойход якоряобеспечивается работойключа 18, а обратный ход - работойключа 19, Шунтируюшие вентили 20- 40 22 в схемах на фиг. 8, 9 служат длязашиты ключей 18 и 19 от действия,противоЭДС катушек 4 индукторов.Привод работает следующим образом.45 При подаче управляющего сигналаиа ключевой элемент 18 схемы (фиг.8)предварительно заряженный накопи тель 17 энергии разряжается на катушки 4 индукторов привода (фиг., 1), 50 Катушки 4 каждого индуктора соединенымежду собой, например, последовательно, так, чтобы магнитные потоки вполюсах внутреннего сердечника 6 быпинаправлены по стрелкам (фиг, 4), аименно в двух полюсах от вала к зазору, а в третьем полюсе - от зазорак валу, Тогда потоки полюсов внутр енн его с ердеч ника 5 через воздушпыйзазор и неэкранированные секторами 8части полюсов внешнего сердечника 6 замыкаются между собой по ярмам сердечника 6. При этом за счет магнитного взаимодействия секторов 8якоря 7 с магнитным потоком в воздушных зазорах между полюсами создается электромагнитная сила, тангенциальная составляющая которой выталкивает секторы 8.из межполюсного зазора. Якорь 7 вместе с валом 11 поворачивается на заданный угол, За время перемещения каждого сектора 8 от одного межполюсного зазора к другому основная волна магнитного потока в полюсах успевает затухнуть и при попадании сектора 8 в зазор следующей пары полюсов за счет магнитного взаимодействия с затухающим потоком на сектор 8 будет действовать усилие, затормаживающее его. Полная остановка якоря 7 осуществляется фиксирующим устройством 1316 после полной отработки заданного угла поворота. При этом секторы 8 расположены в зазоре между полюсами со сдвигом в направлении обратного движения.Возврат якоря 7 в исходное состояние осуществляется повторной подачей управляющего сигнала на ключевой элемент 18.Принцип действия привода, приведенного на .фиг. 3, аналогичен принципу действия, изложенному для привода по фиг, 1. Отличие состоит лишь в том, что в нем один индуктор создает движение якоря 7 в прямом на"правлении, а другой индуктор - в обратном направлении. В связи с этим 5в любом случае используется лишьполовина мощности привода и дляуправления его режимом работы применяется схема, приведенная на 10 фиг, 9,Формула изобретения. Идукционно-динамический привод,содержаший корпус, по крайней мереодин индуктор с сердечниками и катушками, установленный в корпусе,якорь с лопастями, якорь установлентак, что его лопасти расположены сосдвигом относительно катушек индукторов в направлении движения якоря,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью улучшения технологичности, сердечники индуктора выполнены в виде25 двух цилиндров с явновыраженными полюсами и установлены один внутри другого так, что полюса цилиндров расположены друг напротив друга, якорьвыполнен в виде полого цилиндра, установленного между сердечниками индуктора, лопасти выполнены в видесекторов полого цилиндра, катушкииндуктора установлены на полюсаходного из сердечников, причем коли"35чество катушек индуктора равно количеству секторов якоря,16 2333 Редактор В, Данко Корректор О, Ципле каз 3832 Тира.ж 4 бО писно КНТ СС Производственно-издательский комбинат "11 атент", г.ужгород, ул. арина,10 Составитель Р. СелянинТехред М.Дидык ИИПИ Государственного комитета по изобретениям и 113035, Москва, Ж, Раушская наб крытиямц. 4/5