RO130385B1 - Motor sincron liniar cu magneţi permanenţi - Google Patents

Description

Invenția se referă la un motor sincron liniar cu magneți permanenți cu aplicații la executarea mișcărilor liniare în mașini unelte, mese de tăiat cu laser, instrumente optice, mașini de ambalat, roboți, sisteme de poziționat antene, simulatoare de mișcare, etc.

Se cunoaște că mișcarea liniară s-a bazatîntotdeauna pe dispozitive care transformă mișcarea rotativă în mișcare liniară, și care conțin componente care sunt supuse frecărilor, uzurii, determină instabilități, fenomene de histerezis, creșterea temperaturii, pierderi de putere.

Se cunoaște că motoarele liniare sunt dispozitive electromagnetice compuse din două părți rigide care nu se află în contact mecanic și care reduc multe din limitările descrise mai sus.

Se cunosc motoare liniare (US 4908533, EP 1344302) fig. 1,2, în care indusul este o armătură feromagnetică având crestături în care este introdusă o înfășurare de curent alternativ. Inductorul este format dintr-o placă metalică pe care sunt fixați magneți permanenți cu polarități alternante. Indusul alimentat cu tensiuni sinusoidale polifazate generează un câmp magnetic care interacționează cu câmpul magnetic al inductorului astfel încât apare o forță electromagnetică care determină deplasarea liniară dintre indus și inductor.

Cea mai importantă forță parazită este cea numită forță de agățare care apare ca rezultat al interacțiunii dintre câmpul magnetic al magneților de pe inductor și dinții din material feromagnetic de pe indus. Aceasta forță parazită apare și în cazul în care înfășurarea nu este alimentată cu tensiune electrică. Ea se suprapune peste forța utilă generând vibrații, zgomot și neuniformități în funcționare și este orientată în sensul direcției de deplasare.

între indus și inductor apare și o forță de atracție perpendiculară direcției de deplasare a motorului liniar. Cauza ei este atracția magnetică între inductor și indus. Aceasta forță nu produce lucru mecanic ci doar influențează dimensionarea sistemului mecanic care asigură deplasarea paralelă a indusului față de inductor. în general valoarea ei este de un ordin de mărime mai mare decât forță utilă. Atât forța parazită cât și forța de atracție dintre indus și inductor sunt proporționale cu pătratul inducției magnetice din întrefier și volumul întrefierului.

Acest tip de motor liniar prezintă următoarele dezavantaje:

- forță parazită de agățare ridicată;

- forță de atracție mare între indus și inductor;

- volum mare de magneți permaneți.

Problema tehnică pe care o rezolvă invenția constă în diminuarea forței parazite de agățare și a forței de atracție între indus și inductor.

Motorul sincron liniar cu magneți permanenți, conform invenției, înlătură dezavantajele menționate mai sus, prin aceea că inductorul este alcătuit dintr-o placă feromagnetică pe care sunt fixate, de aceeași parte a plăcii, două rânduri paralele de magneți permanenți cu polarități alternante iar indusul este alcătuit dintr-o serie de poli feromagnetici în formă de U care permit închiderea câmpului magnetic de la un rând de magneți permanenți la celălalt rând de magneți permanenți, iar pe fiecare pol feromagnetic sunt amplasate niște bobine care formează o înfășurare polifazată de curent alternativ.

Invenția prezintă următoarele avantaje:

- forță parazită de agățare mai redusă;

- forță de atracție între indus și inductor mai redusă;

- forță utilă mai mare;

- randament mai mare;

- greutate mai mică;

- preț de cost mai redus.

RO 130385 Β1

Se dă în continuare, un exemplu de realizare a invenției în legătură cu fig. 1... 10 care 1 reprezintă:

- fig. 1, vedere frontală a unui motor liniar sincron cu magneți permanenți în variantă 3 clasică;

- fig. 2, vedere laterală a unui motor liniar sincron cu magneți permanenți în variantă 5 clasică;

- fig. 3, vedere frontală a unui motor liniar sincron cu magneți permanenți conform 7 invenției;

- fig. 4, vedere laterală a unui motor liniar sincron cu magneți permanenți conform 9 invenției;

- fig. 5, detaliu linii de câmp în zona întrefierului pentru motor liniar sincron cu magneți 11 permanenți conform invenției;

- fig. 6, exemplu de înfășurare pentru motor liniar sincron cu magneți permanenți 13 conform invenției;

- fig. 7, vedere laterală a unei variante de motor liniar sincron cu magneți permanenți 15 conform invenției;

- fig. 8, detaliu concentrare linii de câmp în zona întrefierului pentru varianta din fig. 7;17

- fig. 9, vedere frontală a unei alte variante de motor liniar sincron cu magneți permanenți în conform invenției;19

- fig. 10, vedere laterală a variantei din fig. 9 de motor liniar sincron cu magneți permanenți conform invenției.21

Notație MSLMP = motor sincron liniar cu magneți permanenți.

în fig. 1 este prezentată vederea frontală a unui MLSMP în construcție clasică, iar în 23 fig. 2 este redată vederea laterală. Motorul este format dintr-un inductor 1 și un indus 2. Inductorul 1 este alcătuit dintr-o placă feromagnetică 3 pe care sunt fixați, de aceeași parte 25 a plăcii 3, magneți permanenți 4 cu polarități alternante. Indusul 2 este alcătuit dintr-o armătură feromagnetică 5 care prezintă crestăturile 6, dinții 7 și jugul 8. în crestăturile 6 sunt 27 amplasate niște bobine 9 care formează o înfășurare polifazată de curent alternativ. în fig.

este schițat cu linie punctată traseul liniilor de câmp magnetic generat de magneții 29 permanenți 4. Câmpul trece de la magneții permanenți 4, prin întrefierul 10 în dinții 7 și jugul 8 și se întoarce în dinții 7, întrefierul 10, magneții 4 cu polariate opusă și se închide prin placa 31 3. Nu există contact mecanic între inductorul 1 și indusul 2. Funcționarea este similară cu a unui motor sincron rotativ cu magneți permanenți. Prin deplasarea relativă dintre indusul 1 33 și inductorul 2, pe axa X, la bornele înfășurării 9 polifazate apar tensiuni electromotoare. Aplicând în mod corespunzătortensiuni sinusoidale, polifazate, înfășurarea produce un câmp 35 magnetic care interacționează cu câmpul magnetic al inductorului 1, apărând o forță electromagnetică paralelă cu direcția de deplasare X. Pentru simplificare, nu este figurat sistemul 37 mecanic care asigură deplasarea liniară relativă între inductorul 1 și indusul 2. în fig. 2 este prezentată vederea laterală a MLSMP în construcție clasică. 39

Lungimea inductorului 1 este egală cu lungimea magnetului 4 și a indusului 5 și este notată cu L. 41

Motorul liniar sincron cu magneți permanenți, conform invenției, este prezentat în fig. 3 și 4 și este alcătuit dintr-un inductor 1 și un indus 2. Inductorul 1 este format dintr-o 43 placă 3 feromagnetică pe care sunt fixate două rânduri paralele de magneți permanenți 4 și 12 cu polarități alternante atât în cadrul fiecărui rând cât și între rânduri. Magneții 4 și 12 au 45 dimensiuni identice. Indusul 2 este alcătuit din poli 11 feromagnetici în formă de U care permit câmpului magnetic generat de magneții 4 de pe un rând să se închidă cu câmpul 47

RO 130385 Β1 magnetic al magneților 12 de pe celălalt rând. Traseul liniilor de câmp este figurat cu linie punctată în fig. 4 - vedere laterală a unui motor liniar sincron cu magneți permanenți conform invenției. în fig. 5 este prezentat un detaliu cu traseul liniilor de câmp în zonaîntrefierului 10. Lățimea polului 11 feromagnetic înspre întrefierul 10 este notată LP. Lățimea magneților 4 și 12 din fig. 4 este notată LM. LP este egală cu LM. Numărul de poli 11 feromagnetici este egal sau diferit de numărul de dinți 7 ai unui MLSPM în construcție clasică (fig. 1, 2). De exemplu, în fig. 3 sunt 6 poli feromagnetici 11. Pe fiecare pol 11 feromagnetic este amplasată o bobină 9. Conexiunile dintre bobinele 9 se realizează astfel încât să se obțină o înfășurare polifazată. Un exemplu de înfășurare este prezentat în fig. 6. Pentru simplificare, nu este figurat sistemul mecanic care asigură deplasarea liniară relativă între inductorul 1 și indusul 2 și nici sistemul de fixare a polilor 11 feromagnetici în indusul 2. Lățimea magneților 4 sau 12 din fig. 4 este notată LM, iar lățimea unui pol 11 feromagnetic către întrefier este notată LP. Din fig.2 și 4 se observă că 2 x LM < L. Considerând că volumul ocupat de MLSMP în construcția clasică este egal cu volumul MLSMP în construcția conform invenției, cantitatea de magneți 4 și 12 și cantitatea de material feromagnetic din indus 2 sunt mai mici în construcția conform invenției. Deoarece cantitatea de magnet este mai mică, forța parazită de agățare este mai mică decât în cazul soluției clasice. Din același motiv, forța magnetică de atracție dintre indusul 2 și inductorul 1 (pe axa Y) este mai mică și prețul de cost este mai mic. Deoarece cantitatea de material feromagnetic din indusul 2 în construcția conform invenției este mai mică, pierderile în fier sunt mai mici rezultând un randament mai bun și o forță electromagnetică mai mare, greutate mai mică și preț de cost mai mic.

într-o variantă constructivă - fig. 7, lățimea unui magnet LM este mai mare decât lățimea LP, către întrefier, a unei pol 11 feromagnetic din indusul 2. Apare un fenomen de concentrare a câmpului magnetic - prezentat în fig. 8, ceea ce duce la creșterea forței electromagnetice. De exemplu, dacă LM este 40 mm și LP este 30 mm, tensiunea electromotoare, respectiv forța electromotoare cresc cu 20-25%.

într-o altă variantă constructivă - fig. 9 și 10, polii 11 feromagnetici din indusul 2 sunt în formă de I.

Fig. 9 prezintă vederea frontală a unui astfel de motor. Traseul schematic al liniilor de câmp este schițat in fig. 10 care prezintă vederea laterală. Avantajul acestei soluții este realizarea mai simplă a polilor 11 feromagnetici și realizarea mai simplă a bobinelor 9. Un exemplu de de formarea înfășurărilor este prezentat în fig. 6. Pentru simplificare, nu este figurat sistemul mecanic care asigură deplasarea liniară relativă între inductorul 1 și indusul 2 și nici sistemul de fixare a polilor 11 feromagnetici în indusul 2.

Claims (3)

1. Motor sincron liniar cu magneți permanenți caracterizat prin aceea că inductorul 3 (1) este alcătuit dintr-o placă feromagnetică (3) pe care sunt fixate, de aceeași parte a plăcii (3), două rânduri paralele de magneți (4, 12) permanenți cu polarități alternante iar indusul 5 (2) este alcătuit dintr-o serie de poli (11) feromagnetici în formă de U care permit închiderea câmpului magnetic de la un rând de magneți (4) permanenți la celălalt rând de magneți (12) 7 permanenți, iar pe fiecare pol (11) feromagnetic sunt realizate niște bobine (9) care formează o înfășurare polifazată de curent alternativ. 9

2. Motor sincron liniar cu magneți permanenți, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că lățimea (LM) magneților (4,12) permanenți este mai mare decât lățimea (LP) 11 către întrefierul (10) a polilor (11) feromagnetici de pe indusul (2).

3. Motor sincron liniar cu magneți permanenți, conform revendicării 1, caracterizat 13 prin aceea că polii (11) feromagnetici de pe indusul (2) au formă de I.