RU2031525C1

RU2031525C1 - Line electric motor

Info

Publication number: RU2031525C1
Authority: RU
Inventors: Владимир Николаевич Гурницкий; Иван Вячеславович Атанов
Original assignee: Владимир Николаевич Гурницкий; Иван Вячеславович Атанов
Priority date: 1991-08-26
Filing date: 1991-08-26
Publication date: 1995-03-20

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: line electric motor is meant for use in discrete line electric drives. Magnetic circuits of winding of inductor are produced in the form of magnetic bases 2 with poles 3 alternating with nonmagnetic bushings 4. Concentric windings 8 and magnetic circuits in the form of magnetic bases 2 with poles 4 of armature are manufactured in the form of rod 9 which carries magnetic nuts alternating with nonmagnetic ones coupled with thread. Magnetic circuits touch each other along generating line. EFFECT: improved operational characteristics. 3 dwg

Description

Изобретение относится к электрическим машинам, в частности к линейным шаговым электродвигателям, которые находят широкое применение в дискретном электроприводе. The invention relates to electric machines, in particular to linear stepper motors, which are widely used in a discrete electric drive.

Известен линейный электродвигатель, состоящий из индуктора с аксиально расположенными полюсами, обмоткой, чередующимися магнитными и немагнитными кольцами, прилегающими друг к другу, и якоря, имеющего свои магнитные и немагнитные кольца и антифрикционные элементы, между магнитными кольцами индуктора установлены дополнительные прокладки, с помощью которых достигается смещение зубцовой зоны одной фазы относительно другой [1]. A linear electric motor is known, consisting of an inductor with axially arranged poles, a winding, alternating magnetic and non-magnetic rings adjacent to each other, and an armature having its own magnetic and non-magnetic rings and antifriction elements, additional gaskets are installed between the magnetic rings of the inductor, with which the displacement of the tooth zone of one phase relative to another [1].

Недостаток этого электродвигателя - увеличенные габариты и масса на единицу развиваемой мощности. The disadvantage of this electric motor is the increased dimensions and weight per unit of developed power.

В качестве прототипа выбран цилиндрический линейный электродвигатель, содержащий N параллельных якорей, выполненных в виде установленных поочередно магнитных и немагнитных колец с возможностью продольного перемещения соосно с системой обмоток индуктора, магнитопровод которого выполнен из поперечных магнитных элементов, установленных поочередно с обмотками индуктора, имеющих отверстия для якорей [2]. As a prototype, a cylindrical linear electric motor containing N parallel anchors made in the form of alternately mounted magnetic and non-magnetic rings with the possibility of longitudinal movement coaxially with the inductor winding system, the magnetic circuit of which is made of transverse magnetic elements installed alternately with the inductor windings having openings for the anchors, was selected [2].

Недостаток прототипа - повышенный расход потребляемой из сети мощности на единицу развиваемой силы. The disadvantage of the prototype is the increased consumption of power consumed from the network per unit of developed force.

Цель изобретения - улучшение удельных показателей работы линейного электродвигателя. The purpose of the invention is to improve the specific performance of a linear electric motor.

Разбиение якоря и индуктора цилиндрического линейного электродвигателя на N цилиндрических якорей и индукторов меньших диаметров, но одинаковой длины позволяет приблизить витки обмоток к воздушным зазорам и тем самым улучшить основные показатели работы двигателя. Касание N цилиндрических магнитопроводов индукторов меньшего диаметра по образующим позволяет уменьшить до предела радиальные размеры линейного электродвигателя. Соединение якорей линейного электродвигателя по обеим торцам дает возможность двигателю работать на общую нагрузку. Dividing the armature and inductor of a cylindrical linear electric motor into N cylindrical anchors and inductors of smaller diameters, but of the same length, makes it possible to bring the windings closer to the air gaps and thereby improve the basic performance of the motor. Touching N cylindrical magnetic cores of inductors of smaller diameter along the generators allows to reduce to the limit the radial dimensions of the linear electric motor. The connection of the anchors of the linear electric motor at both ends enables the engine to work at a common load.

На фиг.1-3 изображен предлагаемый линейный электродвигатель. Figure 1-3 shows the proposed linear electric motor.

Он состоит из индуктора и якоря. Индуктор содержит шпильки 1, на которые надеты магнитные основания 2, полюсы 3, немагнитные втулки 4, шпильки 5, на которые надеты магнитные обручи 6, немагнитные шайбы 7, обмотку 8. Якорь содержит стержень 9, на котором посредством резьбового соединения крепятся магнитные гайки 10, немагнитные гайки 11, торцевые гайки 12. Для надежного изолирования провода обмотки 8 от корпуса предусмотрены диэлектрические ободы 13. Магнитные и немагнитные элементы индуктора по внутреннему диаметру имеют одинаковый размер, а немагнитные гайки 11 якоря по наружному диаметру выступают по отношению к магнитным гайкам 10 якоря на величину воздушного зазора. Пространство между магнитопроводами обмоток 8 заполняется смазкой с помощью масленок 14. It consists of an inductor and an anchor. The inductor comprises studs 1, on which magnetic bases 2, poles 3, non-magnetic bushings 4, studs 5, on which magnetic hoops 6, non-magnetic washers 7, windings are worn, 8, the anchor comprises a rod 9, on which magnetic nuts 10 are fastened by a threaded connection , non-magnetic nuts 11, end nuts 12. For reliable isolation of the winding wire 8 from the housing, dielectric rims 13 are provided. The magnetic and non-magnetic elements of the inductor are the same in diameter and the non-magnetic nuts 11 in the outer Diameter protrude with respect to the magnetic armature nuts 10 at the air gap. The space between the magnetic circuits of the windings 8 is filled with grease using grease nipples 14.

Двигатель работает следующим образом. The engine operates as follows.

При отсутствии токов в обмотках 8 двигателя якорь занимает произвольное положение в пространстве в пределах рабочего хода. При поочередной (прямой последовательности) подаче токов в обмотки 8 якорь приходит в движение в прямом направлении; при поочередной (обратной последовательности) подаче токов в обмотки 8 якорь приходит в движение в обратном направлении. При этом частота подаваемых импульсов тока в обмотки 8 определяет скорость движения якоря. При одновременной подаче тока во все обмотки 8 двигателя якорь тормозится. In the absence of currents in the motor windings 8, the armature occupies an arbitrary position in space within the working stroke. When alternating (direct sequence) supply of currents to the windings 8, the armature moves in the forward direction; when alternating (reverse sequence) supply of currents to windings 8, the armature moves in the opposite direction. The frequency of the supplied current pulses in the windings 8 determines the speed of the armature. With the simultaneous supply of current to all windings 8 of the motor, the armature is braked.

Экспериментальным путем установлено, что двигатели с меньшим наружным диаметром большей длины по сравнению с двигателями большего наружного диаметра меньшей длины развивают большую силу на единицу потребляемой из сети электрической мощности. Это вероятно связано с различным влиянием распределения потокосцепления обмотки по радиальному размеру. Это позволяет заменять двигатель большего наружного диаметра с относительно низким отношением силы к потребляемой из сети мощности на двигатель, содержащий несколько (N) индукторов и несколько (N) якорей меньших наружных диаметров с улучшенным значением рассматриваемого удельного показателя. Такая конструкция представлена на фиг.2. Неподвижная часть содержит три магнитопровода индуктора, соприкасающихся по образующим, а подвижная часть содержит три якоря, соединенных между собой по торцам дисками. Другой вариант двигателя (см.фиг.3) содержит шесть индукторов, соприкасающихся между собой и с трубой, установленной в центре конструкции. It has been experimentally established that motors with a smaller outer diameter of a larger length compared with engines of a larger outer diameter of a shorter length develop a greater force per unit of electrical power consumed from the network. This is probably due to the different effects of the distribution of the flux linkage of the winding in radial size. This makes it possible to replace an engine with a larger outer diameter with a relatively low ratio of force to power consumed from the network by an engine containing several (N) inductors and several (N) anchors of smaller outer diameters with an improved value of the specific indicator in question. This design is presented in figure 2. The fixed part contains three magnetic circuits of the inductor in contact along the generatrix, and the moving part contains three anchors interconnected at the ends of the disks. Another variant of the engine (see Fig. 3) contains six inductors in contact with each other and with a pipe installed in the center of the structure.

Данный линейный электродвигатель имеет преимущества в технологичности его производства, так как при этом закладывается конструктивное решение по изготовлению хотя и нескольких индукторов и якорей, но меньших наружных диаметров. Одновременно у линейного электродвигателя с N индукторами и N параллельными якорями в отличие от прототипа, имеющего один общий индуктор и N якорей, происходит полная магнитная развязка магнитных потоков всех пар индуктор-якорь, что также существенно улучшает указанный удельный показатель и показатели удельных значений силы на единицу массы и линейного размера двигателя. При этом снижаются относительные значения материалоемкости и габаритов двигателя. This linear electric motor has advantages in the manufacturability of its production, since in this case a constructive solution is laid for the manufacture of although few inductors and anchors, but smaller outer diameters. At the same time, in a linear electric motor with N inductors and N parallel anchors, unlike the prototype, which has one common inductor and N anchors, there is a complete magnetic isolation of the magnetic fluxes of all inductor-armature pairs, which also significantly improves the indicated specific index and specific force values per unit mass and linear size of the engine. In this case, the relative values of material consumption and engine dimensions are reduced.

Claims

A LINEAR ELECTRIC MOTOR containing N parallel anchors and an inductor with a cylindrical magnetic circuit and windings concentrically placed relative to the anchors, characterized in that the inductor magnetic circuit is made in the form of N cylindrical magnetic circuits of smaller diameter that are in contact along the generators, and the anchors are connected at both ends.