RU2044390C1

RU2044390C1 - Linear electric motor

Info

Publication number: RU2044390C1
Authority: RU
Inventors: Александр Иванович Стрюк; Олег Леонидович Шелковский; Иван Яковлевич Шестаков; Сергей Алексеевич Безъязыков
Original assignee: Александр Иванович Стрюк; Олег Леонидович Шелковский; Иван Яковлевич Шестаков; Сергей Алексеевич Безъязыков
Priority date: 1992-08-13
Filing date: 1992-08-13
Publication date: 1995-09-20

Abstract

FIELD: automatic control systems. SUBSTANCE: magnetizing coils of linear motor are provided with starting winding placed inside them; annular nonmagnetic seals are placed on end surfaces of inner pole. Nonmagnetic guides are made in the form of bushings mounted in outer poles. Frame, inner and outer poles, and armature are made of ferromagnetic material. During starting moment, electromagnetic force increases two or three times. In extreme positions of armature, stepless locking takes place. All parts of motor are, essentially, bodies of rotation. EFFECT: facilitated manufacture and assembly of motor. 1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрическим машинам, в которых якорь перемещается по некоторой прямой, и может быть использовано в системах автоматического управления. The invention relates to electrical engineering, in particular to electrical machines in which the anchor moves in a straight line, and can be used in automatic control systems.

Известны линейные электродвигатели, содержащие корпус, наружные и внутренние полюса, обмотки, цилиндрический якорь, имеющий на концах форму усеченного конуса, немагнитную втулку, выполняющую одновременно функцию направляющей и подшипника скольжения для якоря [1] Такие двигатели не обеспечивают высокую точность позиционирования в крайних положениях и не позволяют сохранять неизменными эти положения при переменной нагрузке, действующей на якорь. Known linear electric motors containing a housing, outer and inner poles, windings, a cylindrical armature having a truncated cone shape at the ends, a non-magnetic sleeve that simultaneously serves as a guide and sliding bearings for the armature [1] Such motors do not provide high positioning accuracy in extreme positions and do not allow to maintain unchanged these positions with a variable load acting on the anchor.

Известен линейный электродвигатель, содержащий намагничивающие катушки, выполненные из ферромагнитного материала, корпус, якорь, внутренний и внешний полюса, снабженные стаканами с наружной стороны, в днище которых имеются отверстия [2]
Немагнитная направляющая выполнена в виде трубки, что затрудняет получение внутреннего диаметра с высокой точностью и качеством поверхности. Наличие стаканов усложняет конструкцию электродвигателя, увеличивает его габариты. В момент пуска двигателя электромагнитная сила в несколько раз меньше максимальной, что сужает область применения устройства.Known linear electric motor containing magnetizing coils made of ferromagnetic material, housing, anchor, inner and outer poles, equipped with cups on the outside, in the bottom of which there are holes [2]
The non-magnetic guide is made in the form of a tube, which makes it difficult to obtain an inner diameter with high accuracy and surface quality. The presence of glasses complicates the design of the electric motor, increases its dimensions. At the time of starting the engine, the electromagnetic force is several times less than the maximum, which narrows the scope of the device.

Целью изобретения является упрощение устройства, улучшение его параметров. The aim of the invention is to simplify the device, improving its parameters.

Цель достигается тем, что намагничивающие катушки снабжены пусковой обмоткой, расположенной внутри последних, внутренний полюс снабжен кольцеобразными уплотнениями из немагнитного материала, установленными на его торцах, внутренний диаметр которых меньше его внутреннего диаметра, втулка немагнитной направляющей выполнена в виде двух частей, установленных в наружных полюсах, внутренний диаметр которых меньше внутреннего диаметра внутреннего полюса для установки в них полюса. Аксиально расположенные намагничивающие катушки установлены внутри цилиндрического ферромагнитного корпуса с кольцевыми наружными полюсами и внутренним полюсом между катушками, ферромагнитный якорь на штоке, установленный с возможностью поступательного перемещения между полюсами, причем между полюсами и якорем размещена немагнитная направляющая в виде втулками. Электромагнитная сила пропорциональна напряженности магнитного поля. Напряженность Н внутри катушки средним радиусом R определяется:
Н=IW/R, где I ток в катушке;
W число витков катушки.The goal is achieved by the fact that the magnetizing coils are equipped with a starting winding located inside the latter, the inner pole is equipped with ring-shaped seals of non-magnetic material mounted on its ends, the inner diameter of which is smaller than its internal diameter, the sleeve of the non-magnetic guide is made in the form of two parts installed in the outer poles the inner diameter of which is less than the inner diameter of the inner pole for installing the pole in them. Axially located magnetizing coils are installed inside a cylindrical ferromagnetic casing with annular outer poles and an inner pole between the coils, a ferromagnetic armature on the rod installed with the possibility of translational movement between the poles, and a non-magnetic guide in the form of bushings is placed between the poles and the armature. The electromagnetic force is proportional to the magnetic field strength. The tension N inside the coil with an average radius R is determined by:
H = IW / R, where I is the current in the coil;
W is the number of turns of the coil.

Из формулы видно, что напряженность поля можно увеличить за счет увеличения тока в момент пуска, но для этого требуются сильные электронные устройства. Наличие пусковой обмотки, расположенной внутри катушки, позволяет увеличить напряженность магнитного поля за счет подачи импульса напряжения в момент пуска начало движения якоря, когда требуется большая величина электромагнитной силы. It can be seen from the formula that the field strength can be increased by increasing the current at the time of start-up, but this requires strong electronic devices. The presence of a starting winding located inside the coil allows you to increase the magnetic field due to the supply of a voltage pulse at the time of start, the beginning of the movement of the armature, when a large amount of electromagnetic force is required.

Кольцеобразные уплотнения, установленные на торцовые поверхности внутреннего полюса, уменьшают перетекание воздуха при движении якоря в крайние положения. Происходит сжатие воздуха, что способствует безударной фиксации якоря. Выполнение втулок немагнитной составляющей в виде двух частей значительно упрощает их изготовление с высокой точностью и качеством поверхности. Обе части втулки одновременно являются подшипниками скольжения для штока, перемещающегося по ним в аксиальном направлении. В случае износа втулку легко заменить. При необходимости втулка позволяет вращать якорь. O-rings mounted on the end surfaces of the inner pole reduce the flow of air when the armature moves to its extreme positions. There is air compression, which contributes to the shockless fixation of the anchor. The implementation of the bushings of the non-magnetic component in the form of two parts greatly simplifies their manufacture with high accuracy and surface quality. Both parts of the sleeve are simultaneously sliding bearings for a rod moving along them in the axial direction. In case of wear, the sleeve is easy to replace. If necessary, the sleeve allows you to rotate the anchor.

На чертеже показано предлагаемое устройство. The drawing shows the proposed device.

Линейный электродвигатель состоит из цилиндрического ферромагнитного корпуса 1, кольцевых наружных полюсов 2 и внутреннего полюса 3, ферромагнитного якоря 4, немагнитной направляющей втулки в виде двух частей 5, установленных в наружных полюсах 2, намагничивающих катушек 6, внутри которых расположены пусковые обмотки 7. На торцовые поверхности внутреннего полюса 3 установлены кольцеобразные уплотнения 8. Якорь 4 соединен со штоком 9, состоящим из двух частей. Кольцеобразные уплотнения 8 выполнены из немагнитного антифрикционного материала, например фторопласта. Обе части втулки 5 изготавливают из антифрикционного материала, например бронзы. The linear electric motor consists of a cylindrical ferromagnetic housing 1, annular outer poles 2 and an inner pole 3, a ferromagnetic armature 4, a non-magnetic guide sleeve in the form of two parts 5 installed in the outer poles 2, magnetizing coils 6, inside of which starting windings 7 are located. O-rings 8 are installed on the surface of the inner pole 3. Anchor 4 is connected to the rod 9, which consists of two parts. O-rings 8 are made of non-magnetic antifriction material, for example fluoroplastic. Both parts of the sleeve 5 are made of anti-friction material, such as bronze.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Пусть якорь 4 находится в крайнем правом положении. На левую катушку 6 подается постоянное напряжение и одновременно на левую пусковую обмотку 7 подается импульсное напряжение. При подаче напряжений возникает нарастающий магнитный поток, проходящий через левый наружный полюс 2, воздушный зазор, якорь 4, внутренний полюс 3, корпус 1. Под действием электромагнитной силы якорь перемещается влево, происходит сжатие воздуха, находящегося между якорем 4, пусковой обмоткой 7, левым наружным полюсом 2. За счет сжатия воздуха происходит существенное смягчение удара якоря 4 о наружный полюс 2, после чего происходит фиксация якоря в крайнем левом положении, независимо от силы, действующей на шток 9. Для перемещения якоря в крайнее правое положение напряжение снимается с левой катушки и подается на правую катушку с одновременной подачей импульсного напряжения на правую пусковую обмотку. Let the anchor 4 is in the extreme right position. A constant voltage is supplied to the left coil 6 and a pulse voltage is simultaneously supplied to the left start winding 7. When voltage is applied, an increasing magnetic flux occurs, passing through the left outer pole 2, the air gap, the armature 4, the inner pole 3, the housing 1. Under the influence of electromagnetic force, the armature moves to the left, the air is compressed between the armature 4, the starting winding 7, left the outer pole 2. Due to the compression of the air, the impact of the armature 4 on the outer pole 2 is substantially mitigated, after which the armature is fixed in the leftmost position, regardless of the force acting on the stem 9. To move the armature in the extreme In the right position, the voltage is removed from the left coil and applied to the right coil while supplying a pulse voltage to the right starting winding.

Claims

A LINEAR ELECTRIC MOTOR containing axial magnetizing coils installed in a cylindrical ferromagnetic casing with annular outer poles and an inner pole between the coils, and a ferromagnetic armature on the rod, mounted for translational movement between the poles, and a non-magnetic guide in the form of a sleeve is placed between the poles and the armature the fact that the magnetizing coils are equipped with a starting winding located inside the latter, and the inner pole is equipped with ring-shaped seals of non-magnetic material installed on its ends, the inner diameter of which is less than its inner diameter, the sleeve of the non-magnetic guide is made in the form of two parts installed in the outer poles, the inner diameter of which is less than the inner diameter of the inner pole for installing the rod in them.