RU2077109C1

RU2077109C1 - Linear induction motor

Info

Publication number: RU2077109C1
Application number: RU94029199A
Authority: RU
Inventors: В.Н. Дмитриев
Original assignee: Ульяновский государственный технический университет
Priority date: 1994-08-04
Filing date: 1994-08-04
Publication date: 1997-04-10
Also published as: RU94029199A

Abstract

FIELD: linear-motion or reciprocating electric drives. SUBSTANCE: motor has two-sided inductor 1, 2 and armature in the form of conducting strip 5 with through slots 6 accommodating laminated inserts 7 of same cross-sectional shape as slot 6 and with projections at ends. Cross slit is made at end of slot 6 to receive stop insert. Inserts 7 are inserted through cross slit of slots 6. Last insert 7 is placed in slit with interference fit; stop insert is driven in slot whereupon its projections are bent away from air gap. This process can be easily automized. EFFECT: improved design, facilitated assembly. 5 dwg

Description

Изобретение относится к электромашиностроению и может найти применение в приводах линейного или возвратно-поступательного движения, например, в приводах транспортных средств, колебательных виброприводов и т.д. The invention relates to electrical engineering and can find application in linear or reciprocating drives, for example, in drives of vehicles, vibrational vibrators, etc.

Изобретение направлено на решение задачи, заключающейся в повышении энергетических показателей и упрощении конструкции линейного асинхронного двигателя. The invention is aimed at solving the problem of improving energy performance and simplifying the design of a linear induction motor.

Известен линейный асинхронный двигатель, якорь которого состоит из магнитопровода, на поверхности которого уложена кольцевая обмотка, выполненная из чередующихся элементов ферромагнитного и электропроводящего материалов причем на поверхности магнитопровода выполнены пазы, в которые уложены шины, соединенные посредством пайки с электропроводящими элементами [1] Недостатком устройства является сложность конструкции и малая надежность в работе, связанная с необходимостью пайки отдельных элементов обмотки якоря. A linear asynchronous motor is known, the anchor of which consists of a magnetic circuit, on the surface of which an annular winding is laid, made of alternating elements of ferromagnetic and electrically conductive materials, and grooves are made on the surface of the magnetic circuit, in which tires are laid, connected by soldering to electrically conductive elements [1] The disadvantage of this device is the complexity of the design and low reliability associated with the need to solder individual elements of the armature winding.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к изобретению является линейный асинхронный двигатель, содержащий двухсторонний индуктор и якорь в виде электропроводящей полосы со сквозными пазами, заполненными шихтованными из ферромагнитных пластин вкладышами, причем пластины вкладышей расположены в плоскостях нормальных к продольной оси якоря, а сам якорь по толщине выполнен из двух частей, которые зажимают между собой хвостовики пластин вкладышей [2]
У прототипа и заявляемого изобретения имеются сходные существенные признаки двухсторонний индуктор и якорь в виде электропроводящей полосы со сквозными пазами, заполненными шихтованными из ферромагнитных пластин вкладышами.The closest set of essential features to the invention is a linear induction motor containing a two-sided inductor and an armature in the form of an electrically conductive strip with through grooves filled with liners lined from ferromagnetic plates, and the liner plates are located in the planes normal to the longitudinal axis of the armature, and the armature itself is in thickness made of two parts that clamp the liners of the liner plates together [2]
The prototype and the claimed invention have similar essential features of a double-sided inductor and an anchor in the form of an electrically conductive strip with through grooves filled with liners lined from ferromagnetic plates.

Недостатками прототипа являются низкие энергетические показатели, которые обусловлены наличием открытых пазов на якоре, высокой неравномерностью магнитного поля вдоль воздушного зазора и как следствие наличием высших гармонических полей, снижающих энергетические показатели двигателя, кроме того, открытый паз обуславливает высокий коэффициент воздушного зазора (коэффициент Картера), что вызывает увеличение эффективного воздушного зазора и увеличение намагничивающего тока, что снижает к.п.д. и cosΦ. Кроме того, поперечное расположение пластин вкладышей обуславливает установку в пазы небольшого числа крупных по размеру ферромагнитных пластин, что увеличивает потери в стали на вихревые токи. Поперечное расположение пластин вызывает также трудности их закрепления на якоре, т.е. необходимость выполнения хвостовиков и разъемное выполнение электропроводящей полосы, что усложняет конструкцию. The disadvantages of the prototype are low energy performance, which is due to the presence of open grooves at the anchor, high unevenness of the magnetic field along the air gap and, as a result, the presence of higher harmonic fields that reduce the energy performance of the engine, in addition, the open groove causes a high coefficient of air gap (Carter coefficient), which causes an increase in the effective air gap and an increase in the magnetizing current, which reduces the efficiency and cosΦ. In addition, the lateral arrangement of the liner plates causes a small number of large-sized ferromagnetic plates to be inserted into the grooves, which increases the steel losses due to eddy currents. The transverse arrangement of the plates also causes difficulties for their fastening at the anchor, i.e. the need to perform shanks and detachable execution of the electrically conductive strip, which complicates the design.

Цель изобретения повышение энергетических показателей путем применения полузакрытых пазов и уменьшения размеров ферромагнитных пластин, а также упрощение конструкции. The purpose of the invention is to increase energy performance by using half-closed grooves and reducing the size of ferromagnetic plates, as well as simplifying the design.

Для достижения цели заявляемое изобретение линейный асинхронный двигатель содержит следующие общие, выраженные определенными понятиями существенные признаки, совокупность которых направлена на решение связанной с целью изобретения задачи: двухсторонний индуктор и якорь, выполненный в виде электропроводящей полосы со сквозными пазами. Пазы заполнены ферромагнитными пластинами вкладышей, которые выполнены в форме поперечного сечения паза свыступами по краям. Вкладыши установлены в плоскости, параллельной продольной оси якоря. В одном из концов паза выполнена поперечная прорезь в которой установлен стопорный вкладыш, имеющий форму прорези. Стопорный вкладыш выполнен с выступами с двух сторон, которые отогнуты в сторону от воздушного зазора. To achieve the goal of the claimed invention, a linear induction motor contains the following general essential features expressed by certain concepts, the totality of which is aimed at solving the problem associated with the purpose of the invention: a two-sided inductor and an armature made in the form of an electrically conductive strip with through grooves. The grooves are filled with ferromagnetic liner plates, which are made in the form of a cross section of the groove with protrusions at the edges. The liners are installed in a plane parallel to the longitudinal axis of the armature. A transverse slot is made in one of the ends of the groove in which a locking insert having the shape of a slot is mounted. The locking insert is made with protrusions on two sides, which are bent away from the air gap.

По отношению к прототипу у заявляемого изобретения имеются следующие отличительные признаки: пластины вкладышей выполнены в форме поперечного сечения паза с выступами по краям. Вкладыши установлены в плоскости параллельной оси якоря. Это позволяет получить полузакрытый паз и уменьшить размеры ферромагнитных пластин и, таким образом, повысить энергетические показатели. In relation to the prototype of the claimed invention has the following distinctive features: insert plates are made in the form of a cross section of a groove with protrusions at the edges. The liners are installed in the plane parallel to the axis of the armature. This allows you to get a half-closed groove and reduce the size of the ferromagnetic plates and, thus, increase energy performance.

В конце паза выполнена поперечная прорезь, в которой установлен стопорный вкладыш, который имеет форму прорези. Стопорный вкладыш имеет выступы с двух сторон, отогнутые в сторону от воздушного зазора. Это позволяет закрепить ферромагнитные пластины в пазу наиболее простым способом, упрощая конструкцию по сравнению с прототипом. At the end of the groove, a transverse slot is made in which a locking insert is installed, which has the shape of a slot. The locking insert has protrusions on both sides, bent away from the air gap. This allows you to fix the ferromagnetic plate in the groove in the simplest way, simplifying the design compared to the prototype.

Между отличительными признаками и целью изобретения существует следующая причинно-следственная связь: выполнение пластин вкладышей в форме поперечного сечения паза с выступами по краям и установка их в пазах параллельно оси якоря позволяет получить полузакрытый паз и, таким образом, повысить энергетические показатели устройства, кроме того, указанные отличительные признаки позволяют уменьшить размеры вкладышей и уменьшить потери на вихревые токи. Between the distinguishing features and the purpose of the invention there is the following causal relationship: the implementation of the liner plates in the form of a cross-section of the groove with protrusions at the edges and installing them in the grooves parallel to the axis of the armature allows you to get a half-closed groove and, thus, increase the energy performance of the device, in addition, These distinctive features allow you to reduce the size of the liners and to reduce the loss of eddy currents.

Выполнение в конце паза поперечной прорези и установка в нее стопорного вкладыша, имеющего форму прорези с двумя выступами, отогнутыми в сторону от воздушного зазора, обеспечивают простую сборку и крепление ферромагнитных пластин вкладышей, что упрощает конструкцию устройства. The execution at the end of the groove of the transverse slot and the installation of a locking insert in it, having the form of a slot with two protrusions bent away from the air gap, makes it easy to assemble and fasten the ferromagnetic plates of the inserts, which simplifies the design of the device.

По имеющимся у авторов сведениям, совокупность существенных признаков, характеризующих сущность изобретения не известна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критерию "новизна". According to the information available to the authors, the set of essential features characterizing the essence of the invention is not known from the prior art, which allows us to conclude that the claimed invention meets the criterion of "novelty."

По мнению авторов, сущность изобретения не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, так как из него не выявляется вышеуказанное влияние на получаемый технический результат новое свойство объекта совокупности признаков, которые отличают от прототипа заявляемое изобретение, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "изобретательский уровень". According to the authors, the essence of the invention does not follow explicitly from the prior art for a specialist, since the above effect on the resulting technical result does not reveal a new property of an object of the totality of features that distinguish the claimed invention from the prototype, which allows us to conclude that it meets the criterion "inventive step".

Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность изобретения, в принципе может быть многократно использована в линейных асинхронных двигателях с получением технического результата, заключающегося в получении полузакрытого паза якоря и простой конструкции закрепления вкладышей, обуславливающего обеспечение достижения поставленной цели повышение энергетических показателей и упрощение конструкции устройства, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "промышленная применимость". The set of essential features characterizing the essence of the invention, in principle, can be repeatedly used in linear induction motors with obtaining a technical result, which consists in obtaining a half-closed anchor groove and a simple design for securing the liners, which ensures the achievement of the goal to increase energy performance and simplify the design of the device, which allows to conclude that the invention meets the criterion of "industrial applicability".

На фиг. 1 изображеен продольный разрез двигателя; на фиг.2 - электропроводящая полоса якоря; на фиг.3 якорь в сборке; на фиг.4 - ферромагнитная пластина вкладыша; на фиг.5 стопорный вкладыш. In FIG. 1 shows a longitudinal section of an engine; figure 2 - electrically conductive strip of the anchor; figure 3 anchor in the assembly; figure 4 - ferromagnetic plate liner; figure 5 locking liner.

Изобретение содержит (фиг.1) два линейных индуктора 1,2, в пазах которых клиньями 3 закреплена трехфазная обмотка 4. Между индукторами 1,2 установлен якорь, состоящий из электропроводящей, например, меди полосы 5 со сквозными пазами 6, которые могут быть прямоугольными, однако целесообразнее у поверхности якоря выполнить скосы, например, полукруглые. В пазах 6 установлены ферромагнитные пластины вкладышей 7, которые имеют форму поперечного сечения паза 6 с выступами 8 по краям, необходимых для крепления вкладышей 7 в пазу 6. В приведенном варианте форма выступов 8 совпадает с формой скоса пазов 6, т.е. полукруглая. Вкладыши 7 установлены параллельно оси якоря. В конце паза 6 (фиг.2) выполнена прорезь 9, необходимая для заполнения паза 6 вкладышами 7. Для закрепления вкладышей 7 в поперечной прорези 9 установлен стопорный вкладыш 10, имеющий форму прорези 9 с выступами с двух сторон "якоря", отогнутыми в сторону от воздушного зазор (фиг.3). На фиг.4 показан вид вкладыша 7 с выступами 8 для крепления вкладышей в пазу. На фиг.5 показан стопорный вкладыш 10, пунктиром показана линия загиба стопорного вкладыша после сборки якоря. The invention comprises (Fig. 1) two linear inductors 1,2, in the grooves of which wedges 3 are secured with a three-phase winding 4. An armature is installed between the inductors 1,2, consisting of an electrically conductive, for example, copper strip 5 with through grooves 6, which can be rectangular However, it is more expedient to perform bevels at the surface of the anchor, for example, semicircular. In the grooves 6, ferromagnetic plates of the inserts 7 are installed, which have the cross-sectional shape of the groove 6 with the protrusions 8 at the edges necessary for fastening the inserts 7 into the groove 6. In the above embodiment, the shape of the protrusions 8 coincides with the shape of the bevels of the grooves 6, i.e. semicircular. The liners 7 are installed parallel to the axis of the armature. At the end of the groove 6 (FIG. 2), a slot 9 is made, which is necessary to fill the groove 6 with inserts 7. To fix the inserts 7, a stop insert 10 is installed in the transverse slot 9, having the shape of a slot 9 with protrusions on both sides of the “armature” bent to the side from the air gap (figure 3). Figure 4 shows a view of the liner 7 with the tabs 8 for mounting the liners in the groove. Figure 5 shows the locking insert 10, the dotted line shows the bending line of the locking insert after the assembly of the anchor.

Сборка якоря включает следующие этапы: через прорезь 9 вкладыши 7 устанавливают в пазах 6. С целью плотной упаковки вкладышей последние (вкладыши 7) устанавливают в прорезь 9 с натягом, а стопорный вкладыш 10 устанавливают забивкой, после чего выступы вкладыша 10 отгибают в сторону от воздушного зазора, т.е. в зону лобовых частей. Процесс упаковки и закрепления вкладышей 7 одновременно во всех пазах 6 легко поддается автоматизации. The anchor assembly includes the following steps: through the slot 9, the inserts 7 are installed in the slots 6. For the purpose of tight packing of the inserts, the latter (inserts 7) are installed in the slot 9 with an interference fit, and the locking insert 10 is installed by blocking, after which the tabs of the insert 10 are bent away from the air clearance, i.e. in the area of the frontal parts. The process of packaging and securing the liners 7 at the same time in all the grooves 6 is easy to automate.

Работает устройство следующим образом. При включении обмоток 4 линейных индукторов 1 и 2 создается общий магнитный поток, который замыкается через рабочие воздушные зазоры и ферромагнитные вкладыши 7, при этом в электропроводящей полосе 5 индуцируются токи, которые, взаимодействуя с магнитным полем индукторов 1 и 2, обуславливают появление тяговой силы и движение якоря. Предлагаемое исполнение и установка ферромагнитных вкладышей 7 позволяют получить оптимальное закрытие пазов 6, что уменьшает высшие гармонические в магнитном поле, уменьшает намагничивающий ток и, таким образом, повышает энергетические показатели двигателя (к.п.д. коэффициент мощности и т.д.), этому же служит уменьшение размеров вкладышей 7. The device operates as follows. When the windings 4 of the linear inductors 1 and 2 are turned on, a common magnetic flux is created, which closes through the working air gaps and ferromagnetic liners 7, while currents are induced in the electrically conductive strip 5, which, interacting with the magnetic field of the inductors 1 and 2, cause the appearance of traction force and movement of the anchor. The proposed design and installation of ferromagnetic liners 7 allows you to get the optimal closure of the grooves 6, which reduces the higher harmonic in the magnetic field, reduces the magnetizing current and, thus, increases the energy performance of the motor (efficiency, power factor, etc.), the same is the reduction in the size of the liners 7.

Таким образом, изобретение обладает простотой конструкции и позволяет повысить энергетические показатели устройства. Thus, the invention has a simple design and can improve the energy performance of the device.

Изобретение представляет значительный интерес для народного хозяйства, т. к. позволяет упростить конструкцию двигателя и уменьшить расход электроэнергии в рабочем режиме, что положительно скажется на состоянии окружающей среды. The invention is of significant interest to the national economy, because it allows to simplify the design of the engine and reduce energy consumption in operating mode, which will positively affect the state of the environment.

Изобретение не оказывает отрицательного воздействия на состояние окружающей среды. The invention does not adversely affect the environment.

Claims

A linear induction motor containing a two-sided inductor and an armature in the form of an electrically conductive strip with through grooves filled with liners lined from ferromagnetic plates, characterized in that the liner plates are made in the form of a cross section of a groove with protrusions at the edges and mounted in a plane parallel to the longitudinal axis of the armature, and at the end of the groove there is a transverse slot in which a locking insert is installed, having the form of a slot with protrusions on both sides, bent away from the air gap.