RU223267U1 - Линейный электродвигатель с узлами магнитожидкостного уплотнения - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к линейным электродвигателям, и может быть использована для возвратно-поступательного привода рабочих органов дозаторов, насосов, клапанов и других механизмов. Технический результат заключается в обеспечении стабильного и соосного расположения вала при длительном использовании двигателя. Линейный электродвигатель с узлами магнитожидкостного уплотнения содержит цилиндрический корпус с двумя противоположно расположенными П-образными магнитопроводами с намагничивающими катушками внутри. Через центральные отверстия магнитопроводов внутри корпуса вставлен вал с двумя пружинами, между которыми закреплен сборный якорь из двух дисковых магнитных вставок с немагнитной прослойкой. В центральных отверстиях магнитопроводов снаружи корпуса запрессованы узлы магнитожидкостного уплотнения, содержащие магнитную жидкость, удерживаемую тороидальным постоянным магнитом и закрытую фиксатором. 2 ил.

Description

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к линейным электродвигателям, и может быть использована для возвратно-поступательного привода рабочих органов дозаторов, насосов, клапанов и других механизмов.

Уровень техники

Известен линейный двигатель, состоящий из статора и якоря, статор содержит шпильки, на которые надеты магнитные основания, полюсы, немагнитные втулки, а также магнитные обручи, немагнитные шайбы, намагничивающиеся катушки. Якорь содержит стержень, на котором крепятся магнитные и немагнитные гайки. Осевые длины магнитных и немагнитных элементов статора и якоря определяются чередованием элементов магнитной системы (см. патент RU 2108651 C1, опубл. 10.04.1998 г.).

Недостатком аналога является сложность изготовления, связанная с необходимостью обеспечения правильного чередования элементов магнитной системы.

Известен электромагнитный двигатель, содержащий цилиндрический магнитопровод, состоящий из корпуса, сердечника, соединяющего их фланца, обмотку, расположенную вокруг сердечника, и плоский внешний прямоходовой якорь с ферромагнитным шунтом, выполненным в виде кольца, плоский внешний прямоходовой якорь выполнен немагнитным (см. патент RU 2159984 C1, опубл. 27.11.2000 г.).

Данный аналог не имеет элементов, которые предотвращают прилипание якоря к магнитопроводу, из-за чего нарушается правильная работа двигателя.

Известен электромагнитный двигатель, содержащий цилиндрический магнитопровод, состоящий из корпуса, сердечника и соединяющего их фланца, а также обмотку, расположенную вокруг сердечника, и закрепленный на валу плоский внешний прямоходный ферромагнитный якорь с шунтом, выполненным в виде кольца, на якоре выполнено дополнительное кольцо, расположенное с внешней стороны относительно шунта, при этом в корпусе со стороны якоря выполнена проточка, соответствующая форме дополнительного кольца (см. патент RU 2236744 C1, опубл. 20.09.2004 г.).

К недостаткам описанного электромагнитного двигателя относятся высокая сложность изготовления, отсутствие защиты внутренних деталей от воздействий окружающей среды и подшипников скольжения на валу.

Наиболее близким по технической сущности, достигаемому эффекту и принимаемый авторами за прототип является линейный двигатель, содержащий два цилиндрических магнитопровода с двумя намагничивающими катушками и закрепленный на валу якорь, отличающийся тем, что в отверстия в магнитопроводах через подшипники скольжения вставлен вал с двумя пружинами, между которыми закреплен якорь, состоящий из двух дисковых магнитных вставок с немагнитной прослойкой, имеющей четыре выреза под фиксирующие шарики с пружинами, закрытыми крышками с отверстием для шарика (см. патент RU 2370874 C1, опубл. 20.10.2009 г.).

Существенным недостатком описанного прототипа является наличие подшипников скольжения, которые быстро изнашиваются в процессе высокоскоростных перемещений вала, в результате нарушается соосность расположения вала и работа исполнительных механизмов на валу двигателя.

Раскрытие сущности полезной модели

Технический результат, который достигается с помощью заявленной полезной модели, заключается в обеспечении стабильного и соосного расположения вала при длительном использовании двигателя.

Технический результат достигается с помощью линейного электродвигателя с узлами магнитожидкостного уплотнения, содержащего цилиндрический корпус с двумя противоположно расположенными П-образными магнитопроводами с намагничивающими катушками внутри, через центральные отверстия которых внутри корпуса вставлен вал с двумя пружинами, между которыми закреплен сборный якорь из двух дисковых магнитных вставок с немагнитной прослойкой, при этом в центральных отверстиях магнитопроводов снаружи корпуса запрессованы узлы магнитожидкостного уплотнения, содержащие магнитную жидкость, удерживаемую тороидальным постоянным магнитом и закрытую фиксатором.

Применение заявленного линейного электродвигателя с узлами магнитожидкостного уплотнения обеспечивает надежную и продолжительную работу исполнительных механизмов на валу двигателя с минимальным трением и высокой герметичностью.

Краткое описание чертежей

На Фиг. 1 представлен чертеж заявленного линейного электродвигателя с узлами магнитожидкостного уплотнения в разрезе.

На Фиг. 2 представлен увеличенный изометрический вид узла магнитожидкостного уплотнения.

На фиг. 1 и 2 обозначены:

1 – цилиндрический корпус;

2 – П-образный магнитопровод;

3 – верхняя намагничивающая катушка;

4 – нижняя намагничивающая катушка;

5 – узел магнитожидкостного уплотнения;

6 – вал;

7 – пружина;

8 – сборный якорь;

9 – магнитная вставка якоря;

10 – немагнитная прослойка якоря;

11 – магнитная жидкость;

12 – тороидальный постоянный магнит;

13 – фиксатор.

Осуществление полезной модели

Линейный электродвигатель с узлами магнитожидкостного уплотнения состоит из цилиндрического корпуса 1, в котором противоположно закреплены два идентичных магнитопровода 2 П-образной формы с намагничивающими катушками 3 и 4 внутри. Снаружи корпуса 1 в центральные отверстия магнитопроводов 2 запрессованы узлы 5 магнитожидкостного уплотнения, через которые вставлен вал 6 с двумя пружинами 7, между которыми посередине вала 6 под прямым углом закреплен сборный якорь 8. Якорь 8 состоит из двух дисковых магнитных вставок 9, между которыми находится немагнитная прослойка 10. Режим работы заявленного линейного электродвигателя задается платой управления электрическими сигналами (на фиг. не показана), которая имеет электрическую и функционально-конструктивную связь с намагничивающими катушками 3 и 4. Корпус 1, магнитопроводы 2, вал 6 и магнитные вставки 9 якоря выполнены из магнитомягкого материала, а немагнитная прослойка 10 якоря – из немагнитных материалов. Узел 5 магнитожидкостного уплотнения содержит намагничивающуюся нанодисперсную жидкость 11, которая удерживается в постоянном положении тороидальным постоянным магнитом 12 и закрывается фиксатором 13 из магнитомягкого материала. Магнитопровод 2, постоянный магнит 12, фиксатор 13 и вал 6 линейного электродвигателя создают магнитную цепь, что позволяет удерживать магнитную жидкость 11 между валом 6 и фиксатором 13. Отсутствие механического трения между фиксатором 13 и валом 6 обеспечивается слоем магнитной жидкости 11, имеющей вязкость сопоставимую с синтетическими маслами и позволяющую минимизировать трение. Помимо функции минимизации трения между валом 6 и фиксатором 13 магнитная жидкость 11 выполняет функцию герметизатора.

Линейный электродвигатель с узлами магнитожидкостного уплотнения работает следующим образом. При подаче тока на верхнюю намагничивающую катушку 3, в ней индуцируется электромагнитное поле, силовые линии которого замыкаются через верхний магнитопровод 2, корпус 1 и магнитную вставку 9 сборного якоря 8. При этом возникает магнитодвижущая сила, которая стремится соединить якорь 8 с верхним магнитопроводом 2 и поднять его вверх. Плотность силовых линий в зазоре между магнитопроводом 2 и якорем 8 снижается за счет того, что их часть проходит через корпус 1. Это позволяет сделать магнитные потоки более равномерными и избежать магнитного насыщения магнитопровода 2, что в итоге дает увеличение тягового усилия линейного электродвигателя. Такой же процесс возможен и в нижнем магнитопроводе 2 при подаче тока на нижнюю намагничивающую катушку 4, но с перемещением сборного якоря 8 вниз. Возникающее на якоре 8 линейного электродвигателя усилие передается через вал 6 исполнительным механизмам. Изменением скважности и величины тока на намагничивающих катушках 4 и 5 задается скорость перемещения сборного якоря 8 и усилие на валу 6 двигателя.

В отличие от прототипа в заявленном линейном электродвигателе подшипники скольжения заменены на узлы магнитожидкостного уплотнения, что обеспечивает стабильное осисимметричное положение вала без перекосов в вертикальном положении.

Применение заявленного линейного электродвигателя с узлами магнитожидкостного уплотнения обеспечивает надежную и продолжительную работу исполнительных механизмов на валу двигателя с минимальным трением и высокой герметичностью.

Claims (1)

1. Линейный электродвигатель с узлами магнитожидкостного уплотнения, содержащий цилиндрический корпус с двумя противоположно расположенными П-образными магнитопроводами с намагничивающими катушками внутри, через центральные отверстия которых внутри корпуса вставлен вал с двумя пружинами, между которыми закреплен сборный якорь из двух дисковых магнитных вставок с немагнитной прослойкой, отличающийся тем, что в центральных отверстиях магнитопроводов снаружи корпуса запрессованы узлы магнитожидкостного уплотнения, содержащие магнитную жидкость, удерживаемую тороидальным постоянным магнитом и закрытую фиксатором.