RU2238461C1

RU2238461C1 - Linear motor for reciprocation

Info

Publication number: RU2238461C1
Application number: RU2003104693/11A
Authority: RU
Inventors: К.К. Ким (RU); К.К. Ким; С.В. Суринов (RU); С.В. Суринов
Original assignee: Петербургский государственный университет путей сообщения
Priority date: 2003-02-17
Filing date: 2003-02-17
Publication date: 2004-10-20

Abstract

FIELD: electrical engineering.

SUBSTANCE: linear motor has ferromagnetic slide mounted in the guides locked with respect to the housing. The reverse device is mounted by the one face of the slide. The magnet is mounted at the top face of the slide. The magnetization axis of the magnet is parallel to the guides of the slide. The driving motor is mounted from the side of the slide.

EFFECT: enhanced safety.

3 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, а точнее к линейным двигателям возвратно-поступательного движения.The invention relates to electrical engineering, and more specifically to linear reciprocating motors.

Известны асинхронные линейные двигатели возвратно-поступательного движения. Разомкнутый статор с обмоткой таких двигателей выпрямлен, и ротор может осуществлять прямолинейное движение. В определенные моменты времени направление магнитного поля статора путем переключения обмотки статора изменяется на обратное и таким образом осуществляется возвратно-поступательное движение ротора (под ред. Петрова Г.Н. Электрические машины. М.-Л., ГЭИ, 1940, с.429).Asynchronous linear reciprocating motors are known. An open stator with a winding of such motors is straightened, and the rotor can carry out rectilinear motion. At certain points in time, the direction of the magnetic field of the stator by switching the stator winding is reversed, and thus the reciprocating motion of the rotor is carried out (under the editorship of G. N. Petrov. Electric machines. M.-L., SEI, 1940, p. 429) .

Известен линейный двигатель возвратно-поступательного движения (Laithwaite E.R. Propulsion without wheels. Hart publishing company. Ins. New York City, 1966, р. 106-124), выбранный в качестве прототипа. Он имеет ферромагнитный ползун, расположенный на направляющих, которые жестко закреплены в корпусе. Ползун осуществляет движение под действием бегущего магнитного поля, которое создается статором линейного двигателя. Перемена направления движения ползуна на противоположное происходит под действием возвратного устройства, которое представляет собой статор линейного двигателя (этот статор аналогичен статору линейного двигателя прямого движения). Для перемены направления движения ползуна источник питания с помощью переключателя отключается от статора линейного двигателя прямого движения и подключается к статору линейного двигателя возвратного движения.Known linear reciprocating engine (Laithwaite E.R. Propulsion without wheels. Hart publishing company. Ins. New York City, 1966, p. 106-124), selected as a prototype. It has a ferromagnetic slider located on the rails, which are rigidly fixed in the housing. The slider carries out movement under the action of a traveling magnetic field, which is created by the stator of a linear motor. The change of direction of the slider's movement to the opposite occurs under the action of a return device, which is a stator of a linear motor (this stator is similar to a stator of a linear direct drive motor). To change the direction of movement of the slider, the power source using the switch is disconnected from the stator of the linear motor of direct motion and connected to the stator of the linear motor of reverse motion.

Как отмечается в описании прототипа (р. 106), одним из основных недостатков является то, что при работе переключателя между ними возникает искра, которая воздействует на его контакты, причем следующая искра более интенсивная. Описанное искрообразование обуславливает низкий уровень безопасности при работе прототипа.As noted in the description of the prototype (p. 106), one of the main disadvantages is that during the operation of the switch between them there is a spark that affects its contacts, and the next spark is more intense. The described sparking leads to a low level of safety during operation of the prototype.

Перед авторами стояла задача повышения уровня безопасности при работе линейного двигателя возвратно-поступательного движения.The authors were faced with the task of increasing the level of safety during operation of a linear reciprocating motion engine.

Линейный двигатель возвратно-поступательного движения, содержащий ферромагнитный ползун, установленный на жестко закрепленных относительно корпуса направляющих, у одного торца ползуна расположено возвратное устройство, у другого верхнего торца ползуна расположен жестко закрепленный на корпусе магнит, ось намагничивания которого параллельна осям направляющих ползуна, сбоку от ползуна установлен приводной двигатель, на валу которого закреплена в подшипниковых узлах вращающаяся часть, выполненная в виде диска с отверстиями, расположенными равномерно по периферии диска, а со стороны диска, обращенной к приводному двигателю, расположен источник лазерного излучения, жестко закрепленный относительно двигателя, выходное отверстие которого и отверстие в диске лежат на одной прямой, перпендикулярной и пересекающей направляющие ползуна.A linear reciprocating motion engine containing a ferromagnetic slider mounted on rails rigidly fixed relative to the housing, a return device is located at one end of the slider, a magnet rigidly fixed on the housing at the other upper end of the slide, the magnetization axis of which is parallel to the axes of the slide rails, on the side of the slide a drive motor is installed, on the shaft of which a rotating part, made in the form of a disk with holes, is mounted in the bearing units, is located uniformly along the periphery of the disk, and on the side of the disk facing the drive motor, there is a laser radiation source rigidly fixed relative to the engine, the outlet of which and the hole in the disk lie on one straight line, perpendicular and intersecting the guide rails.

Предлагаемое устройство показано на фиг.1.The proposed device is shown in figure 1.

На фиг.2 показан вид с торца вращающейся части.Figure 2 shows the end view of the rotating part.

На фиг. 3 показано расположение ползуна на направляющих.In FIG. 3 shows the location of the slider on the rails.

На вращающемся в подшипниковых узлах 1 (фиг.1) валу 2 приводного двигателя 3 жестко закреплена вращающаяся часть 4, выполненная в виде диска с отверстиями 5, расположенными равномерно по периферии диска (фиг.2). Источник лазерного излучения 6 (фиг.1) расположен таким образом, что его выходное отверстие 7 и отверстие 5 в диске 4 лежат на одной прямой. С другой стороны вращающейся части 4 перпендикулярно направлению излучения источника 6 установлены направляющие 8, на которых расположен ползун 9, выполненный из ферромагнитного материала (например, из железа, магнетита, никеля, карбида железа) (фиг.3). Ось возвратно-поступательного движения ползуна 9 (фиг.1) перпендикулярна направлению излучения источника 6. С одного торца ползуна 9 на корпусе 12 установлено возвратное устройство 10 (например, пружина), а с другого торца - магнит 11 (или постоянный магнит, или электромагнит). Возвратное устройство 10, направляющие 8 и магнит 11 жестко закреплены на корпусе 12.On the shaft 2 of the drive motor 3 rotating in the bearing assemblies 1 (FIG. 1), the rotating part 4 is made rigidly fixed in the form of a disk with holes 5 arranged uniformly on the periphery of the disk (FIG. 2). The laser radiation source 6 (Fig. 1) is located in such a way that its output hole 7 and the hole 5 in the disk 4 lie on one straight line. On the other hand of the rotating part 4, guides 8 are mounted perpendicular to the radiation direction of the source 6, on which a slider 9 is made of ferromagnetic material (for example, iron, magnetite, nickel, iron carbide) (Fig. 3). The axis of the reciprocating movement of the slider 9 (Fig. 1) is perpendicular to the direction of radiation of the source 6. At one end of the slider 9, a return device 10 (for example, a spring) is installed on the housing 12, and a magnet 11 (or a permanent magnet or an electromagnet) is installed at the other end ) The return device 10, the guides 8 and the magnet 11 are rigidly fixed to the housing 12.

Действие преобразователя основано на том, что выше точки Кюри (температуры фазового перехода) ферромагнетики теряют свои специфические свойства и становятся парамагнетиками. Значения точки Кюри для железа - 753°С, магнетита ~ 588°С, никеля ~ 376°С, карбида железа ~ 210°С. При нагревании источником лазерного излучения 6 (например, лазер с активной средой СО₂-N₂ или алюмоиттриевый гранат с неодимом) ползуна 9 из ферромагнитного материала, последний, нагреваясь до определенной температуры, теряет свои ферромагнитные свойства.The action of the converter is based on the fact that above the Curie point (phase transition temperature), ferromagnets lose their specific properties and become paramagnets. The Curie point for iron is 753 ° С, magnetite ~ 588 ° С, nickel ~ 376 ° С, iron carbide ~ 210 ° С. When heated by a laser radiation source 6 (for example, a laser with an active medium CO ₂ -N ₂ or yttrium aluminum garnet with neodymium) a slider 9 made of ferromagnetic material, the latter, when heated to a certain temperature, loses its ferromagnetic properties.

Работа устройства происходит следующим образом. Диск 4 вращается на валу 2 в подшипниковых узлах 1 с помощью приводного двигателя 3. В определенные моменты времени, когда отверстие 5 диска 4 находится напротив выходного отверстия 7 источника лазерного излучения 6, лазерный луч (не показан) достигает ползуна 9. Ползун 9 нагревается до температуры фазового перехода, называемой точкой Кюри, и теряет свои ферромагнитные свойства, в результате этого сила притяжения его к магниту 11 резко уменьшается и сила, создаваемая возвратным устройством 10, начинает преобладать над силой притяжения магнита 11. В результате сказанного ползун 9 начинает движение по направляющим 8, которые закреплены на корпусе 12. В те моменты времени, когда луч источника лазерного излучения 6 не проходит через диск 4, ползун 9, остывая, восстанавливает свои ферромагнитные свойства и начинает притягиваться к магниту 11, и возвращается на исходную позицию. Таким образом, завершается первый цикл возвратно-поступательного движения ползуна 9. Следует особо отметить, что скорость нагрева ползуна 9, а следовательно, и частота циклов его возвратно-поступательного движения, определяется размерами отверстий 5 и частотой вращения диска 4.The operation of the device is as follows. The disk 4 rotates on the shaft 2 in the bearing units 1 using a drive motor 3. At certain times, when the hole 5 of the disk 4 is opposite the output hole 7 of the laser radiation source 6, a laser beam (not shown) reaches the slider 9. The slider 9 heats up temperature of the phase transition, called the Curie point, and loses its ferromagnetic properties, as a result of this, the force of attraction to the magnet 11 decreases sharply and the force created by the return device 10 begins to prevail over the force of attraction of the magnet 11. As a result of the above, the slider 9 starts moving along the guides 8, which are fixed on the housing 12. At those times when the beam of the laser radiation source 6 does not pass through the disk 4, the slider 9, cooling, restores its ferromagnetic properties and begins to be attracted to the magnet 11, and returns to the starting position. Thus, the first cycle of the reciprocating movement of the slider 9 is completed. It should be specially noted that the heating rate of the slider 9, and therefore the cycle frequency of its reciprocating movement, is determined by the size of the holes 5 and the rotational speed of the disk 4.

Отсутствие необходимости использовать коммутирующую аппаратуру (электрический переключатель) приводит к безыскровой работе изобретения, что обуславливает более высокий уровень безопасности при его работе. Особую актуальность это преимущество приобретает при работе во взрывоопасных помещениях.The absence of the need to use switching equipment (electric switch) leads to the sparkless operation of the invention, which leads to a higher level of safety during its operation. This advantage is especially relevant when working in hazardous areas.

Claims

A linear reciprocating motion engine containing a ferromagnetic slider mounted on guides rigidly fixed relative to the housing, a return device is located at one end of the slider, characterized in that a magnet is rigidly fixed on the housing at the other upper end of the slide, the magnetization axis of which is parallel to the axes of the slide guides , a drive motor is installed on the side of the slider, on the shaft of which a rotating part is made in the form of a disk with holes located evenly around the periphery of the disk, and on the side of the disk facing the engine drive, there is a laser radiation source rigidly fixed relative to the engine, the output hole of which and the hole in the disk lie on one straight, perpendicular and intersecting slide guide.