RU2282931C1

RU2282931C1 - Linear electric engine

Info

Publication number: RU2282931C1
Application number: RU2005109052/11A
Authority: RU
Inventors: Константин Константинович Ким (RU); Константин Константинович Ким
Priority date: 2005-03-29
Filing date: 2005-03-29
Publication date: 2006-08-27

Abstract

FIELD: electric engineering, in particular, engineering of linear electric engines.

SUBSTANCE: linear electric engine contains ferromagnetic slider, mounted on guides held rigidly relatively to body, magnet, positioned near upper end of slider and held rigidly on the body, magnetization axis of which is parallel to axes of slider guides, laser radiation source, rigidly held relatively to body, output aperture of source lies on straight line, perpendicular to and crossing guides of slider. Inside the body on the side from ferromagnetic slider, ferromagnetic stator is mounted, in grooves of which electric winding is mounted, connected through semiconductor transformer to load.

EFFECT: expanded functional capabilities due to simultaneous generation of electric energy.

1 dwg

Description

Данное изобретение относится к области электротехники, а более конкретно к линейным электрическим двигателям.This invention relates to the field of electrical engineering, and more particularly to linear electric motors.

Известны линейные электрические двигатели, которые используются в высокоскоростном наземном транспорте с магнитным подвесом экипажа (Высокоскоростной наземный транспорт с линейным приводом и магнитным подвесом / В.И.Бочаров, В.А.Винокуров, В.Д.Нагорский и др.; Под ред. В.И.Бочарова и В.Д.Нагорского. - М.: Транспорт, 1985. С.9-14, с.129). Данные линейные двигатели при торможении экипажа работают в генераторном режиме. Чтобы эти двигатели (в генераторном режиме) могли работать в режиме самовозбуждения, на экипаже должен иметься автономный источник тока, в том числе и конденсатор. Сказанное обуславливает недостатки аналогов.Linear electric motors are known that are used in high-speed ground transport with a magnetic suspension of the crew (High-speed ground transport with linear drive and magnetic suspension / V.I. Bocharov, V.A. Vinokurov, V.D. Nagorsky, etc.; Ed. V.I.Bocharova and V.D.Nagorsky. - M.: Transport, 1985.P.9-14, p.129). These linear motors during the braking of the crew operate in generator mode. In order for these engines (in generator mode) to work in self-excitation mode, the crew must have an autonomous current source, including a capacitor. The foregoing causes the disadvantages of analogues.

Известен линейный электрический двигатель (Патент РФ №2238461, F 16 Н 49/00, Н 02 К 7/06, 33/02, опубл. 20.10.2004, БИ №29), выбранный в качестве прототипа. Прототип содержит ферромагнитный ползун, установленный на жестко закрепленных относительно корпуса направляющих, у одного торца ползуна расположено возвратное устройство, а у верхнего торца расположен 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 приводу двигателя, расположен источник лазерного излучения, жестко закрепленный относительно двигателя, выходное отверстие которого и отверстие в диске лежат на одной прямой, перпендикулярной и пересекающей направляющие ползуна. Данный двигатель предназначен только для получения возвратно-поступательного движения ползуна, что определяет ее недостаточно широкие функциональные возможности.Known linear electric motor (RF Patent No. 2238461, F 16 N 49/00, N 02 K 7/06, 33/02, publ. 20.10.2004, BI No. 29), selected as a prototype. The prototype contains a ferromagnetic slider mounted on guides rigidly fixed relative to the housing, a return device is located at one end of the slider, and a magnet is located at the upper end, the magnetization axis of which is parallel to the axes of the slide guides, a drive motor is installed on the side of the slide, the shaft of which is mounted in bearing units the rotating part, 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 motor drive, A laser source is 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 slide guide. This engine is intended only for receiving reciprocating motion of the slider, which determines its insufficiently wide functionality.

Задача изобретения - расширение функциональных возможностей линейного электрического двигателя за счет генерирования электрической энергии.The objective of the invention is the expansion of the functionality of a linear electric motor by generating electrical energy.

Технический результат достигается тем, что в линейном электрическом двигателе, содержащем ферромагнитный ползун, установленный на жестко закрепленных относительно корпуса направляющих, расположенный у верхнего торца ползуна жестко закрепленный на корпусе магнит, ось намагничивания которого параллельна осям направляющих ползуна, источник лазерного излучения, жестко закрепленный относительно корпуса, выходное отверстие источника лежит на прямой перпендикулярной и пересекающей направляющие ползуна, внутри корпуса сбоку от ферромагнитного ползуна установлен ферромагнитный статор, в пазах которого расположена электрическая обмотка, соединенная через полупроводниковый преобразователь с нагрузкой.The technical result is achieved in that in a linear electric motor containing a ferromagnetic slider mounted on guides rigidly fixed relative to the housing, a magnet located at the upper end of the slide, a magnet whose axis of magnetization is parallel to the axes of the slide guides, a laser radiation source rigidly fixed relative to the housing , the source outlet lies on a straight perpendicular and intersecting slide guide, inside the housing on the side of the ferromag itnogo slider mounted ferromagnetic stator slots in which the electrical coil is connected through a semiconductor converter with the load.

Линейный электрический двигатель поясняется чертежом, где показана его конструктивная схема. В боковой части корпуса 1 расположен ферромагнитный статор 2, в пазах которого расположена обмотка 3, которая через полупроводниковый преобразователь 4 соединена с нагрузкой 5. В верхней части корпуса жестко закреплен магнит 6. Под магнитом 6 на направляющих 7 расположен ползун 8, выполненный из ферромагнитного материала, который может выполняться шихтованным или монолитным. Сбоку от ползуна 8 на внутренней поверхности корпуса 1 жестко закреплен источник лазерного излучения 9 (например, лазер с активной средой СО₂-N₂ или алюмоиттриевый гранат с неодимом), выходное отверстие которого лежит на прямой, перпендикулярной направляющим 7 ползуна 8.A linear electric motor is illustrated in the drawing, which shows its structural diagram. In the lateral part of the housing 1 there is a ferromagnetic stator 2, in the grooves of which there is a winding 3, which is connected to the load 5 through a semiconductor converter 4. A magnet 6 is rigidly fixed in the upper part of the housing 6. Under the magnet 6 on the rails 7 is a slider 8 made of ferromagnetic material , which can be performed in a batch or monolithic. On the side of the slider 8, on the inner surface of the housing 1, a laser radiation source 9 is rigidly fixed (for example, a laser with an active medium CO ₂ -N ₂ or yttrium aluminum garnet with neodymium), the outlet of which lies on a straight line perpendicular to the guides 7 of the slider 8.

Работа двигателя происходит следующим образом. Магнит 6 создает магнитный поток, который взаимодействует с ферромагнитным ползуном 8, в результате появляется сила притяжения, под действием которой ползун 8 по направляющим 7 начинает двигаться к магниту 6. Магнитный поток, созданный магнитом 6, замыкается по пути: магнит 6, воздушный зазор между торцом магнита 6 и верхним торцом ползуна 8, обмотка статора 3 (силовые линии показаны на чертеже). Когда ползун 8 попадает в область действия луча лазерного источника 9, он нагревается, как только температура ползуна 8 становится выше точки Кюри - температуры фазового перехода, ферромагнитный материал ползуна 8 теряет свои специфические свойства и становится парамагнетиком. Значения точки Кюри для железа - 753°С, магнетита ~588°С, никеля ~376°С карбида железа ~210°С. В результате этого сила притяжения его к магниту 6 резко уменьшается, и ползун 8 под действием силы тяжести опускается вниз. Для опускания ползуна 8 можно дополнительно использовать возвратное устройство (на чертеже не показано). После того как ползун 8 выйдет из зоны нагрева лазерного источника 9, он остывает, и ферромагнитные свойства появляются вновь, и ползун 8 начинает притягиваться к магниту 6.The operation of the engine is as follows. Magnet 6 creates a magnetic flux that interacts with the ferromagnetic slider 8, resulting in an attractive force, under the influence of which the slider 8 along the guides 7 starts to move to the magnet 6. The magnetic flux created by magnet 6 closes along the path: magnet 6, the air gap between the end face of the magnet 6 and the upper end of the slider 8, the stator winding 3 (power lines are shown in the drawing). When the slider 8 falls within the range of the beam of the laser source 9, it heats up, as soon as the temperature of the slider 8 becomes higher than the Curie point — the phase transition temperature, the ferromagnetic material of the slider 8 loses its specific properties and becomes a paramagnet. The Curie point for iron is 753 ° С, magnetite ~ 588 ° С, nickel ~ 376 ° С, iron carbide ~ 210 ° С. As a result of this, the force of attraction to the magnet 6 decreases sharply, and the slider 8 falls under the influence of gravity. To lower the slider 8, you can additionally use a return device (not shown). After the slider 8 leaves the heating zone of the laser source 9, it cools, and the ferromagnetic properties reappear, and the slider 8 begins to be attracted to the magnet 6.

В результате рассмотренного возвратно-поступательного движения ползуна 8 магнитный поток, сцепляющийся со статорной обмоткой 3, изменяется. В результате этого в обмотке 3 индуцируется ЭДС, и в цепи нагрузки 5 появляется переменный ток, который выпрямляется преобразователем 4.As a result of the considered reciprocating movement of the slider 8, the magnetic flux interlocking with the stator winding 3 changes. As a result of this, an EMF is induced in the winding 3, and an alternating current appears in the load circuit 5, which is rectified by the converter 4.

Как можно заметить, использование ферромагнитного статора с электрической обмоткой, соединенной через преобразователь с нагрузкой, позволяет получать не только возвратно-поступательное движение ползуна, но и электрическую энергию в нагрузке. Сказанное характеризует расширенные функциональные возможности заявляемого линейного электрического двигателя.As you can see, the use of a ferromagnetic stator with an electric winding connected through a converter to a load allows not only reciprocating movement of the slider, but also electric energy in the load. The above characterizes the expanded functionality of the inventive linear electric motor.

Claims

A linear electric motor containing a ferromagnetic slider mounted on guides rigidly fixed relative to the housing, a magnet located at the upper end of the slide and a magnet whose axis of magnetization is parallel to the axes of the slide guides, the laser source is rigidly fixed relative to the housing, the source outlet is on a straight line perpendicular and intersecting the guide rails of the slide, characterized in that inside the housing on the side of the ferromagnetic slide is set flax ferromagnetic stator slots in which the electrical coil is connected through a semiconductor converter with the load.