RU2483418C2 - Linear cylindrical motor and flat collector for its realisation - Google Patents
Linear cylindrical motor and flat collector for its realisation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2483418C2 RU2483418C2 RU2011135381/07A RU2011135381A RU2483418C2 RU 2483418 C2 RU2483418 C2 RU 2483418C2 RU 2011135381/07 A RU2011135381/07 A RU 2011135381/07A RU 2011135381 A RU2011135381 A RU 2011135381A RU 2483418 C2 RU2483418 C2 RU 2483418C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- armature
- engine according
- housing
- grooves
- magnetic circuit
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Linear Motors (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области линейных цилиндрических электромагнитных двигателей постоянного тока с ускорением линейного возвратно-поступательного перемещения рабочего органа - якоря в ограниченных пределах и может быть использовано в механизмах ударного действия без применения промежуточных преобразователей, например, в приводах молотов кузнечно-прессового оборудования, для забивки в грунт металлических или железобетонных свай, рыхления и уплотнения грунта, разрушения породы и асфальтобетона и т.д.The invention relates to the field of linear cylindrical electromagnetic DC motors with acceleration of linear reciprocating movement of the working body - the armature is limited and can be used in impact mechanisms without the use of intermediate converters, for example, in drives of hammers of forging equipment for hammering soil of metal or reinforced concrete piles, loosening and compaction of soil, destruction of rock and asphalt concrete, etc.
Известен линейный электромагнитный двигатель, содержащий цилиндрический статор с размещенной внутри катушкой и якорем, выполненным в форме цилиндра с дисковой частью, направляющий корпус из ферромагнитного материала, примыкающий к статору, с меньшей площадью поперечного сечения по отношению к статору, крышку направляющего корпуса, подшипники скольжения, возвратную пружину и демпфирующую шайбу, причем направляющий корпус в верхней части, примыкающей к крышке, выполнен с внутренним кольцевым выступом, сопряженным по диаметру с боковой поверхностью дисковой части якоря (см. патент РФ на изобретение №2405237, H02K 33/02, публ. 27.11.2010 г.).A linear electromagnetic motor is known, comprising a cylindrical stator with a coil located inside and an armature made in the form of a cylinder with a disk part, a guiding body made of ferromagnetic material adjacent to the stator, with a smaller cross-sectional area with respect to the stator, a cover of the guiding body, sliding bearings, a return spring and a damping washer, and the guide body in the upper part adjacent to the cover is made with an inner annular protrusion, mated in diameter with the side the surface of the disk part of the anchor (see RF patent for the invention No. 2405237,
Известная конструкция двигателя постоянного тока имеет небольшой рабочий ход якоря без регулирования параметров перемещения якоря, что ограничивает его применение.The known design of the DC motor has a small working stroke of the armature without adjusting the parameters of movement of the armature, which limits its use.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является линейный цилиндрический электромагнитный двигатель постоянного тока, включающий расположенный в корпусе статор с башмаками магнитопровода, катушками и цилиндром внутреннего магнитопровода, якорь с подвижным цилиндрическим корпусом из магнитно-мягкого материала, дисковые катушки, расположенные на указанном подвижном корпусе якоря и подсоединенные выводами к контактным пластинам, расположенным на поверхности по внешнему диаметру дисковых катушек с возможностью включения в электрическую сеть тех дисковых катушек, которые расположены внутри цилиндра внутреннего магнитопровода, щеточные узлы со щетками для включения дисковых катушек в электрическую сеть, подшипники скольжения (см. патент РФ на полезную модель №106056, H02K 33/00, публ. 27.12.2010 г. - прототип).The closest to the proposed invention in terms of technical essence and the achieved result is a linear cylindrical electromagnetic direct current motor, including a stator located in the housing with magnetic circuit shoes, coils and cylinder of the internal magnetic circuit, an armature with a movable cylindrical body of soft magnetic material, disk coils located on the indicated movable housing of the anchor and connected by leads to contact plates located on the surface of the outer diameter on disk coils with the possibility of including in the electric network those disk coils that are located inside the cylinder of the internal magnetic circuit, brush assemblies with brushes for turning on the disk coils in the electric network, sliding bearings (see RF patent for utility model No. 106056,
Расположение щеток с параллельным их соединением усложняет схему соединения дисковых катушек якоря. Кроме того, использование дополнительных магнитопроводов существенно усложняет конструкцию, увеличивая магнитные потоки рассеяния, что значительно снижает КПД за счет уменьшения электромагнитного усилия, действующего на якорь при одном и том же токе в дисковых катушках якоря и токе возбуждения, протекающем по катушкам статора.The location of the brushes with their parallel connection complicates the connection scheme of the disk coils of the armature. In addition, the use of additional magnetic circuits significantly complicates the design by increasing the magnetic fluxes of scattering, which significantly reduces the efficiency by reducing the electromagnetic force acting on the armature at the same current in the armature disk coils and the excitation current flowing through the stator coils.
Технический результат изобретения линейного цилиндрического электромагнитного двигателя постоянного тока: повышение КПД, упрощение конструкции при обеспечении большого диапазона рабочего хода якоря и возможности регулирования скорости, ускорения, перемещения и энергии его движения.The technical result of the invention of a linear cylindrical electromagnetic DC motor: increased efficiency, simplified design while providing a large range of armature travel and the ability to control the speed, acceleration, movement and energy of its movement.
Технический результат достигается тем, что в линейный цилиндрический двигатель, включающий расположенный в корпусе первый статор с башмаками магнитопровода, катушками и цилиндром внутреннего магнитопровода, дисковые катушки, расположенные на якоре, снабженном подвижным корпусом из магнитно-мягкого материала, щеточные узлы со щетками для включения дисковых катушек в электрическую сеть, подшипники скольжения, введен второй статор с башмаками магнитопровода, катушками и цилиндром внутреннего магнитопровода, якорь снабжен кольцами магнитопровода и плоским коллектором и расположен внутри цилиндров внутренних магнитопроводов первого и второго статоров.The technical result is achieved by the fact that in a linear cylindrical motor including a first stator located in the housing with magnetic circuit shoes, coils and an internal magnetic circuit cylinder, disk coils located on an anchor equipped with a movable housing of soft magnetic material, brush assemblies with brushes for turning on the disk coils in the electric network, plain bearings, a second stator is introduced with magnetic circuit shoes, coils and the cylinder of the internal magnetic circuit, the anchor is equipped with rings itoprovoda flat and disposed within the manifold and the cylinder internal magnetic circuits of the first and second stators.
Кольца магнитопровода якоря предпочтительно разместить на его подвижном корпусе и фиксировать на нем от проворачивания с помощью шпоночного или шлицевого соединения.The rings of the magnetic core of the anchor are preferably placed on its movable housing and fixed on it from turning by means of a key or splined connection.
Целесообразно кольца магнитопровода якоря выполнить с цилиндрическими внутренними проточками, дисковые катушки разместить в указанных проточках колец магнитопровода якоря так, что каждая дисковая катушка находится между двумя соседними кольцами магнитопровода якоря.It is advisable to carry out the armature magnetic rings with cylindrical internal grooves, place the disk coils in the indicated grooves of the armature magnetic rings so that each disk coil is between two adjacent armature magnetic rings.
На наружной поверхности колец магнитопровода по всей длине якоря предпочтительно выполнить паз для укладки выводов дисковых катушек.On the outer surface of the rings of the magnetic circuit along the entire length of the armature, it is preferable to make a groove for laying the conclusions of the disk coils.
На наружной поверхности колец магнитопровода по всей длине якоря целесообразно выполнить лыску с резьбовыми отверстиями для закрепления плоского коллектора якоря.On the outer surface of the rings of the magnetic circuit along the entire length of the armature, it is advisable to carry out flats with threaded holes to secure the flat collector of the armature.
На лыске внешней поверхности колец магнитопровода якоря целесообразно закрепить плоский коллектор.On the flat of the outer surface of the rings of the armature magnetic circuit, it is advisable to fix a flat collector.
По внешней поверхности между соседними кольцами магнитопровода якоря выполнен воздушный зазор.An air gap is made on the outer surface between adjacent rings of the armature magnetic circuit.
На внутренней поверхности цилиндров внутреннего магнитопровода первого и второго статоров между соседними башмаками предусмотрены сквозные пазы для прохождения плоского коллектора.Through grooves are provided on the inner surface of the cylinders of the inner magnetic circuit of the first and second stators between adjacent shoes for passing a flat collector.
Дисковые катушки якоря предпочтительно соединить последовательно так, что конец предыдущей дисковой катушки соединен с началом следующей дисковой катушки, причем намотка всех дисковых катушек выполнена в одну сторону.The disk coils of the armature are preferably connected in series so that the end of the previous disk coil is connected to the beginning of the next disk coil, and all of the disk coils are wound in one direction.
Щеточные узлы выполнены из щеткодержателей со щетками и размещены в соответствующих отверстиях подшипников скольжения и корпуса, а выступающая наружу часть щеткодержателей закреплена на поверхности корпуса.The brush assemblies are made of brush holders with brushes and are placed in the corresponding holes of the sliding bearings and the housing, and the protruding portion of the brush holders is fixed to the surface of the housing.
Подшипники скольжения расположены внутри корпуса и присоединены к торцам цилиндров внутренних магнитопроводов первого и второго статоров с помощью винтового соединения, а для центрирования указанных подшипников и цилиндров на сопрягающихся торцах подшипников скольжения выполнены цилиндрические проточки.Slide bearings are located inside the housing and are connected to the ends of the cylinders of the internal magnetic circuits of the first and second stators by means of a screw connection, and cylindrical grooves are made to center the bearings and cylinders on the mating ends of the bearings.
В каждом подшипнике скольжения на внутренней поверхности выполнены пазы для прохождения плоского коллектора, причем пазы на подшипниках скольжения и на цилиндрах внутреннего магнитопровода статора образуют единый паз.In each sliding bearing on the inner surface, grooves are made for passing a flat collector, and the grooves on the sliding bearings and on the cylinders of the internal stator magnetic circuit form a single groove.
Для предотвращения якоря от проворачивания на верхнем торце подвижного корпуса якоря закреплена стабилизирующая втулка из антифрикционного материала, на внутренней поверхности которой выполнены пазы для шпоночного или шлицевого соединения.To prevent the anchor from turning, a stabilizing sleeve of antifriction material is fixed on the upper end of the movable armature body, on the inner surface of which grooves for keyway or splined connection are made.
Двигатель содержит стабилизатор якоря, выполненный в виде трубы, на боковой поверхности которого выполнены шпоночные пазы со шпонками по числу пазов стабилизирующей втулки, в нижней части трубы закреплено антифрикционное кольцо, а верхняя часть имеет фланец для жесткого крепления трубы к крышке корпуса.The engine contains an armature stabilizer made in the form of a pipe, on its side surface there are keyways with keys in the number of grooves of the stabilizing sleeve, an antifriction ring is fixed in the lower part of the pipe, and the upper part has a flange for rigidly fastening the pipe to the housing cover.
Двигатель выполнен с кронштейном для закрепления датчиков, нижний конец которого закреплен на верхней плоскости верхнего подшипника скольжения, а верхний конец кронштейна закреплен на внутренней поверхности корпуса.The engine is made with a bracket for fixing sensors, the lower end of which is fixed on the upper plane of the upper sliding bearing, and the upper end of the bracket is fixed on the inner surface of the housing.
Подвижный корпус якоря содержит в нижней части фланец для крепления рабочего инструмента, а сверху ферромагнитную гайку, стягивающую всю конструкцию якоря и являющуюся активным элементом для индуктивных датчиков.The movable armature housing contains a flange in the lower part for fastening the working tool, and on top of a ferromagnetic nut that tightens the entire armature structure and is an active element for inductive sensors.
В нижней части корпуса установлен дополнительный подшипник скольжения, закрепленный в нижнем фланце, а вся конструкция цилиндрического двигателя размещена в общем корпусе установки эксплуатации и закреплена в нем с помощью дополнительных фланцев и болтов.An additional plain bearing is installed in the lower part of the casing, which is fixed in the lower flange, and the entire design of the cylindrical engine is located in the general casing of the operation unit and is secured in it using additional flanges and bolts.
Крышка корпуса соединена с указанным корпусом с помощью кронштейнов и фланца, обеспечивающих ей возможность свободного поворота на необходимый угол вокруг оси симметрии двигателя с целью пространственной фиксации подвижного корпуса якоря, при этом плоский коллектор якоря расположен в пазах на внутренней поверхности подшипников скольжения и цилиндров внутреннего магнитопровода первого и второго статоров, фланец жестко закреплен на корпусе, а кронштейны выполнены с возможностью вращения вместе с крышкой с последующей фиксацией крышки к корпусу с помощью гаек кронштейна.The housing cover is connected to the specified housing using brackets and a flange, providing it with the possibility of free rotation by the necessary angle around the axis of symmetry of the engine for the spatial fixation of the movable armature housing, while the flat armature collector is located in the grooves on the inner surface of the sliding bearings and cylinders of the inner magnetic circuit of the first and the second stators, the flange is rigidly fixed to the housing, and the brackets are made to rotate together with the cover with subsequent fixing of the covers and to the body using the bracket nuts.
Плоский коллектор якоря содержит плату с пластинами-ламелями, выполненную по технологии печатных плат, плата выполнена в виде полосы с нижним непроводящим слоем и верхним проводящим слоем, пластины-ламели закреплены на верхнем проводящем слое, соседние пластины-ламели электрически изолированы друг от друга с помощью канавок и фигурных площадок, образованных на нижнем непроводящем слое, по внешнему периметру полосы указанные пластины-ламели электрически изолированы от элементов конструкции, причем нижний слой выполнен с боковыми вырезами по числу пластин-ламелей для установки выводов дисковых катушек линейного цилиндрического двигателя и имеет площадки для соединения указанных выводов с пластинами-ламелями.The flat collector of the armature contains a circuit board with lamella plates, made according to the technology of printed circuit boards, the circuit board is made in the form of a strip with a lower non-conductive layer and an upper conductive layer, lamella plates are fixed to the upper conductive layer, adjacent lamella plates are electrically isolated from each other by grooves and figured pads formed on the lower non-conductive layer, along the outer perimeter of the strip, these lamella plates are electrically isolated from the structural elements, and the lower layer is made with side recesses s by the number of lamella plates for installing terminals disc coils of the linear motor and has a cylindrical pad for the connection of said terminals with lamella-plates.
Предпочтительно нижний слой выполнить из стеклотекстолита.Preferably, the lower layer is made of fiberglass.
Предпочтительно верхний слой выполнить из меди.Preferably, the top layer is made of copper.
Целесообразно пластины-ламели выполнить из твердой меди или латуни толщиной не менее 2 мм.It is advisable to make lamella plates made of solid copper or brass with a thickness of at least 2 mm.
При проведении патентных исследований не обнаружены решения, идентичные заявленному, а следовательно, предложенное решение соответствует критерию "новизна". Сущность изобретения не следует явным образом из известных решений, следовательно, предложенное изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень".When conducting patent research, no solutions were found that are identical to the claimed, and therefore, the proposed solution meets the criterion of "novelty." The invention does not follow explicitly from the known solutions, therefore, the proposed invention meets the criterion of "inventive step".
На фиг.1 изображен линейный цилиндрический электромагнитный двигатель (ЛЦД) постоянного тока. На фиг.2 представлена увеличенная верхняя часть ЛЦД на фиг.1. На фиг.3 представлена увеличенная средняя часть ЛЦД на фиг.1. На фиг.4 показана увеличенная нижняя часть ЛЦД на фиг.1. На фиг.5 изображен плоский коллектор (вид спереди). На фиг.6 показан плоский коллектор (вид сбоку). На фиг.7 показан плоский коллектор (вид сверху).Figure 1 shows a linear cylindrical electromagnetic motor (LCD) DC. Figure 2 presents the enlarged upper part of the LCD in figure 1. Figure 3 presents the enlarged middle part of the LCD in figure 1. Figure 4 shows the enlarged lower part of the LCD in figure 1. Figure 5 shows a flat collector (front view). Figure 6 shows a flat collector (side view). 7 shows a flat collector (top view).
На фиг.1-7 приняты следующие обозначения:Figure 1-7 adopted the following notation:
- корпус 1 (для первого и второго статоров);- housing 1 (for the first and second stators);
- башмак 2 магнитопровода (первого статора);-
- катушки 3 первого статора;-
- цилиндр 4 внутреннего магнитопровода первого статора;-
- дисковые катушки 5;-
- подвижный корпус 6 якоря;-
- щеточные узлы 7 (верхний и нижний);- brush nodes 7 (upper and lower);
- средний щеточный узел 8;-
- подшипники 9 скольжения (верхний и нижний);-
- средний подшипник 10 скольжения;- middle bearing 10;
- кольцо 11 магнитопровода якоря;-
- плоский коллектор 12 якоря;-
- башмаки 13 магнитопровода второго статора;-
- катушки 14 второго статора;-
- цилиндр 15 внутреннего магнитопровода второго статора;-
- шпоночное (шлицевое) соединение 16;- key (spline)
- цилиндрические внутренние проточки 17 колец магнитопровода якоря;- cylindrical
- паз 18 (для укладки выводов дисковых катушек 5);- groove 18 (for laying the conclusions of the disk coils 5);
- лыска 19 (для закрепления плоского коллектора);- flat 19 (for fixing the flat collector);
- резьбовые отверстия 20 (для крепления плоского коллектора);- threaded holes 20 (for mounting a flat collector);
- пружина 21;- spring 21;
- слой 22 из проводящего материала (например, из медной фольги);- a
- слой 23 из непроводящего материала (например, из стеклотекстолита);- a
- пластины-ламели 24 (из проводящего материала, например, меди или латуни);- lamella plates 24 (from a conductive material, for example, copper or brass);
- изолирующие канавки 25;-
- фигурные площадки 26 (для установки элементов крепления, например, винтов);- curly pads 26 (for mounting fasteners, for example, screws);
- боковые вырезы 27;-
- площадки 28 для пайки вывода;-
- воздушный зазор 29 (между соседними кольцами 11 магнитопровода якоря);- air gap 29 (between
- пазы 30 (в цилиндрах 4, 15 внутренних магнитопроводов первого и второго статоров);- grooves 30 (in
- щеткодержатель 31;-
- щетка 32;-
- винтовое соединение 33;-
- цилиндрические проточки 34;-
- паз 35 на внутренней поверхности подшипников 9 и 10 скольжения (для прохождения плоского коллектора 12);- a
- верхний торец 36 подвижного корпуса 6 якоря;- the
- стабилизирующая втулка 37 (из антифрикционного материала);- stabilizing sleeve 37 (from anti-friction material);
- пазы 38 (на внутренней поверхности стабилизирующей втулки);- grooves 38 (on the inner surface of the stabilizing sleeve);
- стабилизатор 39 якоря (выполнен в виде трубы);-
- шпоночные пазы 40 со шпонками (для упрощения изображений шпонки на фиг.1-4 не показаны);-
- антифрикционное кольцо 41;-
- фланец 42 стабилизатора 39 якоря;-
- крышка 43 (корпуса 1);- cover 43 (housing 1);
- кронштейн 44 (для закрепления датчиков);- bracket 44 (for fixing sensors);
- фланец 45 (подвижного корпуса 6 якоря);- flange 45 (
- ферромагнитная гайка 46;-
- дополнительный подшипник 47 скольжения;- additional plain bearing 47;
- нижний фланец 48;-
- общий корпус 49 (установки эксплуатации ЛЦД);- the common building 49 (installation of LCD operation);
- дополнительные фланцы 50;-
- болт 51;-
- кронштейн 52 (для крепления крышки 43 корпуса 1);- bracket 52 (for mounting the
- фланец 53 (для крепления крышки 43 корпуса 1);- flange 53 (for mounting the
- гайка 54 (кронштейна 52);- nut 54 (bracket 52);
- ось 55 симметрии ЛЦД.-
ЛЦД постоянного тока включает установленный в корпусе 1 первый статор, имеющий башмаки 2 магнитопровода, катушки 3 и цилиндр 4 внутреннего магнитопровода, дисковые катушки 5, расположенные на якоре, подвижный корпус 6 которого выполнен из магнитно-мягкого материала, верхний, нижний и средний щеточные узлы 7 и 8 со щетками 32 для включения дисковых катушек 5 в электрическую сеть, верхний, нижний и средний подшипники 9 и 10 скольжения. Якорь снабжен кольцами 11 магнитопровода, плоским коллектором 12. ЛЦД постоянного тока снабжен вторым статором, аналогичным первому, установленному в корпусе 1. Второй статор имеет свои башмаки 13 магнитопровода, катушки 14, цилиндр 15 внутреннего магнитопровода. Якорь расположен внутри двух цилиндров 4, 15 внутренних магнитопроводов соответственно первого и второго статоров.DC LCD includes the first stator installed in the housing 1, having
Кольца 11 магнитопровода якоря размещены на его подвижном корпусе 6 и фиксированы на нем от проворачивания с помощью шпоночного соединения 16. Возможно применение шлицевого соединения.The
Дисковые катушки 5 размещены в цилиндрических внутренних проточках 17 колец 11 магнитопровода якоря так, что каждая дисковая катушка 5 находится между двумя соседними кольцами 11 магнитопровода якоря.The disk coils 5 are placed in the cylindrical
На наружной поверхности колец 11 магнитопровода якоря по всей длине якоря выполнен паз 18 для укладки выводов дисковых катушек 5.On the outer surface of the
По наружной поверхности колец 11 магнитопровода по всей длине якоря выполнена лыска 19 с резьбовыми отверстиями 20, на которой закреплен плоский коллектор 21.On the outer surface of the
Плоский коллектор для линейного цилиндрического двигателя содержит плату, выполненную по технологии печатных плат в виде полосы со слоем 22 из проводящего материала, например меди, и слоем 23 из непроводящего материала, в частности из стеклотекстолита. Пластины-ламели 24 выполнены из проводящего материала, в том числе из твердой меди или латуни, и закреплены пайкой или сваркой на слое 22 из проводящего материала. Соседние пластины-ламели 24 электрически изолированы друг от друга с помощью изолирующих канавок 25 и фигурных площадок 26, образованных на слое 23 из непроводящего материала, по внешнему периметру полосы указанные пластины-ламели 24 электрически изолированы от элементов конструкции. Слой 23 из непроводящего материала выполнен с боковыми вырезами 27 по числу пластин-ламелей 24 для установки выводов дисковых катушек 5 линейного цилиндрического двигателя и имеет площадки 28 для соединения указанных выводов с пластинами-ламелями 24.The flat collector for a linear cylindrical motor contains a circuit board made in the form of a printed circuit board in the form of a strip with a
Предпочтительно плоский коллектор выполнить в виде прямоугольной полосы из фольгированного медью текстолита, к медной поверхности которой прикреплены плоские пластины-ламели 24 из твердой меди или латуни толщиной не менее 2 мм.Preferably, the flat collector is made in the form of a rectangular strip of copper foil textolite, on the copper surface of which
По внешней поверхности между соседними кольцами 11 магнитопровода якоря выполнен воздушный зазор 29.On the outer surface between
На внутренней поверхности цилиндров 4, 15 внутренних магнитопроводов соответственно первого и второго статоров предусмотрены сквозные пазы 30 для прохождения плоского коллектора 12 якоря, причем указанные пазы 30 расположены между двумя соседними башмаками 2 и 13 первого и второго статоров.On the inner surface of the
Дисковые катушки 5 якоря соединены последовательно так, что конец предыдущей дисковой катушки 5 соединен с началом следующей дисковой катушки 5 и это соединение припаяно к одной пластине-ламели 24 плоского коллектора 12, причем намотка всех дисковых катушек 5 выполнена в одну сторону.The disk coils 5 of the anchor are connected in series so that the end of the
Щеточные узлы 7, 8 выполнены из щеткодержателей 31 со щетками 32 и размещены предпочтительно в соответствующих отверстиях подшипников 9, 10 скольжения и корпуса 1 так, чтобы контактные плоскости щеток 32 совпадали с пазами 30 на цилиндрах 4, 15 внутренних магнитопроводов первого и второго статоров и пазами 35 по внутренней поверхности подшипников скольжения 9 и 10 для прохождения в указанных пазах 30 и 35 плоского коллектора 12. Выступающая наружу часть щеткодержателей 31 закреплена на поверхности корпуса 1.The
Подшипники скольжения 9 и 10 расположены внутри корпуса 1 и присоединены к торцам цилиндров 4, 15 внутренних магнитопроводов первого и второго статоров с помощью винтового соединения 33, а для центрирования указанных подшипников 9 и 10 и цилиндров 4, 15 магнитопроводов на сопрягающихся торцах подшипников 9 и 10 скольжения предусмотрены цилиндрические проточки 34.
Подшипники 9 и 10 скольжения предпочтительно выполнить из антифрикционного материала.The
В каждом подшипнике 9 и 10 скольжения на внутренней поверхности выполнены пазы 35 для прохождения плоского коллектора 12, причем пазы на подшипниках 9 и 10 скольжения и на цилиндрах 4,15 внутреннего магнитопровода статоров образуют единый паз.In each sliding
Для предотвращения якоря от проворачивания на верхнем торце 36 подвижного корпуса 6 якоря закреплена стабилизирующая втулка 37 из антифрикционного материала, на внутренней поверхности которой выполнены пазы для шпоночного или шлицевого подвижного соединения со стабилизатором 39 якоря, выполненным в виде трубы, на боковой поверхности которого выполнены шпоночные пазы 40 под шпонки по числу пазов 38 на стабилизирующей втулке 37. В нижней части указанной трубы закреплено антифрикционное кольцо 41, а верхняя часть имеет фланец 42 для жесткого крепления трубы к крышке 43 корпуса 1.To prevent the anchor from turning on the
Внутри верхней части корпуса 1 предусмотрен кронштейн 44 для закрепления датчиков, нижний конец которого закреплен на верхней плоскости верхнего подшипника 9 скольжения, а верхний конец кронштейна 44 закреплен на внутренней поверхности корпуса 1.Inside the upper part of the housing 1, a
В нижней части подвижного корпуса 6 якоря предусмотрен фланец 45 для крепления рабочего инструмента, а сверху размещена ферромагнитная гайка 46, стягивающая всю конструкцию якоря и являющаяся активным элементом для индуктивных датчиков положения якоря.A
В нижней части корпуса 1 установлен дополнительный подшипник 47 скольжения, закрепленный в нижнем фланце 48, а вся конструкция ЛЦД размещается в общем корпусе 49 установки эксплуатации и закрепляется в нем с помощью дополнительных фланцев 50 и болтов 51.In the lower part of the housing 1, an additional sliding bearing 47 is mounted, fixed in the
Крышка 43 соединена с корпусом 1 с помощью кронштейнов 52 и фланца 53, обеспечивающих ей возможность свободного поворота на необходимый угол вокруг оси 55 симметрии ЛЦД с целью пространственной фиксации подвижного корпуса 6 якоря так, чтобы плоский коллектор 12 якоря находился строго в пазу 35, предусмотренном для плоского коллектора 12 на внутренней поверхности подшипников 9 и 10 скольжения и цилиндров 4, 15 внутренних магнитопроводов первого и второго статоров, при этом фланец 35 жестко закреплен на корпусе 1, а кронштейны 52 крепления могут вращаться вместе с крышкой 43 при необходимости с последующей фиксацией крышки 43 к корпусу 1 с помощью гаек 54 кронштейна 52. Для демпфирования удара якоря в крышку 43 при верхнем его движении под крышкой 43 установлена пружина 21.The
Для обеспечения монолитности якоря после сборки и гладкости его поверхности собранный якорь желательно пропитать эпоксидным компаундом и прошлифовать поверхность для придания соответствующей чистоты поверхности якоря.To ensure the integrity of the anchor after assembly and the smoothness of its surface, it is advisable to impregnate the assembled anchor with an epoxy compound and grind the surface to impart an appropriate surface cleanliness of the anchor.
Вертикальное расположение щеток 32 и их число, равное трем, позволяет упростить схему соединения дисковых катушек 5 якоря (использовать последовательное их соединение) по сравнению с прототипом, оставляя включенными в сеть только те дисковые катушки 5, которые находятся в данный момент внутри цилиндров 4, 15 внутренних магнитопроводов первого и второго статоров. Кроме того, введение второго статора, идентичного первому позволяет более эффективно использовать магнитный поток, создаваемый обоими статорами, отпадает необходимость в использовании дополнительных магнитопроводов, что существенно упрощает конструкцию, уменьшает магнитные потоки рассеяния и почти в два раза увеличивает электромагнитное усилие, действующее на якорь при одном и том же токе в дисковых катушках 5 якоря и токе возбуждения, протекающем по катушкам 3 и 14 соответственно первого и второго статоров по сравнению с прототипом.The vertical arrangement of the
В этом случае магнитный поток возбуждения катушек 3 первого статора замыкается по цепи, состоящей из корпуса 1, башмаков 2 и 13 магнитопроводов первого и второго статоров, цилиндров 4, 15 внутренних магнитопроводов статоров, колец 11 магнитопровода якоря, находящихся внутри цилиндров 4, 15 внутренних магнитопроводов первого и второго статоров и подвижного корпуса 6 якоря. При таком замыкании магнитного потока возбуждения его потери минимальны.In this case, the magnetic flux of the excitation of the
При подаче постоянного напряжения (U) через щетки 32 на дисковые катушки 5 якоря через эти дисковые катушки 5 протекает ток, определяемый суммарным активным сопротивлением (R) включенных щетками 32 дисковых катушек 5, при этом токи в дисковых катушках 5 протекают от щетки 32 среднего щеточного узла 8 к крайним щеткам 32 верхнего и нижнего щеточных узлов 7 или наоборот от крайних щеток 32 верхнего и нижнего щеточных узлов 7 к щетке 32 среднего щеточного узла 8 в зависимости от режима работы устройства (подъем или опускание).When applying a constant voltage (U) through the
Для обеспечения однонаправленности электромагнитного усилия, действующего на якорь при протекании тока по дисковым катушкам 5 указанным образом, токи в катушках 3 и 14 первого и второго статоров определяются так, что общий магнитный поток направлен, например, в одном статоре внутрь, т.е. от корпуса 1 к якорю, а во втором - от якоря к корпусу 1.To ensure the unidirectional electromagnetic force acting on the armature when current flows through the disk coils 5 in this way, the currents in the
Реверсирование движения якоря осуществляется сменой полярности напряжения на щетках 32 верхнего, нижнего и среднего щеточных узлов 7 и 8. Результатом взаимодействия магнитного поля индукцией В (Тл) первого и второго статоров с током I (А) в дисковых катушках 5 якоря при общем числе витков включенных катушек, равном W, и средней активной длине витка la является сила Ампера F, определяемая в виде:The movement of the armature is reversed by changing the polarity of the voltage across the
F=B·la·I·W, гдеF = B · l a · I · W, where
F - сила, определяемая в Ньютонах (Н);F is the force determined in Newtons (N);
В - индукция магнитного поля (Тл);B - magnetic field induction (T);
la - средняя активная длина одного проводника дисковой катушки 5 (м);l a is the average active length of one conductor of a disk coil 5 (m);
I - ток в проводнике (А);I is the current in the conductor (A);
W - число проводников, одновременно находящихся в указанном магнитном поле первого и второго статоров.W is the number of conductors simultaneously located in the indicated magnetic field of the first and second stators.
Регулируя составляющие В(Тл) и I(А), можно получать различные усилия и скорости на якоре. Перемещение якоря фиксируется в нижнем и верхнем положении индуктивными датчиками (на фиг.1-4 не показаны) верхнего и нижнего положения, которые выдают сигнал на включение и выключение дисковых катушек 5 якоря и их реверсирование. Кроме того, предусмотрено включение других промежуточных датчиков положения якоря (на фиг. не показано), с помощью которых создаются промежуточные режимы работы двигателя с неполным подъемом и опусканием якоря.By adjusting the components B (T) and I (A), it is possible to obtain various forces and speeds at anchor. The movement of the armature is fixed in the lower and upper position by inductive sensors (not shown in Figs. 1-4) of the upper and lower positions, which give a signal to turn on and off the disk coils 5 of the armature and their reversal. In addition, it is envisaged to include other intermediate sensors of the position of the armature (not shown in FIG.), With the help of which intermediate modes of operation of the engine with incomplete raising and lowering of the armature are created.
Предлагаемый линейный цилиндрический электромагнитный двигатель постоянного тока имеет возможность регулирования скорости, ускорения, перемещения и энергии движения исполнительного органа при обеспечении максимальной длины рабочего хода исполнительного органа не менее 400 мм, имеет высокий КПД (в 1,5 раза больше, чем в прототипе) и экологически безопасен.The proposed linear cylindrical electromagnetic DC motor has the ability to control the speed, acceleration, displacement and energy of movement of the executive body while ensuring a maximum length of the working stroke of the executive body of at least 400 mm, has high efficiency (1.5 times more than in the prototype) and is environmentally friendly is safe.
Claims (22)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011135381/07A RU2483418C2 (en) | 2011-08-24 | 2011-08-24 | Linear cylindrical motor and flat collector for its realisation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011135381/07A RU2483418C2 (en) | 2011-08-24 | 2011-08-24 | Linear cylindrical motor and flat collector for its realisation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2011135381A RU2011135381A (en) | 2013-03-27 |
| RU2483418C2 true RU2483418C2 (en) | 2013-05-27 |
Family
ID=48792158
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011135381/07A RU2483418C2 (en) | 2011-08-24 | 2011-08-24 | Linear cylindrical motor and flat collector for its realisation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2483418C2 (en) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1365396A (en) * | 1971-11-30 | 1974-09-04 | Centronics Data Computer | Solenoid having increased throw capability |
| SU500566A2 (en) * | 1974-09-20 | 1976-01-25 | Ленинградский Политехнический Институт Им.М.И.Калинина | Linear motor current lead |
| RU2145143C1 (en) * | 1998-05-05 | 2000-01-27 | Томский политехнический университет | Commutator machine |
| RU18214U1 (en) * | 2000-11-02 | 2001-05-27 | Открытое акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро" | DC MOTOR |
| RU2405237C1 (en) * | 2009-05-27 | 2010-11-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский государственный технический университет" | Linear electromagnetic motor |
| RU106056U1 (en) * | 2010-12-27 | 2011-06-27 | Открытое Акционерное Общество "Тяжпрессмаш" | LINEAR CYLINDER ELECTROMAGNETIC MOTOR |
-
2011
- 2011-08-24 RU RU2011135381/07A patent/RU2483418C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1365396A (en) * | 1971-11-30 | 1974-09-04 | Centronics Data Computer | Solenoid having increased throw capability |
| SU500566A2 (en) * | 1974-09-20 | 1976-01-25 | Ленинградский Политехнический Институт Им.М.И.Калинина | Linear motor current lead |
| RU2145143C1 (en) * | 1998-05-05 | 2000-01-27 | Томский политехнический университет | Commutator machine |
| RU18214U1 (en) * | 2000-11-02 | 2001-05-27 | Открытое акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро" | DC MOTOR |
| RU2405237C1 (en) * | 2009-05-27 | 2010-11-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский государственный технический университет" | Linear electromagnetic motor |
| RU106056U1 (en) * | 2010-12-27 | 2011-06-27 | Открытое Акционерное Общество "Тяжпрессмаш" | LINEAR CYLINDER ELECTROMAGNETIC MOTOR |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2011135381A (en) | 2013-03-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7310944B2 (en) | Wave energy converters (WECs) with velocity multiplication | |
| EP2630721B1 (en) | An improved magnetic motor | |
| US8922093B2 (en) | Axial flux motor and generator assemblies | |
| KR100440389B1 (en) | A 2-phase Transverse Flux Linear Motor With Permanent Magnet Excitation | |
| RU2391761C1 (en) | Commutator-free dc motor | |
| Almoraya et al. | A new configuration of a consequent pole linear vernier hybrid machine with V-shape magnets | |
| RU113616U1 (en) | LINEAR CYLINDER ENGINE AND PLANE COLLECTOR FOR ITS IMPLEMENTATION | |
| US20220181921A1 (en) | Motor/generator and motor drive circuit | |
| RU2483418C2 (en) | Linear cylindrical motor and flat collector for its realisation | |
| RU2454777C1 (en) | Electro-mechanical converter for impact machines | |
| CN104022615A (en) | Permanent magnet direct current linear flexible driver | |
| US10720817B1 (en) | DC induction motor driven by a unidirectional current induced in to a rotor ring | |
| CN101572473A (en) | Magnetic flux reverse linear motor | |
| JP2018117524A (en) | D-c electric motor | |
| CN113381581A (en) | Method for realizing permanent-magnet electromagnetic auxiliary pull/push transmission structure and power device thereof | |
| RU2124799C1 (en) | Self-exciting brushless d c generator | |
| CN221282913U (en) | Linear motor rotor and linear motor | |
| RU2454778C1 (en) | Linear cylindrical electro-magnetic engine | |
| RU106057U1 (en) | ELECTROMECHANICAL CONVERTER FOR SHOCK ACTION MACHINES | |
| CN215870939U (en) | Ultrathin compact motor, motor equipment, motor system and power generation system | |
| KR102539430B1 (en) | Rotational dc transformer | |
| WO2002075895A2 (en) | Homolar electric dc- motors/ -generators | |
| RU2280941C2 (en) | Electrical machine | |
| RU2705205C1 (en) | Linear electric motor | |
| RU2256277C2 (en) | Magnetoelectric generator |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170825 |