RU2510867C1

RU2510867C1 - Linear asynchronous motor

Info

Publication number: RU2510867C1
Application number: RU2012144719/07A
Authority: RU
Inventors: Владимир Александрович Соломин; Лариса Леонидовна Замшина; Виктория Дмитриевна Силютина; Татьяна Ивановна Яцемирская; Глеб Александрович Савин
Original assignee: Владимир Александрович Соломин; Лариса Леонидовна Замшина; Виктория Дмитриевна Силютина; Татьяна Ивановна Яцемирская; Глеб Александрович Савин
Priority date: 2012-10-19
Filing date: 2012-10-19
Publication date: 2014-04-10

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: invention refers to electric engineering and can be used in electric drives with non-linear or reciprocal motion of actuators. Linear asynchronous motor (LAM) contains inducer 1 consisting of core 2 and three-phase winding 3, and secondary element 4 connecting core 5 with grooves containing central straight portions and side portions adjoining them at both sides at equal angles. Electroconductive rods have the shape of the above grooves and are closed at both sides by electroconductive elements 6. Electroconductive rods place in side parts of grooves consist of two sections interconnected by closing contacts 14 of reed relays, which outputs 7 of windings are connected to direct-current source through reed relays 8. Inducer 1 contains permanent magnets 9 interconnected with the inducer mechanically and located at its both sides.

EFFECT: increasing efficiency factor and possible increase of transversal mechanical efforts only when inducer symmetry is violated in regard to the secondary element.

2 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники, а более точно - к линейным асинхронным двигателям (ЛАД), предназначенным для электропроводов с прямолинейным или возвратно-поступательным движением рабочих органов.The invention relates to the field of electrical engineering, and more precisely to linear asynchronous motors (LAD), designed for electrical wires with rectilinear or reciprocating movement of the working bodies.

Известен линейный асинхронный двигатель, содержащий индуктор, состоящий из сердечника и трехфазной обмотки, и вторичный элемент, содержащий сердечник с пазами, имеющими центральные части, перпендикулярные продольной оси вторичного элемента, и примыкающие к центральным частям с обеих сторон под одинаковыми углами боковые части пазов, в пазах размещены электропроводящие стержни, повторяющие форму пазов и замкнутые с обеих сторон электропроводящими элементами (см. пат. 2349018, МПК H02K 41/025, 2008 г.). Этот ЛАД по своим техническим признакам наиболее близок к заявляемому устройству и выбран в качестве прототипа.A linear induction motor is known, comprising an inductor consisting of a core and a three-phase winding, and a secondary element containing a core with grooves having central parts perpendicular to the longitudinal axis of the secondary element and the side parts of the grooves adjacent to the central parts on both sides at equal angles, in grooves are placed conductive rods, repeating the shape of the grooves and closed on both sides by electrically conductive elements (see US Pat. 2349018, IPC H02K 41/025, 2008). This LAD by its technical characteristics is closest to the claimed device and is selected as a prototype.

Его недостатком является то, что усилия поперечной самостабилизации создаются, но не используются полезно и при симметричном расположении индуктора ЛАД относительно его вторичного элемента. Это приводит и к снижению коэффициента полезного действия ЛАД.Its disadvantage is that the efforts of lateral self-stabilization are created, but are not used, even with a symmetrical arrangement of the LAD inductor relative to its secondary element. This leads to a decrease in the efficiency of LAD.

Технической задачей настоящего изобретения является устранение отмеченного недостатка в разработанной конструкции линейного асинхронного двигателя.The technical task of the present invention is to eliminate the noted drawback in the developed design of a linear induction motor.

Решение технической задачи достигается тем, что в линейном асинхронном двигателе, содержащем индуктор, состоящий из сердечника и трехфазной обмотки, и вторичный элемент, содержащий сердечник с пазами, имеющими центральные части, перпендикулярные продольной оси вторичного элемента, и примыкающие к центральным частям с обеих сторон под одинаковыми углами боковые части пазов, в пазах размещены электропроводящие стержни, повторяющие форму пазов и замкнутые с обеих сторон электропроводящими элементами, согласно изобретению к центральным частям пазов с обеих сторон примыкают дополнительные прямолинейные участки, в которых уложены дополнительные электропроводящие стержни, каждый из которых электрически связан с одной стороны с электропроводящими стержнями в центральных частях пазов, а с другой стороны с электропроводящими элементами, при этом электропроводящие стержни, лежащие в боковых частях пазов, выполнены из двух частей, соединенных между собой при помощи замыкающих контактов герконовых реле, выводы обмоток которых связаны с источником постоянного тока через герконы, размещенные по обе стороны от вторичного элемента за пределами электропроводящих элементов, при этом по обе стороны от индуктора установлены постоянные магниты, длина которых равна длине индуктора, механически связанные с сердечником индуктора.The solution to the technical problem is achieved by the fact that in a linear induction motor containing an inductor consisting of a core and a three-phase winding, and a secondary element containing a core with grooves having central parts perpendicular to the longitudinal axis of the secondary element and adjacent to the central parts on both sides under the sides of the grooves are the same angles, the conductive rods are placed in the grooves, repeating the shape of the grooves and closed on both sides by the electrically conductive elements, according to the invention, to central The additional grooves are adjacent to the grooves on both sides, in which additional electrically conductive rods are laid, each of which is electrically connected on one side to the electrically conductive rods in the central parts of the grooves and, on the other hand, to the electrically conductive elements, while the electrically conductive rods lying in the lateral parts the grooves are made of two parts interconnected by means of the closing contacts of the reed relays, the conclusions of the windings of which are connected to the DC source through ones, placed on either side of the secondary element outside the conductive elements, wherein at both sides of the permanent magnets of the inductor set, whose length equals the length of the inductor is mechanically connected with the inductor core.

Наличие дополнительных прямолинейных участков, примыкающих к центральным частям пазов вторичного элемента, выполнение электропроводящих стержней, размещенных в боковых частях пазов, из двух частей, соединяемых при помощи замыкающих контактов герконовых реле, соединения их обмоток с источником постоянного напряжения через герконы, размещенные по обе стороны от вторичного элемента за пределами электропроводящих элементов, установка постоянных магнитов по обе стороны от индуктора, механически связанных с ним, - все это определяет новизну и существенные признаки заявленного технического решения.The presence of additional rectilinear sections adjacent to the central parts of the grooves of the secondary element, the implementation of electrically conductive rods located in the lateral parts of the grooves, of two parts connected by means of the closing contacts of the reed relays, the connection of their windings with a constant voltage source through the reed switches located on both sides of secondary element outside the conductive elements, the installation of permanent magnets on both sides of the inductor, mechanically connected with it - all this determines the novelty Well, the essential features of the claimed technical solution.

В дальнейшем изобретение поясняется примером его конкретного выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которыхThe invention is further illustrated by an example of its specific implementation with reference to the accompanying drawings, in which

- фиг.1 изображает поперечное сечение ЛАД (схематично);- figure 1 depicts a cross section of the LAD (schematically);

- фиг.2 показывает схематично на виде сверху обмотку вторичного элемента линейного асинхронного двигателя.- figure 2 shows schematically in a top view the winding of the secondary element of a linear induction motor.

Линейный асинхронный двигатель (фиг.1) содержит индуктор 1, состоящий из сердечника 2 и трехфазной обмотки 3. Вторичный элемент 4 содержит сердечник 5 с пазами (на фиг.1 не показаны), имеющими центральные части и примыкающие к центральным частям с обеих сторон под одинаковыми углами боковые части, в пазах размещены электропроводящие стержни (на фиг.1 не показаны), повторяющие форму пазов и замкнутые с обеих сторон электропроводящими элементами 6. Электропроводящие стержни, лежащие в боковых частях пазов, выполнены из двух частей, соединенных между собой замыкающими контактными герконовыми реле (на фиг.1 не показаны), выводы 7 обмоток (не показаны на фиг.1) соединены с источником постоянного тока через герконы 8. Герконы 8 размещены по обе стороны от вторичного элемента 4 за пределами электропроводящих элементов 6. По обе стороны от индуктора 1 ЛАД установлены постоянные магниты 9, длина которых равна длине индуктора и они механически связаны сердечником 2 индуктора.The linear induction motor (Fig. 1) comprises an inductor 1 consisting of a core 2 and a three-phase winding 3. The secondary element 4 contains a core 5 with grooves (not shown in Fig. 1) having central parts and adjacent to the central parts on both sides under the same angles of the side parts, in the grooves are placed conductive rods (not shown in Fig. 1), repeating the shape of the grooves and closed on both sides by the conductive elements 6. The conductive rods lying in the side parts of the grooves are made of two parts connected between They are closing contact reed contact relays (not shown in FIG. 1), the leads 7 of the windings (not shown in FIG. 1) are connected to a direct current source through reed switches 8. Reed switches 8 are placed on both sides of the secondary element 4 outside of the conductive elements 6 . On both sides of the inductor 1 LAD installed permanent magnets 9, the length of which is equal to the length of the inductor and they are mechanically connected by the core 2 of the inductor.

Обмотка вторичного элемента ЛАД изображена схематично на фиг.2. Электропроводящие стержни 10 расположены в центральных частях пазов сердечника вторичного элемента, к ним примыкают дополнительные электропроводящие стержни 11, образующие вместе с электрически с ними соединенными электропроводящими стержнями 10 общие стержни, перпендикулярные продольной оси вторичного элемента. Электропроводящие боковые стержни (лежащие в боковых частях пазов) выполнены из двух частей 12 и 13 каждый. Их части 12 и 13 соединяются между собой замыкающими контактами 14 герконовых реле, выводы 7 обмоток 15 которых соединены через герконы 8 с источником постоянного тока.The winding of the secondary LAD element is shown schematically in figure 2. The electrically conductive rods 10 are located in the central parts of the grooves of the core of the secondary element, adjoining additional electrically conductive rods 11, forming together with the electrically connected electrically conductive rods 10 common rods perpendicular to the longitudinal axis of the secondary element. The electrically conductive side rods (lying in the side parts of the grooves) are made of two parts 12 and 13 each. Their parts 12 and 13 are interconnected by the closing contacts 14 of the reed relays, the terminals 7 of the windings 15 of which are connected through the reed switches 8 to a constant current source.

Рассмотрим работу данного линейного асинхронного двигателя. При подключении трехфазной обмотки 3 к источнику напряжения возбуждается бегущее магнитное поле, пересекающее короткозамкнутую обмотку вторичного элемента 4 (фиг.1) и наводящие в ней электродвижущие силы (ЭДС), под действием которых в короткозамкнутой обмотке вторичного элемента (ВЭ) ЛАД потекут токи. При симметричном расположении индуктора 1 относительно вторичного элемента 4 в поперечном направлении (фиг.1) короткозамкнутая обмотка ВЭ образована прямолинейными участками, состоящими из электрически связанных электропроводящих стержней 10 и 11, причем электропроводящие стержни 11 размещены по обе стороны от стержней 10. Прямолинейные участки, образованные электропроводящими стержнями 10 и 11, по обе стороны от сердечника ВЭ замкнуты электропроводящими элементами 6 (фиг.2). В результате взаимодействия бегущего магнитного поля с токами в прямолинейных участках короткозамкнутой обмотки ВЭ создается тяговое усилие ЛАД, под действием которого индуктор начнет перемещаться в сторону, противоположную направлению движения бегущего магнитного поля. Тяговое усилие ЛАД и его коэффициент полезного действия в этом режиме работы двигателя будут максимальными. Если под действием каких-либо причин индуктор ЛАД сместится в сторону в поперечном направлении, например вправо, то вместе с индуктором сместятся и постоянные магниты 9, и тот из них, который будет находиться справа от индуктора 1, расположится над герконами 8, расположенными справа от ВЭ (фиг.1 и 2). Магнитное поле постоянного магнита 9, пересекая герконы 8, приведет к замыканию их контактов. При этом к источнику постоянного тока подключается обмотки 15 герконовых реле, что приведет к замыканию контактов 14, электрически связывающих части 12 и 13 электропроводящих стержней, лежащих в боковых частях пазов сердечника 5 ВЭ (фиг.1 и 2). В этом случае короткозамкнутая обмотка ВЭ ЛАД будет образована прямолинейными участками (как и в предыдущем случае), плюс боковые участки в правой части вторичного элемента. Бегущее магнитное поле будет пересекать и боковые части короткозамкнутой обмотки ВЭ и наводить в них ЭДС и токи. Токи в боковых частях, взаимодействуя с бегущим магнитным полем, будут создавать механические усилия, направленные перпендикулярно боковым участкам в правой части короткозамкнутой обмотки ВЭ. Эти механические усилия разлагаются на дополнительные тяговые, которые складываются с тяговыми усилиями, созданными при взаимодействии токов в прямолинейных участках с бегущим магнитным полем, и поперечные механические усилия, действующие справа налево, т.е. усилия поперечной стабилизации. Под действием поперечных механических усилий индуктор ЛАД стремится вернуться в прежнее, симметричное относительно ВЭ положение, при котором контакты геркона 8 и замыкающие контакты 14 герконового реле разомкнутся. Т.к. магнитное поле постоянных магнитов не будет пересекать герконы 8, ЛАД снова будет работать в оптимальном режиме, а усилия поперечной стабилизации будут возникать лишь при нарушении симметричного расположения индуктора ЛАД и его вторичного элемента. По сравнению с прототипом повышен коэффициент полезного действия ЛАД и достигнута возможность получения поперечных механических усилий только при нарушении симметрии индуктора относительно вторичного элемента.Consider the operation of this linear induction motor. When a three-phase winding 3 is connected to a voltage source, a traveling magnetic field is excited crossing the short-circuited winding of the secondary element 4 (Fig. 1) and the electromotive forces (EMF) that induce it, under the influence of which currents flow in the short-circuited winding of the secondary element (VE) of the LAD. With a symmetrical arrangement of the inductor 1 relative to the secondary element 4 in the transverse direction (Fig. 1), the short-circuited winding of the CE is formed by rectilinear sections consisting of electrically connected electrically conductive rods 10 and 11, and the electrically conductive rods 11 are placed on both sides of the rods 10. Rectilinear sections formed electrically conductive rods 10 and 11, on both sides of the core of the CE are closed by electrically conductive elements 6 (figure 2). As a result of the interaction of the traveling magnetic field with currents in the rectilinear sections of the short-circuited winding of the RE, a traction force LAD is created, under the influence of which the inductor begins to move in the direction opposite to the direction of movement of the traveling magnetic field. The traction force of the LAD and its efficiency in this engine operation mode will be maximum. If, due to some reason, the LAD inductor will shift to the side in the transverse direction, for example to the right, then the permanent magnets 9 will move along with the inductor, and the one that will be to the right of the inductor 1 will be located above the reed switches 8 located to the right of VE (figures 1 and 2). The magnetic field of the permanent magnet 9, crossing the reed switches 8, will lead to the closure of their contacts. At the same time, the reed relay coils 15 are connected to the DC source, which will lead to the closure of the contacts 14 electrically connecting the parts 12 and 13 of the electrically conductive rods lying in the lateral parts of the grooves of the core 5 VE (Figs. 1 and 2). In this case, the short-circuited RE LAD winding will be formed by straight sections (as in the previous case), plus side sections on the right side of the secondary element. A traveling magnetic field will also cross the lateral parts of the short-circuited winding of the RE and induce EMF and currents in them. The currents in the lateral parts, interacting with a traveling magnetic field, will create mechanical forces directed perpendicular to the lateral sections on the right side of the short-circuited winding of the SE. These mechanical forces decompose into additional traction forces, which add up to the traction forces created by the interaction of currents in rectilinear sections with a traveling magnetic field, and transverse mechanical forces acting from right to left, i.e. lateral stabilization efforts. Under the influence of transverse mechanical forces, the LAD inductor tends to return to its former position symmetrical with respect to the RE, in which the contacts of the reed switch 8 and the closing contacts 14 of the reed relay are opened. Because the magnetic field of the permanent magnets will not cross the reed switch 8, the LAD will again work in the optimal mode, and the efforts of lateral stabilization will occur only if the symmetric arrangement of the LAD inductor and its secondary element is violated. Compared with the prototype, the efficiency coefficient of LAD was increased and the possibility of obtaining transverse mechanical forces was achieved only when the symmetry of the inductor was broken relative to the secondary element.

Claims

A linear induction motor comprising an inductor consisting of a core with a three-phase winding and a secondary element consisting of a core with grooves having central parts perpendicular to the longitudinal axis of the secondary element and the side parts of the grooves adjacent to the central parts on both sides at equal angles, in conductive rods are placed in the grooves, repeating the shape of the grooves and electrically conductive elements closed on both sides, characterized in that they adjoin the central parts of the grooves on both sides straight rectilinear sections in which additional conductive rods are laid, each of which is electrically connected on one side to the conductive rods in the central parts of the grooves, and on the other hand to the conductive elements, while the conductive rods lying in the side parts of the grooves are made of two parts, interconnected by means of the closing contacts of the reed relays, the conclusions of the windings of which are connected to a direct current source through the reed switches, located on both sides of the secondary lementa outside conductive elements, wherein at both sides of the permanent magnets of the inductor set, whose length equals the length of the inductor is mechanically connected with the inductor core.