RU2705205C1 - Linear electric motor - Google Patents

Linear electric motor Download PDF

Info

Publication number
RU2705205C1
RU2705205C1 RU2018128263A RU2018128263A RU2705205C1 RU 2705205 C1 RU2705205 C1 RU 2705205C1 RU 2018128263 A RU2018128263 A RU 2018128263A RU 2018128263 A RU2018128263 A RU 2018128263A RU 2705205 C1 RU2705205 C1 RU 2705205C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
magnetic
magnetizing
pole
electric motor
linear electric
Prior art date
Application number
RU2018128263A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Геннадий Владимирович Никитенко
Сергей Николаевич Антонов
Григорий Валерьевич Атанов
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет"
Priority to RU2018128263A priority Critical patent/RU2705205C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2705205C1 publication Critical patent/RU2705205C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: invention relates to electrical engineering, to linear step motors for discrete electric drive. Linear electric motor consists of upper magnetizing pole 1 containing non-magnetic inserts 3, 4, 5, and lower magnetizing pole 2 with non-magnetic frame 6 installed on them, in which there is magnetizing winding 7, insulated from housing 8 insulation tape 9. In order to install magnetizing winding 7 inside housing 8, top cover 10 is fixed, which is fixed with the help of screw 11, and lower cover 12 fixed by screw 13. Anchor 14 extending through top cover 10 is secured inside upper magnetizing pole 1 by means of upper non-magnetic plain bearing 15 and lower non-magnetic plain bearing 16. Between the upper non-magnetic friction bearing 15 and non-magnetic bushing 17 there is return spring 18.
EFFECT: higher efficiency and traction force, improved weight and dimensions.
1 cl, 2 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Изобретение относится к электрическим машинам, в частности к линейным шаговым электродвигателям, которые находят широкое применение в дискретном электроприводе.The invention relates to electric machines, in particular to linear stepper motors, which are widely used in a discrete electric drive.

Уровень техникиState of the art

Известен линейный электродвигатель, содержащий N параллельных якорей и индуктор с цилиндрическим магнитопроводом и обмотками, концентрично размещенными относительно якорей, отличающийся тем, что магнитопровод индуктора выполнен в виде N цилиндрических магнитопроводов меньшего диаметра, соприкасающихся по образующим, а якоря соединены по обоим торцам, (см. патент РФ №2031525 Кл. Н02K 41/02, опубл. 20.03.1995).A linear electric motor is known, containing N parallel anchors and an inductor with a cylindrical magnetic circuit and windings concentrically placed relative to the anchors, characterized in that the magnetic circuit of the inductor is made in the form of N cylindrical magnetic circuits of smaller diameter in contact along the generatrix, and the anchors are connected at both ends (see RF patent No. 2031525 C. H02K 41/02, publ. 03.20.1995).

Недостатком известной конструкции является недостаточная технологичность, трудоемкость при изготовлении, а также низкий коэффициент полезного действия.A disadvantage of the known design is the lack of manufacturability, the complexity of manufacturing, as well as low efficiency.

Известен линейный электродвигатель, состоящий из статора с намагничивающими катушками и бегуна, выполненных из чередующихся магнитных и немагнитных колец и прилегающих к рабочим воздушным зазорам магнитных и немагнитных элементов вблизи каждой намагничивающей катушки, нижний предел отношения радиального и осевого размеров немагнитного элемента в осевом сечении равен 0,5:1, отличающийся тем, что верхний предел указанного отношения достигает значения 1:1 (см. патент РФ №2031518, Кл. Н02K 33/02, опубл. 20.03.1995).A linear electric motor is known, consisting of a stator with magnetizing coils and a runner made of alternating magnetic and non-magnetic rings and adjacent to the working air gaps of magnetic and non-magnetic elements near each magnetizing coil, the lower limit of the ratio of the radial and axial dimensions of the non-magnetic element in the axial section is 0, 5: 1, characterized in that the upper limit of this ratio reaches a value of 1: 1 (see RF patent No. 2031518, CL. H2K 33/02, publ. 03.20.1995).

Недостатком известной конструкции является недостаточно эффективная магнитная система на единицу массы и мощности, а следовательно, и низкий коэффициент полезного действия.A disadvantage of the known design is the insufficiently effective magnetic system per unit mass and power, and, consequently, a low efficiency.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту и принятый авторами за прототип является вертикальный линейный электродвигатель, содержащий якорь, установленный в немагнитной направляющей втулке, намагничивающую обмотку и магнитопровод, включающий цилиндрическое ярмо, верхний кольцевой полюс и нижний кольцевой полюс, снабженный обхватывающим немагнитную направляющую втулку ферромагнитным цилиндром, с целью повышения плавности хода якоря, между верхним кольцевым полюсом и ферромагнитным цилиндром установлена ферромагнитная вставка в виде втулки, причем толщина верхнего кольцевого полюса и стенки ферромагнитной вставки в 5-10 раз меньше толщины стенки обхватывающего немагнитную направляющую втулку ферромагнитного цилиндра (См. авторское свидетельство СССР №743132, Кл. Н02K 33/02, опубл. 25.06.1980).The closest in technical essence and the achieved effect and accepted by the authors for the prototype is a vertical linear electric motor containing an armature mounted in a non-magnetic guide sleeve, a magnetizing winding and a magnetic circuit including a cylindrical yoke, an upper annular pole and a lower annular pole equipped with a ferromagnetic enveloping non-magnetic guide sleeve a cylinder, in order to increase the smoothness of the armature, between the upper annular pole and the ferromagnetic cylinder installed fer a magnetic insert in the form of a sleeve, the thickness of the upper annular pole and the wall of the ferromagnetic insert being 5-10 times less than the wall thickness of the ferromagnetic cylinder enveloping the non-magnetic guide sleeve (See USSR Author's Certificate No. 743132, Cl. Н02K 33/02, published on 06/25/1980 )

Линейный электродвигатель имеет следующие недостатки: конструкция является нетехнологичной и трудоемкой при изготовлении, обладает большими массогабаритными показателями, и низкий коэффициент полезного действия.A linear electric motor has the following disadvantages: the design is low-tech and time-consuming to manufacture, has large mass and size indicators, and a low efficiency.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Задачей изобретения является - разработка линейного электродвигателя, обладающего сниженными массогабаритными показателями, повышенным коэффициентом полезного действия, повышенной силой тяги.The objective of the invention is to develop a linear electric motor with reduced weight and size, high efficiency, increased traction.

Технический результат, который может быть получен с помощью предлагаемой конструкции, сводится к повышению коэффициента полезного действия, улучшению массогабаритных показателей, а так же повышению силы тяги, за счет применения немагнитных вставок в верхнем намагничивающем полюсе.The technical result that can be obtained using the proposed design is to increase the efficiency, improve overall dimensions, and also increase traction due to the use of non-magnetic inserts in the upper magnetizing pole.

Технический результат достигается тем, что линейный электродвигатель, содержащий якорь, намагничивающую обмотку, а так же он дополнительно снабжен верхним и нижним намагничивающими полюсами, содержащими немагнитные вставки, верхнюю и нижнюю крышки закрепленные к корпусу с помощью винтов, установленную намагничивающую обмотку в немагнитном каркасе, при этом якорь проходящий через верхнюю крышку закреплен внутри верхнего намагничивающего полюса с помощью верхнего и нижнего немагнитного подшипника скольжения, а так же с возвратной пружиной, размещенной между верхним немагнитным подшипником скольжения и немагнитной втулкой.The technical result is achieved by the fact that the linear electric motor containing the armature magnetizing the winding, as well as it is additionally equipped with upper and lower magnetizing poles containing non-magnetic inserts, upper and lower covers fixed to the housing with screws, installed magnetizing winding in the non-magnetic frame, with this anchor passing through the upper cover is fixed inside the upper magnetizing pole using the upper and lower non-magnetic plain bearings, as well as with return otherwise placed between an upper non-magnetic and nonmagnetic plain bearing bushing.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

На фиг. 1 - представлен общий вид линейного электродвигателя.In FIG. 1 - shows a General view of a linear electric motor.

На фиг. 2 - представлен разрез линейного электродвигателя с нанесением основных магнитных потоков.In FIG. 2 - shows a section of a linear electric motor with the application of the main magnetic fluxes.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Линейный электродвигатель (см. фиг. 1) состоит из верхнего намагничивающего полюса 1, нижнего намагничивающего полюса 2 содержащего немагнитные вставки 3, 4, 5 с установленным на них немагнитным каркасом 6 в котором располагается намагничивающая обмотка 7, изолированная от корпуса 8 изоляционной лентой 9. Для установки намагничивающей обмотки 7 внутри корпуса 8, используется верхняя крышка 10, закрепленная с помощью винта 11 и нижняя крышка 12, закрепленная винтом 13. Якорь 14, проходящий через верхнюю крышку 10, закреплен внутри верхнего намагничивающего полюса 1 с помощью верхнего немагнитного подшипника скольжения 15 и нижнего немагнитного подшипника скольжения 16. Между верхним немагнитным подшипником скольжения 15 и немагнитной втулкой 17 располагается возвратная пружина 18.The linear electric motor (see Fig. 1) consists of an upper magnetizing pole 1, a lower magnetizing pole 2 containing non-magnetic inserts 3, 4, 5 with a non-magnetic frame 6 mounted on them, in which the magnetizing winding 7 is located, isolated from the housing 8 by an insulating tape 9. To install the magnetizing winding 7 inside the housing 8, use the upper cover 10, secured with a screw 11 and the lower cover 12, secured with a screw 13. An anchor 14 passing through the upper cover 10 is secured inside the upper magnetize the main pole 1 with the help of the upper non-magnetic sliding bearing 15 and the lower non-magnetic sliding bearing 16. Between the upper non-magnetic sliding bearing 15 and the non-magnetic sleeve 17, a return spring 18 is located.

Предлагаемый линейный электродвигатель работает следующим образом (см. фиг.2): при отсутствии тока в намагничивающей обмотке 7 якорь 14, занимает крайнее нижнее положение, опираясь на верхний и нижний немагнитные подшипники скольжения 15, 16 и немагнитную втулку 17. При подачи на намагничивающую обмотку 7 напряжения 12 или 24 В, по ней протекает постоянный ток, который создает магнитный поток Ф замыкающийся через корпус 8, нижний намагничивающий полюс 2, якорь 14, верхний намагничивающий полюс 1 и верхнюю крышку 10. Магнитный поток Ф на границе нижнего намагничивающего полюса 2 и немагнитной вставки 5 разделяется на рабочий магнитный поток Ф1 проходящий через воздушный зазор Δ, между нижним намагничивающим полюсом 2 и якорем 14, а так же по сечению якоря 14, через воздушный зазор Δ, и шунтирующий магнитный поток Ф проходящий, по немагнитной вставке 5, далее эти потоки суммируются в верхнем намагничивающем полюсе 1. Проходя по верхнему намагничивающему полюсу 1 в месте где расположена немагнитная вставка 4 магнитный поток Ф разделяется на рабочий поток Ф2 проходящий через воздушный зазор Δ, по сечению якоря 14 через воздушный зазор Δ, и шунтирующий магнитный поток Ф, которые далее суммируются в верхнем намагничивающем полюсе 1. Проходя далее по верхнему намагничивающему полюсу 1 в месте расположения немагнитной вставки 3, происходит разделение магнитного потока Ф на рабочий магнитный поток Ф3 проходящий через воздушный зазор Δ, по сечению якоря 14, воздушный зазор Δ, и шунтирующий магнитный поток Ф которые далее суммируются в верхнем намагничивающем полюсе 1. Разделение магнитного потока Ф на рабочий поток Ф1 и шунтирующий магнитный поток Ф возникает, при применении немагнитной вставки 5, которая обладает значительно большим магнитным сопротивлением чем цепь «воздушный зазор - якорь - воздушный зазор». Разделение магнитного потока Ф на рабочие магнитные потоки Ф2, Ф3 и шунтирующие магнитные потоки Ф и Ф возникает, в случае насыщения участков намагничивающего полюса 1 сопряженных с немагнитными вставками 3, 4 и выталкивания магнитных потоков Ф2, Ф3 в сторону якоря 14. В результате прохождения через воздушный зазор Δ и якорь 14 магнитных потоков Ф1, Ф2 и Ф3 возникает электромагнитная сила, которая приводит к перемещению якоря 14 в верхнее положение. За счет наличия немагнитных вставок 3, 4, и 5, а так же соотношение толщины немагнитной вставки 4 не менее 1/3 и немагнитной вставки 3 не менее 2/3 от толщины верхнего намагничивающего полюса 1, позволяет добиться более эффективного использования магнитного потока Ф при движении якоря 14, следовательно, повышения коэффициента полезного действия, улучшение массогабаритных показателей и повышения силы тяги. После отключения напряжения от намагничивающей обмотки 7 исчезает магнитный поток Ф а следовательно и рабочие магнитные потоки Ф1, Ф2, Ф3 и шунтирующие магнитные потоки Ф, Ф и Ф, при этом якорь 14 под действием возвратной пружины 18 возвращается в крайнее нижнее положение.The proposed linear electric motor operates as follows (see figure 2): in the absence of current in the magnetizing winding 7, the armature 14 occupies the lowest position, relying on the upper and lower non-magnetic plain bearings 15, 16 and the non-magnetic sleeve 17. When fed to the magnetizing winding 7 of a voltage of 12 or 24 V, a direct current flows through it, which creates a magnetic flux Ф which closes through the housing 8, the lower magnetizing pole 2, the armature 14, the upper magnetizing pole 1 and the upper cover 10. Magnetic flux F at the lower boundary of the magnetizing pole 2 and the non-magnetic insert 5 is divided into a working magnetic flux F 1 passing through the air gap Δ, between the lower magnetizing pole 2 and the armature 14, as well as along the cross section of the armature 14, through the air gap Δ, and the shunting magnetic flux Ф passing, by non-magnetic insert 5, then these flows are summed up in the upper magnetizing pole 1. Passing along the upper magnetizing pole 1 in the place where the non-magnetic insert 4 is located, the magnetic flux Ф is divided into the working flux Ф 2 passing through the air gap Δ, along the cross section of the armature 14 through the air gap Δ, and the shunting magnetic flux Φ , which are then summed up in the upper magnetizing pole 1. Passing further along the upper magnetizing pole 1 at the location of the non-magnetic insert 3, the magnetic flux Φ is divided into a working magnetic flux Φ 3 passing through the air gap Δ, along the cross section of the armature 14, the air gap Δ, and the shunting magnetic flux Φ which are then summed up in the upper magnetizing pole 1. Separation of the magnetic flux Φ into the working flux F 1 and the shunt the magnetic flux Ф arises when a non-magnetic insert 5 is used, which has a much larger magnetic resistance than the chain "air gap - armature - air gap". The separation of the magnetic flux Ф into working magnetic fluxes Ф 2 , Ф 3 and shunting magnetic fluxes Ф and Ф occurs when saturation of the sections of the magnetizing pole 1 conjugated with non-magnetic inserts 3, 4 and pushing the magnetic fluxes Ф 2 , Ф 3 towards the armature 14. As a result of passing through the air gap Δ and the armature 14 of the magnetic fluxes F 1 , F 2 and F 3 there is an electromagnetic force, which leads to the movement of the armature 14 in the upper position. Due to the presence of non-magnetic inserts 3, 4, and 5, as well as the ratio of the thickness of the non-magnetic insert 4 of at least 1/3 and the non-magnetic insert 3 of at least 2/3 of the thickness of the upper magnetizing pole 1, it is possible to achieve a more efficient use of magnetic flux Φ for the movement of the anchor 14, therefore, increase the efficiency, improve overall dimensions and increase traction. After disconnecting the voltage from the magnetizing winding 7, the magnetic flux Ф disappears, and consequently, the working magnetic fluxes Ф 1 , Ф 2 , Ф 3 and shunt magnetic fluxes Ф , Ф and Ф , while the armature 14 returns to its extreme value under the action of the return spring 18 lower position.

По сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями предлагаемый линейный электродвигатель имеет ряд преимуществ:Compared with the prototype and other well-known technical solutions, the proposed linear electric motor has several advantages:

- за счет использования немагнитных вставок повышается коэффициент полезного действия;- through the use of non-magnetic inserts increases the efficiency;

- за счет использования немагнитных вставок улучшаются массогабаритные показатели;- due to the use of non-magnetic inserts, overall dimensions are improved;

- за счет использования немагнитных вставок повышается сила тяги;- through the use of non-magnetic inserts increases traction;

- за счет разделения магнитопровода на верхний и нижний намагничивающие полюса обеспечивается плавность хода якоря.- due to the separation of the magnetic circuit into the upper and lower magnetizing poles, the smoothness of the armature is ensured.

Claims (1)

Линейный электродвигатель, содержащий якорь, намагничивающую обмотку, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен верхним намагничивающим полюсом, содержащим немагнитные вставки, и нижним намагничивающим полюсом, верхнюю и нижнюю крышки, закрепленные к корпусу с помощью винтов, установленную намагничивающую обмотку в немагнитном каркасе, при этом якорь, проходящий через верхнюю крышку, закреплен внутри верхнего намагничивающего полюса с помощью верхнего и нижнего немагнитного подшипника скольжения, а также с возвратной пружиной, размещенной между верхним немагнитным подшипником скольжения и немагнитной втулкой.A linear electric motor containing an armature magnetizing the winding, characterized in that it is additionally equipped with an upper magnetizing pole containing non-magnetic inserts and a lower magnetizing pole, upper and lower covers fixed to the housing by screws, a magnetizing winding installed in a non-magnetic frame, the anchor passing through the upper cover is fixed inside the upper magnetizing pole with the help of the upper and lower non-magnetic plain bearings, as well as with a return spring, azmeschennoy between an upper non-magnetic and nonmagnetic plain bearing bushing.
RU2018128263A 2018-08-01 2018-08-01 Linear electric motor RU2705205C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018128263A RU2705205C1 (en) 2018-08-01 2018-08-01 Linear electric motor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018128263A RU2705205C1 (en) 2018-08-01 2018-08-01 Linear electric motor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2705205C1 true RU2705205C1 (en) 2019-11-06

Family

ID=68500956

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018128263A RU2705205C1 (en) 2018-08-01 2018-08-01 Linear electric motor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2705205C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2792975C1 (en) * 2022-08-05 2023-03-28 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" Linear electric motor

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU743132A1 (en) * 1978-03-14 1980-06-25 Алтайский научно-исследовательский институт технологии машиностроения Vertical linear electric motor
SU744862A1 (en) * 1977-03-18 1980-06-30 Алтайский политехнический институт им.И.И.Ползунова Vertical linear electromagnetic motor
RU2031526C1 (en) * 1991-06-10 1995-03-20 Владимир Николаевич Гурницкий Line electric motor
RU2031525C1 (en) * 1991-08-26 1995-03-20 Владимир Николаевич Гурницкий Line electric motor
RU2031518C1 (en) * 1990-09-14 1995-03-20 Владимир Николаевич Гурницкий Line electric motor
RU2033679C1 (en) * 1992-06-05 1995-04-20 Владимир Николаевич Гурницкий Linear electric motor
JP2002039059A (en) * 2000-07-25 2002-02-06 Toyota Industries Corp Electromagnetic actuator, valve and flow control valve

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU744862A1 (en) * 1977-03-18 1980-06-30 Алтайский политехнический институт им.И.И.Ползунова Vertical linear electromagnetic motor
SU743132A1 (en) * 1978-03-14 1980-06-25 Алтайский научно-исследовательский институт технологии машиностроения Vertical linear electric motor
RU2031518C1 (en) * 1990-09-14 1995-03-20 Владимир Николаевич Гурницкий Line electric motor
RU2031526C1 (en) * 1991-06-10 1995-03-20 Владимир Николаевич Гурницкий Line electric motor
RU2031525C1 (en) * 1991-08-26 1995-03-20 Владимир Николаевич Гурницкий Line electric motor
RU2033679C1 (en) * 1992-06-05 1995-04-20 Владимир Николаевич Гурницкий Linear electric motor
JP2002039059A (en) * 2000-07-25 2002-02-06 Toyota Industries Corp Electromagnetic actuator, valve and flow control valve

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2792975C1 (en) * 2022-08-05 2023-03-28 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" Linear electric motor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5942829A (en) Hybrid electrical machine including homopolar rotor and stator therefor
AU2011316872B2 (en) An improved magnetic motor
US7518278B2 (en) High strength undiffused brushless machine and method
US20220190700A1 (en) Method and apparatus for power generation
US20170133897A1 (en) Axial Flux Electric Machine
RU2402858C1 (en) Axial contactless direct current generator
WO2008086732A1 (en) An electric machine device
RU2705205C1 (en) Linear electric motor
RU2694811C1 (en) Linear electric motor
US9831753B2 (en) Switched reluctance permanent magnet motor
RU2330369C1 (en) Magnetic core of electric machine stator
RU2700666C1 (en) Linear electric motor
JP2022007249A (en) Tubular linear motor
RU2644577C1 (en) Hybrid stator magnetic circuit of electromechanical energy converters
RU2031518C1 (en) Line electric motor
RU2543512C1 (en) Linear electric motor
RU2396672C1 (en) Asynchronous motor with hollow rotor with outside excitation
RU2792975C1 (en) Linear electric motor
CN109412386A (en) A kind of phase-wound rotor permanent magnet speed regulation device
EA045577B1 (en) LINEAR MOTOR
RU2079952C1 (en) Electrical machine
RU2517437C2 (en) Linear motor
WO2013067605A2 (en) New system excitation of classical synchronous generators
RU2747884C1 (en) Electric machine with modular stator teeth and superconducting windings
RU2286642C2 (en) Direct-current inductor motor

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200802