RU2750646C1 - Linear valve electric motor - Google Patents

Linear valve electric motor Download PDF

Info

Publication number
RU2750646C1
RU2750646C1 RU2020120678A RU2020120678A RU2750646C1 RU 2750646 C1 RU2750646 C1 RU 2750646C1 RU 2020120678 A RU2020120678 A RU 2020120678A RU 2020120678 A RU2020120678 A RU 2020120678A RU 2750646 C1 RU2750646 C1 RU 2750646C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
stator
teeth
magnetic material
linear valve
magnetic
Prior art date
Application number
RU2020120678A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Василий Александрович Кривоносов
Наталья Александровна Гаевская
Дмитрий Валерьевич Хачатуров
Original Assignee
Дмитрий Валерьевич Хачатуров
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 Дмитрий Валерьевич Хачатуров filed Critical Дмитрий Валерьевич Хачатуров
Application granted granted Critical
Publication of RU2750646C1 publication Critical patent/RU2750646C1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K41/00Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
    • H02K41/02Linear motors; Sectional motors

Abstract

FIELD: mechanical engineering.
SUBSTANCE: invention relates to the field of mechanical engineering, in particular to the design of the magnetic system of a linear valve electric motor (LVEM). The stator bore is formed by the toothed surface of the core, in which one part of the teeth is made of soft magnetic material, and the second part of the teeth is made of non-magnetic material. The teeth made of soft magnetic and non-magnetic materials are displaced in the longitudinal and radial directions, along the axis of symmetry of the stator, forming a helix of the tooth screw made of soft magnetic material, the inter-turn space of which is filled with teeth of non-magnetic material.
EFFECT: increased manufacturability, increased power density while reducing the size of the installation.
7 cl, 4 dwg

Description

Заявляемое изобретение относится к области машиностроения, в частности, к линейным вентильным электродвигателям, а именно, к конструктивною выполнению магнитной системы линейного вентильного электродвигателя (ЛВЭД).The claimed invention relates to the field of mechanical engineering, in particular, to linear valve electric motors, namely, to the structural implementation of the magnetic system of the linear valve motor (LVED).

Из уровня техники известно, что на сегодняшний день линейные электродвигатели нашли применение во многих отраслях промышленности, в частности, в нефтедобывающей промышленности, где эффективно используются в качестве приводов для плунжерных погружных насосов. Из патентов на изобретения: UA115401 от 25.10.2017, UA118287 от 26.12.2018, UA118520 от 25.01.2019, RU2615775 от 11.04.2017, а также заявок на изобретения WO/2019/108160 от 11.07.2018, US20170284177A1 от 05.10.2017 известны погружные насосные установки с трехфазным линейным вентильным электродвигателем, где в расточке статора установлена подвижная часть (слайдер), который выполнен из постоянных магнитов и приводится в движение под воздействием бегущего магнитного поля статора.It is known from the prior art that today linear electric motors have found application in many industries, in particular in the oil industry, where they are effectively used as drives for submersible plunger pumps. Of patents for inventions: UA115401 from 10/25/2017, UA118287 from 12/26/2018, UA118520 from 25/01/2019, RU2615775 from 11/04/2017, as well as applications for inventions WO / 2019/108160 from 11/07/2018, US20170284177A1 from 05/10/2017 are known submersible pumping units with a three-phase linear valve electric motor, where a movable part (slider) is installed in the stator bore, which is made of permanent magnets and is set in motion under the influence of the running magnetic field of the stator.

Также из уровня техники известны магнито-винтовые и спиральные шаговые двигатели, где подвижная часть выполняет поступательное движение с одновременным спиральным вращением. Ниже приведены примеры известных технических решений. Основными преимуществами такого типа двигателей является высокая мощность электродвигателя, а также возможность точного позиционирования подвижной части. Also known from the prior art are magneto-screw and spiral stepping motors, where the movable part performs translational movement with simultaneous spiral rotation. Below are examples of known technical solutions. The main advantages of this type of motors are the high power of the electric motor, as well as the ability to accurately position the moving part.

На ряду с указанными преимуществами известные решения магнито-винтовых двигателей имеют и недостатки, такие как: наличие паразитного вращения ротора при поступательном движении, излишний нагрев, не возможность применения в высокочастотных двигателях, многодетальность и сложность сборки конструкции.Along with these advantages, the known solutions of magneto-screw motors also have disadvantages, such as: the presence of parasitic rotation of the rotor during translational motion, excessive heating, the impossibility of using it in high-frequency motors, the many details and complexity of assembly of the structure.

Заявленное изобретение призвано решить известные недостатки уровня техники. The claimed invention is intended to solve the known disadvantages of the prior art.

Из патента на изобретение РФ № 2183773 от 20.02.2002 известна бесконтактная магнитная винтовая передача. Известное изобретение предназначено для создания сверхточного линейного привода в станкостроении, метрологии, оптике и электронной промышленности.A contactless magnetic screw transmission is known from the patent for invention of the Russian Federation No. 2183773 dated 20.02.2002. The known invention is intended to create an ultra-precise linear drive in machine tools, metrology, optics and electronics industry.

Бесконтактная магнитная винтовая передача содержит винт 1 и гайку 2, включающую постоянный магнит 3, выполненный в виде кольца с направлением намагничивания вдоль его оси, установленный между магнитопроводами 14 с полюсными наконечниками 4. На винте 1 и полюсных наконечниках 4 выполнена мелкомодульная резьба, канавки которой заполнены твердым немагнитным материалом заподлицо с вершинами гребней резьбы. Винт 1 и гайка 2 взаимодействуют между собой через радиальный зазор, в который через аэростатические дроссельные узлы 12, установленные на краях гайки 2, по подводящим каналам 13 подается сжатая текучая среда от внешнего источника. В качестве аэростатических дроссельных элементов 12 могут быть использованы кольца из пористого материала, жиклеры, калиброванные щелевые отверстия. В описанном изобретении повышена кинематическая точность и жесткость передачи при малых габаритных размерах.The non-contact magnetic screw transmission contains a screw 1 and a nut 2, including a permanent magnet 3, made in the form of a ring with the magnetization direction along its axis, installed between the magnetic cores 14 with pole pieces 4. On the screw 1 and pole pieces 4, a fine-modular thread is made, the grooves of which are filled solid non-magnetic material flush with the crests of the threads. The screw 1 and the nut 2 interact with each other through a radial gap, into which, through the aerostatic throttle assemblies 12 installed on the edges of the nut 2, a compressed fluid medium from an external source is supplied through the supply channels 13. Rings made of porous material, jets, calibrated slot holes can be used as aerostatic throttle elements 12. In the described invention, the kinematic accuracy and rigidity of the transmission are increased with small overall dimensions.

К недостаткам известного технического решения можно отнести сложность конструкции, что усложняет его применение в разных отраслях промышленности. Также недостатком можно считать наличие паразитного вращательного движения, что снижает КПД системы.The disadvantages of the known technical solution include the complexity of the design, which complicates its application in various industries. Also, a disadvantage can be considered the presence of a parasitic rotational movement, which reduces the efficiency of the system.

Также из заявки на ИЗ WO2016173293A1 от 03.11.2016 известен статорно-роторный механизм спирального шагового двигателя. Ротор содержит центральный вал (1) и множество блоков ротора (2), причем блоки ротора (2) непрерывно или раздельно равномерно расположены на окружности центрального вала (1). Статор содержит множество блоков статора (3), барьерный слой (5) и крышку (4), причем блоки статора (3) и блоки ротора (2) в радиальном направлении расположены на одинаковом расстоянии друг от друга. В заданном направлении осевая ширина рабочей поверхности блока статора (3) равна ширине оси блока ротора (2). Блоки статора выровнены относительно блоков ротора. Когда двигатель работает, между блоками статора (3) и блоками ротора (2) создается динамическое спиральное магнитное поле, и под действием спирального магнитного поля возникает прямолинейное и круговое движение без трения между блоками статора (3) и ротора (2). Согласно спиральному шаговому двигателю, одна из двух частей может совершать круговое движение, а другая - прямолинейное движение, или одна часть одновременно совершает круговое движение и прямолинейное движение.Also from the application for FROM WO2016173293A1 dated 03.11.2016 a stator-rotor mechanism of a spiral stepper motor is known. The rotor contains a central shaft (1) and a plurality of rotor blocks (2), and the rotor blocks (2) are continuously or evenly spaced apart on the circumference of the central shaft (1). The stator contains a plurality of stator blocks (3), a barrier layer (5) and a cover (4), and the stator blocks (3) and the rotor blocks (2) are located in the radial direction at the same distance from each other. In a given direction, the axial width of the working surface of the stator unit (3) is equal to the width of the axis of the rotor unit (2). The stator blocks are aligned with the rotor blocks. When the engine is running, a dynamic spiral magnetic field is created between the stator blocks (3) and the rotor blocks (2), and under the action of the spiral magnetic field, rectilinear and circular motion without friction occurs between the stator (3) and rotor (2) blocks. According to the spiral stepper motor, one of the two parts can move in a circular motion and the other in a rectilinear motion, or one part can simultaneously move in a circular motion and a rectilinear motion.

К недостаткам описанного технического решения можно отнести сложность конструкции и наличие паразитного вращательного движения ротора, что снижает КПД системы.The disadvantages of the described technical solution include the complexity of the design and the presence of parasitic rotational motion of the rotor, which reduces the efficiency of the system.

Из патента на изобретение JP3399368 известен винтовой электродвигатель у которого статор содержит спиральный сердечник из магнитного материала с обмоткой установленной в полости спирали. Указанные обмотки находятся в магнитном поля постоянных магнитов ротора установленных между витками спирали статора.From patent for invention JP3399368 a helical electric motor is known in which the stator contains a spiral core made of magnetic material with a winding installed in the spiral cavity. These windings are located in the magnetic field of the permanent magnets of the rotor installed between the turns of the stator spiral.

Сердечник статора формируют из предварительного собранного из листовой стали ламинированного цилиндра в котором вырезают спиральный проем. На стенках спиральных витков устанавливают катушки обмотки статора. Между витками спирали статора устанавливают винт ротора с постоянными магнитами. При взаимодействии магнитных полей обмотки статора и постоянных магнитов ротора, указанный ротор выполняет поступательное движение с одновременным вращением по траектории спирали статора.The stator core is formed from a pre-assembled laminated cylinder of sheet steel, in which a spiral opening is cut. Stator winding coils are installed on the walls of the spiral turns. A rotor screw with permanent magnets is installed between the turns of the stator spiral. When the magnetic fields of the stator winding and the permanent magnets of the rotor interact, the said rotor performs translational motion with simultaneous rotation along the trajectory of the stator spiral.

К недостаткам описанного технического решения можно отнести сложность конструкции и технологии изготовления. Наличие вращательного движения приводит к снижению КПД и удельной мощности.The disadvantages of the described technical solution include the complexity of the design and manufacturing technology. The presence of rotational motion leads to a decrease in efficiency and power density.

Указанное техническое решение принимаем за ближайший аналог.We take the indicated technical solution as the closest analogue.

Технической задачей на решение которой направлено заявленное техническое решение является создание линейного вентильного электродвигателя (ЛВЭД) упрощенной конструкции с уменьшенными габаритами.The technical problem to be solved by the claimed technical solution is the creation of a linear valve electric motor (LVED) of a simplified design with reduced dimensions.

Технический результат достигнутый от реализации заявленного изобретения заключается в упрощении конструкции линейного вентильного электродвигателя, повышении технологичности изготовления, увеличении удельной мощности при снижении габаритов установки.The technical result achieved from the implementation of the claimed invention is to simplify the design of a linear valve electric motor, improve manufacturability, increase power density while reducing the size of the installation.

Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что расточка статора сформирована зубцовой поверхностью сердечника, у которого одна часть зубцов выполнена из магнитомягкого материала, а вторая часть зубцов выполнена из немагнитного материала. Зубцы из магнитомягкого и немагнитного материала расположены со смещением в продольном и радиальном направлении, вдоль оси симметрии статора, формируя спираль зубцового винта из магнитомягкого материала, межвитковое пространство которого заполнено зубцами из немагнитного материала.The essence of the claimed invention lies in the fact that the bore of the stator is formed by the toothed surface of the core, in which one part of the teeth is made of soft magnetic material, and the second part of the teeth is made of non-magnetic material. The teeth of a soft magnetic and non-magnetic material are displaced in the longitudinal and radial directions, along the axis of symmetry of the stator, forming a helix of a toothed screw made of a soft magnetic material, the inter-turn space of which is filled with teeth of a non-magnetic material.

Зубцовый винт из магнитомягкого материала выполнен с количеством заходов равным n, где n≥1.The toothed screw made of soft magnetic material is made with the number of starts equal to n, where n≥1.

Зубцы из магнитомягкого материала смещены по длине статора в радиальном направлении на величину кратную целому зубцовому делению.The teeth of a soft magnetic material are displaced along the length of the stator in the radial direction by a multiple of an integer tooth division.

Обмотка статора уложена в пазах из магнитомягкого и немагнитного материала.The stator winding is laid in slots made of soft magnetic and non-magnetic material.

Сердечник статора выполнен из комбинированного материала, включающего изотропную электротехническую сталь с полимерными вставками.The stator core is made of a combined material including isotropic electrical steel with polymer inserts.

Обмотка статора содержит «р» пар полюсов, где р≥1 при этом число оборотов магнитного поля за один период синусоиды m≥1/р. The stator winding contains "p" pairs of poles, where p≥1 while the number of revolutions of the magnetic field for one period of the sinusoid m≥1 / p.

Сущность заявляемого изобретения поясняется, но не ограничивается приведенными графическими материалами:The essence of the claimed invention is explained, but not limited to the following graphic materials:

фиг.1 – магнитная система ЛВЭД;Fig. 1 - magnetic system of LVED;

фиг.2 – статор ЛВЭД;Fig. 2 - stator of LVED;

фиг.3 – вариант выполнения сердечника статора ЛВЭД;Fig. 3 is an embodiment of the stator core of the LVED;

фиг.4 – положение пластин сердечника статора ЛВЭД;Fig. 4 - the position of the plates of the stator core of the LVED;

Заявляемое изобретение может быть реализовано в различных технологических процессах и механизмах где существует необходимость обеспечения контролируемого поступательного движения механизмов с высокой точностью позиционирования подвижных частей, в частности, в медицине, робототехнике, станкостроении, машиностроении.The claimed invention can be implemented in various technological processes and mechanisms where there is a need to provide a controlled translational movement of mechanisms with a high positioning accuracy of moving parts, in particular, in medicine, robotics, machine tools, mechanical engineering.

Заявленное изобретение объединяет в себе преимущества известных из уровня техники линейных электродвигателей.The claimed invention combines the advantages of linear motors known from the prior art.

Согласно одному из возможных вариантов реализации изобретения, ЛВЭД 1 состоит из статора 2, содержащего магнитопровод (сердечник) 3 из магнитомягкого материала и трехфазную обмотку 4 уложенную в пазах 5 сердечника. Также указанный ЛВЭД содержит подвижную часть (слайдер) 6 выполненный с постоянным магнитным сопротивлением. Слайдер выполняет возвратно-поступательные движения относительно статора 2. Слайдер 6 (фиг.1) сформирован из набора постоянных магнитов 7 c концентраторами 8 магнитного поля между ними.According to one of the possible embodiments of the invention, the LVED 1 consists of a stator 2 containing a magnetic circuit (core) 3 made of a magnetically soft material and a three-phase winding 4 laid in the grooves 5 of the core. Also, the specified LVED contains a movable part (slider) 6 made with constant magnetic resistance. The slider performs reciprocating movements relative to the stator 2. The slider 6 (Fig. 1) is formed from a set of permanent magnets 7 with magnetic field concentrators 8 between them.

Также возможен вариант выполнения без концентраторов магнитного поля, при этом магниты 7 могут быть установлены вблизи друг друга, а векторы магнитных полей концентрируются между соседними магнитами.An embodiment without magnetic field concentrators is also possible, whereby the magnets 7 can be installed close to each other, and the magnetic field vectors are concentrated between adjacent magnets.

Постоянные магниты 7 установлены последовательно с периодической сменой полярности SN одного магнита по отношению к предыдущему NS. В одном из возможных вариантов реализации слайдер 6, выполняют из стержня 9 с установленными на резьбовом соединении магнитами 7, при этом постоянные магниты 7 выполнены в виде колец и установлены на поверхности стержня 9, такая форма магнитов позволяет обеспечить постоянное магнитное сопротивление. Концентраторы 8 имеют больший радиальный размер по отношению к магнитам 7 и установлены периодически, разделяя магниты. Концентраторы 8 обеспечивают позиционирование слайдера 6 относительно статора 2, ограничивая радиальное перемещение и формируют постоянный немагнитный зазор 10 между расточкой статора 2 и элементами слайдера. В приведенном варианте реализации слайдер 6, установлен внутри расточки статора 2. Также возможен вариант, при котором расточка статора расположена внутри слайдера, при этом стержень слайдера выполнен пустотелым. В каждом из вариантов выполнения расточка статора установлена в магнитном поле постоянных магнитов слайдера.Permanent magnets 7 are installed in series with periodic reversal of the SN polarity of one magnet with respect to the previous NS. In one of the possible embodiments, the slider 6 is made of a rod 9 with magnets 7 installed on a threaded connection, while the permanent magnets 7 are made in the form of rings and are installed on the surface of the rod 9, this shape of the magnets makes it possible to provide constant magnetic resistance. The concentrators 8 have a larger radial dimension in relation to the magnets 7 and are installed periodically, separating the magnets. The hubs 8 provide the positioning of the slider 6 relative to the stator 2, limiting the radial movement and form a constant non-magnetic gap 10 between the bore of the stator 2 and the elements of the slider. In the above embodiment, the slider 6 is installed inside the stator bore 2. It is also possible that the stator bore is located inside the slider, while the slider rod is hollow. In each of the embodiments, the stator bore is installed in the magnetic field of the permanent magnets of the slider.

В приведенном варианте реализации изобретения, статор 2 состоит из магнитопровода (сердечника). Пластинки 11 (фиг.2, 3) сердечника статора 2 выполнены специальной формы где часть зубцов 12 уменьшены в размере по отношению к остальным зубцам. Увеличенные зубцы 13 объединены в группы 14 (фиг.3). Количество групп зубцов равно количеству заходов зубцового винта. Количество заходов зубцового винта равно n, где n≥1, при этом входные зубцы сердечнике смещены относительно друг друга в радиальном направлении.In the illustrated embodiment of the invention, the stator 2 consists of a magnetic circuit (core). Plates 11 (figure 2, 3) of the stator core 2 are made of a special shape where part of the teeth 12 are reduced in size in relation to the rest of the teeth. The enlarged teeth 13 are combined into groups 14 (Fig. 3). The number of groups of teeth is equal to the number of starts of the tooth screw. The number of starts of the gear screw is equal to n, where n≥1, while the input teeth of the core are displaced relative to each other in the radial direction.

Расточка статора 15 сформирована зубцовой поверхностью сердечника, у которого одна часть зубцов 13 выполнена из магнитомягкого материала, а вторая часть зубцов 16 выполнена из немагнитного материала. Зубцы из магнитомягкого и немагнитного материала расположены со смещением в продольном и радиальном направлении, вдоль оси симметрии статора, формируя спираль зубцового винта 17 из магнитомягкого материала, межвитковое пространство 18 которого заполнено зубцами 15 из немагнитного материала. Описанный вариант реализации технического решения позволяет сформировать в межвитковом пространстве 18 немагнитный винтовой зазор сердечника статора.The bore of the stator 15 is formed by the toothed surface of the core, in which one part of the teeth 13 is made of a soft magnetic material, and the second part of the teeth 16 is made of a non-magnetic material. The teeth made of soft magnetic and non-magnetic material are displaced in the longitudinal and radial directions, along the axis of symmetry of the stator, forming a helix of the tooth screw 17 made of soft magnetic material, the inter-turn space 18 of which is filled with teeth 15 of non-magnetic material. The described embodiment of the technical solution makes it possible to form in the turn-to-turn space 18 a non-magnetic helical gap of the stator core.

Таким образом, сердечник статора 2 выполнен из комбинированного материала, включающего изотропную электротехническую сталь с полимерными вставками. Полимерные вставки заполняют пространство 18 образованное, при смещении зубцов 13 в радиальном и продольном направлении относительно оси симметрии статора. Зубцы одной пластины или группы таких пластин смещены в радиальном направлении со сдвигом по длине статора относительно зубцов следующей пластины или группы пластин на величину k кратную целому зубцовому делению (фиг.4).Thus, the stator core 2 is made of a combined material including isotropic electrical steel with polymer inserts. Polymer inserts fill the space 18 formed when the teeth 13 are displaced in the radial and longitudinal direction relative to the axis of symmetry of the stator. The teeth of one plate or a group of such plates are displaced in the radial direction with a shift along the length of the stator relative to the teeth of the next plate or group of plates by an amount k multiple of an integer tooth division (Fig. 4).

На (фиг.4) показана траектория 20 изменения положения групп 14 зубцов в пространстве до положения 14+k. Положение зубцов статора из магнитомягкого материала повторяется периодически со смещением по длине статора на величину равную расстоянию между ближайшими разноименными полюсами слайдера.Figure 4 shows the trajectory 20 of changing the position of the groups of 14 teeth in space to the position 14 + k. The position of the stator teeth made of soft magnetic material is repeated periodically with an offset along the stator length by an amount equal to the distance between the nearest opposite poles of the slider.

Описанное конструктивное выполнение позволяет обеспечивая концентрацию магнитного поля статора на спирали зубцового винта, при этом на одну пару полюсов SN слайдера, приходится, по меньшей мере, один оборот винта 17 статора 2.The described design makes it possible to ensure the concentration of the stator magnetic field on the helix of the toothed screw, while one pair of poles SN of the slider, there is at least one revolution of the screw 17 of the stator 2.

Многозаходный винт позволяет повысить удельную мощность двигателя и коэффициент полезного действия, за счет постоянства магнитного поля статора.The multi-threaded screw allows to increase the specific power of the motor and the efficiency, due to the constancy of the stator magnetic field.

В пазах 5 из магнитомягкого и немагнитного материала между зубцами 13,16 уложена трехфазная обмотка 4 статора 2, где фазы соединены в звезду. В варианте выполнения без нулевой точки, соединение фаз может быть реализовано в треугольник. В описанном варианте реализации обмотка статора выполнена распределенной, при этом обмотка протяжная. Данное техническое решение повышает эффективность взаимодействия магнитных полей статора и слайдера, а также снижает высшие гармоники тока. Также пазы 5 статора покрыты изоляционным материалом 19, таким как термоусадочная трубка, обеспечивая защиту от пробоя изоляции. In the grooves 5 of a soft magnetic and non-magnetic material between the teeth 13,16 laid a three-phase winding 4 of the stator 2, where the phases are connected in a star. In an embodiment without a zero point, the phase connection can be delta-connected. In the described embodiment, the stator winding is distributed, with the winding being extended. This technical solution increases the efficiency of interaction between the magnetic fields of the stator and the slider, and also reduces the higher harmonics of the current. Also, the grooves 5 of the stator are covered with an insulating material 19, such as heat shrink tubing, providing protection against insulation breakdown.

Обмотка 4 статора содержит «р» пар полюсов, где р≥1, при этом, число оборотов магнитного поля статора за один период синусоиды равно m, где m=1/р. В данном варианте реализации изобретения число оборотов магнитного поля статора за период уменьшается с увеличением количества пар полюсов. Такой вариант выполнения позволяет создать тихоходный линейный электродвигатель с частотой питающей сети 50 Гц.The stator winding 4 contains "p" pairs of poles, where p≥1, while the number of revolutions of the stator magnetic field in one period of the sinusoid is equal to m, where m = 1 / p. In this embodiment of the invention, the number of revolutions of the stator magnetic field per period decreases with an increase in the number of pole pairs. This embodiment makes it possible to create a low-speed linear electric motor with a mains frequency of 50 Hz.

Немагнитный винтовой зазор, сформированный зубцами 16 из немагнитного материала, выполненными в виде полимерных вставок повторяющих форму зубцов из магнитомягкого материала, сопряжен с немагнитным зазором 10 между слайдером 6 и статором 2. На зубцах 13 (фиг.2) указанного винта 17 концентрируется магнитное поле статора. Постоянный радиальный немагнитный зазор 10 между зубцами статора 13, 16 и магнитами с концентраторами 8 магнитного поля слайдера 6 обеспечивает одинаковое радиальное магнитное сопротивление в каждой точке поверхности слайдера, что не позволяет магнитному потоку статора 2 провернуть слайдер 6 относительно его продольной оси. Такое решение, позволяет полностью исключить вращательное движение слайдера 6 и оставляет только поступательное, что повышает эффективность работы двигателя. Также высокую точность управления двигателем, в частности точность позиционирования слайдера 6 обеспечивают за счет уменьшения размеров пары полюсов τ (магнитов слайдера), где τ принимают с учетом частоты питающей сети и скорости движения слайдера. A non-magnetic helical gap formed by the teeth 16 of a non-magnetic material, made in the form of polymer inserts repeating the shape of the teeth from a magnetically soft material, is associated with a non-magnetic gap 10 between the slider 6 and the stator 2. On the teeth 13 (figure 2) of the said screw 17, the stator magnetic field is concentrated ... The constant radial non-magnetic gap 10 between the stator teeth 13, 16 and magnets with concentrators 8 of the magnetic field of the slider 6 provides the same radial magnetic resistance at each point of the slider surface, which does not allow the magnetic flux of the stator 2 to rotate the slider 6 relative to its longitudinal axis. This solution allows you to completely eliminate the rotational movement of the slider 6 and leaves only the translational movement, which increases the efficiency of the engine. Also, high accuracy of motor control, in particular, the positioning accuracy of the slider 6 is provided by reducing the size of the pair of poles τ (slider magnets), where τ is taken taking into account the frequency of the supply network and the speed of the slider.

Реализация описанного изобретения приводит к достижению заявленного технического результата, обеспечивая упрощение конструкции линейного вентильного электродвигателя, повышение технологичности изготовления, позволяя осуществлять сборку статора с применением стандартной технологической оснастки. Также заявленный принцип и технология сборки линейного электродвигателя позволяет увеличить удельную мощность при снижении габаритов установки.The implementation of the described invention leads to the achievement of the claimed technical result, providing a simplified design of a linear valve electric motor, an increase in manufacturability, allowing the stator to be assembled using standard technological equipment. Also, the declared principle and technology of assembly of a linear electric motor allows to increase the specific power while reducing the dimensions of the installation.

Claims (7)

1. Линейный вентильный электродвигатель включает неподвижную часть статор и подвижный элемент, выполненный в виде слайдера, указанный статор содержит сердечник и трехфазную обмотку, уложенную в пазах сердечника, при этом слайдер выполнен из набора постоянных магнитов с постоянным магнитным сопротивлением, а расточка статора установлена в магнитном поле постоянных магнитов слайдера, отличается тем, что расточка статора сформирована зубцовой поверхностью сердечника, у которого одна часть зубцов выполнена из магнитомягкого материала, а вторая часть зубцов выполнена из немагнитного материала, зубцы из магнитомягкого и немагнитного материалов расположены со смещением в продольном и радиальном направлениях, вдоль оси симметрии статора, формируя спираль зубцового винта из магнитомягкого материала, межвитковое пространство которого заполнено зубцами из немагнитного материала.1. The linear valve motor includes a fixed part of the stator and a movable element made in the form of a slider, the said stator contains a core and a three-phase winding laid in the grooves of the core, while the slider is made of a set of permanent magnets with constant magnetic resistance, and the stator bore is installed in a magnetic the field of permanent magnets of the slider differs in that the bore of the stator is formed by the toothed surface of the core, in which one part of the teeth is made of soft magnetic material, and the second part of the teeth is made of non-magnetic material, the teeth of soft magnetic and non-magnetic materials are displaced in the longitudinal and radial directions, along the axis of symmetry of the stator, forming a helix of a toothed screw from a magnetically soft material, the inter-turn space of which is filled with teeth of a non-magnetic material. 2. Линейный вентильный электродвигатель по п.1 отличается тем, что зубцовый винт из магнитомягкого материала выполнен с количеством заходов, равным n, где n≥1, при этом зубцы смещены относительно друг друга в радиальном направлении.2. The linear valve motor according to claim 1 is characterized in that the toothed screw made of soft magnetic material is made with the number of starts equal to n, where n≥1, while the teeth are displaced relative to each other in the radial direction. 3. Линейный вентильный электродвигатель по п.1 отличается тем, что положение зубцов сердечника статора из магнитомягкого материала повторяется периодически со смещением по длине статора на величину, равную расстоянию между ближайшими разноименными полюсами слайдера.3. The linear valve motor according to claim 1 is characterized in that the position of the teeth of the stator core made of soft magnetic material is repeated periodically with an offset along the stator length by an amount equal to the distance between the nearest opposite poles of the slider. 4. Линейный вентильный электродвигатель по п.1 отличается тем, что зубцы из магнитомягкого материала смещены по длине статора в радиальном направлении на величину, кратную целому зубцовому делению.4. The linear valve motor according to claim 1 is characterized in that the teeth made of a soft magnetic material are displaced along the length of the stator in the radial direction by an amount that is a multiple of an integer tooth division. 5. Линейный вентильный электродвигатель по п.1 отличается тем, что обмотка статора уложена в пазах, сформированных зубцами из магнитомягкого и немагнитного материалов.5. The linear valve motor according to claim 1 is characterized in that the stator winding is laid in grooves formed by teeth of soft magnetic and non-magnetic materials. 6. Линейный вентильный электродвигатель по п.1 отличается тем, что сердечник статора выполнен из комбинированного материала, включающего изотропную электротехническую сталь с полимерными вставками.6. The linear valve motor according to claim 1 is characterized in that the stator core is made made of a combined material including isotropic electrical steel with polymer inserts. 7. Линейный вентильный электродвигатель по п.1 отличается тем, что обмотка статора содержит «р» пар полюсов, где р≥1, при этом число оборотов магнитного поля статора за один период синусоиды равно m, где m=1/р.7. The linear valve motor according to claim 1 is characterized in that the stator winding contains "p" pairs of poles, where p≥1, while the number of turns of the stator magnetic field for one period of the sinusoid is equal to m, where m = 1 / p.
RU2020120678A 2019-11-05 2020-06-22 Linear valve electric motor RU2750646C1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAA201910904 2019-11-05
UAA201910904 2019-11-05

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2750646C1 true RU2750646C1 (en) 2021-06-30

Family

ID=76755832

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020120678A RU2750646C1 (en) 2019-11-05 2020-06-22 Linear valve electric motor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2750646C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2275732C2 (en) * 2004-04-29 2006-04-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральное конструкторское бюро морской техники "Рубин" Linear electric motor
JP2006353024A (en) * 2005-06-17 2006-12-28 Oriental Motor Co Ltd Cylindrical linear motor
US20130127267A1 (en) * 2011-05-13 2013-05-23 Siemens Aktiengesellschaft Cylindrical linear motor with laminated stator
CN109600015A (en) * 2018-12-20 2019-04-09 江苏大学 A kind of stator excitation type linear rotating motor structure
RU189298U1 (en) * 2018-03-23 2019-05-21 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Донские технологии" LINEAR VENTILATION INDUCTOR ELECTRIC GENERATOR RETURN AND ACCESSIBLE ACTION

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2275732C2 (en) * 2004-04-29 2006-04-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральное конструкторское бюро морской техники "Рубин" Linear electric motor
JP2006353024A (en) * 2005-06-17 2006-12-28 Oriental Motor Co Ltd Cylindrical linear motor
US20130127267A1 (en) * 2011-05-13 2013-05-23 Siemens Aktiengesellschaft Cylindrical linear motor with laminated stator
RU189298U1 (en) * 2018-03-23 2019-05-21 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Донские технологии" LINEAR VENTILATION INDUCTOR ELECTRIC GENERATOR RETURN AND ACCESSIBLE ACTION
CN109600015A (en) * 2018-12-20 2019-04-09 江苏大学 A kind of stator excitation type linear rotating motor structure

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10230292B2 (en) Permanent magnet operating machine
EP2665167A2 (en) Electrical machine
JP2014207858A (en) Method of controlling multi-phase switched reluctance motor apparatus
US4810914A (en) Linear actuator with multiple closed loop flux paths essentially orthogonal to its axis
AU2015348044A1 (en) Generator
WO2016173293A1 (en) Stator and rotor mechanism of spiral stepper motor, and spiral stepper motor
JP5363994B2 (en) Linear stepping motor
KR20120049168A (en) Stepping motor able to create small increments
GB2511082A (en) Reluctance machines
CN104682642A (en) Two-degree-of-freedom motor
RU2750646C1 (en) Linear valve electric motor
CN101567588B (en) Cylindrical linear motor
RU2762288C1 (en) Method for constructing a linear electric drive
CN105811732A (en) Three-phase single-stator helical motion permanent-magnet synchronous motor
WO2003017451A1 (en) Magneto-electric machine of linear type
RU2371827C1 (en) Engine
RU2478250C1 (en) Reduction magnetoelectric machine with pole gear-type inductor
RU2437200C1 (en) Non-contact reduction machine with axial excitation
RU2392723C1 (en) Contactless reductor magnetoelectric machine with pole geared inductor
RU2477917C1 (en) Electric reducer machine with polar gear inducer
RU2544836C1 (en) Stepping motor
EP4068573A1 (en) A cogging electric machine and a method of operating the cogging electric machine
RU206453U1 (en) Submersible valve motor
RU2436221C1 (en) Contactless magnetoelectric machine with axial excitation
RU2498484C2 (en) Submersible synchronous electric motor