SU1460746A1

SU1460746A1 - Dynamic induction drive

Info

Publication number: SU1460746A1
Application number: SU874247246A
Authority: SU
Inventors: Роберт Яковлевич Кляйн; Виталий Иванович Попов
Original assignee: Томский политехнический институт им.С.М.Кирова
Priority date: 1987-04-10
Filing date: 1987-04-10
Publication date: 1989-02-23

Abstract

Изобретение относитс к электротехнике , в частности к индукционнодинамическим приводам. Цель изобретени - повьшгение мощности, срока службы и расширение области применени . Привод имеет корпус 1, индукторы 4, 5, 6, дисковые кори 7 и 8. Индукторы содержат катушки 13 с сердечниками 14, кори закреплены на валу 10, При импульсном протекании тока по катушкам магнчтный поток пересекает кори и приводит к повороту корей с валом на определенный угол, 1 з.п, ф-лы, 4 ил.The invention relates to electrical engineering, in particular to induction-dynamic drives. The purpose of the invention is to increase power, durability and expansion of the field of application. The drive has a housing 1, inductors 4, 5, 6, disc measles 7 and 8. The inductors contain coils 13 with cores 14, measles are fixed on shaft 10. When pulsed current flows through the coils, the flux crosses the measles and causes the shaft to turn with the shaft on a certain angle, 1 з.п, ф-л, 4 Il.

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к индукционнодинамическим прив'одам для быстродействующих коммутационных аппаратов: синхронных выключателей, контакторов, отделителей, разъединителей, короткозамыкателей.The invention relates to electrical engineering, in particular to induction-dynamic drives for high-speed switching devices: synchronous switches, contactors, separators, disconnectors, short-circuits.

Цель изобретения - повышение мощности, срока службы и расширение области применения.The purpose of the invention is to increase power, service life and expand the scope.

На фиг. 1 представлен привод, общий вид; на фиг. 2 - фрагмент индуктора и якоря (сечение А-А на фиг. 1); на фиг. 3 - варианты исполнения яко- 15 |ря; на фиг. 4 - схема соединения катушек индуктора.In FIG. 1 shows the drive, a General view; in FIG. 2 - a fragment of the inductor and the armature (section AA in Fig. 1); in FIG. 3 - embodiments of the anchor 15 | in FIG. 4 is a diagram of a connection of inductor coils.

Индукционно-динамический привод состоит из корпуса 1 и примыкающих к нему с двух сторон фланцев 2 и 3. Внутри корпуса 1 размещены, например, три индуктора: внутренний 4 и два крайних 5 и 6. Между индукторами размещены, например, два дисковых якоря 7 и 8 с минимальным воздушным зазором по отношению к каждому индуктору. Воздушный зазор должен обеспечить свободный без затираний об индук тор поворот якоря. Якори 7 и 8 выполнены из хорошо электропроводящего материала и имеют фюрму дисков с ло-. пастями 9, например по две лопасти на каждом якоре. Якори 7 и 8 закреплены на валу 10, вращающемся в подшипниках 11 и 12, которые установлены во фланцах 2 и 3. Индукторы 4-6 содержат, например, по четыре идентичных многовитковых катушки 13, расположенные на шихтованных сердечниках 14, выполненных из электротехнической стали. Катушки 13 с сердечниками 14 внутреннего индуктора 4 закреплены в изоляционной касете 15 (фиг.2), которая закреплена в корпусе 1 между якорями 7 и 8 при помощи дистанционных втулок 16. А катушки 13 с сердечниками 14 крайних индукторов 5 и 6 закреплены на фланцах 2 и 3 соответственно. Оси катушек 13, имеющих одинаковый порядковый номер на каждом . индукторе, совмещены. Профиль каждой 50 лопасти 9 якоря совпадает с профилем . катушки 13 индуктора. В исходном состоянии лопасти 9 якорей 7 и 8 сдвинуты по отношению к катушкам 13 в направлении вращения и зафиксированы 55 пружинными фиксаторами 17 (фиг. 2), закрепленными на дистанционных.втулках 16.The induction-dynamic drive consists of a housing 1 and flanges 2 and 3 adjacent to it on both sides of the flanges. For example, three inductors are located inside the housing 1: internal 4 and two extreme 5 and 6. For example, two disk armature 7 and 8 with a minimum air gap with respect to each inductor. The air gap should ensure free rotation of the armature without rubbing on the inductor. Anchors 7 and 8 are made of well-conductive material and have a tuyere of discs with-. mouth 9, for example, two blades on each anchor. The anchors 7 and 8 are mounted on a shaft 10, rotating in bearings 11 and 12, which are installed in the flanges 2 and 3. Inductors 4-6 contain, for example, four identical multi-turn coils 13 located on lined cores 14 made of electrical steel. The coils 13 with the cores 14 of the internal inductor 4 are fixed in an insulating cassette 15 (Fig. 2), which is fixed in the housing 1 between the anchors 7 and 8 using the spacer sleeves 16. And the coils 13 with the cores 14 of the extreme inductors 5 and 6 are mounted on the flanges 2 and 3, respectively. The axis of the coils 13 having the same serial number on each. inductor, combined. The profile of each 50 blade 9 anchor coincides with the profile. inductor coils 13. In the initial state, the blades 9 of the anchors 7 and 8 are shifted relative to the coils 13 in the direction of rotation and are fixed by 55 spring clips 17 (Fig. 2), mounted on the remote busbars 16.

Сдвиг лопастей 9 якорей по направлению вращения относительно катушек 13 обусловлен необходимостью получе5 ния вращательного движения якорей. Если выполнить привод с совмещенными продольными осями лопастей 9 и катушек 13, то в возбужденном состоянии привода якорь будет находиться 10 в неустойчивом состоянии, так как действующие на каждую лопасть 9 с двух сторон электромагнитные силы направлены по оси привода и взаимно уравновешиваются. Смещение осей катушек 13 и лопастей 9 вызывает появление тангенциальной составляющей силы, которая создает вращательное движение якоря. Для максимального использования действия тангенциального уси20 лия лопасти 9 и катушки 13 выполняются с одинаковым профилем в плоскости, перпендикулярной оси вала 10, а величина сдвига лопастей 9 относительно катушек 13- выполняется не более чем 25 на ширину меди катушки 13.The shift of the blades 9 of the anchors in the direction of rotation relative to the coils 13 is due to the need to obtain the rotational movement of the anchors. If you perform a drive with the combined longitudinal axes of the blades 9 and coils 13, then in the excited state of the drive, the armature will be 10 in an unstable state, since the electromagnetic forces acting on each blade 9 from two sides are directed along the axis of the drive and are mutually balanced. The displacement of the axes of the coils 13 and blades 9 causes the appearance of a tangential component of the force, which creates a rotational movement of the armature. To maximize the use of the tangential force, the blades 9 and coils 13 are performed with the same profile in a plane perpendicular to the axis of the shaft 10, and the shift value of the blades 9 relative to the coils 13- is performed no more than 25 per copper coil 13.

Индукционно-динамический привод обеспечивает прямой и обратный ход якорей. Для этого половина катушек 13 каждого из индукторов использует30 ся для создания прямого хода, а вторая половина - для обратного хода. Поэтому количество катушек 13 в каждом из индукторов составляет четное число, а количество лопастей 9 каж35 дого из якорей„вдвое меньше, чем у катушек 13 индуктора, количество лопастей 9 и катушек.13 зависит от требуемого угла поворота якорей. Количество индукторов и якорей определяется необходимой мощностью привода. I Для работоспособности устройства минимально необходимо наличие двух индукторов и одного якоря. В примере конкретного исполнения привода (фиг.1) Содержится три индуктора 4-6, два якоря 7 и 8, четыре катушки 13 в каждом из индукторов и по две лопасти 9 у каждого из якорей.Induction-dynamic drive provides forward and reverse travel of the anchors. For this, half of the coils 13 of each of the inductors is used 30 to create a forward stroke, and the second half for a reverse stroke. Therefore, the number of coils 13 in each of the inductors is an even number, and the number of blades 9 of each of the anchors is half that of the coils 13 of the inductor, the number of blades 9 and coils 13 depends on the required angle of rotation of the anchors. The number of inductors and anchors is determined by the required drive power. I For the operation of the device, the presence of two inductors and one armature is minimally required. In an example of a specific embodiment of the drive (FIG. 1), three inductors 4-6, two anchors 7 and 8, four coils 13 in each of the inductors and two blades 9 for each of the anchors are contained.

Схема соединения катушек 13 индукторов показана на фиг. 4. Катушки 13 прямого хода каждого индуктора соединены между собой последовательно согласно, соответственно катушки 13 обратного хода - так же. А катушки 13 . прямого хода всех индукторов соединены между собой параллельно и подключены к накопителю 18., Катушки 13 обратного хода всех индукторов также соединены параллельно и подключены к накопителю 1У. Начала катушек 13 на схеме фиг. 4 обозначены точками.A connection diagram of the inductor coils 13 is shown in FIG. 4. Coils 13 of the forward stroke of each inductor are interconnected in series according to, respectively, the coil 13 of the reverse stroke is the same. A coil 13. forward stroke of all inductors are interconnected in parallel and connected to the drive 18., Coils 13 reverse of all inductors are also connected in parallel and connected to the drive 1U. The beginning of the coils 13 in the diagram of FIG. 4 are indicated by dots.

При большом количестве лопастей 9 якоря и, соответственно, катушек 13 в каждом индукторе (например, фиг.Зд) ¹возможна любая другая последовательно-параллельная комбинация соединений катушек 13 для согласования параметров всей цепи. _1t With a large number of blades 9 of the armature and, accordingly, of the coils 13 in each inductor (for example, FIG. Zd) ^1, any other series-parallel combination of the connections of the coils 13 is possible to coordinate the parameters of the entire circuit. _1t

Привод работает следующим образом. При подаче импульса тока от накопителя 18 в катушки 13 прямого хода привода через управляемый вентиль 20 в сердечниках 14 создается осевой _1Гмагнитный поток, который проникает через воздушный зазор в лопасти 9 якоря и индуцирует в них токи. Взаимодействия токов в лопастях 9 с магнитным.полем в воздушных зазорах обусловливают возникновение электромагнитных сил, действующих на лопасти 9. Так как лопасти 9 находятся между двумя идентичными индукторами (например, 4 и 5, 5 и 6), то осевые составляющих этих сил взаимно уравновешиваются. А поскольку продольные оси симметрии лопастей 9 смещены относительно осей катушек 13 по направлению вращения, то появляется тангенциальная составляющая силы, которая стремится вытолкнуть лопасть 9 из зоны магнитного потока. Так как точки приложения силы на лопастях 9 смещены относительно оси привода, то на валу 10 создается вращающий момент, ко- ^!!торый с ускорением поворачивает его на угол, ограниченный фиксаторами 17, которые установлены так, чтобы лопасти 9 якоря фиксировались между катушками 13 обратного хода индукторов с ⁴соответствующим смещением в обратном направлении.The drive operates as follows. When a current pulse is supplied from the drive 18 to the direct-drive coils 13 of the drive through a controlled valve 20, an axial _1G magnetic flux is created in the cores 14, which penetrates through the air gap into the armature blades 9 and induces currents in them. The interactions of the currents in the blades 9 with the magnetic field in the air gaps cause the appearance of electromagnetic forces acting on the blades 9. Since the blades 9 are between two identical inductors (for example, 4 and 5, 5 and 6), the axial components of these forces are mutually balanced . And since the longitudinal axis of symmetry of the blades 9 are displaced relative to the axes of the coils 13 in the direction of rotation, a tangential component of the force appears, which tends to push the blade 9 out of the magnetic flux zone. Since the points of application of force on the blades 9 are shifted relative to the axis of the drive, a torque is created on the shaft 10, which is ^!! tory acceleration turns it through an angle limited by retainers 17, which are mounted so that the fixed blade 9 between the armature coils 13 flyback inductor ⁴ with a corresponding displacement in the opposite direction.

Возврат якорей привода в исходное состояние осуществляется путем подачи импульса тока в катушки 13 обратного хода от накопителя 19 через управляемый вентиль 21 и процесс срабатывания привода происходит аналогичным образом.The return of the armature of the drive to its original state is carried out by applying a current pulse to the reverse coil 13 from the drive 19 through a controllable valve 21 and the process of actuating the drive occurs in a similar way.

Благодаря тому, что якори привода закреплены на валу 10, вращающемуся в подшипниках 11 и 12 качения.. сила тяжести, действующая на него, уравновешивается реакцией опор, т.е. подшипников. Это приводит к тому, что ^5:электромагнитная сила, действующая на лопасти якорей, затрачивается только на преодоление инерционных масс и противодействующих усилий, создаваемых присоединенным к приводу исполнительным механизмом, а также трением качения в подшипниках.Due to the fact that the drive anchors are mounted on the shaft 10, rotating in the rolling bearings 11 and 12 .. the force of gravity acting on it is balanced by the reaction of the supports, i.e. bearings. This leads to the fact that ^{5: the} electromagnetic force acting on the armature blades is expended only on overcoming the inertial masses and the opposing forces created by the actuator connected to the drive, as well as rolling friction in the bearings.

При движении якоря осевой воздушный зазор между индуктором и якорем > остается постоянным и минимальным, обусловленным только технологически) ми факторами. Изменяется лишь площадь взаимодействия лопастей 9 и катушек 13. Эта площадь взаимодействия опре- деляется так называемым полюсным делением, равным 360 /число катушек , индуктора, и углом сдвига лопасти 9 якорЛ относительно катушки 13. На всем ходе якорь испытывает силовое воздействие и следовательно ускоряется .When the armature moves, the axial air gap between the inductor and the armature> remains constant and minimal, due only to technological factors. Only the interaction area of the blades 9 and coils 13 is changed. This interaction area is determined by the so-called pole division, equal to 360 / the number of coils, inductor, and the angle of shift of the blade 9 anchor relative to coil 13. Throughout the entire course, the armature experiences force and therefore accelerates.

Claims

Claim

1. An induction-dynamic drive containing a housing, inductors,) disk anchors, a fixing mechanism, moreover, disk anchors and inductors are installed coaxially in the case, characterized in that, in order to increase power, service life and) expansion: application, it equipped with a shaft, the anchors are equipped with blades mounted around the circumference of the disks and mounted on the indicated shaft, the inductors are made in the form of coils with cores located 'around the shaft, the profile of the blades of the disk anchors coincides with the profile of the coils of the inductors, in the plane and perpendicular to the axis of the shaft, the disk anchors and inductors are arranged alternately along the shaft, the inductor coils are placed one against the other, the disk anchor blades are placed between the inductor coils with a shift relative to the inductor coils in the direction of rotation of the anchors, and the number of inductors is selected at least equal to two, the number of the armature disc is one less than the number of inductors, the number of coils in kazh house ¹ of the inductors is an even number, and the number of blades of each of the armature is half hours m number of coils in the inductor,

2. Drive pop. 1 differ ¹ st u th and I with the fact that the shift of the blades disc anchors in relation to the coils of the inductors is made no more than the width of the copper coil.

I- Μ & ual