SU1713041A1 - Линейна электрическа машина - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в линейных машинах с раздельными магнитопроводами фаз. Целью  вл етс  снижение материалоемкости. Устройство содержит неподвижный статор с раздельными магнитопроводами фаз, каждый из которых снабжен двум   вновыраженными полюсами, при этом указанные магнитопроводы выполнены со смешением относительно друг друга вдоль зазора, отдел ющего статор от ферромаг-^ нитной подвижной части, заключенной в корпусе. Положительный эффект достигаетс  путем чередовани  полюсов фаз в зазоре, выполнением всех обмоток сосредоточенными и размещенными в плоскост х, параллельных направлению движени . 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к линейным электрическим машинам с раздельными магнитопроводами фаз.

Целью  вл етс  снижение материалоемкости .

На фиг.1 прказанобщий вид машины, на фиг.2 - вид сбоку; на фиг.З - вид в аксонометрии; на фиг.4 - вариант выполнени  в качестве синхронной машины.

Линейна  электрическа  машина состоит из неподвижного статора и подвижной ферромагнитной вторичной части.

Статор состоит из раздельных магнитопроводовфаз с сосредоточенными обмотками: магнитопровод фазы А 1, обмотка фазы 2,  вновыраженные полюса магнитопровода - пр мой полюс 3 и обратный полюс 4, магнитопровод фазы 2 В 5, обмотка фазы

6,  вновыраженные полюса магнитопровода- пр мой полюс 7 и обратный полюс 8, магнитопровод фазы С 9, обмотка фазы 10,  вновыраженные полюса магнитопровода - пр мой и полюс 11 и обратный полюс 12.

При исполь зовании машины в режиме шагового или реактивного электропривода в конструкцию статора входит дополнительный магнитопровод 13, соедин ющий левь1е и правые полюса 14, неферромагнитный со .единительный элемент 15. В этом случае подвижна  часть выполнена в виде короба 16 с ферромагнитными элементами 17, соединенными немагнитными элементами 18, который перемещаетс  вдоль направл ющих 19 и соединен штоком 20 с рабочим механизмом. Дополнительный магнитопровод 13 неподвижной части размещен внутри короба 16 подвижной части.

При использовании линейной машины в качестве синхронной подвижна  часть выполнена с системой возбуждени , имеющей магнитопровод 21, обмотку возбуждени  22 и  вновыраженные полюса магнитопровода системы возбуждени  - пр мой полюс 23 и обратный полюс 24,

Дл  уменьшени  массы подвижной части и повышени  надежности всего устройства подвижными могут быть выполнены только  вновыраженные полюса 23 и 24, а магнитопровод 21 закреплен неподвижно и отделен от подвижной части дополнительным воздушным зазором 25.

Машина работает следующим образом.

Вслед за однополупериодными импульсами тока, поступающими от выпр мителей, подключенных к трехфазной сети, соответственно , в обмотку 2 фазц А, затем - вобмотку 6 фазы В, затем в обмотку 10 фазы С, полюса подвижной части перемещаютс , занима  последовательно положени  наибольшей проводимости магнитного потока относительно полюсов 3 и 4 (и не расположенных против них выступов- полюсов 14) фазы А - затем то же относительно полюсов 7 фазы В, затем - полюсов 11 фазы С - и снова полюсов фазы А, и т.д., осуществл   перемещение подвижной части в направлении , определенном последовательностыо подачи импульсов тока в фазы статора. Активные материалы машины при этом хорошо используютс  - только короткие отрезки обмоток фаз, проход щие от одной стороны статора к другой,не охвачены магнитопроводами; с каждой стороны машины магнитный поток модулируетс  в четырех .последовательных зазорах, в каждом кольцевом сечении пол юса фаз aKSHnoteHituanb ны, что резко снижает рассе ние магнитного потока. Конструкци  машины позвол ет применить и многократную модул ц14Ю потока, даже дл  значительных мощностей достаточно указанных четырех зазоров, где модулируетс  магнитный поток по конструкции на фиг. 1-3. Машина по фиг.4 работает как синхронна  линейна  машина - обмотки фаз А, В, С - соответственно 2, 6 и 10 подключены к трехфазной сети и в рабочем зазоре с каждой стороны машины возникает, при наличии токов в обмотках 2, 6, 10, бегущее поле - как в любой синхронной  внополюсной линейной машине - отстающее от оси потока полюсов 2324- подвижной части - при работе в режиме генератора - и опережающее эту ось - при работе в режиме двигател . Магнитный поток , создаваемый обмоткой возбуждени  22, проходит по цепи: неподвижный магнитопровод21 системы возбуждени , зазор25

(с каждой стороны машины, вдоль всех полюсов подвижной части): далее, например, в полюса 23, рабочий зазор, в полюса противолежащей фазы или фаз - например, полюс 12 фазы С магнитопровод 9 фазы С, полюс 11 фазы С, рабочий зазор, полюс 24, дополнительный зазор 25 и замыкаетс  в магнитопроводе 21, обеспечива  переменное , при перемещении подвижной части,

потокосцепление с обмотками фаз статора 2,6 и 10 - аналогично переменным потокосцеплени м у обычных синхронных машин. Следует указать на особые возможности , которые создает конструкци  - применение сосредоточенных фазных обмоток, вместо распределительных в пазах, а такие обмотки, как известно, на пор док надежнее распределенных; возможно использование существенно более высоких

линейных нагрузок А/А/М/ - сечение фазных обмоток не зажато в пазах - и больших индукций Всртл - поток не зажат в узком сечении зубцов и обмотка возбуждени  - одна на любое число полнрсов - сосредоточенна .

Основной параметр использовани  машины .-удельное касательное усилие Вбсртл АА/М,

-резко возрастает. Лучше охлаждаютс  обмотки . При работе в двигательнок режиме и

питании от сети 50 Гц возможно выполнение тихоходных линейных машин - при зазорах пор дка 0,5 мм вполне возможно выполнение полюсных рассто ний 2 г 10 мм и

тогда ,

V 2Tf 0,01м-50 0,5 м/с

-у машины традиционной конструкции это практически невыполнимо, а редуцирование скорости у линейных машин - трудна 

задача.

Наконец, наличие единых обмоток при любом числе полюсов, незначительна  относительна  величина нерабочей части

обмоток фаз позвол ет резко снизить потери в меди обмоток - существенно подн ть КПД в сравнении, например, с традиционной конструкцией с пазами и зубцами,

Интересные проблемы возникают при

использовании этой машины (фиг.4) в качестве линейного дизель - генератора (кратко обознача , как генератор, преобразующий в электрическую энерги ю механическую энергию возвратно-поступательного движени  - гидромеханическую энергию возвратного движени  - гидромотора, поршней двигателей внутреннего сгорани , паровой машины и т.п.). Система шатунов, коленчатые валы и т.п. составл ют значительную

часть массы современных дизель-генераторных установок, но при обычной многоцилиндровой системе, именно рбщий коленчатый вал позвол ет поршн м цилиндровсовершать и движени , при которых поршень не отдает, а потребл ет энергию. Если у поршн  движени  как в одну, так и в другую сторону рабочие , к поршню может непосредственно присоедин тьс  шток генератора, если обмотки фаз подключены , например, к выпр мительным мостикам , когда изменение фазности (и увеличены ЭДС..,) не имеет особого значени  - несколько таких одноцилиндровых генераторов могут создать систему посто нного тока с маломен ющимс  напр жением , а масса подвижной части генератора много меньше даже только массы обычного шатуна- выгода несомненна . Но дл  более распределенных двух- и четырехтактных двигателей задача усложн етс  - нужно либо св зывать шток с дополнительными коромыслом , к которому подсоедин ютс  два (или четыре) поршн , обеспечива  непрерывность рабочего возвратно-поступательного хода подвижной части и подачу энергии поршн ми в соответствующих част х (тактах) цикла, либо, сохран   систему одноцилиндровых машин, концевыми программным переключателем в нужных тактах переключать машину из генераторного режима в двигательный. При всех решени х - высока  многополюсность машины (при одной обмотке на все полюса) позвол ет в генераторном режиме получить повышенную частоту - более подход щую дл  выпр млени . Наконец, как и в любой синхронной машине, возникает, в двигательном режиме, возможность известными методами -установкой Датчиков положени  подвижной части, управл ющих усилител ми , подающие напр жени  в обмотки фаз получить т.н. автосинхронную машину с характеристиками двигател  посто нного тока .

Claims (6)

1.Линейна  электрическа  машина, содержаща  неподвижный статор с сосредо точенными обмотками фаз, размещенными

на раздельных магнитопроводах, и отделенную от него зазором подвижную часть с ферромагнитными элементами, отличающа с  тем, что, с целью снижени  материалоемкости , раздельные магнитопроводы снабжены  вновыраженными полюсами и выполнены со смещением вдоль зазора относительно друг друга.

2.Электрическа  машина поп.1,отличающа с  тем, что, с целью снижени 

расхода проводниковых материалов, раздельные магнитопроводы каждой фазы выполнены с общей обмоткой.

3.Электрическа  машина по пп.1 и 2, о тли чающа с  тем, что, с целью улучшени 

динамических характеристик, неподвижна  часть снабжена дополнительным магнитопроводом с  вновыраженными полюсами, подвижна  часть выполнена в виде короба, внутри которого размещен-упом нутый дополнительный магнитопровод неподвижной части, при этом ферромагнитные элементы подвижной части размещены между полюсами раздельных магнитопроводов и полюсами дополнительного магнитопровода .

4.Электрическа  машина по пп.1 и 2, о тличающа с  тем, что, с целью расширени  области применени , подвижна  частьснабжена обмоткой возбуждени , размещенной на магнитопроводе, снабженной  вновыраженными полюсами.

5.Электрическа  машина по п.4, отличающа с  тем, что  вновыраженные полюсы выполнены заодно с магнитопроводом подвижной части.

6. Электрическа  машина по п.4, о т л ичающа с  тем, что, с целью повышени  надежности,  вновыраженные полюса выполнены отдельно от неподвижного магнитопровода с обмоткой возбуждени .

/7- 3

rl 2 Э 1 S 9 f5 .2 фиг S fr v 10 В 1 5 п., 16 5

If

в

A

12 23

-9 -10

11

22 21

2S 19

/Д 5

О