SU1760609A1

SU1760609A1 - Split-phase linear inductor motor

Info

Publication number: SU1760609A1
Application number: SU904861555A
Authority: SU
Inventors: Михаил Иванович Ярославцев; Игорь Михайлович Зильберг
Original assignee: Научно-производственное объединение "Ротор"
Priority date: 1990-08-20
Filing date: 1990-08-20
Publication date: 1992-09-07

Abstract

Использование: в линейном прецизионном электроприводе. Сущность изобретени : подвижный элемент, двигатель которого состоит из электромагнитных модулей 2-5, каждый из которых включает в себ П-образные магнитопроводы 6 и 7, обмотку управлени 8 и посто нный магнит возбуждени 9, П-образные магнитопроводы 6 и 7 в каждом электромагнитном модуле смещены на (п + 1/8) г , а электромагнитные модули 2 и 4, 3 и 5, принадлежащие одной фазе - на (п +1 /2) т , где п - любое целое число, г - зубцовый шаг зубцовых зон статора и подвижного элемента . Такой сдвиг обеспечивает взаимную компенсацию слагаемых инструментальной паразитной силы т ги, что ведет к повыше- ниюточности регулировани силы т ги 1 илUsage: linear precision electric drive. SUMMARY OF THE INVENTION: A movable element whose engine consists of electromagnetic modules 2-5, each of which includes U-shaped magnetic cores 6 and 7, control winding 8 and permanent excitation magnet 9, U-shaped magnetic cores 6 and 7 in each electromagnetic the module is shifted by (n + 1/8) g, and electromagnetic modules 2 and 4, 3 and 5, belonging to the same phase - by (n + 1/2) t, where n is any integer, g is the toothed step of the tooth zones stator and rolling element. Such a shift provides for mutual compensation of the components of the instrumental stray force of g, which leads to an increase in the accuracy of regulating the force of g.

Description

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано в линейном прецизионном электроприводе.The invention relates to electrical engineering and can be used in a linear precision electric drive.

Известен линейный двухфазный индукторный двигатель, содержащий ферромагнитный зубчатый статор и подвижный элемент, состо щий из четырех электромагнитных модулей, каждый из которых включает в себ два П-образных магнитопровода, обмотку управлени и посто нный магнит, причем зубцовые зоны статора и подвижного элемента имеют одинаковый шаг г , Электромагнитные модули разных фаз, а также электромагнитные модули, принадлежащие одной фазе, смещены относительно друг друга вдоль направлени движени на (п + 1/4) г , еде п - любое целое число. П-образные магнитопроводы в каждом электромагнитном модуле взаимно смещены на целое число шагов г .A linear two-phase inductor motor is known, comprising a ferromagnetic toothed stator and a movable element consisting of four electromagnetic modules, each of which includes two U-shaped magnetic conductors, a control winding and a permanent magnet, the dentate zones of the stator and movable element having the same pitch r, Electromagnetic modules of different phases, as well as electromagnetic modules belonging to one phase, are displaced relative to each other along the direction of motion by (n + 1/4) g, and n is any integer number. U-shaped magnetic circuits in each electromagnetic module are mutually offset by an integer number of steps r.

При запитке обмотокуправлени линейного двигател синусоидальным и косинусо- идальным токами равной амплитуды возникает сила т ги, пропорциональна амплитуде токов.When powering the winding motor of a linear motor with sinusoidal and cosine-axial currents of equal amplitude, a pulling force arises, which is proportional to the amplitude of the currents.

Недостатком известного устройства вл етс относительно невысока удельна сила т ги, обусловленна частичной взаимной компенсацией т говых усилий, создаваемых электромагнитными модул миA disadvantage of the known device is the relatively low specific gravity of pulling due to the partial mutual compensation of the pulling forces generated by the electromagnetic modules.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению вл етс линейный двухфазный индукторный двигатель, содержащий ферромагнитный зубчатый статор и подвижный элемент, состо щий из четырех электромагнитных модулей каждый из которых включает в себ два П-образных магнитопровода обмотку упрчлени и посто нный магнит, причем, з биовые зоны статора и подвижного элемента имеют одинаковый шаг г . Электромагнитные модули разных фаз смещены относи г .ьно другClosest to the proposed technical solution is a linear two-phase inductor motor comprising a ferromagnetic gear stator and a movable element consisting of four electromagnetic modules each of which includes two U-shaped magnetic cores and a permanent magnet the stator and the movable element have the same pitch g. Electromagnetic modules of different phases are shifted relative to each other.

(Л(L

СWITH

друга вдоль направлени движени на (п + 1 /4) г , где п - любое целое число Электромагнитные модули, принадлежащие одной фазе, а также П-образные магнитопроводы в каждом электромагнитном модуле взаимно смеа(ены на целое число шагов г .other along the direction of motion on (n + 1/4) r, where n is any integer Electromagnetic modules belonging to the same phase, as well as U-shaped magnetic cores in each electromagnetic module, are mutually shifted (by an integer number of steps g.

Линейный индукторный двигатель обладает достаточно высокой удельной силой т ги, однако характеризуетс тем, что при обесточенных обмотках управлени посто нные магниты электромагнитных модулей порождают знакопеременную паразитную силу т ги.The linear inductor motor has a sufficiently high specific gravity, however, it is characterized by the fact that, with de-energized control windings, the permanent magnets of the electromagnetic modules generate alternating parasitic gravity.

Недостатком известного устройства вл етс невысока точность регулировани силы т ги, обусловленна наличием значительной паразитной силы т ги.A disadvantage of the known device is the low accuracy of the control of traction force, due to the presence of significant parasitic traction force.

Целью изобретени вл етс повышение точности регулировани силы т ги за счет уменьшени паразитной силы г гиThe aim of the invention is to improve the accuracy of thrust force control by reducing the parasitic force gi

Поставленна цель достигаетс тем, что в известном линейном двухфазном индукторном двигателе, содержащем ферромагнитный зубчатый статор и подвижный элемент, состо щий из четырех электромагнитных модулей , каждый из которых включает в себ два П-образных магнитопровода, обмотку управлени и посто нный магнит, причем, зубцо- вые зоны статора и подвижного элемента имеют одинаковый шаг г , а электромагнитные модули разных фаз смещены относительно друг друга вдоль направлени движени на (л i- 1/4) i . выполнено смещение П-образных магнитопроводоз в каждом электромагнитном модуле друг относительно друга вдоль направлени движени на(п + 1/8) т , а электромагнитных модулей, принадлежащих одной фазе, - на (п + 1 /2) т , где п - любое целое число.The goal is achieved by the fact that in a known linear two-phase inductor motor comprising a ferromagnetic toothed stator and a movable element consisting of four electromagnetic modules, each of which includes two U-shaped magnetic cores, a control winding and a permanent magnet, and - the outer zones of the stator and the moving element have the same pitch r, and the electromagnetic modules of different phases are displaced relative to each other along the direction of motion by (l i - 1/4) i. U-shaped magnetic cores in each electromagnetic module are displaced relative to each other along the direction of movement by (n + 1/8) tons, and electromagnetic modules belonging to one phase are shifted by (n + 1/2) tons, where n is any integer number.

На чертеже представлена схема линейного двухфазного индукторного двигател The drawing shows a diagram of a linear two-phase inductor motor

Двигатель содержит ферромагнитный зубчатый статор 1 и подвижный элемент, состо щий из электромагнитных модулей 2, 3, 4 и 5. Каждый модуль включает в себ П-образные магнитопроводы 6 и 7, обмотку 8 управлени и посто нный магнит 9 возбуждени . Зубцовые зоны статора 1 и подвижного элемента имеют одинаковый шаг . Электромагнитные модули 2 и 4, 3 и 5, принадлежащие одной фазе, смешены относительно друг друга вдоль направлени движени на (п + 1 /2) г . Электромагнитные модули 2 и 3, 4 и 5, принадлежащие разным фазам, - на (п + 1/4) т .В каждом электромагнитном модуле П-образные магнитопроводы 6 и 7 взаимно смещены на (п-1 /8) т, где п - любое целое числоThe motor includes a ferromagnetic toothed stator 1 and a movable element consisting of electromagnetic modules 2, 3, 4 and 5. Each module includes U-shaped magnetic cores 6 and 7, a control winding 8 and a permanent excitation magnet 9. The tooth zones of the stator 1 and the movable element have the same pitch. Electromagnetic modules 2 and 4, 3 and 5, belonging to the same phase, are mixed relative to each other along the direction of motion by (n + 1/2) g. Electromagnetic modules 2 and 3, 4 and 5, belonging to different phases, - by (n + 1/4) tons. In each electromagnetic module, the U-shaped magnetic cores 6 and 7 are mutually shifted by (n-1/8) t, where n - any integer

Линейный двухфазный индукторный двигатель работает следующим образом.Linear two-phase inductor motor works as follows.

Управление двигателем осуществл етс путем запитки его обмоток синусоидаль- ным и косинусоидальным токами равной амплитудыThe motor is controlled by feeding its windings with sinusoidal and cosine-like currents of equal amplitude.

д 10 sin ((р - д ). В I0 cos (р - ),d 10 sin ((p - d). In I0 cos (p -),

10ten

где (р2лwhere (r2l

х - угол, определ ющий поло5x is the angle defining polo5

00

5five

00

жение подвижного элемента двигател относительно статора 1,the life of the moving element of the engine relative to the stator 1,

х - линейное положение подвижного элемента,x is the linear position of the movable element,

т - шаг зубцовых зон двигател .t is the pitch of the dentate zones of the engine.

to амплитуда токов.to amplitude currents.

Токи управлени д и Q формируютс в соответствии с информацией о положении подвижного элемента в каждый момент времени Сила т ги регулируетс с помощью амплитуды токов управлени The control currents g and q are formed in accordance with the information about the position of the moving element at each time point. The thrust force is controlled by the amplitude of the control currents.

Определим силу т ги, развиваемую двигателем .Let us determine the force of gi developed by the engine.

Воспользуемс известной методикой расчета электромагнитных модулей, в соответствии с которой т говое усилие модул определ етс как сумма усилий, развиваемых его полюсами Эти составл ющие т гО- вого усили определ ютс из схемы замещени электромагнитного модул We use the well-known method of calculating electromagnetic modules, in accordance with which the tractive force of a module is defined as the sum of the efforts developed by its poles. These components of the gross force are determined from the replacement circuit of an electromagnetic module.

Получим, что электромагнитные модули 2 и 3 будут развивать т говые усили We obtain that electromagnetic modules 2 and 3 will develop tractive forces.

А (Г)}A (T)}

4040

(0-707 K2-K.OFox(s,n ()-icos j (0-707 K2-K.OFox (s, n () -icos j

/;/;

гдек1 д0 +Am + Ар К2-2д0+ А™ + A/j . кз + + Am + АО, gdek1 d0 + Am + Ap K2-2d0 + A ™ + A / j. KS + + Am + AO,

Am и Ас; - внутренн Mai нитна проводимость и проводимость рассе ни посто нного магнита,Am and Ac; - the internal conductivity and conductivity of the dispersion of a permanent magnet,

Fm - МДС посто нного магнита, д0 и gi - посто нна составл юща и амплитуда изменени магнитной проводимости зазора между статором и полюсом модул ,Fm is the constant magnet MDS, d0 and gi is the constant component and the amplitude of the change in the magnetic conductivity of the gap between the stator and the pole of the module,

W - число витков обмотки управлени . Поскольку т говое усилие, развиваемое электромагнитным модулем 4 равно т говому усилию модул 2, а т говое усилие, развиваемое модулем 5, равно т говомуусилию модул 3, то сила т ги линейного двигател , равна сумме т говых усилий всех электромагнитных модулей, будет павнойW is the number of turns of the control winding. Since the thrust force developed by the electromagnetic module 4 is equal to the thrust force of module 2, and the thrust force developed by module 5 is equal to the thrust force of module 3, the thrust force of the linear motor is equal to the sum of the thrust forces of all electromagnetic modules

9i9i

F 2 Fo ( 0,924 Fm Am - у Fo cos 4 p }F 2 Fo (0.924 Fm Am - y Fo cos 4 p}

гдеWhere

0.707 Kg - К. 0.7Q7 -0.293 2g02g00.707 Kg - K. 0.7Q7 -0.293 2g02g0

Теперь оценим возникающую паразитную силу т ги.Now let us estimate the parasitic force that arises.

Воспользуема следующей методикой расчета.We use the following method of calculation.

Определим паразитную силу т ги AF как сумму паразитных т говых усилий, создаваемых всеми П-образными магнито- проводами подвижного элемента двигател , т.е.Let us define the parasitic force of the AF ti as the sum of parasitic tractive forces created by all U-shaped magnetic conductors of the moving element of the engine, i.e.

,(Ґ)., (Ґ).

J i Примем П-образный магнитопровод 6J i Take the U-shaped magnetic circuit 6

электромагнитного модул 2 в качестве базового , т.е.electromagnetic module 2 as a base, i.e.

fi(( Р)fi ((P)

Представим паразитное т говое усилие базового П-образного магнитопровода в виде р да Фурье т.е. ооImagine the parasitic traction force of the base U-shaped magnetic circuit in the form of a Fourier series, i.e. oo

f ( fl Sin ().f (fl Sin ().

где fi и (р - амплитуда и начальное смещение i-ой гармоники.where fi and (p - amplitude and initial displacement of the i-th harmonic.

Примем, что паразитные т говые усили П-образных магнитопроводов совпадают по форме, но смещены друг относительно друга на соответствующие углы , т.е.Let us assume that the parasitic tractive forces of the U-shaped magnetic cores coincide in shape, but are displaced relative to each other by the corresponding angles, i.e.

f|(P)f(p + fl-1)J).f | (P) f (p + fl-1) J).

Получим, что паразитна сила т ги будет равнойWe obtain that the parasitic force t g g will be equal to

„f 27sin(iy + ijf + /) 1 1 „F 27sin (iy + ijf + /) 1 1

Из анализа полученного результата следует , что паразитна сила т ги Л F может содержать только гармоники, ,16... Остальные гармоники,From the analysis of the result obtained, it follows that the parasitic force of the power of L F can only contain harmonics,, 16 ... The rest of the harmonics,

1 (2п+1); }М,2,4; ,1,21 (2n + 1); } M, 2.4; , 1,2

исключаютс из-за взаимной компенсации их каждых восьми слагаемых.are excluded due to the mutual compensation of their every eight components.

Аналогичным образом определим силу т ги, развиваемую известным линейным двигателем, и возникающую при этом паразитную силу т ги.In a similar way, we determine the force of gi developed by a known linear motor and the parasitic force of gi arising in this case.

Получим, что при запитке обмоток управлени токамиWe obtain that when powering the current control windings

sin (f), cos p , известный двигатель будет развивать силу т ги sin (f), cos p, the famous engine will develop the power of gi

9i9i

F 2(FmAi, -y)F0sin4,F 2 (FmAi, -y) F0sin4,

Возникающа паразитна сила т ги будет равнойThe resulting parasitic force will be equal to

-0°-0 °

Л F 4Ј г, (sin (i у + /}) + sin (i p +1 у + ул)L F 4Ј g, (sin (i y + /}) + sin (i p +1 y + st)

и может содержать все гармоники за исключениемand may contain all harmonics except

2(2пН). .1,2....2 (2пН). .1,2 ....

Полученные результаты непосредственно подтверждают преимущество предлагаемого линейного индукторного двигател по сравнению с известным. В предлагаемомThe results obtained directly confirm the advantage of the proposed linear inductor motor in comparison with the known one. In the proposed

двигателе обеспечиваетс взаимна компенсаци паразитных т говых усилий, но при этом не оказываетс заметного вли ни на управл емую силу т ги.The motor is provided with mutual compensation of parasitic traction efforts, but it does not have a noticeable effect on the controlled traction force.

Claims

Thus, the proposed linear inductor motor has an advantage over the known motor, since it provides for mutual compensation of parasitic tractive forces, i.e. Greater thrust control accuracy is achieved. In this case, the controlled traction characteristics of the engine remain essentially unchanged. Claims of the invention Linear two-phase inductor

a motor comprising a ferromagnetic toothed stator and a movable element consisting of four electromagnetic modules, each of which includes two U-shaped magnetic circuits, a control winding and a permanent magnet,

the tooth zones of the stator and the moving element have the same pitch r and the electromagnetic modules of different phases are displaced relative to each other along the direction of motion by (n + 1/4) 4. distinguished by the fact that, in order to increase the accuracy of control of the thrust force, U-shaped mag - nitroprovods in each module are displaced relative to each other along the direction of motion by (n + 1/8) g, and electromagnetic modules belonging to the same phase - by (n + 1/2) t. where n is any integer.

2 t ffTr 8 tons Y