СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЛИНЕЙНЫМ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЛИНЕЙНЫМ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ


RU (11) 2050674 (13) C1

(51) 6 H02K41/025 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 20.11.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 5019418/07 
(22) Дата подачи заявки: 1991.12.26 
(45) Опубликовано: 1995.12.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Авторское свидетельство СССР N 917271, кл. H 02K 41/025, 1980. Авторское свидетельство СССР N 1007164, кл. H 02K 41/025, 1983. Михалев Ю. О. Классификация и анлиз магнитожидкостных уплотнений.- Механизация и автоматизация производства. 1990, N 4, с.21. 
(71) Заявитель(и): Московский автомеханический институт 
(72) Автор(ы): Петленко Б.И. 
(73) Патентообладатель(и): Московский автомеханический институт 

(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЛИНЕЙНЫМ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ 

Использование: в линейных электроприводах широкого назначения. Сущность изобретения: управление линейным электроприводом осуществляют изменением проводимости в пределах зубцового деления слоя управления, в пределах зубцового деления в электроприводе, содержащем индуктор 1 с многофазной обмоткой 2 и зубцами 3 и вторичный элемент 4. Слой управления размещен в диэлектрической оболочке между индуктором и вторичным элементом 4, заполненной магнитной жидкостью. Проводимость ее регулируется дополнительной обмоткой. При этом из предельных значений сигнала магнитная жидкость располагается равномерно по толщине оболочки 6 и практически весь магнитный поток шунтируется ею. При этом электропривод не развивает тягового усилия. При другом предельном значении сигнала управления объемная концентрация магнитной жидкости становится наибольшей в области зубцов 3 индуктора, а над пазами минимальная. При этом тяговое усилие наибольшее. 7 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к электротехнике.

Известен способ управления линейным электроприводом, который реализуется в известном устройстве и состоит в том, что управляют линейным электроприводом за счет регулирования рабочего магнитного потока взаимоиндукции элементов электропривода путем изменения магнитной проницаемости рабочего зазора подмагничиванием слоя управления, изменяющего соотношения магнитных проводимостей магнитных цепей потоков взаимоиндукции и рассеяния.

Известен также способ управления линейным электроприводом, принятый в качестве прототипа, который состоит в том, что регулирование потока взаимоиндукции индуктора и вторичного элемента осуществляется за счет изменения магнитной проводимости для потоков взаимоиндукции и рассеяния в пределах зубцового деления с помощью слоя управления.

В известных способах реализуется ограниченный диапазон регулирования, что обусловлено ограниченным диапазоном изменения магнитной проницаемости слоя управления. Предельно максимальное тяговое усилие Fmax привода возможно при магнитной проницаемости ферромагнитного слоя управления су, равной o, и нулевое минимальное Fmin= 0 при су=. Физически ни то, ни другое не достижимо. Таким образом, в известных устройствах Fmin' > 0 и Fпр' < Fmax. Это приводит к сужению диапазона регулирования Fпр' Fmin'.

Задачей изобретения является создание способа управления линейным электроприводом, обеспечивающего расширение диапазона регулирования.

Сущность изобретения заключается в способе управления линейным электроприводом путем регулирования рабочего потока взаимоиндукции индуктора и вторичного элемента за счет изменения магнитной проводимости в пределах зубцового деления ферромагнитного слоя управления, в котором магнитные проводимости изменяют путем использования в качестве слоя управления магнитной жидкости, при этом регулирование ее проводимости осуществляют перераспределением объемной концентрации, причем большая объемная концентрация магнитной жидкости в зубцовой зоне соответствует большим значениям тягового усилия привода.

Отличие описанного способа управления линейным электроприводом от известного состоит в том, что в качестве слоя управления используют магнитную жидкость, при этом регулирование ее проводимости осуществляют перераспределением объемной концентрации, причем большая объемная концентрация магнитной жидкости в зубцовой зоне соответствует большим значениям тягового усилия привода.

Технический результат от использования изобретения заключается в повышении быстродействия и надежности электропривода. Следует отметить, что при одинаковой объемной концентрации (толщине) магнитной жидкости вдоль зазора магнитный поток индуктора шунтируется ею. Это обусловлено значительными величинами магнитных проницаемости и проводимости и проводимости магнитной цепи для нерабочего потока рассеяния. Магнитная проводимость цепи для рабочего потока взаимоиндукции и сам поток минимальны. Поэтому минимально и тяговое усилие линейного электропривода. При перераспределении объемной концентрации магнитной жидкости в зазоре в пределах зубцового деления индуктора так, что ее толщина (объемная концентрация) над зубцом увеличивается, а над пазом уменьшается, проводимость магнитной цепи для потока взаимоиндукции, сам рабочий поток и тяговое усилие привода становятся большими. Нерабочий поток рассеяния оказывается незначительным. Таким образом, увеличение объемной концентрации магнитной жидкости над зубцами и ее уменьшение над пазами приводят к управляемому изменению тягового усилия привода от нуля до максимального значения. Соответственно изменению предельного и минимального тягового усилия до значения Fпр __ Fmax и Fmin __ 0 увеличивается по сравнению с прототипом диапазон регулирования привода до величины 1 Fmax 0> Fпр' Fmin.

На фиг. 1 показана схема линейного электропривода с находящейся в диэлектрической оболочке магнитной жидкостью в случае отсутствия управляющего воздействия, при этом слой магнитной жидкости в пределах зубцового деления имеет одинаковую объемную концентрацию (толщину) и полностью шунтирует магнитный поток индуктора; на фиг. 2 показано сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 приведена схема, соответствующая максимальной объемной концентрации магнитной жидкости в области зубцов индуктора и минимальной в области пазов, обеспечивающая наибольшие рабочий поток взаимоиндукции и тяговое усилие привода; на фиг. 4 схема привода при распределении объемной концентрации магнитной жидкости, промежуточном по сравнению с представленными на фиг. 1 и 3, т. е. с частичным шунтированием магнитного потока индуктора; на фиг. 5 упрощенная эквивалентная электрическая схема замещения магнитных цепей линейного электропривода; на фиг. 6 приведены механические характеристики привода, соответствующие различным режимам регулирования.

На фиг. 1-7 приняты следующие обозначения: Фр рабочий поток взаимоиндукции индуктора и вторичного элемента привода, Фш магнитный поток, шунтируемый слоем магнитной жидкости, Фи полный магнитный поток индуктора; F и V тяговое усилие и скорость перемещения привода соответственно, Zмб и Zмш магнитные сопротивления зазора и слоя магнитной жидкости для потоков Фр и Фш соответственно, изменяемые в процессе управления приводом, Zмб и Zмя соответственно суммарные магнитные сопротивления для потоков рассеяния (пазового, лобового и др) индуктора и магнитной цепи вторичного элемента для потока взаимоиндукции Фр, a, b, c положения потенциометров Zмб и Zмш при предельных и промежуточных значениях управляющего воздействия, соответствующих фиг. 1, 3, 4.

На фиг. 1-7 использованы элементы линейного электропривода: индуктор 1 с силовой многофазной обмоткой 2 и зубцами 3, вторичный элемент 4, магнитная жидкость 5, помещенная в диэлектрическую оболочку 6, расположенную между индуктором 1 и вторичным элементом 4, дополнительная обмотка 7.

При одном из предельных значений сигнала управления магнитная жидкость 5 располагается равномерно по толщине в оболочке 6 (фиг. 1). Практически весь магнитный поток Фи, создаваемый индуктором 1, шунтируется магнитной жидкостью 5, что соответствует положению "а" потенциометров Zмш и Zмб на фиг. 5. При этом в электроприводе по существу имеется лишь магнитный поток Фш (фиг. 1 и 2), а рабочий поток взаимоиндукции практически отсутствует (Фр 0) и электропривод не развивает тягового усилия (F 0). Механическая характеристика привода, формируемая при этом, имеет вид линии 10 на фиг. 6.

При другом предельном значении сигнала управления объемная концентрация (толщина) магнитной жидкости 5 над зубцами и пазами индуктора 1 в пределах зубцовых делений становится различной. Она наибольшая в области зубцов 3 индуктора, а над пазами минимальная (фиг. 3). Этому соответствует положение "с" потенциометров Zмш и Zмб на фиг. 5.

Магнитная проводимость для рабочего магнитного потока взаимоиндукции Фр между индуктором 1 и вторичным элементом 4 и соответственно поток Фр будут наибольшими. Практически весь поток Фи, создаваемый индуктором 1, становится рабочим Фр (фиг. 3). Он взаимодействует с вторичным элементом и создает наибольшее тяговое усилие (F=Fmax). При этом формируется механическая характеристика 8 (фиг. 6).

При сигналах управления, промежуточных между отмеченными предельными значениями, толщина магнитной жидкости 5 в пределах зубцового деления будет непостоянной, имея большее значение над зубцами 3. Распределение объемной концентрации магнитной жидкости (фиг. 4) будет промежуточной между показанными на фиг. 1 и 3. Такому значению сигнала управления соответствует положение b потенциометров Zмб и Zмш. При этом часть потока Фи, создаваемого индуктором 1, шунтируется магнитной жидкостью, образуя магнитный поток Фш, а другая образует рабочий поток Фр, проходящий во вторичный элемент и создающий тяговое усилие 0<F(фиг. 4). При этом формируется механическая характеристика 9, промежуточная между характеристиками 10 и 8 (фиг. 6).

Таким образом, изменением объемных концентраций магнитной жидкости 5 в небольших объемах полости оболочки 6, соответствующих зубцовому делению индуктора, обеспечивается регулирование тягового усилия линейного электропривода.

Данный способ принципиально отличается от прототипа с неизменной геометрией слоя управления. В нем изменение магнитной проводимости магнитных цепей для потоков Фш и Фр за счет применения в качестве слоя управления магнитной жидкости, ее перераспределения в пределах зубцового деления, приводящего к изменению геометрии слоя управления, не связано с изменением магнитной проницаемости слоя управления, на что имеются физические ограничения. Поэтому реализуется более широкий диапазон регулирования тягового усилия привода. Описанный способ может быть реализован с помощью устройства, представленного на фиг. 7. Кроме того на фиг. 7 показан постоянный магнитный поток Ф=, создаваемый обмоткой 7.

Обмотка 7 управления выполнена в виде проводников, охватывающих зубцы 3 индуктора 1 так, что направление тока в проводниках, находящихся по разные стороны зубцов, противоположно.

Линейный асинхронный электропривод работает следующим образом.

При подключении многофазной обмотки 2 индуктора 1 к питающей сети образуется бегущий магнитный поток Фи (на фиг. 7 не показан), часть которого рабочий поток взаимоиндукции Фр взаимодействует с вторичным элементом 4 и создает тяговое усилие F в плоскости чертежа фиг. 7. Другая часть потока индуктора Фш шунтируется магнитной жидкостью 5 в оболочке 6 и не создает тягового усилия. Величины потоков Фр и Фшизменяются в зависимости от соотношения объемных концентраций (толщин) магнитной жидкости над зубцом и пазом индуктора 1. Это соотношение определяется величиной тока в обмотке 7 управления на фиг. 7.

При подаче постоянного тока в обмотку 7 управления создается магнитный поток управления Ф=, проходящий через зубцы, вторичный элемент и спинку индуктора 1. Магнитная жидкость 5 втягивается в области с наибольшим значением напряженности постоянного магнитного поля, создаваемого током обмотки 7, т. е. в области между зубцами 3 и вторичным элементом 4. Таким образом, под действием управляющего тока в обмотке 7 управления толщина (объемная концентрация) магнитной жидкости 5 вдоль индуктора 1 становится различной большей над зубцами 3 и меньшей над пазами, как это показано на фиг. 4. Причем различие в распределении объемной концентрации магнитной жидкости вдоль индуктора возрастает с увеличением тока в обмотке 7 управления.

При отсутствии тока в обмотке 7 управления уровень магнитной жидкости 5 в оболочке 6 устанавливается одинаковым вдоль всего индуктора, как это показано на фиг. 1.

При наибольшем токе в обмотке 7 управления магнитная жидкость максимально втягивается в области с наибольшим значением напряженности магнитного поля, создаваемого этой обмоткой. При этом ее уровень и объемная концентрация над зубцами 3 индуктора 1 максимальна, а над пазами минимальна (фиг. 3).

Изменение объемной концентрации магнитной жидкости вдоль индуктора приводит к изменению соотношения магнитных проводимостей магнитных цепей потоков взаимоиндукции Фр, рассеяния Фш и тягового усилия привода, как это описано выше. Соответственно при отсутствии тока в обмотке 7 управления тяговое усилие электропривода равно нулю, формируется механическая характеристика 10 на фиг. 6. При максимальном токе в обмотке 7 управления тяговое усилие привода максимально F=Fmax, им формируется механическая характеристика 8 (фиг. 6). При промежуточных значениях тока управления в обмотке 7 формируется механическая характеристика V(F) 9 в интервале между линиями 10 и 8 на фиг. 6.

Таким образом, в отличие от известного изменение магнитных проводимостей магнитных цепей для потоков рассеяния и взаимоиндукции линейного электропривода в процессе управления с помощью магнитной жидкости осуществляется за счет изменения геометрии слоя управления и не связано с изменением его магнитной проницаемости, на которое имеются физические ограничения. Поэтому диапазон регулирования привода в описанном способе оказывается больше, чем в прототипе. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЛИНЕЙНЫМ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ, включающий регулирование рабочего потока взаимоиндукции индуктора и вторичного элемента за счет изменения проводимости в пределах зубцового деления слоя управления, отличающийся тем, что в качестве слоя управления используют магнитную жидкость, причем регулирование ее проводимости осуществляют перераспределением объемной концентрации, причем большая объемная концентрация магнитной жидкости в зубцовой зоне соответствует большим значениям тягового усилия привода.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Электроника и электротехника




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+автомобильная -сигнализация".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "датчик" будут найдены слова "датчик", "датчики" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("датчик!").


Металлоискатели и металлодетекторы | Электронные устройства охраны и сигнализации | Электронные устройства систем связи | Приемные и передающие антенны | Электротехнические и радиотехнические контрольно-измерительные приборы и способы электроизмерений | Электронные устройства пуска, управления и защиты электродвигателей постоянного и переменного тока | Электродвигатели постоянного и переменного тока | Магниты и электромагниты | Кабельно-проводниковые и сверхпроводниковые изделия


Рейтинг@Mail.ru