ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ ВОЗВРАТНО-ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ ВОЗВРАТНО-ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ


RU (11) 2260893 (13) C2

(51) 7 H02K33/12 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
к патенту Российской Федерации 
Статус: по данным на 05.02.2007 - прекратил действие, но может быть восстановлен 

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

Документ: В формате PDF 
(14) Дата публикации: 2005.09.20 
(21) Регистрационный номер заявки: 2003136134/11 
(22) Дата подачи заявки: 2003.12.11 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2003.12.11 
(43) Дата публикации заявки: 2005.05.20 
(45) Опубликовано: 2005.09.20 
(56) Аналоги изобретения: SU 1012399 А, 15.04.1983. SU 686126 А, 15.09.1979. US 3585458 А, 15.06.1971. 
(72) Имя изобретателя: Чуркин И.М. (RU) 
(73) Имя патентообладателя: Тольяттинский государственный университет (RU) 
(98) Адрес для переписки: 445667, Самарская обл., г. Тольятти, ГСП, ул. Белорусская, 14, УНИ, ПЛО 

(54) ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ ВОЗВРАТНО-ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ
Электрический двигатель возвратно-поступательного движения состоит из цилиндрической формы ферромагнитного индуктора с обмоткой возбуждения и помещенного внутрь индуктора ферромагнитного подвижного якоря с короткозамкнутой обмоткой. Соотношение числа обмоток индуктора к числу обмоток якоря равно 2. Обмотка якоря расположена между обмоток индуктора с большим смещением к одной из них. Магнитопровод обмотки якоря образует единую магнитную цепь с магнитопроводом одной обмотки индуктора. Такое выполнение электродвигателя обеспечивает уменьшение массы его якоря и повышение надежности. 1 ил. 




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


\Изобретение относится к области электромеханики, в частности к электрическим двигателям возвратно-поступательного движения (в.п.д.) с обмоткой возбуждения на индукторе и короткозамкнутой обмоткой на якоре. Такого рода двигатели часто в литературе называются индукционно-динамическими двигателями.

Известен электрический двигатель возвратно-поступательного движения индукционно-динамического типа, состоящий из плоского ферромагнитного индуктора с обмоткой возбуждения и якоря с короткозамкнутой обмоткой [1]. Недостатком такого электродвигателя является низкий кпд энергопреобразования, обусловленный значительными потоками рассеяния.

Существенно большим кпд обладает электродвигатель цилиндрической формы с ферромагнитными якорем и индуктором [2]. Однако такой двигатель выполняет работу, определяемую его функциональным назначением, при перемещении якоря лишь в одно крайнее положение, когда электромагнитная энергия преобразуется в механическую энергию движущегося якоря. Перемещение якоря назад (в другое крайнее положение) осуществляется под действием энергии, запасенной в упругих элементах, работа двигателем при этом не выполняется. Это снижает технические возможности и частоту повторения двигателем рабочих циклов.

В [3] (прототип) приведен двигатель, работа которым выполняется при перемещении его якоря как в одну, так и в другую сторону. Двигатель состоит из одной обмотки индуктора и двух обмоток якоря. Индуктор и якорь снабжены цилиндрическими магнитопроводами.

При необходимости переместить якорь двигателя в одну сторону по одной из обмоток индуктора пропускают импульс тока и электромагнитные силы действуют между этой обмоткой и одной из обмоток якоря, когда необходимо якорь двигателя переместить в другую сторону, вновь пропускают через эту же обмотку индуктора импульс тока, но теперь электромагнитные силы действуют между той же обмоткой индуктора, но уже другой, второй обмоткой якоря.

К недостаткам конструкции двигателя следует отнести следующее:

1. Обмотка индуктора, выполняемая многовитковой и с хорошей изоляцией, нагревается током в два раза больше, чем обмотка якоря, выполняемая одновитковой и не требующая специальной изоляции (обмотка индуктора запитывается импульсным током при каждом включении двигателя, а по обмоткам якоря ток протекает поочередно).

Это снижает надежность обмотки индуктора и двигателя в целом.

2. В конструкции двигателя по прототипу отношение числа обмоток индуктора к числу обмоток якоря равно 1/2. Поэтому при перемещении якоря как в одну, так и в другую сторону лишь одна из двух обмоток якоря с ферромагнитным магнитопроводом оказывается активным элементом якоря двигателя, а вторая обмотка с магнитопроводом остаются пассивными элементами, увеличивающими массу якоря. А это снижает кпд и быстродействие двигателя.

Целью предлагаемого изобретения является уменьшение массы якоря двигателя и повышение надежности. 

Цель достигается тем, что в предлагаемой конструкции двигатель выполнен с соотношением числа обмоток индуктора к числу обмоток якоря равным 2, обмотка якоря расположена между обмоток индуктора с большим смещением к одной из них, обеспечивающим неодинаковое перекрытие пазов, причем магнитопровод обмотки якоря образует единую магнитную цепь с магнитопроводом одной обмотки индуктора. 

На чертеже изображен предлагаемый электродвигатель при верхнем (вид слева) и нижнем (вид справа) крайних (исходных) положениях якоря.

Стопорное устройство 1 двигателя жестко закреплено к индуктору 2, выполненному цилиндрическим ферромагнитным, например шихтованным из электротехнической стали и собранным в корпусе 3. В пазах индуктора расположены обмотки возбуждения 4, 5, расстояние X между которыми, может быть равным и нулю. Внутри индуктора, подвижно относительно его, помещен ферромагнитный якорь 6 с короткозамкнутой обмоткой 7, высота которой h.

Обмотка 7 якоря расположена между обмотками 4 и 5 индуктора, соосно с ними и смещена относительно середины каждой из них на расстоянии у1 и у2 соответственно. Причем у1у 2. Таким смещением обмотки 7 относительно обмоток 4 и 5 обеспечивается перекрытие пазов обмотки 7 и одной из обмоток 4 или 5 на величину . 

Якорь 6 с индуктором связан посредством фланца 8 и перекидного подпружинивающего устройства 9.

Следует отметить, что число обмоток 4 или 5 может быть и больше 2, но кратным 2. Число обмоток 7 якоря всегда в 2 раза меньше, чем обмоток индуктора.

В исходном положении, например, указанном на фиг.1 слева, якорь 6 подпружинивающим устройством 9 поджат к стопорному устройству 1, обмотка 7 якоря смещена относительно обмотки 5 на расстояние y1, a относительно обмотки 4 на расстояние у2 , причем у2>у1. Паз обмотки 7 перекрывает паз обмотки 5 на величину 5. В связи с этим магнитопровод обмотки 7 якоря 6 образует единую магнитную цепь только с магнитопроводом обмотки 5.

При подаче в обмотку 5, смещенную относительно обмотки 7 на расстояние у1, импульса тока i1 (t)(+) в магнитной системе двигателя возбуждается импульсный магнитный поток Ф(t). В результате хорошей магнитной связи обмоток 5 и 7, магнитопроводы которых образуют единую магнитную цепь, в обмотке 7 индуцируется ток i2(t)(-) обратной полярности. Ток i2(t) обуславливает магнитный поток, способствующий замыканию основной части потока Ф(t) через рабочий зазор , равный перекрытию пазов обмоток 5 и 7. Взаимодействие двух контуров (5 и 7) с токами i1(t) и i2(1) проявляется в действии на якорь 6 импульса силы F=i2·i 1·dM/d, где М - взаимоиндуктивность. Перемещаясь, якорь 6 совершает какую-то механическую работу, определяемую его назначением, а обмотка 7 выходит из зоны взаимодействия с обмоткой 5, запитанной током i1(t). При этом перекрытие пазов обмоток 5 и 7 уменьшается, а перекрытие паза обмотки 7 с обмоткой 4 увеличивается, целостность магнитной цепи, образованной магнитопроводами обмоток 5 и 7, нарушается, а создается магнитная цепь, составленная из того же магнитопровода обмотки 7 и магнитопровода теперь уже обмотки 4. По мере перемещения якоря 6 перекрытия пазов , взаимоиндуктивность М, а потому и усилие F между обмотками 5 и 7 уменьшаются до нуля. Обмотку 5 обесточивают. При дальнейшем перемещении якоря под действием инерционных сил или сил предварительно сжатых упругих элементов перекидного подпружинивающего устройства взаимоиндуктивность и перекрытие пазов между обмотками 7 и теперь уже обмотками 4 возрастают до начальных значений М и . 

В конце рабочего хода якоря практически вся его энергия расходуется на выполнение механической работы, характер которой определяется назначением двигателя, и лишь небольшая часть энергии якоря рассеивается при его соударении со стопорным устройством 1.

После перемещения якоря 6 двигателя на расстояние «а» он поджимается к стопорному устройству 1 перекидным подпружинивающим устройством 9 и удерживается им в нижнем крайнем положении (фиг.1 справа), характеризующимся перекрытием пазов обмоток 7 и 4, смещением у2<у1 и образованием магнитопроводами этих обмоток единой магнитной цепи.

Для повторного срабатывания двигателя переменным или импульсным током запитывают теперь уже обмотку 4 индуктора, имеющую у2 <у1. При этом электромагнитные процессы в двигателе повторяются. Отличие будет лишь в том, что теперь якорь будет перемещаться вверх, совершая как и при перемещении вниз, какую-то работу. По перемещении вверх на расстояние «а» якорь 6 двигателя вновь перекидным устройством 9 устанавливается в исходном положении, обеспечивающем перекрытие пазов обмоток 5 и 7 на величину , смещение y2>y1 и образование магнитопроводами этих обмоток единой магнитной цепи.

Таким образом, в предлагаемой конструкции двигателя одна обмотка индуктора служит для перемещения якоря вниз, а другая - для перемещения якоря вверх. При этом обмотка 7 служит для перемещения якоря как вверх, так и вниз. 

На чертеже не показан предмет, воздействуя на который якорь двигателя совершает механическую работу. Характер этой работы может быть самый разнообразный. Это и нанесение механических ударов с целью выполнения технологических операций, привод в действие возвратно-поступательных механизмов и т.д.

Использование конструкции двигателя с соотношением числа обмоток индуктора к числу обмоток якоря равным 2 уменьшает массу якоря по сравнению с прототипом в 2 раза. Объясняется это тем, что длина якоря, а потому и его масса при прочих равных условиях определяется числом обмоток якоря.

Уменьшение массы якоря позволяет увеличить кпд быстродействия и удельную мощность двигателя.

В предлагаемой конструкции двигателя в отличие от прототипа обмотки индуктора, выполняемые многовитковыми с хорошей изоляцией, работают поочередно и при прочих равных условиях нагреваются в 2 раза меньше, что повышает по сравнению с прототипом надежность ее работы. Обмотка якоря, выполняемая короткозамкнутой и одновитковой, не требует специальной изоляции, а потому в 2 раза больший ее нагрев по сравнению с обмоткой индуктора не снизит надежность ее работы.

Предлагаемую конструкцию двигателя предполагается использовать для привода вибратора источника сейсмических волн. Это позволит заменить дорогостоящий и не технологичный в изготовлении привод вибратора на электромеханический.

ЛИТЕРАТУРА

1. Патент США № 3585458, кл. 317-156, 1969.

2. Чуркин И.М. Электрический двигатель возвратно-поступательного движения. А.С. № 1012399, бюл. 14, 1983.

3. А.И.Блудов, A.M.Еленкин, В.В.Ивашин. Быстродействующий возвратно-поступательный механизм с электромагнитным ускорением и торможением П.Т.Э. № 4, 1973, стр.241-243.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


Электрический двигатель возвратно-поступательного движения, состоящий из цилиндрической формы ферромагнитного индуктора с обмоткой возбуждения и помещенного внутрь индуктора ферромагнитного подвижного якоря с короткозамкнутой обмоткой, отличающийся тем, что двигатель выполнен с отношением числа обмоток индуктора к числу обмоток якоря, равному 2, обмотка якоря расположена между обмоток индуктора с большим смещением к одной из них, магнитопровод обмотки якоря образует единую магнитную цепь с магнитопроводом одной обмотки индуктора.





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