ДВИГАТЕЛЬ С ШАГОВЫМ ВРАЩЕНИЕМ ЯКОРЯ

ДВИГАТЕЛЬ С ШАГОВЫМ ВРАЩЕНИЕМ ЯКОРЯ


RU (11) 2046522 (13) C1

(51) 6 H02K37/00 

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

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

(21) Заявка: 4871016/07 
(22) Дата подачи заявки: 1990.08.21 
(45) Опубликовано: 1995.10.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Авторское свидетельство СССР N 350104, кл. H 02K 37/10, 1970. 
(71) Заявитель(и): Утемов Лев Михайлович; Гуревич Эдгар Залманович 
(72) Автор(ы): Утемов Лев Михайлович; Гуревич Эдгар Залманович 
(73) Патентообладатель(и): Утемов Лев Михайлович; Гуревич Эдгар Залманович 

(54) ДВИГАТЕЛЬ С ШАГОВЫМ ВРАЩЕНИЕМ ЯКОРЯ 

Применение: для транспортирования жидких, газо- и парообразных сред под высоким давлением. Сущность изобретения: в двигателе с шаговым вращением якоря, содержащем полый сердечник, установленный на подшипниках, якорь, установленный на полом сердечнике, статор в виде ярма с выступами, содержащими участок из ферромагнитного материала, установленный герметично в стенке немагнитного цилиндра, установленного между статором и якорем, фланцы для стыковки двигателя с соседними герметичными полостями, участок выступа ярма выполнен не менее чем из двух стержней, установленных радиально, один фланец жестко установлен на цилиндре, другой - свободно на поверхности цилиндра, а подшипники полого сердечника установлены в расточке цилиндра. 4 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к электрическим машинам, а именно к электродвигателям с шаговым вращением якоря преимущественно для транспортирования жидких, газо- и парообразных сред под высоким давлением, особенно для приведения в действие запорно-регулирующих органов трубопроводных арматур.

Известен асинхронный двигатель с вращением якоря, содержащий магнитопровод статора, включающий ярмо с пазами, в которых расположены распределенные обмотки, и якорь.

Якорь такого двигателя не герметизирован, что ограничивает технологические возможности двигателя.

Известен двигатель с шаговым вращением якоря, содержащий магнитопровод статора, включающий ярмо с выступами, на которых расположены сосредоточенные обмотки, и якорь, принятый за прототип.

Недостатком прототипа также является отсутствие герметизации якоря, что ограничивает технологические возможности двигателя, в частности, для приведения в движение органов внутри сосудов или трубопроводов без использования сальникового уплотнения. Последнее усложняет эксплуатацию и снижает надежность оборудования.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей за счет герметизации якоря, что позволяет исключить сальниковое уплотнение трубопроводной арматуры при использовании двигателя в качестве привода. Целью является также создание двигателя, который может быть вмонтирован в разъем трубопровода для транспортирования текучей среды с перемешиванием под высоким давлением и др.

Для достижения цели двигатель с шаговым вращением якоря, содержащий магнитопровод статора, включающий ярмо с выступами, на которых расположены сосредоточенные обмотки, и якорь, снабжен цилиндром из немагнитного материала, установленным между статором и якорем, пpичем каждый выступ ярма содержит участок из ферромагнитного материала, герметично установленный не менее чем в одном отверстии стенки цилиндра. Участок выступа ярма может быть выполнен в виде пробки, наружная цилиндрическая поверхность которой установлена на уровне наружной цилиндрической поверхности цилиндра, или может быть выполнен в виде конца выступа ярма, причем выступ выполнен в виде стержня, свободно установленного относительно ярма, или может быть выполнены в виде не менее чем двух стержней. Цилиндр может быть снабжен на обоих концах фланцами, а якорь концентрично установлен на полом сердечнике.

На фиг. 1 показан предлагаемый двигатель, разрез; на фиг.2 показано сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 и 4 показаны варианты выполнения двигателя.

Двигатель содержит магнитопровод статора, включающий ярмо с выступами. В одном из вариантов (фиг.1 и 2) ярмо 1 с участком 2 выступа выполнено в виде штампованных пластин. Другой участок выступа выполнен в виде пробки 3 из ферромагнитного материала (железо, сталь), герметично, например, посредством сварки, пайки, герметика и др. установленной в отверстии стенки цилиндра 4 из немагнитного материала, например немагнитной стали, металлокерамического композитного материала и др. Участок 2 выступа ярма 1 охвачен катушкой 5 электрической обмотки статора. Наружная цилиндрическая поверхность 6 пробки 3 установлена на уровне наружной цилиндрической поверхности 7 цилиндра 4, что обеспечивает осевой сдвиг статора (без участков 3) и съем его с цилиндра. В данном варианте относительно мала часть объема магнитопровода из сплошного материала, что снижает вихревые потери.

В варианте согласно фиг.3 ярмо 8 выполнено в виде цельного или набранного из штампованных частей кольца. Выступ ярма как участка магнитопровода выполнен в виде стержня 9, содержащего концевой участок 10, герметично установленный в отверстии цилиндра 4. Стержень 9 может быть выполнен из железа или стали, а участок 10 уплотнен в цилиндре 4, как указано выше для варианта согласно фиг.1 и 2. Стержень 9 охвачен катушкой 5. Данный вариант обеспечивает удобство эксплуатации ввиду того, что для замены катушки достаточно снять только ярмо 8, т.е. произвести минимум разборочно-сборочных операций. Кроме того, обеспечивается повышенная магнитодвижущая сила за счет возможности размещения повышенного количества витков катушек 5.

В варианте согласно фиг.4 ярмо 1 с участком 2 выступа выполнено как в варианте согласно фиг. 1 и 2. Другой участок выступа ярма выполнен в виде множества стержней 11, герметично установленных посредством сварки, пайки или другими способами в стенке цилиндра 4. Данный вариант отличается минимальным объемом сплошного материала магнитопровода и минимальными вихревыми потерями.

Цилиндр 4 на обоих концах может быть снабжен фланцами 12 и 13 с канавками 14 под уплотняющие прокладки. Фланец 13 является накидным и крепится посредством двух полуколец 15, что позволяет снять с цилиндра 4 магнитопровод статора с катушками 5. Посредством фланцев 12 и 13, уплотняющих прокладок и крепежных деталей (не показаны) цилиндр 4 может быть герметично присоединен к трубопроводной арматуре, концам трубопроводов или аппаратов (не показаны).

Якорь 16 из ферромагнитного материала с выступами 17 посредством полого сердечника 18 на подшипниках 19 и 20 установлен в цилиндре 4. Выступы 17 могут быть выполнены в виде полюсов постоянным магнитов. В полости сердечника 18 могут быть установлены шнек или лопатки (не показаны). Возможен вариант, когда фланец 13 отсутствует, цилиндр 4 заглушен с одной стороны и сердечник 18 выполнен сплошным. В варианте согласно фиг.1 и 2 обеспечивается проток среды через полость сердечника 18, а при наличии в полости сердечника, например, шнека или лопаток обеспечивается перемешивание или дозированная подача среды. Концы сердечника 18 могут быть выполнены с возможностью соединения их с вращаемыми частями, находящимися в герметичных полостях, присоединенных к двигателю аппаратов. Количество выступов 17 якоря меньше количества выступов ярма статора, что обеспечивает известный шаговый принцип вращения якоря, если обмотки статора соединены с известным источником импульсов тока.

Двигатель действует следующим образом.

Текучая среда под давлением заполняет полость цилиндра 4 и герметичные полости присоединенных аппаратов. Импульсы тока поочередно подаются в пары катушек, расположенных противоположно одна другой. При этом ближайшие выступы 17 якоря притягиваются к возбужденным полюсам (выступам ярма) статора, якорь вместе с сердечником совершает шаг поворота.

При непрерывной подаче импульсов тока якорь совершает прерывистое вращательное движение с некоторой частотой вращения, определяемой и регулируемой частотой импульсов. Для реверсирования вращения якоря меняется направление подачи импульсов, например, с подачи по часовой стрелке на подачу против часовой стрелки. Если сердечник 18 соединен с приводным механизмом, последний приводится во вращение и перемещает, например, запорный орган трубопроводной арматуры. Если двигатель используется для непосредственного воздействия на среду и содержит в полости сердечника 18 лопатки, то при вращения якоря и сердечника среда перемешивается и дозированно подается из одного аппарата в другой. Дозирование подачи осуществляется изменением частоты импульсов и соответственно частоты вращения якоря. Через полый сердечник 18 также может подаваться одна среда для смешивания с другой, в частности, под высоким давлением.

Эффективность устройства обусловлена следующим.

Наличие толстостенного цилиндра и участков ярма, герметично и прочно установленных в стенке цилиндра, позволяет герметизировать якорь и обеспечить передачу вращательного движения в герметичный объем без посредства сальниковых уплотнений, сильфонов и других изнашиваемых элементов, причем давление в полости цилиндра может достигать сотни кгс/см2. При частоте вращения якоря до 20-30 об/мин частота импульсов тока и магнитного потока в каждом полюсе магнитопровода не превышает 2-3 импульса в секунду, что не вызывает значительных вихревых потерь в участках магнитопровода, выполненных из сплошного материала. Низкая частота вращения якоря позволяет исключить редуктор, например, в приводе запорной арматуры. В отличие от известных шаговых двигателей при низкой частоте вращения масса якоря и мощность двигателя могут быть значительно увеличены. Наличие двух герметичных входов в полость двигателя существенно расширяет технологические возможности использования двигателя, например, в области химии. Двигатель может быть использован в энергетике, нефтегазовой промышленности, химии и др. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



ДВИГАТЕЛЬ С ШАГОВЫМ ВРАЩЕНИЕМ ЯКОРЯ, содержащий полый сердечник, установленный на подшипниках, якорь, установленный на полом сердечнике, статор в виде ярма с выступами, содержащими участок из ферромагнитного материала, установленный герметично в стенке немагнитного цилиндра, установленного между статором и якорем, фланцы для стыковки двигателя с соседними герметичными устройствами, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей за счет повышенного давления среды внутри цилиндра, расширения пределов регулирования частоты вращения якоря и упрощения конструкции, участок выступа ярма выполнен не менее чем из двух стержней, установленных радиально, один фланец жестко установлен на цилиндре, а другой свободно на цилиндрической поверхности цилиндра, а подшипники полого сердечника установлены в расточке цилиндра.




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