ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2091971

ЛИНЕЙНЫЙ ИНДУКЦИОННЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ

ЛИНЕЙНЫЙ ИНДУКЦИОННЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ

Имя изобретателя: Болюх В.Ф.,
Марков А.М.,
Лучук В.Ф.,
Щукин И.С.
Имя патентообладателя: Фирма "ТЭТРА-ИНТЕР", Лтд
Адрес для переписки: 
Дата начала действия патента: 19.09.1994

Использование: в силовых ударных приводах технологических механизмов, в качестве привода контактов быстродействующих коммутационных аппаратов. Сущность изобретения: линейный индукционный электродвигатель ударного действия состоит из ряда, например, из трех катушек: первой 1, средней 2 и последней 3, установленных вдоль оси x с возможностью перемещения, и ряда индуктивно связанных с катушками вторичных короткозамкнутых контура, например первого 4, последнего 5 и промежуточных 6. Крайний контур 4 катушки 1 прижат к упору 7, а крайний контур 5 катушки 3 прижат к подвижному бойку 6. Каждая катушка, например катушка 1, охвачена прилегающими к ней с торцевых сторон двумя контурами 4 и 6. Между смежными контурами 6 смежных катушек, например 1 и 2, размещены цилиндрические прокладки 9. Каждая катушка внутренней поверхностью прикреплена к наружной поверхности изоляционной кольцевой опоры 11, которая установлена между двумя охватывающими катушку контурами 4 и 6. Первичные катушки 1, 2 и 3 подключаются к источнику электроэнергии 21 таким образом, чтобы токи в смежных катушках были направлены в противоположные стороны. При возбуждении токов в электродвигателе между смежными катушками и контурами возникает сила электродинамического отталкивания, происходит их взаимное перемещение и боек 8 относительно упора 7 получает суммарную скорость V.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в силовых ударных приводах технологических механизмов или в качестве привода контактов быстродействующих коммутационных аппаратов.

Известен линейный электродвигатель, содержащий коаксиально установленную первичную, подключаемую к источнику электроэнергии катушку и ферромагнитный сердечник, втягиваемый в катушку при появлении в ней тока [1] Недостатком этого электродвигателя являются недостаточно высокие скорости и силы, обусловленные физической природой и насыщением ферромагнитных веществ.

Известен линейный цилиндрический асинхронный электродвигатель, содержащий подвижный ферромагнитный стержень, на наружной поверхности которого установлены медные и стальные кольца, и внешний ферромагнитный статор, в пазах которого уложена обмотка переменного тока [2] Принцип действия данного двигателя основан на бегущей волне магнитного поля, созданного обмоткой статора. Скорость волны ограничена частотой питающего напряжения и необходимостью плавного повышения частоты по мере разгона подвижного стержня. Следствием этого являются: потребность в регулируемом преобразователе частоты (дорогой и сложный прибор), значительная длина линейного электродвигателя и существенные потери мощности и нагрев подвижного стержня при больших величинах скольжения, что имеет место при разгоне.

Наиболее близким по технической сущности предлагаемому изобретению является линейный индукционный двигатель, содержащий коаксиально установленные первичную, подключаемую к источнику электроэнергии катушку и индуктивно взаимосвязанный с катушкой короткозамкнутый вторичный контур, представляющий собой пакет медных колец, закрепленных на перемещаемой якорной части двигателя [3] При возникновении тока в первичной катушке создается переменное магнитное поле, в результате чего в проводящих кольцах контура якоря индуцируются вихревые токи. Взаимодействие вихревых токов якоря с магнитным полем катушки индуктора приводит к возникновению отталкивающих электродинамических усилий, под действием которых происходит перемещение якоря.

Достоинством данного двигателя является возможность импульсно возбудить сильный ток в первичной катушке, а через него индуктивно большой ток во вторичном контуре, что приведет к появлению кратковременно большой силы взаимодействия между токами и довольно быстрому перемещению якоря со вторичным контуром.

Однако, для данного линейного двигателя существует относительно малый диапазон взаимного аксиального положения контура относительно катушки, при котором между ними имеется эффективное силовое взаимодействие. Так при совпадении центральной плоскости катушки и контура сила отталкивания в аксиальном направлении будет равна нулю, при значительном осевом смещении якоря со вторичным контуром относительно первичной катушки сила отталкивания также становится малой.

Таким образом скорость перемещения якоря недостаточно велика из-за кратковременности эффективного взаимодействия между токами катушки и контура. Более того, фактически в данном устройстве "используется" только часть магнитного поля катушки индуктора, направленная в сторону вторичного контура якоря; поле же катушки с другой ее стороны вообще не влияет на эффективность силового взаимодействия в двигателе и никак не используется. В результате КПД линейного электродвигателя, как отношение механической энергии якоря к подведенной электрической энергии катушки, относительно мал.

Задачей изобретения является увеличение скорости движения бойка относительно упора и, как результат, повышение КПД электродвигателя.

Поставленная цель достигается тем, что в линейном индукционном электродвигателе ударного действия, содержащем размещенные на одном конце упор, а на другом конце подвижный боек, коаксиально установленные между ними первичную, подключаемую к источнику электроэнергии катушку и индуктивно связанный с катушкой короткозамкнутый вторичный контур, центральная плоскость которого смещена относительно центральной плоскости первичной катушки в сторону движения контура, имеется ряд установленных с возможностью аксиального перемещения первичных катушек, каждая из которых охвачена прилегающая к ней с торцевых сторон двумя индуктивно связанными контурами, причем крайний контур первой катушки прижат к упору, крайний контур последней катушки прижат к бойку, а остальные контуры и размещенные между смежными контурами смежных катушек цилиндрические прокладки установлены с возможностью аксиального перемещения.

Кроме того, каждая катушка внутренней поверхностью прикреплена к наружной поверхности изоляционной кольцевой опоры, установленной между двумя охватывающими катушку контурами.

Каждый из двух размещенных между катушками контуров плотно охвачен по обращенной друг к другу боковой и внутренней поверхностям цилиндрической прокладкой.

Катушки по наружной поверхности охвачены с зазором цилиндрическим корпусом, в середине которого установлен направляющий штырь с надетыми на нем с возможностью скольжения цилиндрическими прокладками и кольцевыми изоляционными опорами, причем одним концом корпус и штырь соединены с упором.

На свободном конце направляющего штыря упруго закреплен поджимающий цилиндрические прокладки и кольцевые опоры боек.

В варианте силового линейного электродвигателя с относительно медленным изменением токов цилиндрические прокладки, корпус и направляющий штырь выполнены из магнитомягкого материала. И между торцевыми сторонами катушек установлены с возможностью аксиального перемещения кольцевые магнитные прокладки.

В варианте сверхвысокоскоростного линейного электродвигателя с быстрым изменением токов цилиндрические прокладки, корпус и направляющий штырь выполнены из немагнитного материала.

Имеются варианты подключения первичных катушек с источниками электроэнергии:

катушки со встречной намоткой витков в смежных катушках электрически последовательно подсоединены к источнику электроэнергии, причем конец первого витка предыдущей катушки соединен с концом последнего витка последующей катушки;

катушки с согласной намоткой витков электрически последовательно подсоединены к источнику электроэнергии, причем у смежных катушек концы соответствующих витков соединены между собой;

катушки со встречной намоткой витков в смежных катушках электрически параллельно подсоединены к источнику электроэнергии, причем конец первого витка каждой катушки соединен с одной шиной источника, а конец последнего витка каждой катушки соединен с другой шиной источника;

катушки с согласной намоткой витков электрически параллельно подсоединены к источнику электроэнергии, причем у смежных катушек концы первых и последних витков соединены с разными из двух шин источника.

В изобретении имеются подвижные катушки, каждая из которых охвачена прилегающими к ней двумя короткозамкнутыми контурами. Это приводит к тому, что при возбуждении катушки током от источника электроэнергии оба контура под действием наведенных в них токов оттолкнутся от катушки в противоположные стороны и в результате расстояние между контурами будет в два раза больше, чем расстояние между одним контуром и катушкой, как это имеет место в прототипе. В предлагаемом электродвигателе при фиксации крайнего первого контура к массивному упору под действием силы отталкивания переместится катушка, а от нее, в свою очередь, оттолкнется второй контур; в результате происходит удвоение скорости второго контура относительно первого контура. Аналогичное взаимодействие имеет место и в других катушках с охватывающими их парой контуров.

Поскольку токи в смежных катушках направлены в противоположные стороны, то и токи в смежных контурах этих катушек также направлены в противоположные стороны. Между смежными катушками и между указанными контурами возникают силы отталкивания.

Таким образом, в линейном электродвигателе между смежными первичными катушками и смежными вторичными контурами возникают только аксиальные силы отталкивания. Следствием этого является суммирование перемещений и скоростей крайнего контура, прижатого к бойку, относительно другого крайнего контура, прижатого к упору.

Увеличивая число катушек и контуров можно увеличивать результирующую силу и скорость бойка относительно упора. Так для линейного электродвигателя с тремя первичными катушками и шестью вторичными контурами по сравнению с прототипом скорость вырастает по крайней мере в шесть раз за счет взаимного перемещения катушек и контуров. Заметим, что в устройстве-прототипе увеличение числа витков катушки и контуров не приведет к подобному эффекту.

Достоинством линейного электродвигателя является то, что за счет подвижных цилиндрических прокладок, кольцевых опор и поджимающего их упруго закрепленного бойка после импульса срабатывания восстанавливается исходное состояние катушек и контуров в оптимальное для их силового взаимодействия положение. В двигателе катушки и их смежные контуры взаимодействуют находясь практически в оптимальном положении и не происходит значительное удаление их друг от друга.

При отсутствии цилиндрических прокладок между смежными контурами, т.е. при слишком близком их расположении, в них будет происходить снижение тока из-за противоположного направления индуцированных токов от смежных первичных катушек. В предлагаемом двигателе контур находится возле собственной близко расположенной катушки, индуцирующей в нем ток, и удален от смежной катушки, поэтому ток от смежной катушки практически мал по сравнению с током от собственной катушки.

В линейном электродвигателе имеется защитный цилиндрический корпус, который гарантирует аксиальное перемещение подвижных элементов и защищает их от внешних воздействий. Данный корпус является несиловым элементом электродвигателя; между ним и подвижными элементами имеется зазор. Все подвижные элементы скользят по направляющему штырю и фиксируются на нем в исходном состоянии упругой связью бойка.

При выполнении цилиндрического корпуса, направляющего штыря, цилиндрических и кольцевых прокладок из магнитомягкого материала они помимо указанных выше функций являются еще и элементами магнитопровода, усиливающими магнитные поля в электродвигателе, а значит и силы электродинамического аксиального отталкивания. При выполнении кольцевых прокладок в виде постоянных радиально намагниченных магнитов поле усилится еще больше.

У линейного электродвигателя, предназначенного для работы с быстрым изменением токов в катушках, ферромагнетик за счет поверхностного эффекта будет снижать эффективность двигателя. Для такого варианта цилиндрические прокладки, корпус и направляющий штырь выполнять из немагнитного плохо проводящего материала, например из нержавеющей стали или стеклотекстолита.

В линейном электродвигателе каждая первичная катушка может быть подключена к собственному источнику электроэнергии. В этом случае все источники необходимо включать синхронно, что обеспечит одновременное появление силы отталкивания между всеми смежными катушками и контурами.

При последовательном присоединении катушек к источнику электроэнергии в них будет возбуждаться один и тот же ток. При параллельном соединении результирующее сопротивление электрической цепи существенно снижается и токи в катушках вырастают.

Согласная или встречная намотка смежных катушек и соответствующее их соединение между собой и с источником обусловливает протекание в них токов противоположного направления, что обеспечивает помимо отталкивания контуров от примыкающей к ним катушки, еще и отталкивание смежных контуров смежных катушек и самих катушек друг от друга, а тем самым и увеличение результирующей электродинамической силы между крайним контуром, прикрепленным к упору, и крайним контуром, прикрепленным к бойку.

КПД предлагаемого линейного электродвигателя по сравнению с прототипом существенно возрастает за счет увеличения кинетической энергии бойка. Фактически вместо одной неподвижной длинной катушки индуктора в прототипе здесь применен ряд коротких, небольших по числу витков катушек, которые легче компаундировать, охлаждать (возрастает площадь поверхности) и нагружать большим током, особенно при их параллельном соединении; последнее никак не возможно в прототипе, где все витки соединены последовательно.

Поскольку длинная многовитковая катушка обладает большой индуктивностью, то скорость увеличения тока в ней много меньше, чем к короткой катушке; из-за этого индуцируемый ток во вторичном контуре, зависящий именно от этой скорости, в прототипе много меньше, чем предлагаемом двигателе, вследствие чего силы отталкивания между токами, перемещения и ускорения резко возрастают в предлагаемом по сравнению с известным двигателем.

В применяемой в устройстве-прототипе длинной катушке эффективно взаимодействуют со вторичным короткозамкнутым контуром, особенно в случае отсутствия ферромагнитных сердечников, только часть близко расположенных к контуру витков катушки; роль остальных при этом по сути создавать потери. В предлагаемом двигателе, поскольку аксиальная длина катушек индуктора мала, все витки эффективно взаимодействуют с двумя близко расположенными вторичными контурами.

В линейном электродвигателе при выходе из строя одной из катушек при параллельном их соединении либо при повреждении какого-либо контура остальные катушки и контуры выполняют свое назначение, что невозможно в прототипе. Поэтому надежность и ремонтноспособность предлагаемого двигателя возрастает.

В линейном электродвигателе боек помимо основной функции совершении удара выполняет еще одну задачу возвращает все контуры и катушки в исходное положение для удара.

Цилиндрические прокладки и кольцевые опоры помимо основной функции - обеспечивать оптимальное для силы положение катушек и контуров, играет еще и роль технологических и конструкционных каркасов для них, и роль элементов перемещения "линейных подшипников скольжения".

В линейном электродвигателе между цилиндрическим корпусом и катушками имеется пространство охлаждения, что позволяет повысить токовую нагрузку катушек, а значит и электродинамические силы взаимодействия в электродвигателе. По сравнению с прототипом улучшение охлаждения происходит как за счет разделения одной большой катушки на ряд коротких, так и за счет их перемещения в охлаждающей среде и циркуляции ее.

В линейном электродвигателе не происходит механического соударения катушек и контуров друг с другом при рабочем цикле, а отталкивание их друг от друга бесконтактное, посредством магнитных полей. Катушки, как самый "нежный" элемент по сравнению с прототипом вообще не испытывают механического контакта по передаче силы с каким-либо телом. Это существенно повышает надежность катушек и токопроводящих контуров электродвигателя.

Известна конструкция якоря индукционно-динамического двигателя с рядом проводимых колец, разделенных ферромагнетиками [4] Однако в этом двигателе кольца друг относительно друга не перемещаются и силы между ними не используются, а играют лишь бесполезную роль в отличие от предлагаемого электродвигателя.

Известна также конструкция многоступенчатого импульсного индукционного линейного электродвигателя, содержащего ряд аксиально установленных и последовательно возбуждаемых током первичных катушек, вдоль которых перемещается короткозамкнутый вторичный контур [5] В этом электродвигателе катушки неподвижны и друг относительно друга не перемещаются. В каждый момент времени возбуждается током только одна катушка, а остальные при этом не работают. Выбор момента и длительности возбуждения катушки очень ограничены и представляют сложную техническую задачу. В предлагаемом же электродвигателе все катушки возбуждаются одновременно и подобной проблемы не существует.

схема линейного индукционного электродвигателя ударного действия с указанием направления токов в первичных катушках и вторичных контурах;

На фиг. 1 представлена схема линейного индукционного электродвигателя ударного действия с указанием направления токов в первичных катушках и вторичных контурах;

на фиг. 2 конструкция линейного индукционного электродвигателя, выполненного из немагнитного материала, в исходном начальном положении;

на фиг. 3 конструкция линейного индукционного электродвигателя, выполненного из немагнитного материала, в конечном положении после удара;

на фиг. 4 конструкция линейного индукционного электродвигателя, выполненного из магнитного материала, в процессе удара; прерывистыми линиями показано направление магнитных полей катушек при протекании в них токов;

на фиг. 5 электрическая схема линейного электродвигателя, у которого катушка подключена к синхронно включаемому с остальными источнику электроэнергии;

на фиг. 6 электрическая схема линейного электродвигателя, у которого катушки со встречной намоткой витков в смежных катушках электрически последовательно подключены к источнику электроэнергии;

на фиг. 8 электрическая схема линейного электродвигателя, у которого катушки со встречной намоткой витков в смежных катушках электрически параллельно подключены к источнику электроэнергии;

на фиг. 9 электрическая схема линейного электродвигателя, у которого катушки с согласной намоткой витков электрически параллельно подключены к источнику электроэнергии.

На фиг. 5 9 стрелками показаны направления токов в катушках электродвигателя.

Линейный индукционный электродвигатель ударного действия состоит из ряда, например из трех катушек: первой 1, средней 2 и последней 3, установленных вдоль оси x с возможностью перемещения, и ряда индуктивно связанных с катушками вторичных короткозамкнутых контуров, например первого 4, последнего 5 и промежуточных 6. Крайний контур 4 катушки 1 прижат, например прикреплен к упору 7, а крайний контур 5 катушки 3 прижат к подвижному бойку 8.

Каждая катушка, например катушка 1, охвачена прилегающими к ней с торцевых сторон двумя контурами 4 и 6. Между смежными контурами 6 смежных катушек, например 1 и 2, размещены цилиндрические прокладки 9. При этом каждый из двух контуров 6 плотно охвачен по обращенной друг к другу боковой 10 и внутренней поверхности цилиндрической прокладки 9. Каждая катушка, например катушка 1, внутренней поверхностью прикреплена к наружной поверхности изоляционной кольцевой опоры 11, которая установлена между двумя охватывающими катушку контурами 4 и 6. Кольцевая опора 11 по наружной поверхности имеет две стенки 12, являющиеся каркасами катушки.

Все катушки 1, 2 и 3 по наружной поверхности охвачены цилиндрическим корпусом 13. При этом имеется зазор 14 между корпусом 13 и наружной поверхностью катушек. В середине корпуса 13 установлен направляющий штырь 15, который также как и корпус одним концом соединены с упором 7. На штырь 15 надеты с возможностью скольжения цилиндрические прокладки 9 и кольцевые изоляционные опоры 11. На свободном конце направляющего штыря упруго, например посредством пружины 16 прикреплен боек 8. Один конец пружины 16 прикреплен к упору 7, а второй конец к бойку 8. В исходном положении при отсутствии тока в катушках боек 8 поджимает цилиндрические прокладки 9 и кольцевые опоры 11.

В цилиндрическом корпусе 13 выполнены вентиляционные отверстия 17 для лучшего охлаждения катушек 1, 2 и 3. На свободном конце корпус 13 имеет торцевую крышку 18 с отверстием для бойка 8; внутри корпуса возле крышки 18 может размещаться демпфирующая пружина 19 (фиг. 4).

В варианте силового линейного электродвигателя с относительно медленным изменением токов цилиндрические прокладки 9, корпус 13 и направляющий штырь 15 выполнены из магнитомягкого материала, например электротехнической стали, и между торцевыми сторонами катушек установлены с возможностью перемещения вдоль оси x кольцевые магнитные прокладки 20 (фиг. 4). Эти прокладки 20 могут быть выполнены из магнитомягкого либо магнитотвердого материала, т.е. являться постоянными радиально намагниченными магнитами из редкоземельных материалов.

конструкция линейного индукционного электродвигателя, выполненного из немагнитного материала, в исходном начальном положении;
конструкция линейного индукционного электродвигателя, выполненного из немагнитного материала, в конечном положении после удара;
конструкция линейного индукционного электродвигателя, выполненного из магнитного материала, в процессе удара; прерывистыми линиями показано направление магнитных полей катушек при протекании в них токов;
электрическая схема линейного электродвигателя, у которого катушка подключена к синхронно включаемому с остальными источнику электроэнергии;электрическая схема линейного электродвигателя, у которого катушки со встречной намоткой витков в смежных катушках электрически последовательно подключены к источнику электроэнергии;
электрическая схема линейного электродвигателя, у которого катушки со встречной намоткой витков в смежных катушках электрически параллельно подключены к источнику электроэнергии;
электрическая схема линейного электродвигателя, у которого катушки с согласной намоткой витков электрически параллельно подключены к источнику электроэнергии.

В варианте сверхвысокоскоростного линейного электродвигателя с быстрым изменением токов цилиндрические прокладки 9, корпус 13 и направляющий штырь 15 выполнены из немагнитного плохо проводящего материала, например нержавеющей стали, стеклотекстолита.

Катушки 1, 2 и 3 выполнены из витков медного изолированного провода, а короткозамкнутые контуры 4, 5 и 6 выполнены в виде пакета медных тонкостенных колец.

Первичные катушки 1, 2 и 3 подключаются к источнику электроэнергии 21 таким образом, чтобы токи в смежных катушках были в один и тот же момент времени направлены в противоположные стороны (фиг. 1). В качестве источника может быть емкостной, электромеханический, химический, индуктивный и другие накопители энергии, обладающие различной удельной энергией и временами ввода-вывода, что зависит от назначения линейного индукционного электродвигателя ударного действия.

Существуют различные варианты соединения первичных катушек между собой и с источником электроэнергии 21.

На фиг. 5 представлена электрическая схема линейного индукционного электродвигателя, у которого каждая катушка подключена к отдельному источнику 21. Все катушки намотаны согласно, т.е. в одну сторону и в средней катушке 2 по отношению к катушкам 1 и 3 подключение соответствующих концов крайних витков выполнено к противоположным клеммам источника. Одновременность включения источников 21 обеспечивает устройство синхронизации 22.

При использовании одного источника электроэнергии одновременность появления тока в катушках обеспечивается их параллельным или последовательным соединением.

На фиг. 6 представлена электрическая схема линейного индукционного электродвигателя, у которого катушка 2 встречно намотана по отношению к катушкам 1 и 3. Здесь конец первого витка предыдущей катушки, например конец 23 катушки 1, соединен с концом 24 последнего витка последующей катушки 2. Катушки 1, 2 и 3 последовательно подключены к источнику электроэнергии 21.

На фиг. 7 представлена электрическая схема линейного индукционного электродвигателя, у которого все катушки намотаны в одну сторону и последовательно подключены к источнику электроэнергии 21. Здесь у смежных катушек, например 1 и 2, концы соответствующих витков, например первых витков 23 и 25 соединены между собой.

На фиг. 8 представлена электрическая схема линейного индукционного электродвигателя, у которого катушка 2 встречно намотана по отношению к катушкам 1 и 3. Катушки 1, 2 и 3 параллельно подключены к источнику 21. Здесь конец первого витка каждой катушки, например концы 23 и 25 катушек 1 и 2, соединены с шиной 26 источника, а концы последних витков 27 и 24 этих катушек соединены с шиной 28 источника 21.

На фиг. 9 представлена электрическая схема линейного индукционного электродвигателя, у которого все катушки намотаны в одну сторону и параллельно подключены к источнику 21. У смежных катушек, например 1 и 2 концы первых витков 23, 25 и последних витков 27, 24 соединены с различными шинами 26 и 28 источника электроэнергии 21.

Линейный индукционный электродвигатель ударного действия работает следующим образом.

В исходном положении, когда катушки 1, 2 и 3 не запитаны током, боек 8 плотно при помощи пружины 16 прижимает кольцевые опоры 11 с катушками и цилиндрические прокладки 9 с короткозамкнутыми контурами к упору 7 и друг с другом (фиг. 2). При подключении через включатель (не показан) источника электроэнергии 21 к катушкам происходит импульсный разряд тока, причем токи в смежных катушках протекают в противоположные стороны. Изменяющийся во времени ток, например в катушке 1 наводит в прилегающих к ней с торцевых сторон двух индуктивно связанных короткозамкнутых контурах 4 и 6 вихревые токи, которые имеют направления, противоположные току катушки 1 (фиг. 1). Поскольку центральная плоскость каждого из контуров 4 и 6 смещена относительно центральной плоскости катушки 1 в противоположные по оси x стороны, то между катушкой 1 и контурами 4 и 6 возникают силы отталкивания. Поскольку упор 7 электродвигателя выполнен массивным, то по закону сохранения импульса контур 4 практически не переместится, а от него оттолкнется вдоль оси x катушка 1, а от нее оттолкнется в ту же сторону контур 6.

Поскольку в двух рядом расположенных контурах 6, например катушек 1 и 2 токи направлены в противоположные стороны, то между ними также возникнет сила отталкивания и взаимные перемещения. И между самими катушками 1 и 2 возникнет сила отталкивания и взаимные перемещения. В результате указанного электродинамического взаимодействия для последнего короткозамкнутого контура 5 происходит суммирование всех сил и перемещений вдоль оси x и боек получает высокую скорость V перемещения относительно массивного упора 7 (фиг. 3).

При прекращении импульса тока источника 21, который, например для емкостного накопителя может быть сильным и кратковременным, токи в катушках и контурах затухают и переместившиеся вдоль оси x кольцевые опоры 11 и цилиндрические прокладки 9 под действием растянутой пружины 16 бойком 8 возвращаются в исходное положение.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Рященцев Н. П. Ряшенцев В.Н. Электромагнитный привод линейных машин. Новосибирск: Наука, 1985, с. 35-37.

2. Веселовский О. Н. Коняев А.Ю. Сарапулов Ф.Н. Линейные асинхронные двигатели. М. Энергоатомиздат, 1991, с. 89-92.

3. Ряшенцев Н.П. Тимошенко Е.М. Фролов А.В. Теория, расчет и контруирование электромагнитных машин ударного действия. Новосибирск: Наука, 1970, с. 29 (прототип).

4. Авторское свидетельство СССР N 1350777, кл. H 02 K 33/02, 1987, Бюл. N 41.

5. IEEE Transactions on Magnetics, 1984, v. MAG-20, N 2, p. 239-242. Перевод ВЦП N КЛ-74238 от 15.02.85 г.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Линейный индукционный электродвигатель ударного действия, содержащий размещенные на одном конце упор, а на другом конце подвижный боек, коаксиально установленные между ними первичную, подключаемую к источнику электроэнергии обмотки, и индуктивно связанный с ней и установленный с возможностью взаимодействия с бойком вторичный короткозамкнутый контур, центральная плоскость которого смещена относительно центральной плоскости первичной обмотки в сторону бойка, отличающийся тем, что первичная обмотка выполнена в виде ряда установленных с возможностью аксиального перемещения первичных катушек, каждая из которых охвачена прилегающими к ней с торцевых сторон двумя индуктивно связанными с ней короткозамкнутыми контурами, причем крайний контур первой катушки прижат к упору, крайний контур последней катушки прижат к бойку, а остальные контуры и размещенные между смежными контурами смежных катушек цилиндрические прокладки установлены с возможностью аксиального перемещения, причем катушки первичной обмотки подключены к источнику электроэнергии так, чтобы токи в смежных катушках были в один и тот же момент времени направлены в противоположные стороны.

2. Электродвигатель по п.1, отличающийся тем, что каждая катушка внутренней поверхностью прикреплена к наружной поверхности изоляционной кольцевой опоры, установленной между двумя охватывающими катушку контурами.

3. Электродвигатель по п.1, отличающийся тем, что цилиндрическая прокладка плотно охватывает каждый из двух размещенных между катушками контуров по обращенной друг к другу боковой и внутренней поверхностям.

4. Электродвигатель по пп.2 и 3, отличающийся тем, что катушки по наружной поверхности охвачены с зазором цилиндрическим корпусом, в середине которого установлен направляющий штырь с надетыми на нем с возможностью скольжения цилиндрическими прокладками и кольцевыми изоляционными опорами, причем одним концом корпус и штырь соединены с упором, а на свободном конце направляющего штыря упруго закреплен поджимающий цилиндрические прокладки и кольцевые опоры боек.

5. Электродвигатель по п.4, отличающийся тем, что цилиндрические прокладки, корпус и направляющий штырь выполнены из магнитомягкого материала.

6. Электродвигатель по п.5, отличающийся тем, что между торцевыми сторонами катушек установлены с возможностью аксиального перемещения кольцевые магнитные прокладки.

7. Электродвигатель по п.4, отличающийся тем, что цилиндрические прокладки, корпус и направляющий штырь выполнены из немагнитного материала.

8. Электродвигатель по п.1, отличающийся тем, что катушки выполнены со встречной намоткой витков в смежных катушках и электрически последовательно подсоединены к источнику электроэнергии, причем конец первого витка предыдущей катушки соединен с концом последнего витка последующей катушки.

9. Электродвигатель по п.1, отличающийся тем, что катушки выполнены с согласной намоткой витков и электрически последовательно подсоединены к источнику электроэнергии, причем у смежных катушек концы соответствующих витков соединены между собой.

10. Электродвигатель по п.1, отличающийся тем, что катушки выполнены со встречной намоткой витков в смежных катушках и электрически параллельно подсоединены к источнику электроэнергии, причем конец первого витка каждой катушки соединен с одной шиной источника, а конец последнего витка каждой катушки соединен с другой шиной источника.

11. Электродвигатель по п.1, отличающийся тем, что катушки выполнены с согласной намоткой витков и электрически параллельно подсоединены к источнику электроэнергии, причем у смежных катушек концы первых и последних витков соединены с разными из двух шин источника.

Версия для печати


вверх