ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ЛИНЕЙНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ЛИНЕЙНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ


RU (11) 2149493 (13) C1

(51) 7 H02K41/03, H02K33/02 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 07.12.2007 - прекратил действие 

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

(21) Заявка: 99119969/09 
(22) Дата подачи заявки: 1999.09.17 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 1999.09.17 
(45) Опубликовано: 2000.05.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: SU 1483563 A, 30.05.1989. SU 957366 A, 09.09.1982. SU 1365275 A, 07.01.1988. US 5148067 A, 15.09.1992. 
(71) Заявитель(и): Ульяновский Государственный технический университет 
(72) Автор(ы): Белый Д.М. 
(73) Патентообладатель(и): Ульяновский Государственный технический университет 
Адрес для переписки: 432027, г.Ульяновск, ул. Северный Венец 32, УГТУ, проректору по НИР 

(54) ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ЛИНЕЙНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ 

Использование: в электромагнитных исполнительных устройствах в качестве линейного электропривода. Устройство содержит электромагнит в виде плоской катушки со щелевым воздушным зазором и двух плоских ферромагнитных сердечников, а также ведомое звено, направляющие с упорами и стопорные элементы. Катушка установлена с расположением щелевого зазора в вертикальной плоскости и горизонтальной ориентацией продольной оси. Ферромагнитные сердечники выполнены в виде дисков и с помощью стержней и втулок подвешены на общей горизонтальной оси с возможностью вращения относительно оси и свободного смещения вдоль оси друг относительно друга, образуя собой физические маятники. Ось подвеса маятников размещена за пределами катушки вблизи одного из ее торцов перпендикулярно плоскости щелевого зазора. Ведомое звено выполнено в виде немагнитной пластины, свободно размещенной в щелевом воздушном зазоре катушки и между обращенными друг к другу плоскостями ферромагнитных сердечников, имеющей на боковых гранях стопорные элементы, контактирующие с упорами направляющих. Технический результат заключается в уменьшении потребления электроэнергии и упрощении конструкции. 2 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к электромагнитным исполнительным устройствам и может быть использовано в качестве линейного электропривода.

Известен линейный электродвигатель, содержащий источник магнитного поля с полюсами, подвижный гофрированный упругий элемент с жестко закрепленной на нем обмоткой, размещенной между полюсами источника, а также ведомое звено, выполненное в виде стержня, установленного с натягом между гофрами упругого элемента /см. а.с. СССР N 1365275, кл. H 02 K 33/10, 41/03, 1988 г./.

Недостатками известного устройства являются сложность конструкции и сравнительно низкое тяговое усилие.

Известен также электромагнитный линейный двигатель, содержащий два электромагнита с катушками, якорями и магнитопроводами с фиксаторами, взаимодействующими с зубчатой рейкой, причем один электромагнит расположен внутри другого, а якорь каждого электромагнита жестко связан с магнитопроводом другого /см. а.с. СССР N 957366, кл. H 02 K 41/03, 1982 г./.

Недостатками данного двигателя являются сложность конструкции, значительные вес и габариты, а также значительное потребление электроэнергии вследствие необходимости перемещения в процессе работы всего электродвигателя.

Кроме того, известны электромагнитные измерительные механизмы, содержащие плоскую катушку со щелевым воздушным зазором и два плоских ферромагнитных сердечника, размещенных в щелевом зазоре и эксцентрично укрепленных на поворотной оси /см. Фремке А.В. Электрические измерения. - Л.: Энергия, 1973, с. 71 - 73/.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является электромагнитный линейный двигатель, содержащий электромагнит в виде корпуса со стопорными элементами, входящими в зацепление с упорами направляющих, цилиндрического магнитопровода, катушки возбуждения с воздушным зазором и ферромагнитного сердечника, установленного в зазоре и соединенного с помощью стержней и пружины сжатия с ограничителем перемещения и фланцем /см. а.с. СССР N 1483563, кл. H 02 K 41/03, 1987 г./, принятый за прототип.

Недостатками устройства-прототипа являются сложность конструкции вследствие необходимости перемещения за два такта с поочередной фиксацией фланца и корпуса, а также значительное потребление электроэнергии вследствие необходимости перемещения в процессе работы большой массы всего двигателя вместе с корпусом.

Сущность изобретения заключается в создании электромагнитного линейного двигателя, в котором однонаправленное интенсивное движение ведомого звена создается за счет обеспечения жесткого контакта с помощью магнитных сил ведомого звена с ферромагнитными сердечниками в рабочие полупериоды движения сердечников, и разрыва этого контакта за счет действия сил тяжести ферромагнитных сердечников в нерабочие полупериоды движения.

Технический результат - упрощение конструкции и снижение потребления электроэнергии.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном электромагнитном линейном двигателе, содержащем электромагнит в виде плоской катушки со щелевым воздушным зазором и двух плоских ферромагнитных сердечников, а также ведомое звено, направляющие с упорами и стопорные элементы, особенность заключается в том, что катушка установлена с расположением щелевого зазора в вертикальной плоскости и горизонтальной ориентацией продольной оси, ферромагнитные сердечники выполнены в виде дисков и с помощью стержней и втулок подвешены на общей горизонтальной оси с возможностью вращения относительно оси и свободного смещения вдоль оси относительно друг друга, образуя собой физические маятники, при этом ось подвеса маятников размещена за пределами катушки вблизи одного из ее торцов перпендикулярно плоскости щелевого зазора, а ведомое звено выполнено в виде немагнитной пластины, свободно размещенной в щелевом воздушном зазоре катушки и между обращенными друг к другу плоскостями ферромагнитных сердечников, имеющей на боковых гранях стопорные элементы, контактирующие с упорами направляющих.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 схематично изображен предлагаемый двигатель, продольный разрез; на фиг. 2 - вид слева на фиг. 1.

Электромагнитный линейный двигатель содержит электромагнит в виде плоской катушки 1, состоящей из каркаса 2 с обмоткой возбуждения 3, со щелевым воздушным зазором 4 и двух плоских ферромагнитных сердечников 5, 6, а также ведомое звено 7, направляющие 8 с упорами 9 и подпружиненные стопорные элементы 10, причем плоская катушка 1 установлена с расположением щелевого зазора 4 в вертикальной плоскости и горизонтальной ориентацией продольной оси, ферромагнитные сердечники 5, 6 выполнены в виде дисков и с помощью стержней 11, 12 и втулок 13, 14 подвешены на общей горизонтальной оси 15 с возможностью вращения относительно оси 15 и свободного смещения вдоль оси 15 друг относительно друга, образуя собой физические маятники. При этом ось 15 подвеса физических маятников размещена за пределами катушки 1 вблизи одного из ее торцов перпендикулярно плоскости щелевого зазора 4 и прикреплена к торцу катушки 1 с помощью винтов 16, а ведомое звено 7 выполнено в виде немагнитной пластины, свободно размещенной в щелевом воздушном зазоре 4 катушки 1 и между обращенными друг к другу плоскостями ферромагнитных сердечников 5, 6, имеющей на боковых гранях подпружиненные стопорные элементы 10, контактирующие с упорами 9 на направляющих 8.

Работа двигателя осуществляется следующим образом.

При выключенной обмотке 3 катушки 1 ферромагнитные сердечники 5, 6 /физические маятники/ свободно под действием сил тяжести занимают вертикальное положение и не прижаты к пластине 7 /см. фиг. 1 и фиг. 2/. При включении обмотки 3, то есть подаче в нее импульса тока, ферромагнитные сердечники 5, 6, находясь с торца катушки 1, стремятся максимально перекрыть щелевой зазор 4, обеспечивая магнитному потоку, огибающему с торцов катушку 1 и входящему в зазор 4, минимальное магнитное сопротивление. При этом ферромагнитные сердечники 5, 6 стремятся прижаться друг к другу, плотно зажимая пластину 7, втулки 13, 14 смещаются навстречу друг другу по оси подвеса 15. Но одновременно с этим сердечники 5, 6, укрепленные на стержнях 11, 12 и втулках 13, 14, поворачиваются вокруг оси 15 /как показано пунктиром на фиг. 1/ до упора торцами сердечников в торец катушки 1 /в щелевой зазор 4 сердечники 5, 6 за счет своей толщины войти не могут/. Такой поворот сердечников 5, 6 при одновременном зажатии ими пластины 7 /трение дисков 5, 6 о пластину 7 велико/ обуславливает смещение пластины 7 вправо. Так как угол поворота физических маятников довольно мал, то при сравнительно большой длине стержней 11, 12 тяговое усилие, прикладываемое к пластине 7 со стороны сердечников 5, 6, практически можно считать направленным по прямой вправо, за счет чего нагрузка на направляющие 8 в поперечном направлении незначительна. При выключении тока притяжение дисков 5, 6 друг к другу, а следовательно, их давление на пластину 7 исчезает, при этом силы трения между дисками 5, 6 и пластиной 7 минимальны, и диски 5, 6 опять поворачиваются влево в вертикальное положение, а пластина 7 остается в смещенном вправо состоянии. В результате при подаче в катушку 1 последовательных импульсов тока любой полярности пластина 7 /ведомое звено/ получает направленное поступательное перемещение вправо. При этом за счет взаимодействия упоров 9 направляющих 8 с подпружиненными стопорными элементами 10 на боковых гранях пластины 7 обеспечивается поступательное движение пластины 7 с необходимой дискретностью позиционирования, то есть движение в шаговом режиме /данный вопрос подробно описан в известных конструкциях/. На фиг. 1 во избежание загромождения рисунка показаны только направляющие с правой стороны катушки 1.

Очевидно, что предложенный двигатель отличается предельной простотой конструкции, а также регулировки и эксплуатации. При подборе соответствующих электромеханических параметров за счет значительных усилий втягивания сердечников 5, 6 и зажатия ими пластины 7 можно легко добиться значительных тяговых усилий и большого диапазона перемещений. Так как подвижным элементом здесь является не весь двигатель в корпусе как в известных вышеописанных конструкциях, а только пластина 7, то масса подвижной части мала, что позволяет снизить потребление электроэнергии на движение. Согласно принципу работы в двигателе исключены двойные циклы, когда, например, в первый полупериод движения часть двигателя /один магнитопровод с якорем/ смещается, второй магнитопровод - неподвижно фиксируется, а во второй полупериод движения - наоборот. За счет этого удалось повысить надежность двигателя, упростить конструкцию, уменьшить массу и габариты. Обеспечение в нерабочие полуциклы возврата ферромагнитных сердечников в исходное положение за счет сил их собственной тяжести, а не сил упругости пружин также позволило предельно упростить конструкцию устройства и повысить его надежность. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Электромагнитный линейный двигатель, содержащий электромагнит в виде плоской катушки со щелевым воздушным зазором и двух плоских ферромагнитных сердечников, а также ведомое звено, направляющие с упорами и стопорные элементы, отличающийся тем, что катушка установлена с расположением щелевого зазора в вертикальной плоскости и горизонтальной ориентацией продольной оси, ферромагнитные сердечники выполнены в виде дисков и с помощью стержней и втулок подвешены на общей горизонтальной оси с возможностью вращения относительно оси и свободного смещения вдоль оси друг относительно друга, образуя собой физические маятники, при этом ось подвеса маятников размещена за пределами катушки вблизи одного из ее торцов перпендикулярно плоскости щелевого зазора, а ведомое звено выполнено в виде немагнитной пластины, свободно размещенной в щелевом воздушном зазоре катушки и между обращенными друг к другу плоскостями ферромагнитных сердечников, имеющей на боковых гранях стопорные элементы, контактирующие с упорами направляющих.




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