линейный асинхронный двигатель

Формула изобретения

Линейный асинхронный двигатель, содержащий индуктор, состоящий из сердечника с трехфазной обмоткой, и вторичный элемент, включающий сердечник и короткозамкнутую обмотку, причем в пазах сердечника расположены один над другим n изолированные проводники, размещенные по высоте паза h_П, проводники замкнуты с одной стороны общей шиной, а с другой - подвижным замыкающим элементом, выполненным в виде параллелепипеда с зубчатой поверхностью на грани, противоположной пазам сердечника, а его механический привод выполнен в виде зубчатого колеса, сцепленного с зубчатой поверхностью, например в виде зубчатой рейки замыкающего элемента и установленного на оси, жестко закрепленной на вторичном элементе, отличающийся тем, что подвижный замыкающий элемент выполнен из двух фрагментов, причем первый фрагмент содержит электропроводящую часть, высота которой равна и изоляционную часть с высотой причем электропроводящая часть размещена над изоляционной, при этом второй фрагмент выполнен из электропроводящего материала и имеет высоту, равную h_П, оба фрагмента подвижного замыкающего элемента примыкают к зубчатой рейке.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области электротехники, а точнее - к линейным асинхронным двигателям, и предназначено для использования в робототехнике, манипуляторах и электроприводах с прямолинейным и возвратно-поступательным движением рабочих органов.

Известен линейный асинхронный двигатель (ЛАД) (патент РФ №2024168; кл. Н 02 К 41/025, 1994 г.), содержащий индуктор, состоящий из сердечника и многофазной обмотки, вторичный элемент, содержащий сердечник и обмотку, состоящую из проводников, замкнутых с одной стороны общей шиной, а с другой стороны электропроводящим параллелепипедом, одна из граней которого выполнена зубчатой и находится в зацеплении с зубчатым колесом, установленным на стойке, связанной с вторичным элементом общим основанием. Для регулирования скорости линейного перемещения изменяют величину активного сопротивления обмотки вторичного элемента вращением колеса и изменением площади контакта проводников и параллелепипеда. Ограниченный диапазон регулирования скорости ЛАД - недостаток данного электропривода.

Наиболее близким по своей технической сущности к заявляемому является линейный асинхронный двигатель (см. патент РФ №1551207 А1, Н 02 К 41/025, Н 02 Р 7/62, 1988 г.), содержащий индуктор, состоящий из сердечника и многофазной обмотки, вторичный элемент, состоящий из сердечника и обмотки, размещенной в пазах, в каждом пазу расположено несколько изолированных друг от друга проводников, замкнутых с одной стороны общей шиной, а с другой - замыкающим элементом, который имеет форму параллелепипеда, одна его грань замыкает проводников, вторая его грань выполнена, например, в виде зубчатой рейки, находящейся в зацеплении с зубчатым колесом. Для регулирования скорости перемещения индуктора замыкают большее число проводников и уменьшают сопротивление обмотки вторичного элемента. При этом скорость перемещения индуктора линейного асинхронного двигателя увеличивается. Для уменьшения скорости линейного перемещения индуктора, наоборот, уменьшают число замкнутых стержней обмотки вторичного элемента, т.е. увеличивают сопротивление обмотки.

Ограниченный диапазон регулирования скорости ЛАД - недостаток данного двигателя.

Технической задачей настоящего изобретения является устранение отмеченного недостатка.

Решение технической задачи достигается тем, что в линейном асинхронном двигателе, содержащем индуктор, состоящий из сердечника с трехфазной обмоткой, и вторичный элемент, включающий сердечник и короткозамкнутую обмотку, в пазах сердечника расположены один над другим "n" изолированных проводников, размещенных по высоте паза "h _П", проводники замкнуты с одной стороны общей шиной, а с другой подвижным замыкающим элементом, выполненным в виде параллелепипеда с зубчатой поверхностью на грани, противоположной пазам сердечника, механический привод параллелепипеда выполнен в виде зубчатого колеса, сцепленного с зубчатой поверхностью, например, в виде зубчатой рейки, замыкающего элемента и установленного на оси, жестко закрепленной на вторичном элементе при помощи основания. Подвижный замыкающий элемент согласно изобретению выполнен из двух фрагментов: первый фрагмент содержит электропроводящую часть, высота которой равна и изоляционную часть с высотой причем электропроводящая часть размещена над изоляционной, второй фрагмент выполнен из электропроводящего материала и имеет высоту, равную "h_П". Оба фрагмента примыкают к зубчатой рейке.

Применение подвижного замыкающего элемента выполненного из двух фрагментов определяет новизну технического решения и позволяет решить техническую задачу.

В дальнейшем изобретение поясняется примером его конкретного выполнения со ссылками на чертеже (фиг.1, 2), на которых:

фиг.1 изображает общий вид линейного асинхронного двигателя (поперечное сечение, вид спереди);

фиг.2 изображает часть поперечного сечения вторичного элемента ЛАД и подвижного замыкающего элемента, выполненного из двух фрагментов и сцепленного с зубчатым колесом его механического привода.

Линейный асинхронный двигатель (фиг.1) содержит индуктор, состоящий из сердечника 1 с трехфазной обмоткой 2, и вторичный элемент, состоящий из сердечника 3 и обмотки, выполненной из "n" изолированных проводников 4, размещенных по высоте паза сердечника 3 и замкнутых с одной стороны общей шиной 5, а с другой - подвижным замыкающим элементом 6, выполненным в виде параллелепипеда с зубчатой поверхностью, например, в виде зубчатой рейки 7, на грани, противоположной пазам сердечника 3. Механический привод подвижного замыкающего элемента 6 выполнен в виде зубчатого колеса 8, сцепленного с зубчатой рейкой подвижного замыкающего элемента 6 и установленного на оси 9, жестко закрепленной на вторичном элементе основанием 10.

На фиг.2 изображена часть поперечного сечения вторичного элемента ЛАД и подвижного замыкающего элемента 6, выполненного в виде параллелепипеда с зубчатой поверхностью на грани, например, в виде зубчатой рейки 7, противоположной пазам сердечника 3. Подвижный замыкающий элемент 6 состоит из двух фрагментов, причем первый фрагмент 11 содержит электропроводящую часть 12, высота которой равна и изоляционную часть 13 с высотой Электропроводящая часть 12 размещена над изоляционной частью 13. Второй фрагмент 14 выполнен из электропроводящего материала и имеет высоту, равную "h_П". Оба фрагмента подвижного замыкающего элемента 6 примыкают к зубчатой рейке 7. В пазах сердечника 3 вторичного элемента размещены один над другим "n" изолированные проводники 4, расположенные по высоте паза "h_П". Зубчатое колесо 8 находится в зацеплении с зубчатой рейкой 7 подвижного замыкающего элемента 6.

Рассмотрим работу данного линейного асинхронного двигателя.

При подключении обмотки 2 к источнику трехфазного напряжения возбуждается бегущее магнитное поле, пересекающее стержни обмотки вторичного элемента и наводящее в них ЭДС, под действием которых в стержнях потекут переменные токи, вступающие во взаимодействие с бегущим магнитным полем. В результате этого взаимодействия создается тяговое усилие, перемещающее индуктор в сторону, противоположную направлению перемещения магнитного поля. Для расширения диапазона регулирования скорости перемещения индуктора изменяют площадь контакта между "n" изолированными проводниками 4 и подвижным замыкающим элементом 6. При этом замыкают поочередно "n" изолированные проводники 4 обмотки вторичного элемента. Для этого приводят в движение зубчатое колесо 8, которое, поворачиваясь, перемещает вверх зубчатую рейку 7, а вместе с ней и подвижный замыкающий элемент 6, состоящий из двух фрагментов. Электропроводящая часть 12 первого фрагмента 11 замыкает первый (верхний) из "n" изолированных проводников, в то время как другие "n-1" изолированные проводники в пазу сопрягаются с изоляционной частью 13 первого фрагмента 11 подвижного замыкающего элемента 6. Затем замыкаем электропроводящей частью 12 первого фрагмента 11 второй изолированный проводник, в то время как первый (верхний) изолированный проводник размыкается и остальные "n-2" изолированные проводники в пазу сопрягаются с изоляционной частью 13 первого фрагмента 11 подвижного замыкающего элемента 6. И так далее, поочередно замыкаем электропроводящей частью 12 первого фрагмента 11 подвижного замыкающего элемента 6 каждый из "n" изолированных проводников. Сопротивление обмотки вторичного элемента при этом изменяется в переходных режимах за счет изменения степени вытеснения тока в пазу вторичного элемента (т.к. поочередно замыкаемые проводники занимают разное по высоте паза сердечника вторичного элемента положение), при этом изменяется коэффициент увеличения активного сопротивления проводников обмотки вторичного элемента и так же плавно регулируется скорость движения.

В дальнейшем регулирование скорости и тягового усилия ЛАД обеспечивается замыканием проводников 4 обмотки вторичного элемента вторым фрагментом 14 подвижного замыкающего элемента 6. Это происходит точно так же, как и у прототипа.

По сравнению с прототипом расширен диапазон регулирования скорости линейного асинхронного двигателя.