Линейный электродвигатель

 

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано в автоматизированном электроприводе. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и обеспечение герметичности. Устройство состоит из замкнутой гибкой оболочки 1, закрепленной на гибкой трубе 2, на которой размещена многофазная коаксиальная обмотка 3. Полость 4 трубы 2 промежуток между гибкой оболочкой 1 и гибкой трубой 2 заполнен подвижной ферромагнитной средой 5, например феррожидкостью. Гибкая оболочка 1 и подвижная среда 5 образуют деформируемую часть устройства. Оболочка 1 должна располагаться на какой-либо поверхности, которая будет представлять статор устройства. При подаче питания на обмотку 3 создается бегущее вдоль гибкой трубы 2 электромагнитное поле, которое, в свою очередь, создает волны в гибкой оболочке 1 за счет пучностей в ферромагнитной подвижной среде 5. Волны деформации перемещаются по гибкой оболочке 1 вдоль трубы 2 синхронно с магнитным полем. Поскольку гибкая оболочка 1 лежит на поверхности , являющейся статором устройства, то оболочка 1 вместе с трубой 2 будет север шать линейное перемещение как единое целое . Устройство может перемещаться по поверхности любой формы, что расширяет его функциональные возможности и обладает герметичностью за счет размещения всей конструкции в замкнутой оболочке. 8 з.п. ф-лы, 14 ил. Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (l9) (1)) (si)s Н 02 K 41/06, 41/00

ГОСУДАРСТВЕН)ОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4686587/07 (22) 26.04.89 (46) 23.06.93. Бюл. М 23 (75) В.В.Арсеньев (56) Авторское свидетельство СССР

1Ф 609188, кл. Н 02 К 41/06, 1971.

Авторское свидетельство СССР й. 1577005, кл. Н 02 К 41/06, 18.12.87, (54) ЛИНЕЙНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано в автоматизированном электроприводе.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и обеспечение герметичности. Устройство состоит из замкнутой гибкой оболочки 1, закрепленной на гибкой трубе 2, на которой размещена многофазная коаксиальная обмотка 3. Полость 4 трубы 2 промежуток между гибкой оболочкой 1 и гибкой трубой 2 заполнен подвижной ферромагнитной средой 5, например феррожидкостью. Гибкая оболочка

1 и подвижная среда 5 образуют деформируемую часть устройства. Оболочка 1 должна располагаться нэ какой-либо поверхности, которая будет представлять статор устройства. При подаче питания нэ обмотку 3 создается бегущее вдоль гибкой трубы 2 электромагнитное поле, которое, в свою очередь, создает волны в гибкой оболочке 1 за счет пучностей в ферромагнитной подвижной среде 5. Волны деформации перемещаются по гибкой оболочке 1 вдоль трубы 2 синхронно с магнитным полем. Поскольку гибкая оболочка 1 лежит на поверхности, являющейся статором устройства, то оболочка 1 вместе с трубой 2 будет совершать линейное перемещение как единое целое. Устройство может перемещаться по поверхности любой формы, что расширяет его функциональные воэможности и обладает герметичностью эа счет размещения всей конструкции в замкнутой оболочке, 8 э.п. ф-лы, 14 ил. (1823096

Изобретение относится к области волновых электрических двигателей.

Цель изобретения — расширение функциональных воэможностей и обеспечение герметичности конструкции.

Нэ фиг. 1 показан линейный электродвигатель (общий внешний вид); на фиг. 2— местный продольный разрез электродвигателя (первый вариант исполнения двигателя), на фиг. 3 — местный продольный разрез электродвигателя (второй вариант исполнения двигателя); на фиг. 4 — двигательное устройство, составленное иэ линейных электродвигателей (первый вариант двигательного устройства); на фиг, 5 — двигательное устройство (первый вариант двигательного устройства, вид с торца); на фиг. 6 — двигательное устройство, составленное из линейных электродвигателей (оторой вариант двигательного устройства, вид с торца); на фиг. 7 — двигательное устройство, составленное из линейных электродвигателей (второй вариант устройства, общий продольный вид); на фиг. 8 — двигательное устройство, составленное из линейных электродвигателей (третий вариант двигательного устройства, общий продольный вид); нэ фиг, 9 — возвратно — поступательная кинематическая пара звеньев с линейными электродвигателями; на фиг. 10 дана шарнирная кинематическая пара звеньев с линейными электродвигателями (первый вариант расположения электродвигателей); на фиг, 11 — шарнирная кинемэтическая пара звеньев с линейными электродвигателями (второй вариант расположения электродвигателей); на фиг. 12— шарнирная кине латическэя пара звеньев с линейными электродвигателями (третий вариант расположения электродвигателей), на фиг, 13 — насос, выполненный на линейном электродвигателе (общий вид); на фиг.

14 — местный продольныи разрез насоса, выполненного на линейном электродвигателе, Линейный электродвигатель (фиг. 1 — 3), являющийся двигэтеле л волнового типа. содержит гибкую оболочку 1, надетую на стержень, выполненный в виде гибкой трубы 2.

На стенках трубы 2 установлена многофаэняя (или многосекционная) обмотка 3, витки которой могут быть вделаны в стенки трубы

2 (фиг. 2, 3). В стенки трубы 2 могут быть также вделаны мэгнитопроводные каркасы секций обмотки 3, Иными словами, гибкая труба 2 может быть армирована обмоткой 3 и гибкими магнитопроводными частями.

Оболочка 1 может быгь ферромагнитной или неферромагнитной, например. иэ резины или полимера, В продольном внутреннем канале 4 (или полости) трубы 2, а также между внешней стенкой трубы 2 и гибкой оболочкой 1 помещена ферромагнитная жидкость 5 (или ферромагнитная суспензия).

Оболочка 1 может быть соединена с гибкой трубой 2, например, с торцов.

С торцов к оболочке 1 крепятся и разьемы 6 и 7 (фиг, 1), к одному иэ которых можно подсоединять датчик 8, а к другому подключать разьем 9 кабеля 10 питания и управления двигателем.

Электродвигатель (фиг. 1 — 3) работает следующи л образом, Многофазная или лногосекционная обмотка 3 создает бегущее вдоль трубы 2 магнитное поле (показано на фиг, 2, 3 прерывистыми линиями или о виде контура), которое создает пучности ферромагнитной

20 жидкости 5 между трубой 2 и оболочкой 1.

Пучности или волны ферромагнитной жидкости 5 бегут вдоль трубы 2 вслед за бегом магнитного поля, От бега волн ферромагнитной жидкости 5 гибкая оболочка 1 также приобретает соответствующее волнообразное состояние, приводящее к волновому сцеплению оболочки 1 с грунтом (фиг. 1).

Вследствие бега волн по оболочке 1, весь двигатель (фиг. 1), заключенный в оболочку

30 1, ползет вперед, волнообразно отталкиваясь от грунта, Как нетрудно видеть из указанного, движение электродвигателя с гибкой оболочкой 1 (фиг. 1) напоминают движение червя, Изменением частоты питания данного электрического двигателя-червя можно изменять скорость его передвижения. При изменении направления бега волн оболочки 1 двигатель — червь переходит в реверс (т.е, может ползти в обратную сторону).

40 Двигатель — червь (фиг, 1) полностью электроуправляем.

Если требуется повышенная маневренность объекта, то на базе вышеуказанного двигателя-червя (фиг. 1-3) можно построить

"5 двигательные устройства, например, по вариантам фиг. 4 — 7, Так, по первому варианту (фиг. 4, 5) высокоманевренное двигательное устройство строится на, например, трех червях — электродвигателях 11, 12, 13 (вышеопи50 санной конструкции, фиг, 1-3), которые соединены друг с другом продольными эластичными перемычками-застежками типа молния. По другому варианту (фиг. 6, 7) четыре двигателя-червя 11, 12, 13. 14, между

55 которыми установлена продольная капсула-контейнер 15 с полезным грузом или аппаратурой, соединены друг с другом посредством торцевых пластин 16, соединенных с торцевыми разъемами двигателей, В вариантах по фиг. 4. 5 и 6, 7 сочетанием

1823096

10

50

55 эапитывания определенных из червей — двигателей всего пучка можно легко менять направление движения всего двигательного устройства. Так, если в устройстве по фиг. 6, 7 запитывать червь-двигатель 11, а двигатель 14 обесточивать, то все устройство при движении будет поворачивать в соответствующую сторону. Аналогично работает и устройство по фиг. 4, 5. Таким образом устройства (фиг, 4 — 7), составленные из пучков червей — двигателей вышеуказанной конструкции, позволяют легко маневрировать и перемещать полезные грузы в трехмерном пространстве, Если тяги или длины одного электродвигателя-червя не хватает, то двигательное устройство можно удлинять путем, например, последовательного соединения червей — двигателей 11 и 12 через их унифицированные торцевые разъемы. Это показано на фиг, 8.

Помимо самостоятельных передвигающихся устройств, черви — двигатели описанных конструкций можно применять и в двигательном аппарате различных, роботов и манипуляторов, эти варианты показаны на фиг. 9 — 12.

Так, если требуется реализовать возвратно — поступательную кинематическую пару робота, то можно применить вариант по фиг. 9. В этом случае (фиг. 9) берется скелет кинематической пары, состоящий из звена 17 и звена 18, и на данный скелет надевается двигательный аппарат. выполненный на чераях-электродвигателях 11 и

12 и дополнительных трубах. Левые концы червей-двигателей 11, 12 через торцевую панель 19 соединяются со звеном 17. Правые части червей-двигателей 11, 12 входят внутрь дополнительных (более жестких по отношению к гибким оболочкам 1 червей 11, 12) труб 20 и 21, которые, в свою очередь, соединены со звеном 18, служащим направляющими для звена 17. Правые концы двигателей 11, 12 могут соединяться с панелью

22, соединенной со звеном 17, на одном из концов которого может находиться полезная нагрузка 23, При работе варианта по фиг. 9 черви — двигатели 11 и 12 проползают через дополнительные трубы 20 и 21, от чего звено 17, соединенное с двигателями 11, 12, может совершать линейное перемещение относительно звена 18 в ту или иную сторону (показано обоюдоострой стрелкой на фиг. 9).

Если реализовывать шарнирную пару робота, то здесь можно отметить несколько вариантов, показанных на фиг. 10 — 17.

Так по варианту фиг. 10, где показана плоская шарнирная пара робота, берется

35 скелет шарнирной кинематической пары, состоящей из звена 24, звена 25 и вала или шарнира 26, соединяющего звенья 24 и 25, и на данный скелет надевается двигательный аппарат, выполненный на червях-двигателях 11, t2, 13, 14 и дополнительных трубках 20, 21 и 27, 28, которые соединены со звеном 25. При этом черви — двигатели 11, 12 и 13, 14 продеты через укаэанные (соответствующие) трубы 20, 21 и 27, 28, а левые концы двигателей через соответствующие разъемы соединяют двигатели 11-14 со звеном 24. При работе варианта по фиг. 10 черви-двигатели 11-14, проползая через трубы 20, 21, 27, 28, поворачивают звено 24 относительно звена 25 в ту или иную сторону вращения. При указанном можно заметить, что когда черви — двигатели 11, 12 проползают сквозь трубы 20, 21 слева направо, то черви-двигатели 13, 14 должны проползать сквозь трубы 27, 28 справа налево (и наоборот).

В другом варианте шарнирной пары, показанной на фиг. 11, на скелет, выполненный на звеньях 24, 25 и вале или шарнире

26, надеваегся двигательный аппарат, выполненный на червях — электродвигателях

11, 12 и дополнительных трубах 20, 21, сквозь которые продеты двигатели 11, 12, все концы которых через панель 29 соединены со звеном 25. При работе варианта фиг. 11 черви — двигатели 11, 12, проталкивая, трубы 20, 21 в какую-либо сторону, вызывают поворот звена 24 относительно звена 25, Вариант по фиг. 12 строится на базе ранее описанного варианта фиг. 10, только в варианте фиг. 12 шарнирная пара выполняется объемной, т.е. имеет объемный шарнир 30, Для движения звена 24 в плоскости, перпендикулярной плоскости чертежа фиг.

12, в двигательном аппарате фиг. 12 добав,.ляется новый червь — двигатель 31, продетый через трубу 32. Аналогичные элементы могут располагаться и с противоположной (невидимой на фиг. 12) стороны от шарнира 30, При работе варианта по фиг. 12 двигатели

11, 12, 13, 14 вращают звено 24 в плоскости чертежа фиг. 12, а двигатель 31, проползая ° через трубку 32, вращает звено 24 в плоскости, перпендикулярной плоскости чертежа фиг, 12. В результате действия всех двигате. лей звено 24 может совершать поворот на значительный объемный (или телесный) угол относительно звена 25

B ряде случаев двигательный аппарат робототехнических устройств можно (для большей пылезащищенности) накрывать сверху легкой полимерной кожей-пленкой

33 (фиг. 12), 1823096

Помимо функций перемещения твердых тел, настоящий электрический двигатель— червь можно применять и как насос перистальтического типа (фиг. 13, 14). Для этого червь — электродвигатель 11 (фиг. 13, 14) помещают внутрь дополнительной трубы 34 (электродвигатель 11 может сам туда заползти) и прикрепляют концы электрбдвигателя

11 к трубе 34 (например, с помощью торцевых разъемов 6 и 7, соединяемых с разъемами 35 и 36 трубы 34). При работе червь-электродвигатель 11, создавая волновые деформации своей оболочки и находясь в трубе 34, способствует перекачиванию жидкости между внешней оболочкой двигателя 11 и внутренними стенками трубы 34, т.е. действует как проctoA перистальтический насос.

Как нетрудно видеть иэ вышеизложенного,.во всех вариантах двигательных устройств можно использовать унифицированные электродвигатели — черви очень простой конструкции (фиг, 1-3). Это позволяет строить на базе этих двигателей самые различные двигательные и робототехнические системы. Расширенные функциональные возможности данного двигателя позволяют использовать его в самых различных областях науки и техники, Формула изобретения

1. Линейный электродвигатель, содержащий линейный магнитопровод с обмоткой, распределенной вдоль его оси, в котором размещен деформируемый элемент, состоящий из стержня с надетой на него эластичной оболочкой, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей и обеспечения герметичности, обмотка магнитопровода размещена на деформируемом элементе, стержень которого выполнен в виде гибкой трубы, эластичная оболочка выполнена замкнутой и охватывает с зазором гибкую трубу, при этом оболочка размещена на всей поверхности гибкой трубы, а полость трубы и промежуток между гибкой трубой и замкнутой оболочкой заполнены подвижным ферромагнитным веществом.

5 2. Электродвигатель по и. 1, о т л и ч аю шийся тем, что он снабжен электрическими разъемами, прикрепленными к оболочке у торцов гибкой трубы, 3. Электродвигатель по и. 2, о т л и ч а10 ю шийся тем, что к одному торцевому разъему подсоединен датчик, а к другому— кабель источника питания и управления.

4. Электродвигатель по пп. 1 — 3, о т л ича ю щи йс я тем, чтоон снабжен по

15 крайней мере одним дополнительным деформируемым элементом, расположенным параллельно основному деформируемому элементу, и соединен с ним.

5. Электродвигатель по и, 4, о т л и ч а20 ю шийся тем, что деформируемые элементы соединены друг с другом продольными эластичными перемычками, 6. Электродвигатель по и. 4, о т л и ч аю шийся тем, что деформируемые эле25 менты соединены друг с другом при помощи торцевых пластин, к которым прикреплены торцевые электрические разъемы.

7. Электродвигатель по и. 1, о т л и ч а30 ю шийся тем, что он снабжен по крайней мере одной дополнительной трубой и кинематической парой, к одному из звеньев которой прикреплена дополнительная труба, а к другому — конец деформируемого эле35 мента.

8. Электродвигатель по и. 7, о т л и ч аю шийся тем, что кинематическая пара выполнена шарнирной.

9. Электродвигатель по п. 1, о т л и ч а40 ю шийся тем, что он снабжен дополнительной гибкой трубой, открытой с обоих торцов охватывающей деформируемый элемент и закрепленной неподвижно относительно него.

1823096 г.5

Qluz 7

1823086

1S23096

Составитель 8.Арсеньев

Техред М.Моргентал Корректор М.Керецман

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101

Заказ 2184 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКН1 СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5