Линейный электродвигатель

 

Использование: для привода рабочих органов, например, в швейных машинах. Сущность изобретения: электродвигатель содержит диэлектрический каркас катушки и магнитопровод, выполненный из круглых ферромагнитных стержней, расположенных по внешнему периметру двигателя. Якорь двигателя состоит из ферромагнитной и немагнитной частей. С двух сторон якорь соединен с воронкообразными пружинами, которые своими основаниями опираются на каркас катушки. С рабочей стороны на якоре расположен флажок конечного выключателя. На определенном расстоянии от двигателя крепятся конечный выключатель и механический позиционер, который представляет собой ограничитель хода, выполненный из полимерного материала. Рабочий орган, в данном случае швейная игла, непосредственно соединяется с якорем. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электродвигателям, в которых якорь перемещается по некоторой прямой вследствие взаимодействия с магнитным потоком, и может быть использовано для привода рабочих органов, например в швейных машинах.

Известен линейный электродвигатель, содержащий статор с силовыми катушками, якорь и ферромагнитные стаканы с коммутационными обмотками по торцам [1].

В качестве прототипа выбран линейный электродвигатель, содержащий магнитопровод, намагничивающие катушки и якорь со штоком, поджатые конусообразными пружинами [2].

Оба электродвигателя не позволяют плавно позиционировать якорь в пределах рабочего хода при возможности совершения им колебательных движений и имеют повышенные потери энергии.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и снижение потерь энергии в двигателе.

На чертеже изображен линейный двигатель, общий вид.

Электродвигатель содержит статор - диэлектрический каркас 1, катушку 2, магнитопровод, выполненный из ферромагнитных стержней 3, расположенных по периферии катушки 2 и внутри диэлектрического каркаса 1. Якорь двигателя состоит из короткой магнитной части 4 и длинной немагнитной части 5, определяющей величину его максимального хода. С двух сторон якорь соединен с воронкообразными пружинами 6, которые своими основаниями опираются на каркас 1. С рабочей стороны на якоре расположен флажок 7 конечного выключателя 8. Конечный выключатель 8 и позиционер 9, который представляет собой механический ограничитель хода якоря, крепятся на некотором расстоянии вдоль оси двигателя от каркаса 1. Рабочий орган 10, в данном случае швейная игла, соединена непосредственно с якорем.

Линейный электродвигатель работает следующим образом.

Исходное положение якоря определяется величиной неизменяющегося тока, подаваемого в катушку 2 двигателя, а также величиной механической нагрузки на якоре. При токе катушки 2, равном нулю, якорь отжимается пружинами 6 и занимает крайнее положение. Для работы двигателя в его катушку 2 подают номинальный ток. Позиционер 9 обеспечивает высокую точность рабочего положения якоря, а при совмещении флажка 7 с конечным выключателем 8 последний подает команду в блок управления двигателем на прекращение протекания тока. За время с момента прекращения тока в катушке 2 до момента достижения им номинальной величины якорь отбрасывается пружинами 6 в крайнее положение. Рабочий ход якоря определяется расстоянием между конечным выключателем 8 и флажком 7, когда якорь находится в крайнем положении. При изменении силы нагрузки будет изменяться частота колебаний якоря двигателя, но величина рабочего хода благодаря конечному выключателю 8 и позиционеру 9 будет оставаться постоянной. При работе двигателя на повышенных частотах механических колебаний якоря конструкция магнитопровода обеспечивает значительное снижение потерь на вихревые токи, так как практически исключается электрический путь для их прохождения.

Благодаря центрирующим усилиям пружин 6, которые соединяются якорем, практически исключается механический контакт между статором и якорем. Таким образом, воронкообразные пружины 6 здесь выполняют функцию подшипникового узла, а потери энергии на трение оказываются минимальными.

Отличительными конструктивными признаками предлагаемого электродвигателя является то, что диэлектрический каркас намагничивающей катушки по периферии в радиальных направлениях содержит ферромагнитные стержни и является опорой для воронкообразных пружин, соединенных якорем, который имеет короткую ферромагнитную и длинную немагнитную части. Указанные конструктивные отличия обусловливают обеспечение устойчивой работы в режиме колебательных перемещений якоря при простоте конструкции двигателя и блока управления, основной функцией которого является прерывание подаваемого на катушку постоянного напряжения по командам от конечного выключателя; плавное регулирование положения якоря во всем диапазоне его рабочего хода путем плавного изменения тока в катушке двигателя; существенное снижение потерь энергии на вихревые токи и на трение.

Использование линейного электродвигателя позволяет получать экономический эффект, обусловленный уменьшением потерь энергии и расширением функциональных возможностей.

Формула изобретения

ЛИНЕЙНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ, содержащий статор, состоящий из магнитопровода и намагничивающей катушки на втулке, ферромагнитный якорь со штоком, на концах которого установлены конусообразные пружины, опирающиеся на торцы статора, отличающийся тем, что втулка намагничивающей катушки выполнена в виде диэлектрического каркаса с фланцами, являющимися опорой для конусообразных пружин, а магнитопровод статора выполнен в виде ферромагнитных стержней, параллельных якорю и закрепленных во фланцах диэлектрического каркаса по его периферии, якорь со штоком выполнены в виде стержня, ферромагнитная часть которого длиннее его немагнитной части.

РИСУНКИ

Рисунок 1