Линейный асинхронный двигатель

Изобретение относится к электротехнике, к электрическим машинам и может быть использовано для электроприводов с прямолинейным или возвратно-поступательным движением рабочих органов и электрического транспорта. Технический результат состоит в расширении диапазона регулирования скорости. Линейный асинхронный двигатель содержит индуктор с трехфазной обмоткой. В сердечнике вторичного элемента выполнены основные и дополнительные пазы для укладки электропроводящих изолированных друг от друга стержней, замкнутых с одной стороны общей шиной. С другой стороны их замыкает подвижный элемент, содержащий изоляционную и электропроводящую части. Электропроводящая часть имеет форму гребенки, выступы которой равны по ширине основным и дополнительным пазам и включают электропроводящие и изоляционные части. Подвижный элемент снабжен зубчатой рейкой, связанной с зубчатым колесом. 5 ил.

 

Изобретение относится к области электротехники, а более точно к линейным асинхронным двигателям (ЛАД), и предназначено для электроприводов с прямолинейным или возвратно-поступательным движением рабочих органов и электрического транспорта.

Известен линейный асинхронный двигатель, содержащий индуктор, состоящий из сердечника с трехфазной обмоткой, и вторичный элемент, содержащий сердечник с пазами, в которые уложены изолированные друг от друга электропроводящие стержни, замкнутые с одной стороны общей шиной, а с другой - подвижным элементом, содержащим электропроводящую и изолированную части, примыкающие к зубчатой рейке, связанной с зубчатым колесом (см., например, а.с. СССР №1350778, МПК Н02К 41/025, 1987 г.).

Ограниченный диапазон регулирования скорости ЛАД - недостаток данного двигателя.

Наиболее близким по своей технической сущности к заявленному является линейный асинхронный двигатель, содержащий индуктор, состоящий из сердечника с трехфазной обмоткой, и вторичный элемент, содержащий сердечник с пазами, в которые уложены изолированные друг от друга электропроводящие стержни, замкнутые с одной стороны общей шиной, а с другой - подвижным элементом, содержащим электропроводящую и изоляционную части, примыкающие к зубчатой рейке, связанной с зубчатым колесом (см., например, патент РФ №2269193, МПК Н02К 41/025, 2006 г.). Этот двигатель выбран в качестве прототипа.

Ограниченный диапазон регулирования скорости ЛАД - недостаток прототипа.

Технической задачей настоящего изобретения является устранение вышеотмеченного недостатка.

Решение технической задачи достигается тем, что в линейном асинхронном двигателе, содержащем индуктор, состоящий из сердечника с трехфазной обмоткой, и вторичный элемент, содержащий сердечник с пазами, в которые уложены изолированные друг от друга электропроводящие стержни, замкнутые с одной стороны общей шиной, а с другой стороны подвижным замыкающим элементом, содержащим электропроводящую и изоляционную части, примыкающие к зубчатой рейке, связанной с зубчатым колесом, согласно изобретению в сердечнике вторичного элемента выполнены дополнительные пазы, размещенные между основными, в которых размещены дополнительные электропроводящие стержни, замкнутые с одной стороны общей шиной (той же), при этом электропроводящая часть подвижного элемента имеет форму гребенки, у которой чередуются выступы, равные ширине основных пазов, с выступами, равными ширине дополнительных пазов, причем высота выступов равна 2h_п, при этом части выступов основных пазов на высоте от h_п до 2h_п электропроводны, а на высоте от 0 до h_п покрыты слоем изоляции, а части дополнительных пазов на высоте от 0 до h_п электропроводны, а на высоте от h_п до 2h_п покрыты слоем изоляции, при этом шина гребенки покрыта слоем изоляции.

Применение электропроводящей части подвижного элемента, выполненной в форме гребенки, у которой чередуются выступы, равные ширине основных пазов, с выступами, равными ширине дополнительных пазов, причем высота выступов равна 2h_п, при этом части выступов основных пазов на высоте от h_п до 2h_п электропроводны, а на высоте от 0 до h_п покрыты слоем изоляции, а части дополнительных пазов на высоте от 0 до h_п электропроводны, а на высоте от h_п до 2h_п покрыты слоем изоляции, при этом шина гребенки покрыта слоем изоляции, что и составляет новизну данного технического решения.

В дальнейшем изобретение поясняется примером его конкретного выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи (фиг.1, 2, 3, 4, 5):

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

фиг.2 изображает фрагмент поперечного сечения вторичного элемента линейного асинхронного двигателя;

фиг.3 изображает фрагмент подвижного элемента (вид спереди);

фиг.4, 5 изображают сечения в плоскостях АА и ВВ подвижного элемента линейного асинхронного двигателя.

Линейный асинхронный двигатель (фиг.1), содержащий индуктор, состоящий из сердечника 1 с трехфазной обмоткой 2, и вторичный элемент 3, содержащий сердечник 4 с пазами, в которые уложены изолированные друг от друга электропроводящие стержни 5, замкнутые с одной стороны общей шиной 6, а с другой стороны подвижным замыкающим элементом 7, содержащим электропроводящую и изолированную части, примыкающие к зубчатой рейке 8, связанной с зубчатым колесом 9.

На фиг.2 изображен фрагмент поперечного сечения вторичного элемента 3 ЛАД, в сердечнике 4 которого расположены основные пазы 10 и дополнительные пазы 11.

На фиг.3 показана часть 12 подвижного элемента 7 (вид спереди), у которого чередуются выступы 13, равные по ширине основным пазам 10, с выступами 14, равными по ширине дополнительным пазам 11, причем высота выступов 13 и 14 равна 2h_п. При этом части выступов, равные по ширине основным пазам, на высоте от h_п до 2h_п электропроводны, а на высоте от 0 до h_п покрыты слоем изоляции 15, а части выступов, равные по ширине дополнительным пазам, на высоте от 0 до h_п электропроводны, а на высоте от h_п до 2h_п покрыты слоем изоляции 16. Электропроводящая полоса, соединяющая выступы 13 и 14, покрыта слоем изоляции 17.

На фиг.4 и 5 показана часть 12 подвижного элемента 7 в поперечных сечениях, основу которой составляет электропроводящая гребенка 18.

Рассмотрим работу данного линейного асинхронного двигателя.

При подключении обмотки 2 к источнику трехфазного напряжения возбуждается бегущее магнитное поле, пересекающее стержни обмотки вторичного элемента 3 и наводящее в них ЭДС, под действием которой 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 изолированными друг от друга электропроводящими стержнями 5 и подвижным замыкающим элементом 7. При этом замыкают поочередно стержни 5 вторичного элемента 3. Для этого приводят в движение зубчатое колесо 9, которое, поворачиваясь, перемещает вверх зубчатую рейку 8, а вместе с ней и подвижный замыкающий элемент 7, электропроводящая часть которого выполнена в виде гребенки. Выступы 13 гребенки, не прокрытые изоляцией, замыкают, например, только по одному электропроводящему стержню. В каждом основном пазу 10 вторичного элемента 3 создается короткозамкнутая обмотка, в которой потечет ток за счет действия электродвижущей силы, наведенной бегущим магнитным полем. При взаимодействии бегущего магнитного поля с токами в стержнях создается усилие, перемещающее индуктор ЛАД в сторону, противоположную направлению перемещения бегущего магнитного поля. При дальнейшем перемещении подвижного элемента 7 вверх выступы 13 будут замыкать большее число электропроводящих стержней в каждом основном пазу 10. Сопротивление короткозамкнутой обмотки, образованной электропроводящими стержнями, лежащими в основных пазах сердечника 4 вторичного элемента 3, общей шиной 6 и общей шиной электропроводящей части 18 подвижного элемента 7, покрытой слоем изоляции 17, будет уменьшаться и будет увеличиваться скорость движения ЛАД. При дальнейшем перемещении вверх подвижного элемента 7 в областях, занятых основными пазами 10, окажутся части выступов 13, покрытые слоем изоляции 15. Цепь обмотки вторичного элемента разомкнется, т.к. электропроводящие стержни, лежащие в пазах 10 не будут замкнуты. Зато выступы 14 будут примыкать своими неизолированными частями к электропроводящим стержням, лежащим в дополнительных пазах 11. Будет образована новая короткозамкнутая обмотка, в которую входят электропроводящие стержни, лежащие в дополнительных пазах 11 и замкнутые с одной стороны общей шиной 6, а с другой стороны электропроводящими (неизолированными) частями выступов 14 и общей шиной электропроводящей части 18 подвижного элемента 7. Изменяя число замкнутых электропроводящих стержней в каждом дополнительном пазу 11 сердечника 4 вторичного элемента 3, регулируют скорость движения ЛАД и величину тягового усилия. Диапазон регулирования резко расширяется, т.к. получено как бы два ЛАД в одной конструкции.

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

Линейный асинхронный двигатель, содержащий индуктор, состоящий из сердечника с трехфазной обмоткой, и вторичный элемент, содержащий сердечник с пазами, в которые уложены изолированные друг от друга электропроводящие стержни, замкнутые с одной стороны общей шиной, а с другой стороны подвижным замыкающим элементом, содержащим электропроводящую и изоляционную части, примыкающие к зубчатой рейке, связанной с зубчатым колесом, отличающийся тем, что в сердечнике вторичного элемента выполнены дополнительные пазы, размещенные между основными, в которых размещены дополнительные электропроводящие стержни, замкнутые с одной стороны общей шиной (той же), при этом электропроводящая часть подвижного элемента имеет форму гребенки, у которой чередуются выступы, равные ширине основных пазов с выступами, равными ширине дополнительных пазов, причем высота выступов равна 2h_п, при этом части выступов основных пазов на высоте от h_п до 2h_п электропроводны, а на высоте от 0 до h_п покрыты слоем изоляции, а части дополнительных пазов на высоте от 0 до h_п электропроводны, а на высоте от h_п до 2h_п покрыты слоем изоляции, при этом шина гребенки покрыта слоем изоляции.