Электромагнитный рельсовый привод с рельсовыми полюсами

Авторы патента:

Лещенко Василий Васильевич (RU)

H02K41/033 - Системы двигателей, в которых жесткое тело передвигается по некоторой траектории вследствие взаимодействия этого тела с магнитным потоком, распространяющимся вдоль этой траектории

H02K41/03 - синхронные электродвигатели; шаговые электродвигатели; реактивные электродвигатели ( H02K 41/035 имеет преимущество)

B60L13/03 - электротяга, создаваемая линейными двигателями

Владельцы патента RU 2646397:

Лещенко Василий Васильевич (RU)

Изобретение относится к электротяге транспортных средств, создаваемой линейными двигателями. Электромагнитный рельсовый привод с рельсовыми полюсами включает в себя электромагниты, прикрепленные к тележке, и коммутационные устройства, коммутирующие электромагнитные обмотки. На рельсах железнодорожной колеи выполнены рельсовые полюса, аналогичные электромагнитным полюсам. Рядом с полюсом электромагнита расположены датчики положения рельсового полюса, подключенные своими выходами к входам управляющего устройства. Выходы управляющего устройства подключены к входам коммутационных устройств, которые подключают электромагнитные обмотки к источнику электропитания. К другому входу управляющего устройства подключен выход устройства регулирования тяговой силы и торможения. Рядом с электромагнитом прикреплен к тележке фиксатор, содержащий штифт. Технический результат заключается в повышении надежности и эффективности электромагнитного рельсового привода. 8 ил.

Изобретение относится к электрическим тяговым системам транспортных средств с питанием от статических преобразователей.

Аналогом заявляемого изобретения является известное транспортное средство (см. Авторское свидетельство СССР №895747, МПК B60L 13/00, от 01.08.1979) с линейным асинхронным двигателем, содержащее неподвижно установленные на пути индукторы, разделенные на блок-участки, устройство их питания и вторичный элемент двигателя, укрепленный на тележке, Каждый из индукторов снабжен по крайней мере одним датчиком управления. В аналоге с целью уменьшения потерь энергии тележка снабжена по крайней мере одним расположенным симметрично относительно поперечной оси вторичного элемента взаимодействующим с датчиком управления управляющим шунтом, длина которого меньше длины вторичного элемента на длину индуктора, а датчики управления установлены по поперечным осям индукторов. Недостатком такого технического решения является низкая надежность управления движением тележки, так как для регулирования скорости и точной остановки в заданном месте подвижного транспортного средства необходимо использовать дополнительные фрикционные тормозные устройства.

Прототипом может служить известное устройство для управления линейным электроприводом транспортного средства (см. Авторское свидетельство СССР №1449387, МПК B60L 13/02, от 21.04.1987), содержащее регулятор скорости, с которым через троллеи связан индуктор линейного электродвигателя, и датчики положения индуктора, выходы которых соединены с управляющими входами регулятора скорости, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности торможения путем уменьшения тормозного пути, оно снабжено расположенным на транспортном средстве по меньшей мере одним тормозным рельсовым электромагнитом, источниками питания тормозного электромагнита, шунтирующим и разделительным диодами и дополнительным троллеем, разделенным изоляционной вставкой на секции, к одной из которых и одному из троллей подключен один из источников питания тормозного рельсового электромагнита, а другой секции через разделительный диод и к тому же силовому троллею - другой источник питания тормозного рельсового электромагнита, причем параллельно изоляционной вставке включен шунтирующий диод. Как и в аналоге, недостатком такого технического решения является низкая надежность управления движением тележки, так как для регулирования скорости и точной остановки в заданном месте подвижного транспортного средства необходимо использовать дополнительные фрикционные тормозные устройства.

Целью изобретения является повышение надежности и эффективности электромагнитного рельсового привода.

Поставленная цель достигается повышением точности позиционирования электромагнитов относительно рельса, а также отсутствием нагрева рельса, при создании силы взаимодействия между электромагнитом и рельсом.

Для этого электромагнитный рельсовый привод с рельсовыми полюсами содержит электромагниты, прикрепленные к тележке, и коммутационные устройства, коммутирующих электромагнитные обмотки. На рельсах железнодорожной колеи выполнены рельсовые полюса, аналогичные полюсам электромагнита. Рядом с полюсом электромагнита расположены датчики положения рельсового полюса, подключенные своими выходами к входам управляющего устройства. Выходы управляющего устройства подключены к входам коммутационных устройств, которые подключают электромагнитные обмотки к источнику электропитания. К другому входу управляющего устройства подключен выход устройства регулирования тяговой силы и торможения. Рядом с электромагнитом прикреплен к тележке фиксатор, содержащий штифт.

Прилагаемые чертежи изображают:

фиг. 1 - вид сверху рельсов с рельсовыми полюсами и шпал;

фиг. 2 - вид спереди рельсов со шпал электромагнитов;

фиг. 3 - вид рельса сбоку со стороны рельсовых полюсов;

фиг. 4 - вид электромагнита спереди;

фиг. 5 - вид электромагнита сбоку;

фиг. 6 - разрез А-А на фиг. 4 электромагнита;

фиг. 7 - вид сбоку электромагнитов и рельса с рельсовыми полюсами;

фиг. 8 - электрическая схема.

Перечень элементов на прилагаемых чертежах:

1 - рельс;

2 - шпала;

3 - подошва рельса;

4 - рельсовый полюс;

5 - электромагнитный полюс;

6 - электромагнитная обмотка;

7, 8, 9, 10 - датчики;

11 - управляющее устройство;

12 - регулирующее устройство;

13 - источник электропитания;

14 - фиксатор;

15 - штифт;

16, 17, 18 - электромагниты;

19, 20, 21 - коммутационные устройства.

Электромагнитный рельсовый привод с рельсовыми полюсами состоит из прикрепленных к тележке электромагнитов 16, 17 и 18, каждый из которых содержит электромагнитные полюса 5 и электромагнитную обмотку 6 (см. фиг. 4, фиг. 5 и фиг. 6); управляющего устройства 11, регулирующего устройства 12 и коммутационных устройств 19, 20 и 21. На рельсах 1 железнодорожного пути, прикрепленных к шпалам 2, выполнены рельсовые полюса 4, аналогичные электромагнитным полюсам 5 (см. фиг. 1, фиг. 2 и фиг. 3). Рядом с электромагнитным полюсом 5 расположены датчики 7, 8, 9 и 10 (см. фиг. 5) положения рельсового полюса 4, подключенные своими выходами к входам управляющего устройства 11. Выходы управляющего устройства 11 подключены к входам коммутационных устройств 19, 20 и 21, которые поочередно подключают электромагнитные обмотки 6 электромагнитов 16, 17 и 18 к источнику электропитания 13. К другому входу управляющего устройства 11 подключен выход регулирующего устройства 12 для регулирования тяговой или тормозной силы. Рядом с электромагнитом 16 прикреплен к тележке фиксатор 14, содержащий штифт 15.

На фиг. 1 изображен вид сверху железнодорожного пути, содержащего рельсы 1 с рельсовыми полюсами 4 и шпалы 2.

На фиг. 2 изображен вид спереди железнодорожного пути, содержащего рельсы 1 с рельсовыми полюсами 4, прикрепленные к шпалам 2, и электромагнит 16;

На фиг. 3 изображен вид рельса 1 сбоку со стороны рельсовых полюсов 4;

На фиг. 4 изображен вид спереди электромагнита, содержащего электромагнитные полюса 5 и электромагнитную обмотку 6;

На фиг. 5 изображен вид сбоку электромагнита, содержащего электромагнитные полюса 5 с электромагнитной обмоткой 6 и датчики 7, 8, 9 и 10;

На фиг. 6 изображен разрез А-А на фиг. 4 электромагнита, содержащего электромагнитные полюса 5 с электромагнитной обмоткой 6 и датчики 7, 8, 9 и 10;

На фиг. 7 изображен вид сбоку электромагнитов 16, 17 и 18 и рельса 1 с рельсовыми полюсами 4;

На фиг. 8 изображена электрическая схема электромагнитного рельсового привода с рельсовыми полюсами, содержащая датчики 7, 8, 9 и 10 положения рельсового полюса 4 и регулирующее устройство 12, подключенные своими выходами к входам управляющего устройства 11, подключенного своими выходами к входам коммутационных устройств 16, 17 и 18, подключающих источник электропитания 13 к электромагнитным обмоткам 6 электромагнитов 16, 17 и 18.

Электромагнитный рельсовый привод с рельсовыми полюсами работает следующим образом. При необходимости движения железнодорожного транспортного средства электропривод работает в режиме двигателя, создавая тяговую силу посредством взаимодействия поочередно коммутируемых электромагнитов 16, 17 и 18 с рельсами 1.

При исходном положении электромагнитов 16, 17 и 18 (см. фиг. 7) относительно рельсовых полюсов 4 рельса 1 на вход управляющего устройства 11 (см. фиг. 8) с выхода регулирующего устройства 12 подается сигнал, устанавливающий направление и величину скорости движения тележки.

С выхода управляющего устройства 11 на вход коммутационного устройства 20 подается сигнал, по которому коммутационное устройство 20 подключает к источнику электропитания 13 электромагнитную обмотку 6 электромагнита 17. Магнитное поле электромагнита 17 создает тяговую силу, под действием которой электромагнитные полюса 5 электромагнита 17 взаимодействуют с ближайшими к ним рельсовыми полюсами 4. Под действием тяговой силы электромагнитные полюса 5 электромагнита 17 располагаются напротив рельсовых полюсов 4, перемещая тележку в направлении, обозначенном на фиг. 7 штрихпунктирной стрелкой. Далее, согласно алгоритму работы электромагнитного рельсового привода с рельсовыми полюсами, с выхода управляющего устройства 11 на вход коммутационного устройства 21 подается сигнал, по которому коммутационное устройство 21 подключает к источнику электропитания 13 электромагнитную обмотку 6 электромагнита 18. При этом с выхода управляющего устройства 11 на вход коммутационного устройства 20 перестает подаваться сигнал и коммутационное устройство 20 отключает от источника электропитания 13 электромагнитную обмотку 6 электромагнита 17. Магнитное поле электромагнита 18 создает тяговую силу, под действием которой электромагнитные полюса 5 электромагнита 18 взаимодействуют с ближайшими рельсовыми полюсами 4. Под действием тяговой силы электромагнитные полюса 5 электромагнита 18 располагаются напротив рельсовых полюсов 4, перемещая тележку в направлении, обозначенном на фиг. 7 штрихпунктирной стрелкой.

Далее, согласно алгоритму работы электромагнитного рельсового привода с рельсовыми полюсами, с выхода управляющего устройства 11 на вход коммутационного устройства 19 подается сигнал, по которому коммутационное устройство 19 подключает к источнику электропитания 13 обмотку 6 электромагнита 16. При этом с выхода управляющего устройства 11 на вход коммутационного устройства 21 перестает подаваться сигнал и коммутационное устройство 21 отключает от источника электропитания 13 электромагнитную обмотку 6 электромагнита 18. Магнитное поле электромагнита 16 создает тяговую силу, под действием которой его электромагнитные полюса 5 взаимодействуют с ближайшими рельсовыми полюсами 4. Под действием тяговой силы электромагнитные полюса 5 электромагнита 16 располагаются напротив рельсовых полюсов 4, как изображено на фиг. 7, перемещая тележку в направлении, обозначенном штрихпунктирной стрелкой. После этого, согласно алгоритму работы электромагнитного рельсового привода с рельсовыми полюсами, вышеописанный цикл работы повторяется.

Движение в направлении, противоположном обозначенному штрихпунктирной стрелкой на фиг. 7, осуществляется путем поочередного последовательного подключения к источнику электропитания 13 вначале электромагнита 16, затем электромагнита 18 и далее электромагнита 17. После чего этот цикл повторяется.

Для включения режима торможения электромагнитного рельсового привода с рельсовыми полюсами с выхода регулирующего устройства 12 на вход управляющего устройства 11 подается сигнал, устанавливающий величину тормозной силы, создаваемой магнитным полем электромагнита. При установке величины тормозной силы равной нулю магнитное поле отсутствует и тормозная сила тоже отсутствует.

После задания желаемой величины тормозной силы при движении тележки с прикрепленным к ней электромагнитом в направлении, обозначенном на фиг. 7 штрихпунктирной линией со стрелкой, электромагнитный рельсовый привод с рельсовыми полюсами работает следующим образом. Сразу после прохождения датчиков 7 и 8 над полюсным креплением 4 (см. фиг. 7) с выхода управляющего устройства 11 на вход коммутационного устройства 19 подается сигнал (см. фиг. 8), по которому коммутационное устройство 19 подключает электромагнитную обмотку 6 электромагнита 16 к источнику электропитания 13. Возникает магнитное поле, проходящее от одного электромагнитного полюса 5 электромагнита 16 через воздушный зазор, рельсовый полюс 4, рельс 1, смежный рельсовый полюс 4, воздушный зазор и замыкающееся на другой электромагнитный полюс 5 электромагнита 16. Под действием магнитного поля создается тормозная сила, действующая между рельсовыми полюсами 4 и электромагнитными полюсами 5 электромагнита 16. При движении тележки с прикрепленными к ней электромагнитами далее, преодолевая тормозное усилие, сразу после прохождения датчиков 9 и 10 над рельсовыми полюсами 4 с выхода управляющего устройства 11 на вход коммутационного устройства 19 перестает подаваться сигнал и коммутационное устройство 19 отключает электромагнитную обмотку 6 от источника электропитания 13. Далее цикл работы электромагнитного рельсового привода с рельсовыми полюсами повторяется по вышеописанному алгоритму. И так до полной остановки тележки с прикрепленным к ней электромагнитом 16, когда сразу после прохождения датчиков 7 и 8 над рельсовым полюсом 4 (см. фиг. 7) электромагнитные полюса 5 электромагнита 16 останавливаются напротив рельсовых полюсов 4. После их остановки фиксатор 14 выдвигает штифт 15, препятствующий перемещению тележки относительно рельсовых полюсов 4, цепляясь штифтом 15 за ближний рельсовый полюс 4. После этого электромагнитный рельсовый привод с рельсовыми полюсами может быть обесточен.

При необходимости торможения в процессе движения тележки в направлении, противоположном штрихпунктирной линии со стрелкой (см. фиг. 7), электромагнитный рельсовый привод с рельсовыми полюсами работает следующим образом. После задания желаемой величины тормозной силы при движении тележки с прикрепленным к ней электромагнитом в направлении, противоположном штрихпунктирной линии со стрелкой (см. фиг. 7), сразу после прохождения датчиков 10 и 9 над полюсным креплением 4, с выхода управляющего устройства 11 на вход коммутационного устройства 19 подается сигнал, по которому коммутационное устройство 19 подключает электромагнитную обмотку 6 электромагнита 16 к источнику электропитания 13. Возникает магнитное поле, проходящее от одного электромагнитного полюса 5 электромагнита 16 через воздушный зазор, рельсовый полюс 4, рельс 1, смежный рельсовый полюс 4, воздушный зазор и замыкающееся на другой электромагнитный полюс 5 электромагнита 16. Под действием магнитного поля создается тормозная сила, действующая между рельсовыми полюсами 4 и электромагнитными полюсами 5 электромагнита 16. При движении тележки с прикрепленным к ней электромагнитом 16 далее, преодолевая тормозное усилие, сразу после прохождения датчиков 8 и 7 над рельсовым полюсом 4 с выхода управляющего устройства 11 на вход коммутационного устройства 19 перестает подаваться сигнал и коммутационное устройство 19 отключает электромагнитную обмотку 6 электромагнита 16 от источника электропитания 13. Далее цикл работы электромагнитного рельсового привода с рельсовыми полюсами повторяется по вышеописанному алгоритму до полной остановки движения тележки и фиксации ее относительно рельсового полюса 4.

Электромагнитный рельсовый привод с рельсовыми полюсами, содержащий электромагниты, прикрепленные к тележке, и коммутационные устройства, отличающийся тем, что на рельсах выполнены рельсовые полюса, аналогичные полюсам электромагнитов, рядом с полюсом электромагнита расположены датчики положения рельсового полюса, подключенные своими выходами к входам управляющего устройства, подключенного своими выходами к входам коммутационных устройств, которые подключают обмотки электромагнитов к источнику электропитания, к другому входу управляющего устройства подключен выход устройства регулирования тяговой силы и торможения, рядом с электромагнитом прикреплен к тележке фиксатор, содержащий штифт.

Изобретение относится к способу ускорения снарядов. Способ ускорения включает распределение энергии для выстрела в батарее ускоряющих колец-соленоидов, расположенных вдоль ускорителя.

Привод линейного перемещения // 2613670

Изобретение относится к электротехнике, к электродинамическим элементам, предназначенным для преобразования электрической энергии в механическую, и может быть использовано в робототехнике, преимущественно в исполнительных системах манипулятора.

Способ электротермического ускорения твердых тел // 2607821

Изобретение относится к способам электротермического ускорения твердых тел и предназначен для разгона снарядов до высоких, более 1 км/с скоростей. Снаряд с донной частью в форме стакана, выполненного из диэлектрика и заполненного полимером с повышенной электрической проводимостью, помещают между проводящими рельсами.

Многовитковый рельсотрон, секционированный по длине // 2602512

Изобретение относится к многовитковым рельсотронам. Технический результат - повышение КПД.

Многовитковый рельсотрон с тиристорными перемычками между витками // 2602510

Изобретение относится к многовитковым рельсотронам. Технический результат - повышение КПД.

Система линейного привода со средством для детектирования возгорания // 2596026

Изобретение относится к электротехнике к линейным приводам со средством детектирования возгорания. Технический результат состоит в повышении надежности.

Цилиндрический линейный асинхронный двигатель // 2582332

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для электроприводов с прямолинейным движением рабочих органов. Цилиндрический линейный асинхронный двигатель содержит индуктор с трехфазной обмоткой, выполненной в виде катушечных модулей, якорь в виде ферромагнитного стержня с чередующимися ферромагнитными и электропроводящими кольцами.

Резонансный рельсовый ускоритель // 2554054

Изобретение относится к электромагнитным пусковым установкам. Ускоритель содержит силовой корпус и находящиеся в нем рельсы, источник тока и подмагничивающие катушки, неполярные коммутаторы, систему управления коммутаторами, конденсаторный накопитель и источник питания накопителя.

Устройство магнитной левитации и поперечной стабилизации транспортного средства // 2523875

Изобретение относится к области магнитолевитационной транспортной технологии, а именно к конструкции устройства магнитной левитации и поперечной стабилизации. Устройство магнитной левитации и поперечной стабилизации транспортного средства содержит бортовые сверхпроводниковые обмотки левитации и боковой стабилизации, Т-образно расположенные горизонтальные и вертикальные короткозамкнутые электропроводящие контуры, установленные непрерывно вдоль активной путевой структуры так, что плоскость симметрии бортовой сверхпроводниковой обмотки левитации и боковой стабилизации находится в плоскости вертикального короткозамкнутого электропроводящего контура, причем горизонтальные и вертикальные короткозамкнутые электропроводящие контуры выполнены в виде развернутой обмотки беличьей клетки.

Торцевой волновой электродвигатель // 2418351

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в робототехнических установках с программным управлением, включающих электропривод с шаговым двигателем, в частности линейным или двухкоординатным, и требующих точного позиционирования исполнительного механизма.

Электромеханический рельсовый привод с зубчатым рельсом // 2640491

Изобретение относится к электротяге транспортных средств, создаваемой линейными двигателями. Электромеханический рельсовый привод с зубчатым рельсом включает в себя электромагниты, прикрепленные к тележке, и коммутационные устройства электромагнитных обмоток.

Шаговый электродвигатель // 2609108

Изобретение относится к электротехнике, в частности к шаговым электродвигателям, и может быть использовано в дискретных электроприводах. Технический результат состоит в расширении функциональных возможностей за счет возможности реализации одновременного дискретного перемещения ротора не только по окружности, но и в продольном направлении.

Синхронный линейный привод // 2594567

Изобретение относится к электротехнике, а именно к синхронному линейному приводу для разгона ротора до гиперзвуковых скоростей. Ротор из магнитожесткого материала с остаточной радиальной намагниченностью выполнен в виде диска с центральным отверстием и расположен между статором и направляющим рельсом из магнитомягкого материала.

Электрическая машина возвратно-поступательного движения // 2567872

Изобретение относится к электричеству и может быть использовано в электроприводах. Технический результат состоит в упрощении изготовления.

Линейный шаговый двигатель с продольным магнитным полем // 2526053

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для точного перемещения рабочих органов на ограниченное расстояние в управлении транспортными установками, химическими процессами, ядерными реакторами.

Линейный шаговый электромагнитный двигатель с осевым каналом и протяжным устройством с зацеплением за шайбы // 2488212

Изобретение относится к электротехнике, к электромагнитным двигателям и может быть использовано для создания машин с дискретным поступательным движением рабочего органа любой длины.

Линейный цилиндрический двигатель // 2483418

Изобретение относится к электротехнике, к линейным цилиндрическим двигателям (ЛЦД) постоянного тока с ускорением линейного возвратно-поступательного перемещения рабочего органа - якоря в ограниченных пределах, и может быть использовано в механизмах ударного действия без применения промежуточных преобразователей, например, в приводах молотов кузнечно-прессового оборудования, для забивки в грунт металлических или железобетонных свай, рыхления и уплотнения грунта, разрушения породы и асфальтобетона и т.д.

Линейный шаговый двигатель (варианты) // 2472276

Изобретение относится к электротехнике, к линейным шаговым двигателям (ЛШД), и может быть использовано преимущественно в устройствах ввода - вывода. .

Индукционно-динамический электродвигатель циклического действия // 2467455

Изобретение относится к области электротехники и электромеханики и может быть использовано в ударных приводах машин и механизмов, которые предназначены для создания циклических ударных импульсов, например, деформации технологических объектов.

Линейный цилиндрический электромагнитный двигатель // 2454778

Изобретение относится к области электрических машин с ускорением линейного возвратно-поступательного перемещения рабочего органа и может быть использовано в приводах молотов кузнечно-прессового оборудования, для забивки в грунт свай, разрушения асфальтобетона.

Устройство с ходовой частью // 2646203

Группа изобретений относится к системам передач для локомотивов и моторных вагонов. Экипажная часть транспортного средства (12), в частности рельсового транспортного средства содержит ходовую часть (10), тяговые двигатели и блок силового питания.