Линейный электродвигатель — SU 1683472 (original) (raw)

Формула

1. ЛИНЕЙНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ, содержащий первичную часть, состоящую из набора расположенных вдоль оси кольцевых сердечников с зубцами, на каждом из которых размещены катушки многофазной обмотки, и вторичную часть, размещенную соосно внутри первичной, отличающийся тем, что, с целью повышения энергетических показателей путем уменьшения краевого эффекта, вторичная часть выполнена в виде последовательно расположенных концентрических сфер, сердечники индуктора смещены относительно друг друга на половину зубцового шага, число сердечников равно числу фаз.
2. Электродвигатель по п.1, отличающийся тем, что на каждом сердечнике размещены две катушки, каждая из которых соединена последовательно с катушкой соседнего сердечника с образованием спиралевой перекрестной обмотки.

Описание

Изобретение относится к электротехнике, к электрическим машинам и может быть использовано в приводах линейного перемещения для добычи твердых полезных ископаемых со дна океана и в робототехнике.
Цель изобретения повышение энергетических показателей путем уменьшения краевого эффекта.
На фиг. 1 приведен общий вид линейного электродвигателя; на фиг. 2 изображена вторичная часть электродвигателя, выполненная поэлементно разделенным способом; на фиг. 3 изображен поперечный разрез электродвигателя; на фиг. 4 пример выполнения обмотки электродвигателя; на фиг. 5 продольный разрез электродвигателя; на фиг. 6 изображена магнитная система полюсного деления в развернутом виде с направлениями магнитных потоков, показано взаимодействие статора с вторичной частью электродвигателя; на фиг. 7 представлен поперечный разрез электродвигателя с изображением отвода тепла, образуемого во вторичной части поверхностного слоя РШ; на фиг. 8 изображена активная часть статора электродвигателя в развернутом виде; на фиг. 9 схема питания.
Линейный электродвигатель 1 состоит из первичной части 2 и вторичной части 3.
Вторичная часть 3 выполнена в виде концентрических сфер 4, расположенных последовательно, причем эти сферы содержат внешнюю сферическую оболочку 5, представляющую собой реактивную шину (РШ) 6 из вещества с небольшой удельной электропроводностью, замкнутую в объеме РШ 6 равномерно, и внутреннюю сферическую оболочку 7 обратного магнитопровода (ОМ) 8, которые могут быть выполнены в виде жесткой или гибкой оболочки на основе металлических порошков, например резинометаллических. Внутренний объем оболочки 7 можно заполнить легкими жидкими фракциями, чтобы вторичная часть 3 могла свободно повторять внутреннюю объемную конфигурацию двигателя.
Первичная часть 2 двигателя состоит из магнитопровода 9, внутреннего немагнитного корпуса 10, внешнего корпуса 11, многофазной обмотки 12, состоящей из двух катушек 13 и 14.
Магнитопровод первичной части выполнен в виде набора отдельных расположенных вдоль оси кольцевых сердечников, сдвинутых относительно друг друга на половину зубцового шага. Количество сердечников равно числу фаз двигателя.
Каждый сердечник состоит из отдельных элементов, представляющих собой часть кольцевого шихтованного магнитопровода с осевым зубцом, на котором расположены обе катушки обмотки.
Каждая катушка соединена последовательно с катушкой соседнего сердечника, образуя перекрестную спиралевую обмотку (фиг. 4) в виде замкнутых многоугольников.
Соединитель 15 связывает элементы вторичной части 3 и может быть гибким или жестким. Расположенное в боковом герметичном корпусе 16 симметрирующее устройство выполнено в виде статического преобразователя 17, образованного парафазным соединением тиристоров 18 с реактивным компенсатором 19, снабженным уравнительным соединением 20, в состав которого включен фильтр 21 в виде колебательного звена. Кроме того, электродвигатель содержит кольцевой манжет 22, герморазъем 23, подводный кабель 24, содержащий энергетические каналы 25 для подвода электроэнергии и информационно-управляющие оптоволоконные каналы 26. Магнитная (ферромагнитная) жидкость 27 позволяет осуществить антифрикционный контакт между контактирующими поверхностями двигателя и надежную герметизацию между противоположными тыльными сторонами вторичной части 3. Гайка 28 и штуцер 29 служат для соединения нескольких двигателей 1. Проточки 30 во внешней оболочке 5 заполнены хладагентом и соединены с трубками 31, проходящими через внутреннюю оболочку 7 во внутренний объем вторичной части 3.
Устройство работает следующим образом. Электроэнергия, поступающая по подводному кабелю 24 через энергетические каналы 25, и управляющий сигнал, поступающий по информационно-управляющим оптоволоконным каналам 26, направляются через герморазъем 23 к статическому преобразователю 17 и системе управления, где симметрируются и преобразуются парафазным соединением тиристоров 18, компенсируются реактивным компенсатором 19. Токораспределение выравнивается уравнительным соединением 20 и фильтруется фильтром 21 для согласованного преобразования с полюсной частью 14. В сердечниках 9 и в перекрестной спиралевой оболочке 12 ЭДС гармоник складываются и создают ток, циркулирующий внутри обмотки 12, т.к. при перекрестном скосе последней ЭДС гармоник компенсируются и преобразуются в равномерный поток "Ф" за счет сдвига сердечников 9 на величину зубцового шага и расположения обмотки 12 на сердечниках 9, образующих перекрестную спиралевую обмотку 12. Такое исполнение устройства позволяет пропорционально расщеплять магнитные потоки "Ф" на сердечниках 9. Поток "Ф" концентрирует в себе наибольшую направленную энергию, проникающую через немагнитный корпус 10 в виде перекрестных потоков "Ф" к вторичной части 3, компенсирует на внешней оболочке 5 РШ 6 реактивную составляющую и замыкается на внутренней оболочке 7 ОМ 8 для придания вторичной части 3 поступательного движения в направлении перемещения магнитного поля. Магнитная (ферромагнитная) жидкость 27 способствует наилучшему взаимодействию внутренних частей двигателя 1 с внутренним корпусом 10. При своем поступательном движении вторичная часть 3 взаимодействует с бегущим магнитным полем, обеспечивает равномерный вход и выход внешней оболочки 5 РШ 6 и внутренней оболочки 7 ОМ 8 соответственно в зону и из зоны бегущего магнитного поля двигателя 1, что компенсирует деформацию магнитного поля, не вынося его за сбегающий край индуктора, компенсируются усилия, возникающие в режиме синхронной скорости из-за дополнительных потерь во вторичной части 3.
С помощью гайки 28 и штуцера 29, расположенных на внешнем корпусе 11, можно объединить в ряд несколько автономных двигателей 1. Тепло, образуемое во вторичной части 3, выделяется в поверхностный слой внешней оболочки 5 РШ 6. Для стока тепла применяется хладагент, заполняющий проточки 30, соединенные с трубками 31, проходящими через внутреннюю оболочку 7 ОМ 8 во внутренний объем вторичной части 3, образуя тем самым замкнутый контур для циркуляции хладагента, охлаждающего вторичную часть 3 с внутренней стороны.
Выполнение вторичной части в виде выбора концентрических сфер позволяет ей плавно входить в зону бегущего магнитного поля, что приводит к избавлению от продольного краевого эффекта выноса магнитного поля за пределы индуктора, а также позволяет избавить от усилий в режиме синхронной скорости и дополнительных потерь мощности в реактивной шине.
Выполнение индуктора в виде набора сердечников позволяет уменьшить амплитуду значения линейной плотности тока, уменьшить максимальное значение геометрической формы набегающего и сбегающего краев элемента РШ и ликвидировать вынос запасной энергии магнитного поля за пределы индуктора линейного электродвигателя.
Поворот сердечников относительно друг друга на половину зубцового шага позволяет вместе с обмоткой создать пологое поле, распределение которого по активной поверхности имеет форму ромбов, что приводит к симметрированию бегущего магнитного поля в аксиально-радиальном направлении, стремящегося поставить вторичную часть линейного электродвигателя в симметричное положение относительно внутренней поверхности силы тяжести, совпадающей с направлением движения вторичной части.
Выполнение перекрестной спиралевой обмотки в виде замкнутых многоугольников позволяет компенсировать ЭДС гармоник, циркулирующих внутри обмотки, и стабилизировать магнитные потоки в магнитных сердечниках, что приводит к стабилизации магнитных потоков в магнитных сердечниках, при этом повышается КПД и соs электродвигателя.
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в приводах линейного перемещения. Целью является повышение энергетических показателей путем уменьшения краевого эффекта. Устройство состоит из первичной части 2 и вторичной части 3. Первичная часть содержит магнитопровод 9, состоящий из набора расположенных вдоль оси отдельных сердечников, сдвинутых относительно друг друга на половину зубцового шага, на каждом из которых выполнены зубцы с размещенными на них двумя катушками 12 многофазной обмотки, внутренний 10 и внешний 11 корпуса. Каждая катушка соединена последовательно с катушкой соседнего сердечника, образуя перекрестную спиралевую обмотку. Число сердечников равно числу фаз. Вторичная часть расположена внутри первичной и состоит из последовательно расположенных вдоль оси концентрических сфер. Положительный эффект достигается плавностью входа концентрических сфер в зону бегущего магнитного поля, компенсацией ЭДС высших гармоник и стабилизацией магнитных потоков в сердечниках. 1 з. п. ф-лы, 9 ил.