ЛИНЕЙНЫЙ АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
LINEAR INDUCTION MOTOR

Изобретение относится к области электротехники, а боле точно к линейным асинхронным двигателям, предназначенным для электрического транспорта и электроприводов с прямолинейным или возвратно-поступательным движением рабочих органов.
Известен линейный асинхронный двигатель (ЛАД), 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 (см. патент РФ №2348099, МПК Н02К 41/025, 2008 г.)
Данный ЛАД имеет ограниченные возможности по регулированию скорости и мощности. Наиболее близким по своей технической сущности к заявленному является ЛАД, 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. Этот ЛАД выбран в качестве прототипа.
Ограниченные возможности регулирования скорости движения и мощности ЛАД - недостатки прототипа.
Технической задачей настоящего изобретения является устранение отмеченных недостатков.
n
z
Решение данной 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 электропроводящая часть замыкающего элемента способна обеспечить «n» различных вариантов короткозамкнутой обмотки вторичного элемента, а «n», по меньшей мере, равно единице, причем электропроводящая часть содержит основание в форме прямоугольника, поверх которого расположены чередующиеся ступенчатые участки, а число ступеней равно «n-1», высота основания и каждой ступени равна высоте паза вторичного элемента h, при этом ширина каждой последующей ступени равна зубцовому делению сердечника вторичного элемента t.
n
n
«n» вариантов короткозамкнутой обмотки вторичного элемента, выполнение электропроводящей части вторичного элемента с основанием в форме прямоугольника, поверх которого расположены чередующиеся ступенчатые участки, а число ступеней равно «n-1», высота основания и каждой ступени равна высоте паза вторичного элемента h, при этом ширина первой ступени равна ширине паза b, а ширина каждой последующей ступени равна зубцовому делению сердечника вторичного элемента - эти признаки определяют новизну и существенные отличия данного технического решения.
В дальнейшем изобретение поясняется примером его конкретного выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых
фиг.1 - изображает общий вид линейного асинхронного двигателя (вид спереди схематично);
фиг.2 - фрагмент продольного сечения вторичного элемента с первым вариантом короткозамкнутой обмотки;
фиг.3 - фрагмент продольного сечения вторичного элемента со вторым вариантом короткозамкнутой обмотки;
фиг.4 - фрагмент продольного сечения вторичного элемента с третьим вариантом короткозамкнутой обмотки;
фиг.5 - представляет фрагмент продольного сечения электропроводящей части замыкающего элемента.
Линейный асинхронный двигатель (фиг.1) содержит индуктор 1, состоящий из сердечника 2 с трехфазной обмоткой 3. Вторичный элемент 4 содержит сердечник 5 с пазами, в которые уложены изолированные друг от друга электропроводящие стержни 6, замкнутые с одной стороны общей шиной 7, а с другой стороны - подвижным замыкающим элементом 8, который содержит электропроводящую и изоляционную части, примыкающие к зубчатой рейке 9, связанной с зубчатым колесом 10.
Фрагмент вторичного элемента (фиг.2) представляет первый вариант короткозамкнутой обмотки вторичного элемента ЛАД. Здесь обозначения те же, что и на фиг.1. Стержни обмотки вторичного элемента, замкнутые общей шиной и подвижным замыкающим элементом (шина и замыкающий элемент на фиг.2 не показаны), на фиг.2 заштрихованы.
Второй вариант короткозамкнутой обмотки вторичного элемента ЛАД (фиг.3) показывает какие стержни 6 при этом замкнуты шиной и замыкающим подвижным элементом (на фиг.3 эти стержни заштрихованы). Остальные обозначения те же, что и на фиг.1 и фиг.2
n
z
n
z
Третий вариант короткозамкнутой обмотки вторичного элемента линейного асинхронного двигателя (фиг.4) предполагает, что электропроводящие стержни 6, лежащие во всех пазах сердечника 5 вторичного элемента, замкнуты (закорочены). На фиг.4 имеются дополнительные обозначения: h - высота паза вторичного элемента; b - ширина зубца; b - ширина паза; t - зубцовое деление сердечника вторичного элемента.
n
n
z
Фрагмент продольного сечения электропроводящей части 11 подвижного замыкающего элемента 8 (фиг.5) содержит основание 12 в форме прямоугольника 12, поверх которого расположены чередующиеся ступенчатые участки 13. Высота основания и каждой ступени равна высоте паза h вторичного элемента. Ширина первой ступени 14 равна ширине паза b, a ширина каждой последующей ступени 15 равна зубцовому делению сердечника вторичного элемента t.
Рассмотрим принцип действия данного линейного асинхронного двигателя.
При подключении трехфазной обмотки 3 индуктора 1 ЛАД к источнику напряжения возбуждается бегущее магнитное поле. В начале электропроводящей частью 11 подвижного замыкающего элемента 8 (фиг.1, фиг.2, фиг.5) закорочены стержни 6 (на фиг.2 заштрихованы). Эти стержни закорочены (замкнуты) первыми ступенями 14 электропроводящей части 11 подвижного замыкающего элемента 8. Так получается первый из «n» вариантов короткозамкнутой обмотки вторичного элемента, которая пересекается бегущим магнитным полем. В результате этого в короткозамкнутой обмотке вторичного элемента наводится электродвижущая сила (ЭДС), под действием которой в стержнях обмотки потекут токи. Эти токи при взаимодействии с бегущим магнитным полем создают механическое усилие, под действием которого индуктор будет перемещаться в сторону, противоположную направлению бегущего магнитного поля. При движении подвижного замыкающего элемента 8 снизу вверх, что достигается при вращении зубчатого колеса 10, в начале ступенью 14 закорачиваются по одному стержню в тех пазах сердечника вторичного элемента, а затем постепенно замыкаются все стержни в пазах, которые образуют первый вариант короткозамкнутой обмотки. При этом будут регулироваться величины механического усилия и скорости ЛАД за счет изменения активного сопротивления короткозамкнутой обмотки. При дальнейшем движении подвижного замыкающего элемента 8 вверх закорачиваются дополнительно стержни 6 второй степенью 15 электропроводящей части 11 подвижного замыкающего элемента 8, лежащие в соседних (слева направо) пазах сердечника вторичного элемента (фиг.1, фиг.3 и фиг.5). Создается второй вариант короткозамкнутой обмотки вторичного элемента ЛАД. При втором варианте короткозамкнутой обмотки замкнутые стержни на фиг.3 заштрихованы. Опять в начале в соседних пазах сердечника вторичного элемента будет закорочено по одному стержню, а затем при движении подвижного замыкающего элемента вверх ступенью 15 замыкаются все стержни в соседних пазах сердечника вторичного элемента. При этом снова будут изменяться величины механического усилия, скорости и мощности ЛАД.
После этого при перемещении подвижного замыкающего элемента 8 вверх замыкаются стержни обмотки вторичного элемента, лежащие справа, по отношению к стержням, закороченным (замкнутым) вторыми ступенями 15 электропроводящей части 11. Эти стержни будут закорачиваться (замыкаться) основанием 12 в форме прямоугольника электропроводящей части 11 подвижного замыкающего элемента 8. Замкнутые стержни заштрихованы (фиг.1, фиг.4 и фиг.5). При таком (третьем) варианте элемента ЛАД (для данного примера конкретного выполнения ЛАД) все стержни, лежащие во всех пазах сердечника вторичного элемента, будут закорочены (замкнуты) основанием 12 электропроводящей части 11 подвижного замыкающего элемента 8. По мере движения подвижного замыкающего элемента вверх будет изменяться активное сопротивление короткозамкнутой обмотки вторичного элемента и будут регулироваться величины механического усилия, скорости и номинальной мощности ЛАД.
По сравнению с прототипом расширены пределы регулирования механического усилия, скорости и мощности линейного асинхронного двигателя.