ЛИНЕЙНЫЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
LINEAR ELECTROMAGNETIC MOTOR

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электромагнитным двигателям, и может быть использовано для линейного перемещения подвижных объектов, например линейных манипуляторов технологического или производственного оборудования.
Известен электромагнитный двигатель (Патент РФ №2198262, опубл. 10.02.2003), содержащий неподвижную часть-индуктор и вращающуюся часть - укрепленные на валу якорь и коллектор, обмотка якоря укреплена на сердечнике, а концы обмотки соединены с изолированными от вала медными пластинами коллектора, подключенного к источнику напряжения. Индуктор изготовлен из сегментов электротехнической стали, укрепленных на основании из алюминиевых сплавов, вращающаяся часть выполнена из посаженных на вал колес с электромагнитами, взаимодействующими поочередно с индуктором. Вал установлен вертикально в подшипниках на кронштейнах.
Недостатками этого двигателя являются: прерывистое движение подвижного элемента, невысокое тяговое усилие, невысокая надежность.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является электромагнитный двигатель, содержащий корпус с тяговыми электромагнитами и двумя подвижными фиксаторами с фиксирующими электромагнитами, примыкающими к металлической рейке (авторское свидетельство СССР №703883, кл. H02K 41/02, 1979).
Недостатками этого двигателя являются: прерывистое движение подвижного элемента, невысокое тяговое усилие, невысокая надежность. Техническая задача, на решение которой направлено изобретение, является повышение надежности устройства. Технический эффект, возникающий при решении поставленной технической задачи, состоит в обеспечении непрерывного перемещения подвижного элемента и увеличении тягового усилия и достигается тем, что в электромагнитном двигателе, содержащем корпус с тяговыми электромагнитами и двумя подвижными фиксаторами с фиксирующими электромагнитами, примыкающими к металлической рейке, согласно изобретению, в корпусе электродвигателя размещена дополнительная пара тяговых электромагнитов, тяговые электромагниты ориентированы вдоль направления перемещения подвижного элемента, якори тяговых электромагнитов и фиксаторы объединены пантографом, а между металлической рейкой и фиксирующими электромагнитами расположены фрикционные колодки с ферромагнитной накладкой.
Изобретение поясняется чертежами, где:
на фиг.1 показан предлагаемый электродвигатель, разрез общий вид,
на фиг.2 показан поперечный разрез фиксатора электродвигателя,
на фиг.3 показана последовательность импульсов питания тяговых электромагнитов и фиксаторов двигателя.
Линейный электромагнитный двигатель содержит корпус 1 с двумя парами тяговыми электромагнитов 2 и 3 и двумя фиксаторами 4 с фиксирующими электромагнитами 5, примыкающими к подвижной металлической рейке 6. Якори 7 тяговых электромагнитов и фиксаторы 4 шарнирно объединены пантографом 8. Между металлической рейкой 6 и фиксирующими электромагнитами 5 расположены фрикционные колодки 9 с ферромагнитными накладками 10. Ферромагнитные накладки 10 связаны стягивающими пружинами 11. Между корпусом фиксатора 4 и ферромагнитными накладками 10 расположены центрирующие пружины 12. Предлагаемый двигатель работает следующим образом. Подача напряжения на обмотки тяговых электромагнитов 2 и 3 приводит к перемещению их якорей 7. Напряжение подается на один электромагнит каждой пары, либо нижний электромагнит 2 и верхний электромагнит 3, либо верхний электромагнит 2 и нижний электромагнит 3. При этом якори 7 электромагнитов перемещаются, соответственно, либо навстречу друг другу, либо друг от друга. Одновременно фиксаторы, шарнирно связанные пантографом 8 с якорями электромагнитов, будут перемещаться в горизонтальном направлении, соответственно, друг от друга, или навстречу друг другу. Поочередное включение тяговых электромагнитов вызывает колебательное движение якорей 7 электромагнитов в вертикальном направлении, а фиксаторов 4 в горизонтальном.
Фиксаторы 4 электродвигателя выполнены нормально включенными. При обесточенных электромагнитах 5, пружины 11 обеспечивают постоянное нажатие фрикционных колодок 9 на металлическую рейку 6. Подача напряжения на электромагниты 5 приводит к перемещению ферромагнитных накладок колодок, разжиманию фрикционных колодок 9 и освобождению металлической рейки 6. Пружины 12 обеспечивают центрирование фиксатора относительно рейки 6 и выравнивание зазоров электромагнитов 5.
Поочередное разжимание фиксаторов 4, при их колебательном движении в горизонтальном направлении, приводит к непрерывному однонаправленному перемещению металлической рейки 6. Фиксатор должен быть зафиксирован относительно рейки 6 при совпадении требуемого направления движения рейки и фиксатора, и разжат при противоположных направлениях движения. На фиг.3 показана диаграмма напряжений питания электромагнитов и фиксаторов. Сплошной линией показано напряжение питания фиксаторов при движении влево, пунктирной - при движении вправо.
Применение пантографа в электродвигателе позволяет разместить в корпусе двигателя дополнительную пару тяговых электромагнитов, что увеличивает тяговое усилие. Кроме того, якори тяговых электромагнитов расположены соосно металлической направляющей, что уменьшает габариты двигателя и обеспечивает компактность конструкции.
Применение фрикционных колодок в фиксаторах увеличивает коэффициент трения между колодками и металлической направляющей, что повышает тяговое усилие двигателя и увеличивает долговечность конструкции. Колодки можно заменить после определенного износа. Кроме того, направляющая может изготавливаться из немагнитного материала, например из нержавеющей стали, что также обеспечит повышение надежности двигателя.