ЛИНЕЙНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Предлагаемое изобретение относится к электрическим машинам поступательного движения и может быть использовано в качестве линейного исполнительного органа прецизионных следящих систем.
Известен линейный электродвигатель постоянного тока (Линейный двигатель постоянного тока. Патент США US, 5,701,042 от 23.12.97), содержащий статор с катушками обмоток возбуждения и ротор с постоянными магнитами чередующейся полярности. Перемещение ротора осуществляется коммутацией каждой катушки в отдельности постоянным током. Для повышения стабильности силы тяги подвижная часть имеет 5 постоянных магнитов. В формировании тяговой силы участвуют либо две катушки с четырьмя активными проводниками либо три катушки с шестью активными проводниками. Тем самым при движении возникают скачки силы тяги порядка 30%.
Целью данного изобретения является снижение пульсации тягового усилия, упрощение схемы коммутации обмоток и повышение равномерности хода.
Поставленная цель достигается тем, что ротор (подвижная часть) двигателя имеет по краям 2 укороченных по ширине магнита, а каждая фаза двигателя, состоящая из 3 сосредоточенных катушек соединенных последовательно, питается током синусоидальной формы.
Линейный двигатель состоит из подвижной части (ротора) и неподвижной части (статора) (фиг.1).
Подвижная часть двигателя поз.5 состоит из ярма, выполненной из трехмиллиметровой стали 10 с закрепленными на ней магнитами чередующейся полярности, причем два крайних магнита укорочены по ширине.
Неподвижная часть линейного электродвигателя - статор - состоит из магнитопровода поз.1, прикрепленной к нему коммутационной печатной платы толщиной 0,25 мм поз.2 и шесть сосредоточенных катушек поз.3. Катушки соединены в соответствии с фиг.2.
Для повышения тяговой силы и эффективного использования постоянных магнитов фазовые катушки включены встречно друг к другу.
Формируемые токи в фазах 1 и 2 синусоидальной формы представлены на фиг.3. Фазовый угол сдвига составляет 90 эл.град.
Токи в фазах формируются таким образом, чтобы в положении 1 (точка 1 на фиг.3) ток фазы 1 был максимален, а ток фазы 2 равен нулю. Так как в данный момент катушка 2 не создает тягового усилия (фиг.4).
В точке 2 в формировании силы тяги участвуют четыре активных проводника, но с меньшими значениями токов, что позволяет сохранить значение тягового усилия постоянным.
1
2
Таким образом, тяговое усилие F предлагаемого линейного двигателя (фиг.5) постоянно вне зависимо от положения подвижной части. Незначительные пульсации тягового усилия F порядка 7% могут возникать при неточности изготовления фазных катушек и статора электродвигателя.