ЛИНЕЙНЫЙ АСИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД
LINEAR ASYNCHRONOUS ELECTRIC DRIVE

Изобретение относится к области электротехники, а точнее - к электроприводам, предназначенным для реализации дискретных линейных перемещений.
Известны линейные асинхронные электроприводы, содержащие индукторы, состоящие из сердечников с катушками многофазной обмотки, расположенными на его зубцах, выводы катушек соединены с коммутирующим устройством (см. например пат. РФ МПК Н02К 41/02, Н02Р 7/62 №2068613, 1977 г.; пат. РФ МПК Н02К 41/025, Н02Р 25/06 №2279752, 2005 г.).
Наиболее близким по своей технической сущности к заявляемому является линейный асинхронный электропривод (см. патент РФ №2259001, кл. Н02К 41/025, Н02Р 7/62, 2003 г.), содержащий индуктор, состоящий из сердечника с катушками обмотки, электропроводящий якорь и коммутирующее устройство, выполненное с возможностью подключения к источнику напряжения, по меньшей мере, пяти фазных катушек обмотки, образующих вдоль продольной оси индуктора первоначальный ряд, в котором до середины его прямой, а после середины - противоположный порядок следования фаз, причем для совершения шага якоря - с возможностью отключения последней катушки ряда, согласно изобретению электропривод снабжен «n» дополнительными индукторами, а «n», по меньшей мере, равно единице, причем коммутирующее устройство содержит дополнительные контакты, обеспечивающие возможность подключения к источнику напряжения, по меньшей мере, пяти фазных катушек обмотки, образующих вдоль продольных осей дополнительных индукторов первоначальные ряды, в которых до середины их прямые, а после середины - противоположные порядки следования фаз, причем для совершения шага якоря - с возможностью отключения последних катушек рядов. Этот линейный асинхронный электропривод выбран в качестве прототипа.
Данный линейный асинхронный электропривод имеет сложную конструкцию и работает от трехфазного источника напряжения с нулевым проводом имеет сложное коммутирующее устройство. Это - недостаток прототипа.
Технической задачей настоящего изобретения является устранение отмеченного недостатка в разработанной конструкции.
Решение технической задачи достигается тем, что в линейном асинхронном электроприводе, содержащем индуктор, состоящий из сердечника, на зубцах которого размещены катушки обмотки и коммутирующее устройство, согласно изобретению на зубцах индуктора в верхних их частях расположены по два экранирующих витка, выводы которых соединены, например, с контактами герконовых реле, катушки которых соединены с коммутирующим устройством, обеспечивающим возможность одновременного замыкания, по меньшей мере, четырех экранирующих витков, размещенных на четырех соседних зубцах индуктора и образующих первоначальный ряд, причем у первых двух зубцов замкнуты витки, экранирующие их правые части в направлении слева направо, а на третьем и четвертом зубцах замкнуты витки, экранирующие их левые части, причем для начала шага электропроводящего якоря коммутирующее устройство размыкает виток, экранирующий левую часть четвертого зубца первоначального ряда, а для завершения шага размыкает виток, экранирующий правую часть первого зубца ряда, и замыкает витки, экранирующие правые части второго и третьего зубцов, и витки, экранирующие левые части четвертого и пятого зубцов, при этом образуется ряд, аналогичный первоначальному.
Выполнение зубцов индуктора линейного асинхронного двигателя с возможностью их частичного экранирования на правой и левой частях определяет новизну и существенное отличие 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 электропривода (фрагмент поперечного сечения);
фиг.2 изображает вид сверху линейного асинхронного электропривода (фрагмент) с короткозамкнутыми экранирующими витками, выводы которых соединены с герконовыми реле;
фиг.3 изображает витки, экранирующие правые части на первых двух зубцах, и витки, экранирующие левые части на третьем и четвертом зубцах;
фиг.4 - то же, что и на фиг.3, но при разомкнутых экранирующих витках на четвертом зубце;
фиг.5 - то же, что и на фиг.4, но при разомкнутых витках, экранирующих правые и левые части на первом зубце, и замкнутых витках, экранирующих правые части второго и третьего зубцов, и замкнутых витках, экранирующих левые части четвертого и пятого зубцов;
фиг.6 изображает упрощенную схему подключения катушек герконовых реле к коммутирующему устройству (причем показаны только контакты герконовых реле, а катушки реле на фиг.6 не изображены).
Линейный асинхронный электропривод 1 (фиг.1) содержит индуктор 2 с обмоткой, состоящей из отдельных катушек 3, расположенных на его зубцах 4, и электропроводящий якорь 5. В верхних частях зубцов 4 индуктора 2 расположены по два экранирующих витка 6, выводы которых соединены, например, с герконовыми реле (на фиг.1 не показано), катушки которых соединены с коммутирующим устройством (на фиг.1 не показано);
на фиг.2 показан вид сверху линейного асинхронного электропривода 1 с короткозамкнутыми экранирующими витками 6, выводы которых соединены с герконовыми реле 7. Остальные обозначения те же, что и на фиг.1;
1
2
1
2
на фиг.3 показан линейный асинхронный электропривод, что и на фиг.1, но с витками 6, экранирующими правые части 8 первого и второго зубцов 4 и экранирующими левые части 9 третьего и четвертого зубцов 4. Стрелками F и F показаны направления сил, действующих на электропроводящий якорь 5 до совершения шага, F - усилия, действующие слева направо, F - усилия, действующие справа налево;
на фиг.4 показано то же, что и на фиг.3, но при обоих разомкнутых экранирующих витках 6 на четвертом зубце 4 (сплошной линией обозначены замкнутые герконами витки, а штриховой линией обозначены разомкнутые герконами витки);
на фиг.5 показано то же, что и на фиг.4, но при разомкнутых витках 6, экранирующих правые 8 и левые 9 части первого зубца 4, и замкнутых витках, экранирующих правые части второго и третьего зубцов 4, и замкнутых витках, экранирующих левые части 9 четвертого и пятого зубцов 4, и иллюстрирует первый шаг: перемещение электропроводящего якоря 5 на одно зубцовое деление;
на фиг.6 показана упрощенная схема подключения катушек 3 обмоток линейного асинхронного электропривода к коммутирующему устройству 10 при помощи контакта 11. Коммутирующее устройство подключено к источнику однофазного напряжения 12. Экранирующие витки 6, размещенные на зубцах индуктора линейного асинхронного электропривода, соединены с герконовыми реле (на фиг.6 не показаны), выводы катушек которых соединены с коммутирующим устройством 10. На фиг.6 контакты герконовых реле показаны схематично и обозначены позициями 13-28.
1
2
1
2
1
2
1
2
Рассмотрим работу данного линейного асинхронного электропривода. При замыкании контакта 11 коммутирующего устройства 10 подается переменное напряжение на катушки 3 обмотки индуктора 2 (фиг.3 и фиг.6). По катушкам 3 потечет однофазный ток, который создает пульсирующее магнитное поле. Далее коммутирующее устройство 10 замыкает контакты герконов 14, 16 и 17, 19. Витки 6, экранирующие правые части первого и второго зубцов 4 и экранирующие левые части третьего и четвертого зубцов 4, становятся короткозамкнутыми. В результате магнитные поля четырех зубцов, образующих первоначальный ряд, становятся эллиптическими. При пересечении эллиптическими магнитными полями электропроводящего якоря 5 в нем индуктируются электродвижущие силы (ЭДС), под действием которых в электропроводящем якоре потекут вихревые токи. В результате взаимодействия эллиптических магнитных полей с токами электропроводящего якоря, ими индуктированными, создаются механические усилия F и F, направленные от неэкранированных частей зубцов индуктора к экранированным. Усилия F, созданные при взаимодействии эллиптических магнитных полей первых двух зубцов с токами, ими индуктированными в электропроводящем якоре, будут действовать слева направо и будут равны усилиям F, созданным при взаимодействии эллиптических магнитных полей третьего и четвертого зубцов статора с токами, ими индуктированными в электропроводящем якоре, и направленным справа налево. Усилия F и F взаимно уравновешиваются, и электропроводящий якорь будет неподвижен (∑F=∑F).
1
2
1
2
2
1
1
2
Для начала шага электропроводящего якоря 5 коммутирующее устройство 10 размыкает контакт 19 герконового реле и витки 6, экранирующие обе части четвертого зубца 4, будут разомкнутыми. Усилия F будут больше усилия F (2F>F), т.к. усилие F будет создаваться при взаимодействии эллиптического магнитного поля только одного третьего зубца 4 с токами электропроводящего якоря, им индуктированными. Усилия F будут иметь ту же самую величину, что и ранее. Под действием разности усилий (ΔF=2F-F) электропроводящий якорь 5 начнет перемещаться слева направо (фиг.4).
1
2
Для завершения шага электропроводящего якоря на одно зубцовое деление и фиксации электропроводящего якоря в новом положении коммутирующее устройство 10 размыкает контакт 14 и виток 6, экранирующий правую часть первого зубца 4, перестает быть короткозамкнутым, одновременно коммутирующее устройство размыкает контакт 17 и замыкает контакт 18, при этом становится разомкнутым виток 6, экранирующий левую часть третьего зубца 4, и короткозамкнутым виток 6, экранирующий правую часть третьего зубца 4. Одновременно коммутирующее устройство замыкает контакт 21 и образуется новый ряд из четырех зубцов (фиг.5 и фиг.6). Электропроводящий якорь 5 перемещается на одно зубцовое деление и фиксируется в новом положении. Усилия F и F снова становятся равными и т.д.
По сравнению с прототипом упрощена конструкция, заявленный электропривод имеет более простую конструкцию обмотки индуктора и работает от однофазной сети.