ЛИНЕЙНЫЙ АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
LINEAR ASYNCHRONOUS MOTOR

Изобретение относится к области электротехники, а более точно - к линейным асинхронным двигателям (ЛАД), предназначенным для электроприводов с прямолинейным движением рабочих органов и электрического транспорта.
Известен линейный асинхронный двигатель, содержащий индуктор, состоящий из сердечника и трехфазной обмотки, и вторичный элемент, состоящий из сердечника, в пазах которого расположены один над другим изолированные электропроводящие стержни, замкнутые с одной стороны общей электропроводящей шиной, а с другой - замыкающим цилиндром, состоящим из электропроводящей и изоляционной частей, установленным с возможностью поворота вокруг своей горизонтальной оси (см а.с. СССР №1104619, МПК H02K 41/025, 84 г.).
Данный ЛАД имеет ограниченные функциональные возможности.
Наиболее близким по своей технической сути к заявляемому является ЛАД, содержащий индуктор, состоящий из сердечника и трехфазной обмотки, и вторичный элемент, состоящий из сердечника, в пазах которого расположены один над другим изолированные электропроводящие стержни, замкнутые с одной стороны общей электропроводящей шиной, а с другой - замыкающим цилиндром, состоящим из электропроводящей и изоляционной частей, установленным с возможностью поворота вокруг своей горизонтальной оси, при этом вторичный элемент содержит дополнительные электропроводящие стержни, размещенные по обе стороны от электропроводящих стержней, расположенных в центральной части вторичного элемента, и расположенные под углом к нему (см. патент РФ №2349018, МПК H02K 41/025, 2009 г.). Этот ЛАД выбран в качестве прототипа.
При симметричном расположении ЛАД и вторичного элемента существуют поперечные механические усилия, не нужные в данном случае, а токи создающие их, приводят к дополнительным электрическим потерям во вторичном элементе, что снижает коэффициент полезного действия линейного асинхронного двигателя. Это - недостаток прототипа.
Технической задачей настоящего изобретения является устранение отмеченных недостатков в разработанной конструкции ЛАД.
Решение данной технической задачи достигается тем, что ЛАД, содержащий индуктор, состоящий из сердечника и трехфазной обмотки, и вторичный элемент, состоящий из сердечника, в пазах которого расположены один над другим изолированные электропроводящие стержни, замкнутые с одной стороны общей электропроводящей шиной, а с другой - замыкающим цилиндром, состоящим из электропроводящей и изоляционной частей, установленным с возможностью поворота вокруг своей горизонтальной оси, при этом вторичный элемент содержит дополнительные электропроводящие стержни, размещенные по обе стороны от электропроводящих стержней, расположенных в центральной части вторичного элемента, и расположенные под углом к нему, согласно изобретению вторичный элемент снабжен дополнительными сердечниками, размещенными по обе стороны от сердечника, в пазах которого уложены центральные части электропроводящих стержней, при этом дополнительные стрежни размещены в пазах дополнительных сердечников, причем дополнительные электропроводящие стержни, расположенные в пазах сердечника, лежащего слева от основного, замкнуты с левой стороны дополнительной электропроводящей шиной, а с правой той же самой электропроводящей шиной, которая замыкает стержни, лежащие в центральной части вторичного элемента, а дополнительные электропроводящие стержни, расположенные в пазах сердечника, лежащего справа от основного, замкнуты справа еще одной дополнительной шиной, а слева - электропроводящей частью замыкающего цилиндра, при этом цилиндр содержит два сегмента, причем один сегмент, выполненный из изоляционного материала, опирается на длину дуги, образованной краями электропроводящих стержней, лежащих в центральной части вторичного элемента, а второй сегмент выполнен из электропроводящего материала и величина его дуги дополняет дугу изоляционного сегмента до окружности.
Снабжение вторичного элемента (ВЭ) дополнительными сердечниками, расположенными по обе стороны от сердечника, в пазах которого уложены центральные части электропроводящих стержней, размещение дополнительных стержней в пазах дополнительных сердечников, замыкание электропроводящих стержней, расположенных в пазах сердечника, лежащего слева от основного сердечника ВЭ, с левой стороны дополнительной электропроводящей шиной, а справа той же самой электропроводящей шиной, которая замыкает стержни, лежащие в центральной части вторичного элемента, а дополнительные стержни, лежащие в пазах дополнительного сердечника, размещенного справа от основного сердечника ВЭ, замкнуты справа еще одной дополнительной шиной, а слева - электропроводящей частью замыкающего цилиндра, при этом замыкающий цилиндр содержит два сегмента, причем один сегмент, выполненный из изоляционного материала, опирается на длину дуги, образованной краями электропроводящих стержней, лежащих в центральной части ВЭ, а второй сегмент, выполненный из электропроводящего материала, и величина его дуги дополняет дугу изоляционной части до окружности - 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 ЛАД (поперечное сечение - схематично);
фиг.2 - фрагмент короткозамкнутой обмотки вторичного элемента;
фиг.3 - представляет схематично симметричное расположение вторичного элемента относительно индуктора ЛАД и механические усилия, приложенные к ВЭ;
фиг.4 - показывает смещение ВЭ влево относительно индуктора ЛАД и возникающие при этом механические усилия, приложенные к ВЭ.
Линейный асинхронный двигатель (фиг.1), содержит индуктор 1, состоящий из сердечника 2 с трехфазной обмоткой 3. Вторичный элемент 4 состоит из сердечника 5, в пазах которого расположены один над другим изолированные электропроводящие стержни 6, замкнутые с одной стороны электропроводящей шиной 7, а с другой - замыкающим цилиндром 8, установленным с возможностью поворота вокруг своей горизонтальной оси. ВЭ снабжен дополнительными электропроводящими стержнями 9 и 10, размещенными по обе стороны от электропроводящих стержней 6, расположенных в центральной части ВЭ, и расположенными под углом к нему. ВЭ снабжен дополнительными сердечниками 11 и 12, в пазах которых лежат дополнительные стержни 9 и 10. Дополнительные электропроводящие стержни 10, расположенные в пазах дополнительного сердечника 12, лежащего слева от основного, замкнуты с левой стороны дополнительной электропроводящей шиной 13, а с правой - той же самой электропроводящей шиной 7, которая замыкает стержни 6, лежащие в центральной части ВЭ. Дополнительные электропроводящие стержни 9, расположенные в пазах сердечника 11, лежащего справа от основного 5, замкнуты справа еще одной дополнительной шиной 14, а слева - электропроводящей частью замыкающего цилиндра 8.
На фиг.2 схематически показан фрагмент короткозамкнутой обмотки ВЭ, центральная часть которой образована электропроводящими стержнями 6 и дополнительными электропроводящими стержнями 9. Замыкающий цилиндр 8 содержит изоляционную часть 15 в виде сегмента, опирающегося на дугу, образованную краями верхнего и нижнего электропроводящих стержней 6, лежащих в центральной части ВЭ. Второй сегмент 16 замыкающего цилиндра 8 выполнен из электропроводящего материала и величина его дуги дополняет дугу изоляционного сегмента до окружности в поперечном сечении. Остальные обозначения те же, что и на фиг.1.
На фиг.3 представлено схематичное симметричное расположение вторичного элемента 4 относительно индуктора ЛАД 1 и механические усилия Fт, приложенные к ВЭ. Остальные обозначения те же, что и на фиг.1.
На фиг.4 представлено схематичное смещение вторичного элемента 4 относительно индуктора ЛАД 1 и возникающие при этом механические усилия, приложенные к ВЭ. Здесь обозначены Fдоп - сила, приложенная ко вторичному элементу в зоне стержней 9, она раскладывается на дополнительную тяговую силу Fтдоп и стабилизирующее механическое усилие Fб.
Рассмотрим принцип действия данного ЛАД.
При подключении трехфазной обмотки 3 к источнику трехфазного напряжения создается бегущее магнитное поле, пересекающее электропроводящие стержни 6 ВЭ и наводящее в них электродвижущую силу (ЭДС). Если стержни 6 замкнуты с обеих сторон, то по ним потекут токи, взаимодействующие с бегущим магнитным полем. В результате этого взаимодействия создаются механические усилия Fт, под действием которых ВЭ будет двигаться в ту же сторону, что и бегущее магнитное поле. Такая картина будет иметь место при симметричном расположении вторичного элемента относительно индуктора ЛАД (фиг.1 и фиг.3). Поворачивая замыкающий цилиндр 8 вокруг своей горизонтальной оси, можем изменять активное сопротивление центральной части коротокозамкнутой обмотки ВЭ, образованной стержнями 6, замкнутыми шиной 7 и цилиндром 8. При этом будет регулироваться величина тягового усилия и скорость движения ЛАД.
Если по какой-то причине вторичный элемент сместился относительно индуктора ЛАД влево (фиг.4), то бегущее магнитное поле, кроме электропроводящих стержней 6, лежащих в центральной части ВЭ, будет пересекать дополнительные электропроводящие стержни 9, замкнутые с одной стороны дополнительной шиной 14, а с другой - электропроводящей частью 16 электропроводящего цилиндра 8 (фиг.2 и фиг.4). В электропроводящих стержнях 9 наведется ЭДС и потечет ток. При взаимодействии тока в стержнях 9 с бегущим магнитным полем будут создаваться механические усилия Fдоп, перпендикулярные стержням 9. Усилия Fдоп будут разлагаться на дополнительные тяговые усилия Fтдоп и стабилизирующие усилия Fб, под действием которых ВЭ будет возвращаться в симметричное положение относительно индуктора ЛАД. Так будет достигаться стабилизация ВЭ относительно индуктора ЛАД в поперечном направлении.
При симметричном расположении ВЭ относительно индуктора тока в дополнительных стержнях 9 и 10 не будет, не будет и потерь в этих стержнях. Поэтому КПД ЛАД будет высоким. Токи в стержнях 9 и 10 будут наводиться только при нарушении симметрии ВЭ относительно индуктора ЛАД. Это - преимущество по сравнению с прототипом.