ЛИНЕЙНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к линейным приводам исполнительных механизмов, и может быть использована для электроприводов станков, робототехники и мехатронных узлов с компенсацией веса подвижной части для уменьшения энергопотребления и массо-габаритных размеров.
Известен линейный электропривод с компенсацией веса подвижной части, содержащий линейный шаговый двигатель с подвижной и неподвижной частями. На подвижной части установлены компенсирующие электромагниты. Возможность продольного перемещения обеспечивается использованием колес, контактирующих с направляющими. Функциональный блок реализует экспериментально полученную зависимость компенсирующего усилия электромагнитов от скорости перемещения подвижной части в пределах одного шага. (SU №1246325 А1, 23.07.1986).
Недостатками известного электропривода, являются потери электроэнергии на создание компенсирующего усилия дополнительными электромагнитами, увеличенные массо-габаритные размеры электродвигателя из-за дополнительных электромагнитов.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является линейный электропривод, включающий направляющую Т-образного профиля, каретку с опорными элементами, выполненную в профиле с охватом полки Т-образной направляющей, и линейный электрический двигатель со статором и по крайней мере одной парой якорей, установленных с возможностью подключения к системе управления и закрепленных на нижней внутренней поверхности каретки взаимно симметрично относительно направляющей с образованием с нижней поверхностью ее полки воздушного зазора (SU №965734 А1, 15.10.1982). В прототипе линейный электропривод оснащен двигателем постоянного тока, содержащим модули с обмоткой возбуждения и обмоткой якоря длиной в два полюсных деления двигателя, установленные в кронштейнах каретки.
Недостатками прототипа являются потери электроэнергии на обмотках возбуждения и увеличенные габаритные размеры линейного электропривода, обусловленные наличием обмоток возбуждения.
Техническим результатом заявленного линейного электропривода является снижение энергопотребления и уменьшение габаритных размеров.
Сущность технического решения заключается в том, что в предлагаемом линейном электроприводе, включающем направляющую Т-образного профиля, каретку с опорными элементами, выполненную в профиле с охватом полки Т-образной направляющей, и линейный электрический двигатель со статором и по крайней мере одной парой якорей, установленных с возможностью подключения к системе управления и закрепленных на нижней внутренней поверхности каретки взаимно симметрично относительно оси направляющей с образованием с нижней поверхностью полки направляющей воздушного зазора, электрический двигатель выполнен синхронным с постоянными магнитами, установленными на всю длину направляющей в воздушном зазоре оппозитно якорям с образованием с ними рабочего зазора и закрепленными на нижней поверхности полки направляющей.
Полезная модель поясняется графическими материалами, где:
- на Фиг. 1 - изображен линейный электропривод в изометрии;
- на Фиг. 2 - изображен линейный электропривод, вид сверху;
- на Фиг. 3 - изображен линейный электропривод, вид сбоку;
- на Фиг. 4 - сечение А-А на Фиг. 2;
- на Фиг. 5 - Вид В на Фиг. 3.
Линейный электропривод содержит следующие основные элементы:
1 - направляющая (Т-образный профиль - верхняя часть двутавровой балки на Фиг. 1);
2 - каретка;
3, 4 - якоря синхронного привода с постоянными магнитами;
5, 6 - магнитные пути (статор из постоянных магнитов);
7, 8 - роликовые опорные элементы каретки 2;
9, 10 - ответные опорные элементы направляющей 1.
Каретка 2 выполнена в профиле с охватом полки Т-образной направляющей 1 (Фиг. 4) и снабжена, например, роликовыми опорными элементами 7 и 8 (Фиг. 4), опирающимися, предпочтительно - на ответные опорные элементы 9 и 10 направляющей 1 (Фиг. 1, Фиг. 2), или непосредственно на направляющую 1. Исполнение опор может быть выполнено и иным образом, например, как это представлено в прототипе.
В нижней части каретки 2 симметрично относительно ее продольной оси установлены два якоря 3 и 4, состоящие из катушек фазовой обмотки с сердечниками, и два магнитных пути 5 и 6 (иначе - постоянные магниты, образующие статор) - постоянные магниты, установленные на направляющей 1 вдоль ее продольной оси взаимно симметрично на всю длину оппозитно и с рабочим зазором относительно якорей 3 и 4.
Как отмечено выше, якоря 3 и 4 синхронного привода с постоянными магнитами представляют собой запитанные и управляемые от системы управления (не показана) фазовые обмотки, размещенные на сердечнике из отдельных, изолированных между собой, листов электротехнической стали. Обмотка возбуждения (как это присуще прототипу) отсутствует.
Линейный электропривод работает следующим образом.
Якоря 3 и 4 с кареткой 2 свободно за счет опор 7 и 8 перемещаются по ответным опорам 9 и 10 относительно магнитных путей 5 и 6, размещенных на Т-образной направляющей 1. Подача напряжения с помощью системы управления (как правило, коммутатора и бесконтактного линейного датчика положения - на изображениях не показаны) на расположенные в якорях 3 и 4 фазовые обмотки обеспечивает бегущую волну электромагнитных полей, взаимодействие которых с полями постоянных магнитов магнитных путей 5 и 6 создает тяговое усилие, обеспечивающее перемещение каретки 2 относительно направляющей 1. Частичная компенсация веса каретки 2 с установленными на ней рабочими органами (на изображениях не показаны) происходит вследствие магнитного притяжения сердечников якорей 3 и 4 к магнитным путям 5 и 6 с постоянными магнитами.
Преимуществом заявленного линейного электропривода с компенсацией веса подвижной части (каретки) является уменьшение энергопотребления и габаритных размеров за счет отсутствия обмоток возбуждения, которые больше постоянных магнитов по высоте и требуют дополнительного электропитания.
Анализ заявленной полезной модели на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в формуле признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности неизвестной на дату приоритета из уровня техники необходимых признаков, достаточной для получения требуемого технического результата - снижения энергопотребления и уменьшения габаритных размеров.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении относится к области машиностроения, в частности к линейным приводам исполнительных механизмов, и может быть использована для электроприводов станков, робототехники и мехатронных узлов с компенсацией веса подвижной части для уменьшения энергопотребления и массо-габаритных размеров;
- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте формулы полезной модели, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в материалах заявки и известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.
Следовательно, заявленный объект соответствуют требованиям условиям патентоспособности «новизна» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.