РЕВЕРСИВНЫЙ ЛИНЕЙНЫЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С ОСЕВЫМ КАНАЛОМ
REVERSIBLE LINEAR ELECTROMAGNET MOTOR WITH AXIAL CHANNEL

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электромагнитным двигателям, и может быть использовано для создания машин с дискретным поступательным движением рабочего органа любой необходимой длины.
Известен электромагнитный линейный двигатель (ЛЭМД) для дискретного перемещения рабочего органа, содержащий корпус со стопорными элементами, внутри которого помещен электромагнит (А.С. СССР №1483563, МПК Н02K 41/03, опубл. 30.05.89, бюл. №20).
Однако в таком электродвигателе корпус самого электромагнита совершает дискретное перемещение и является рабочим органом, что ограничивает область его применения.
Известны линейные шаговые электродвигатели, осуществляющие поступательное перемещение рабочего органа под действием электромагнитных сил, создаваемых поочередно несколькими обмотками (А.С. СССР №985893, МПК Н02K 41/03, опубл. 30.12.82, бюл. №48; А.С. СССР №1363395, МПК Н02K 41/03, опубл. 30.12.87, бюл. №48).
Недостатками таких электродвигателей является их конструктивная сложность, повышающая требования к условиям изготовления и ограничивающая использование в качестве силового привода, а наличие нескольких обмоток предполагает использование специальных импульсных электрических преобразователей.
Известен линейный шаговый электромагнитный двигатель, содержащий статор, обмотку, комбинированный якорь, выполненный в форме цилиндра с дисковой частью, возвратную пружину и направляющий корпус. Один торец якоря имеет цилиндрическую проточку для размещения возвратной пружины, другой торец оснащен стопорными элементами - собачками - в виде плоских, подпружиненных, радиально подвижных секторов. Роль направляющих стержней и рабочего органа двигателя выполняет помещенная в сквозной осевой канал якоря и дискретно перемещаемая им на каждом его рабочем ходе с помощью собачек однонаправленная зубчатая штанга, фиксируемая от обратного движения при возврате якоря пружиной собачками на статоре двигателя (Патент на полезную модель RU №59343, МПК Н02K 41/03, опубл. 10.12.2006, бюл. №34).
Однако данный электромагнитный двигатель не позволяет реверсировать рабочий орган, что сужает функциональные возможности.
Наиболее близким к предлагаемому решению является линейный шаговый электромагнитный двигатель, содержащий направляющий корпус, в котором размещены статор, обмотка и комбинированный якорь. Якорь включает цилиндрическую и дисковую части, рабочий орган, расположенный в осевом канале якоря и снабженный стопорными элементами с механизмом размыкания и возвратной пружиной. Рабочий орган выполнен в виде гладкой, гибкой штанги или троса, стопорные элементы выполнены в виде конусных элементов, подпружиненных встречно рабочему ходу якоря и помещенных внутрь конусной проточки, выполненной в дисковой части якоря, и выступающих над дисковой частью. Механизм размыкания представляет собой двуплечий поворотный рычаг, размещенный на дисковой части якоря, выполненный с возможностью обеспечения упора одним плечом в торец статора, а другим - в стопорные элементы для обеспечения их размыкания при остановке втянувшегося якоря (Патент на изобретение RU №2366065, МПК Н02K 41/03, опубл. 27.08.2009, бюл №24).
Недостатком прототипа является обеспечение исключительно однонаправленного перемещения рабочего органа.
Цель изобретения - расширение эксплуатационных возможностей и областей применения устройства.
Технический результат заключается в обеспечении реверсирования рабочего органа.
Заявленный технический результат достигается тем, что линейный электромагнитный двигатель с осевым каналом, в который помещен рабочий орган в виде гладкой штанги или троса, содержащий цилиндрические статор, возвратную пружину, первую крышку, первую обмотку, первый втягивающе-притягивающийся якорь с плоской дисковой частью, оснащенной механизмом заклинивания рабочего органа при втягивании якоря и двуплечим рычагом для расклинивания при возврате якоря пружиной, согласно решению статор разделен внутри поперечно полюсом-шайбой на две одинаковые части и содержит одинаковые с первыми вторую крышку, вторую обмотку и второй якорь, срабатывающий попеременно с первым якорем, перемещение δ каждого якоря ограничено при втягивании в обмотку - полюсом-шайбой, при возврате пружиной - крышками, концы проходящей через полюс-шайбу возвратной пружины заходят в цилиндрические проточки на торцах якорей, а на внешней поверхности статора предусмотрен кольцевой прямоугольный паз, выполненный коаксиально и симметрично относительно внутреннего полюса-шайбы.
На чертеже показана конструкция предлагаемого реверсивного линейного шагового электромагнитного двигателя.
Устройство содержит корпус-статор 1, полюс-шайбу 19, крышки 2, обмотки 3, 4, два комбинированных якоря 5, 6 с плоскими дисковыми частями 7, цилиндрическую спиральную пружину сжатия 8 (возвратную пружину), проходящую через полюс-шайбу и помещенную концами в цилиндрические проточки якорей 5 и 6. Рабочий орган 9 пропущен в осевой канал двигателя через отверстия в крышках 2. Силовое сочленение рабочего органа 9 с каждым якорем 5 или 6 на рабочем ходе обеспечивается механизмом заклинивания - подпружиненными заклинивающими конусными кулачками 10 и 11, размыкание которых производится рычагом 12 для якоря 6 или 13 для якоря 5. Соосность якорей и статора задается направляющими 14. Регулировочные болты 15 обеспечивают частичное расклинивание рабочего органа 9, когда обмотки 3 и 4 обесточены.
Устройство работает следующим образом.
При обесточенных обмотках 3, 4 оба якоря 5 и 6 поджаты к регулировочным болтам 15 пружиной 8. При необходимости перемещения рабочего органа 9, например, в направлении А, на обмотку 4 подают напряжение от источника питания. Якорь 6 втягивается в обмотку 4 под действием электромагнитной силы, перемещаясь на величину δ (рабочий ход) и сжимая пружину 8. Незначительные взаимные осевые перемещения заклинивающих элементов 10 и якоря 6, контактирующих по конусной поверхности, создают значительные радиальные усилия, надежно зажимающие рабочий орган 9, вследствие чего совершающий рабочий ход якорь 6 перемещает рабочий орган 9 в направлении Б на величину, близкую к d. Втянувшийся в обмотку 4 якорь 6 упирает внешнее плечо 16 рычага 12 в торцевую поверхность статора 1, смещает в осевом направлении заклинивающие элементы 10 и обеспечивает размыкание рабочего органа 9 и якоря 6. Протекающий по обмотке 4 ток удерживает якорь 6 в притянутом к полюсу-шайбе 19 положении.
Затем в обмотку 3 подают электрический импульс, который вызывает втягивание якоря 5 в обмотку 3. При этом заклинивающие элементы 11 надежно фиксируют рабочий орган 9 и перемещают его на величину, близкую к d, в направлении А.
Окончание питающего импульса соответствует моменту соприкосновения внешнего плеча 17 рычага 13 с торцевой поверхностью статора 1, расклинивание кулачков 11 и размыкания рабочего органа 9 и якоря 5. Якорь 5 при помощи усилия от сжатой пружины 8 возвращается в исходное положение, и цикл повторяется. При этом якорь 6 остается втянутым в обмотку 4 до окончания технологической операции.
Для реверсирования рабочего органа 9 аналогичным образом подают напряжение на обмотку 3, а якорь 6 под действием электрических импульсов в обмотке 4 совершает возвратно-поступательные движения, дискретно перемещая рабочий орган 9 в направлении Б.