ЛИНЕЙНЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ

Область техники, к которой относится полезная модель.
Полезная модель относится к разделу электричества, а именно, к электрическим машинам возвратно-поступательного движения и может быть использована при создании электроприводов.
Уровень техники.
Наиболее близким к полезной модели по технической сущности является линейный электрический двигатель, содержащий бегун и статор, состоящий из поперечного стержня с обмоткой возбуждения и двух продольных стержней с якорной обмоткой, (см. патент RU №2038680).
У известного двигателя якорная обмотка состоит из прямоугольных витков, лобовые части, которых не взаимодействуют с рабочим магнитным потоком, что приводит к ограничению тягового усилия и к неэффективному использованию обмотки. При этом для прямоугольника отношение периметра к площади не является минимальным, что приводит к перерасходу обмоточного провода. Кроме того, технология изготовления прямоугольных стержней и пазов на них связана с повышенными материалоемкостью, трудоемкостью и энергоемкостью, что приводит к удорожанию двигателя.
В известном двигателе не предусмотрены ограничители хода бегуна с эластичными накладками, что приводит к разбиванию бегуна и статора и обусловливает низкую надежность.
Раскрытие полезной модели.
Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, заключается в повышении надежности, снижении затрат на изготовление магнитной системы двигателя, повышении эффективности использования обмотки и уменьшении расхода обмоточного провода.
Технический результат заключается в обеспечении равномерного взаимодействия всех участков якорной обмотки с рабочим магнитным потоком, повышении тягового усилия, уменьшении длины провода якорной обмотки, снижении материалоемкости, трудоемкости и энергоемкости изготовления продольных стержней двигателя, а также в защите бегуна и статора от разбивания.
Технический результат обеспечивается следующей совокупностью признаков: линейный электрический двигатель, содержащий бегун и статор, состоящий из поперечного стержня с обмоткой возбуждения и двух продольных стержней с якорной обмоткой, отличающийся тем, что продольные стержни выполнены с круглым сечением, а бегун выполнен в виде двух цилиндров с круглыми отверстиями, соединенных перемычкой, при этом оси отверстий смещены относительно осей цилиндров к периферии бегуна, кроме того, на статоре установлены ограничители хода бегуна с эластичными накладками.
Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, и технический результат взаимосвязаны следующим образом.
Обеспечение равномерного взаимодействия всех участков якорной обмотки с рабочим магнитным потоком, повышение тягового усилия, уменьшение длины провода якорной обмотки, снижение материалоемкости, трудоемкости и энергоемкости изготовления продольных стержней двигателя, а также защита бегуна и статора от разбивания повышает надежность, снижает затраты на изготовление магнитной системы двигателя, повышает эффективность использования обмотки и уменьшает расход обмоточного провода.
Краткое описание чертежей.
На чертеже изображен линейный электрический двигатель.
Осуществление полезной модели.
Полезная модель может быть осуществлена следующим образом.
У линейного электрического двигателя, содержащего бегун и статор, состоящий из поперечного стержня с обмоткой возбуждения и двух продольных стержней с якорной обмоткой, продольные стержни выполнены с круглым сечением, а бегун выполнен в виде двух цилиндров с круглыми отверстиями, соединенных перемычкой, при этом оси отверстий смещены относительно осей цилиндров к периферии бегуна, кроме того, на статоре установлены ограничители хода бегуна с эластичными накладками (см. чертеж).
Таким образом, назначение полезной модели - применение его в качестве линейного электрического двигателя - реализуется.
Сведения, подтверждающие возможность получения при осуществлении полезной модели технического результата (причинно-следственная связь существенных признаков с указанным техническим результатом), состоят в следующем.
Выполнение продольных стержней с круглым сечением, а бегуна в виде двух цилиндров с круглыми отверстиями, соединенных перемычкой приводит к равномерному взаимодействию всех участков якорной обмотки с рабочим магнитным потоком, повышению тягового усилия, уменьшению длины провода якорной обмотки, снижению материалоемкости, трудоемкости и энергоемкости изготовления продольных стержней двигателя. При этом снижение материалоемкости, трудоемкости и энергоемкости обусловлено тем, что для изготовления стержней прямоугольного сечения, в отличие от стержней круглого сечения подобрать заготовку с небольшими припусками практически невозможно, поэтому для изготовления первых приходится срезать больше металла. Кроме того, круглый стержень может быть обработан при одной установке на станке, а для прямоугольного требуется как минимум четыре установки (по числу граней). Размещение на статоре ограничителей хода бегуна с эластичными накладками защищает бегун и статор от разбивания.
Следовательно, совокупность существенных признаков достаточна для достижения обеспечиваемого полезной моделью технического результата.
Описание конструкции устройства:
У линейного электрического двигателя, содержащего бегун и статор, состоящий из поперечного стержня 1 с обмоткой возбуждения 2 и двух продольных стержней 3 с якорной обмоткой 4, продольные стержни 3 выполнены с круглым сечением, а бегун выполнен в виде двух цилиндров 5 с круглыми отверстиями, соединенных перемычкой 6, при этом оси отверстий смещены относительно осей цилиндров 5 к периферии бегуна, кроме того, на статоре установлены ограничители хода бегуна с эластичными накладками. По окружности продольных стержней 3 выполнены поперечные пазы и зубцы 7 для размещения в пазах витков якорной обмотки 4. По образующей продольных стержней 3 выполнен продольный паз 8 для соединения витков, расположенных в соседних поперечных пазах. Двигатель оснащен вторым поперечным стержнем 9, выполненным из немагнитного материала. На бегуне закреплен шток 10 для передачи усилия, развиваемого двигателем. Статор содержит два направляющих штока 11. Двигатель оснащен удерживающим магнитом или электромагнитом, установленном на штоке с возможностью перемещения, при этом на нижнем конце штока выполнен стоп.
Двигатель работает следующим образом.
Обмотка возбуждения 2 создает магнитный поток, который локализуется в поперечном стержне 1, первом продольном стержне 3, первом цилиндре 5, перемычке 6, втором цилиндре и втором продольном стержне. Магнитный поток в рабочих воздушных зазорах между цилиндрами 5 бегуна и стержнями 3 взаимодействует с током якорной обмотки 4, в результате чего в соответствии с законом Ампера возникает тяговое усилие. Магнитный поток в рабочих зазорах распределен равномерно вдоль окружности продольных стержней 3, поэтому все участки якорной обмотки 4, находящейся под полюсом, используются для создания тягового усилия. Размещение на статоре ограничителей хода бегуна с эластичными накладками защищает бегун и статор от разбивания.
Таким образом, у предлагаемого линейного электрического двигателя, в отличие от прототипа, повышается надежность, эффективность использования обмотки и уменьшается расход обмоточного провода.
Эффективность предлагаемого линейного электрического двигателя обусловливается его улучшенной конструкцией.