СИНХРОННЫЙ ЛИНЕЙНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ С ДАТЧИКОМ СКОРОСТИ
SYNCHRONOUS LINEAR ELECTRIC MOTOR WITH SPEED SENSOR

Изобретение относится к электрическим машинам, а именно к линейным электродвигателям, и может быть использовано в кинематических системах высокоточного технологического оборудования, например в лазерных, плазменных, гидроабразивных комплексах, металлорежущих станках.
Известен синхронный линейный электродвигатель с датчиком скорости, содержащий индуктор с постоянными магнитами, корпус с якорем, установленный на опорах с возможностью линейного перемещения вдоль магнитной системы индуктора, датчик скорости, жестко соединенный с корпусом [1].
Недостатком указанного электродвигателя является низкая точность измерения скорости.
Задачей изобретения является повышение динамических характеристик систем линейного электропривода.
Техническим результатом, на достижение которого направлено изобретение, является повышение точности измерения скорости.
Вышеуказанный технический результат достигается за счет того, что в синхронном линейном электродвигателе с датчиком скорости, содержащем индуктор с постоянными магнитами, корпус с якорем, установленный на опорах с возможностью линейного перемещения вдоль магнитной системы индуктора, датчик скорости, жестко соединенный с корпусом якоря, обмотка датчика скорости размещена в корпусе, который выполнен из непроводящего немагнитного материала.
Изобретение поясняется чертежом Фиг. 1, где изображен продольный разрез синхронного линейного электродвигателя с датчиком скорости, Фиг. 2 - эдс известного синхронного линейного электродвигателя с датчиком скорости, Фиг. 3 - эдс предложенного синхронного линейного электродвигателя с датчиком скорости.
Изобретение осуществляется следующим образом.
Синхронный линейный электродвигатель с датчиком скорости содержит индуктор 1 с постоянными магнитами 2, образующими переменно-полюсную вдоль движения структуру, корпус 3, на котором жестко установлен якорь 4, а также корпус датчика скорости 5 с обмоткой 6. Корпус 3 установлен на опорах с возможностью перемещения вдоль переменно-полюсной структуры магнитов 2.
В предложенном устройстве корпус датчика скорости 5 с обмоткой 6 изготовлен из непроводящего немагнитного материала, например стеклотекстолита. В известном же устройстве [1] обмотка датчика скорости размещена в пазах шихтованного, из листов электротехнической стали, магнитопровода, т.е. находится в проводящем, магнитном материале. Указанное обстоятельство приводит к тому, что при наезде магнитопровода с обмоткой датчика скорости на очередные постоянные магниты 2 индуктора 1 величина магнитной индукции в них увеличивается. Изменение магнитной индукции приводит к возникновению вихревых токов во всех участках магнитной цепи. Шихтовка магнитопровода позволяет уменьшить значение вихревых токов, однако индуктор 1 делается нешихтованным и даже шихтовка его не приносит желаемый результат, т.к. сами магниты 2 изготовлены из проводящего материала, а их шихтовка невозможна. В итоге, вихревые токи искажают результирующее магнитное поле, как показано на фиг. 2. Полка трапеции эдс наклоняется, причем тем больше, чем выше скорость. На выходе электронного коммутатора, который 'высекает' средние части из трапецеидальной эдс, появляется пилообразная составляющая, снижающая точность измерения скорости.
При размещении обмотки 6 в корпусе 5 из непроводящего немагнитного материала во время движения в поле постоянных магнитов 2 их магнитная индукция не меняется, следовательно, вихревые токи не возникают и трапецеидальная форма эдс не искажается, как показано на фиг. 3. На выходе электронного коммутатора пилообразная составляющая, являющаяся помехой, отсутствует, точность измерения скорости возрастает.
Устройство работает следующим образом. При движении корпуса 3 вдоль магнитов 2, установленных на индукторе 1, за счет токов в якоре 4 происходит движение корпуса 5 датчика скорости с обмоткой 6. В обмотке 6 наводится эдс, пропорциональная скорости движения корпуса 3, знак которой зависит от направления движения. Форма эдс повторяет форму распределения индукции над магнитами 2. Данная форма имеет трапецеидальный вид без искажений в средней части, т.к. корпус 5 изготовлен из непроводящего, немагнитного материала. Электронный коммутатор, в функции положения, подсоединяет на выход нужную фазу обмотки 6, так чтобы 'высечь' средние части трапециидальной эдс. В итоге, на выходе коммутатора имеем напряжение, пропорциональное скорости движения корпуса 3, знак которого зависит от направления движения.
Таким образом, предложенное техническое решение позволит повысить точность измерения скорости.
В системах современного линейного электропривода для измерения скорости используются сигналы датчика положения (энкодера). Однако такой способ измерения скорости приводит к значительному снижению быстродействия системы, т.к. измерение происходит с запаздыванием (необходимо время на накопление импульсов). Применить аналоговый линейный датчик скорости не удавалось из-за значительных пульсаций напряжения на его выходе, по вышеизложенным причинам.
Предложенное изобретение позволит использовать аналоговый датчик скорости в системах управления линейного электропривода, что существенно, на порядок, повысит их динамические характеристики.
Источник информации
1. О.Н. Веселовский, А.Г. Баракин, А.Ю. Зибарев, О.А. Рокачевский. Линейный электродвигатель для прецизионного оборудования. - Станки и инструменты. 1991, №12, стр. 5-7.