ЛИНЕЙНЫЙ АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
LINEAR ASYNCHRONOUS MOTOR

Изобретение относится к области электротехники, а более точно - к линейным двигателям, преобразующим электрическую энергию непосредственно в поступательное перемещение.
Известен линейный асинхронный двигатель, содержащий индуктор, состоящий из сердечника и многофазной обмотки, катушки которой размещены на зубцах сердечника, при этом катушки обмотки образуют ряды в продольном и поперечном направлениях, причем продольные ряды катушек имеют прямые порядки следования фаз, а катушки поперечных рядов имеют до середины каждого ряда прямой, а после середины - противоположный порядок следования фаз, и вторичный элемент, включающий электропроводящую часть, расположенную на ферромагнитном основании, причем электропроводящая часть расположена в середине, к которой с обеих сторон примыкают боковые части, выполненные в виде чередующихся электропроводящих стержней, перпендикулярных электропроводящей части и электрически соединенных с ней, а между каждой парой перпендикулярных стержней размещены один за другим электропроводящие стержни, параллельные сплошной части вторичного элемента, которые электрически соединены с перпендикулярными стержнями (см. патент РФ, МПК H02K 41/025, №2518915, 2012 г.).
Данный линейный асинхронный двигатель (ЛАД) развивает незначительное тяговое усилие.
Наиболее близким по своей технической сущности к заявляемому техническому решению является ЛАД, содержащей индуктор, состоящий из сердечника и многофазной обмотки, катушки которой размещены на зубцах сердечника, при этом катушки обмотки образуют ряды в продольном и поперечном направлениях, причем продольные ряды катушек имеют прямые порядки следования фаз, а катушки поперечных рядов до середины ряда прямой, а после середины ряда - противоположный порядок следования фаз, и вторичный элемент, включающий электропроводящую часть, расположенную на ферромагнитном основании, состоящую из центральной и боковых частей, к центральной части с обеих сторон примыкают боковые части, выполненные в виде чередующихся электропроводящих стержней, перпендикулярных центральной части и электрически соединенных с ней, и электропроводящих стержней, параллельных центральной части и электрически соединенных с ней (см. патент РФ №2518915, МПК H02K 41/025, 2012 г.). Этот линейный асинхронный двигатель выберем в качестве прототипа.
Незначительное тяговое усилие - недостаток прототипа.
Технической задачей настоящего изобретения является устранение отмеченного недостатка в разработанной конструкции ЛАД.
Решение технической задачи достигается тем, что в линейном асинхронном двигателе, содержащем индуктор, состоящий из сердечника и многофазной обмотки, катушки которой размещены на зубцах сердечника, при этом катушки обмотки образуют ряды в продольном и поперечном направлениях, причем продольные ряды катушек имеют прямые порядки следования фаз, а катушки поперечных рядов до середины ряда прямой, а после середины ряда - противоположный порядок следования фаз, и вторичный элемент, включающий электропроводящую часть, расположенную на ферромагнитном основании, состоящую из центральной и боковых частей, к центральной части с обеих сторон примыкают боковые части, выполненные в виде чередующихся электропроводящих стержней, перпендикулярных центральной части и электрически соединенных с ней, и электропроводящих стержней, параллельных центральной части и электрически соединенных с ней, согласно изобретению перпендикулярные стержни боковых частей соединены между собой стержнями, расположенными в центральной части вторичного элемента.
Соединение перпендикулярных стрежней боковых частей между собой с образованием стержней в центральной части вторичного элемента - этот признак определяет новизну и существенное отличие данного технического решения.
В дальнейшем изобретение появляется примером его конкретного выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг. 1 изображает общий вид линейного асинхронного двигателя (вид спереди, схематично);
фиг. 2 показывает общий вид электропроводящей части вторичного элемента ЛАД (вид сверху, схематично);
фиг. 3 представляет схему соединения обмотки индуктора ЛАД.
Линейный асинхронный двигатель содержит индуктор 1, состоящий из сердечника 2 и многофазной обмотки, катушки 3 которой образуют ряды в продольном и поперечном направлениях (на фиг. 1 не показаны).
Вторичный элемент 4 содержит электропроводящую часть 5, расположенную на ферромагнитном основании 6. Электропроводящая часть 5 содержит центральную часть 7, расположенную в середине, к которой с обеих сторон примыкают боковые части 8.
Электропроводящая часть 5 вторичного элемента 4 изображена на фиг. 2. К центральной части 7 примыкают с обеих сторон боковые части 8, каждая из которых образована чередующимися электропроводящими стержнями 9, перпендикулярными центральной части 7, между которыми один за другим расположены электропроводящие стержни 10, параллельные центральной части. Места электрического соединения стержней 9 и 10 и центральной части 7 показаны точками. Боковые части вторичного элемента соединяются в срединной части при помощи стержней 11, перпендикулярных центральной части.
Схема соединения катушек обмотки индуктора представлена на фиг. 3. Прописными буквами А, В и С обозначены фазы, к которым подключены соответствующие катушки многофазной обмотки. Видно, что продольные ряды катушки образуют прямые порядки следования фаз, а катушки каждого поперечного ряда имеют до середины ряда прямой, а после середины - противоположный порядок следования фаз.
Рассмотрим работу данного линейного асинхронного двигателя.
При подключении катушек обмотки индуктора к источнику трехфазного напряжения по ним потекут токи, создающие магнитные потоки. Магнитные потоки, созданные продольными рядами катушек обмотки будут бегущими вдоль оси ЛАД. Они, пересекая срединную часть электропроводящей части вторичного элемента, индуктируют в ней электродвижущие силы, вызывающие протекание токов в стержнях 11. Так как срединная часть выполнена из стержней, которые представляют собой короткозамкнутую обмотку, то токи в стержнях, взаимодействуя с бегущим магнитным полем индуктора, создадут тяговые усилия, под действием которых индуктор ЛАД будет перемещаться в направлении, противоположном направлению бегущего магнитного поля. Магнитные потоки, созданные токами поперечных рядов катушек обмотки, будут «бежать» навстречу друг другу от краев индуктора к его центру. Поперечно бегущие магнитные потоки, взаимодействуя с токами в срединной части электропроводящей части вторичного элемента, ими индуктированными, создадут встречно действующие в поперечном направлении механические усилия. Эти усилия при симметричном расположении индуктора ЛАД относительно вторичного элемента взаимно уравновешиваются и не оказывают влияния на работу двигателя.
При поперечном смещении индуктора ЛАД относительно вторичного элемента равенство этих усилий нарушается. Например, при смещении индуктора ЛАД вправо в каждом поперечном ряду поперечные усилия, действующие слева направо, останутся теми же по величине, что и при симметричном расположении индуктора ЛАД и вторичного элемента, так как эти усилия создаются при взаимодействии поперечно бегущих в этом же направлении магнитных потоков, созданных токами трех катушек индуктора, с токами, ими индуктированными, в срединной части вторичного элемента. Одновременно поперечные усилия, действующие на индуктор в поперечном направлении справа налево, увеличатся, поскольку часть индуктора окажется над боковой частью 8 (фиг. 1 и фиг. 2) электропроводящей части вторичного элемента. Видно, что боковые части 8 (фиг. 2) представляют собой короткозамкнутые обмотки, образованные электропроводящими стержнями 9 и 10 (фиг. 2). Поэтому часть магнитного потока, бегущего поперек справа налево, будет взаимодействовать с токами в короткозамкнутых обмотках и усилие, действующее справа налево, увеличится (токи в стержнях 10 направлены перпендикулярно магнитному потоку и имеют большую длину активного взаимодействия с магнитным потоком).
В результате под действием разности усилий, действующих справа налево и слева направо, индуктор будет смещаться влево до тех пор, пока не займет симметричного расположения относительно вторичного элемента. Так достигается поперечная стабилизация индуктора ЛАД.
По сравнению с прототипом значительно увеличено тяговое усилие линейного двигателя, так как срединная часть электропроводящей части вторичного элемента выполнена в виде электропроводящих стержней, токи которых ориентированы перпендикулярно бегущему магнитному полю.