ЛИНЕЙНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
LINEAR MOTOR

Изобретение относится к электротехнике, в частности к линейным электродвигателям, и может быть использовано для привода дозаторов, насосов, клапанов и других механизмов.
Уровень техники
Известен линейный двигатель, состоящий из статора и якоря, статор содержит шпильки, на которые надеты магнитные основания, полюсы, немагнитные втулки, а также магнитные обручи, немагнитные шайбы, намагничивающиеся катушки. Якорь содержит стержень, на котором крепятся магнитные и немагнитные гайки. Осевые длины магнитных и немагнитных элементов статора и якоря определяются чередованием относительных чисел 1 и 3 (см. а.с. RU №2108651, кл. Н02К 33/02, Н02К 41/03).
Недостатком аналога является сложность изготовления.
Известен электромагнитный двигатель, содержащий цилиндрический магнитопровод, состоящий из корпуса, сердечника, соединяющего их фланца, обмотку, расположенную вокруг сердечника, и плоский внешний прямоходовой якорь с ферромагнитным шунтом, выполненным в виде кольца, плоский внешний прямоходовой якорь выполнен немагнитным (см. а.с. RU №2159984, кл. Н02К 33/02, H01F 7/18).
Данный аналог имеют следующие недостатки: нет возможности фиксировать якорь в промежуточном положении и изменять амплитуду перемещений якоря.
Наиболее близким по технической сущности, достигаемому эффекту и принимаемый авторами за прототип является электромагнитный двигатель, содержащий цилиндрический магнитопровод, состоящий из корпуса, сердечника и соединяющего их фланца, а также обмотку, расположенную вокруг сердечника, и закрепленный на валу плоский внешний прямоходный ферромагнитный якорь с шунтом, выполненным в виде кольца, на якоре выполнено дополнительное кольцо, расположенное с внешней стороны относительно шунта, при этом в корпусе со стороны якоря выполнена проточка, соответствующая форме дополнительного кольца (см. а.с. RU №2236744, кл. Н02К 33/02, H01F 7/18).
Недостатками прототипа является то, что в нем нет защиты внутренних деталей от воздействий окружающей среды, на валу не установлены подшипники скольжения, якорь перемещается только из крайнего нижнего положения в крайнее верхнее и нет возможности создавать промежуточные положения якоря, высокая сложность изготовления.
Раскрытие изобретения
Технический результат, который может быть достигнут с помощью изобретения, сводится к созданию возвратно-поступательных движений якоря регулируемой амплитуды, а также возможности фиксирования якоря в любом положении в пределах рабочего хода.
Технический результат достигается с помощью линейного двигателя, содержащего цилиндрический корпус, в котором болтами закреплены два цельных цилиндрических магнитопровода П-образной формы с намагничивающими катушками. В отверстия магнитопроводов через подшипники скольжения вставлен вал с двумя пружинами, между которыми посередине под прямым углом закреплен якорь. Якорь состоит из двух дисковых магнитных вставок, между которыми находится немагнитная прослойка. В немагнитной прослойке якоря выполнены четыре выреза под фиксирующие шарики с пружинами, которые закрыты ограничивающими крышками с отверстиями для шарика. Шарик выглядывает из отверстия таким образом, чтобы попасть в бороздку на внутренней поверхности корпуса при отключении намагничивающих катушек.
Применение заявляемого линейного двигателя позволит упростить конструкцию и расширить ее функциональность.
Краткое описание чертежей
На чертеже представлен общий вид и разрез линейного двигателя.
Осуществление изобретения
Линейный двигатель состоит из цилиндрического корпуса 1, в котором болтами 2 закреплены два цельных цилиндрических магнитопровода 3 П-образной формы с намагничивающими катушками 4, 5. В отверстия магнитопроводов 3 через подшипники скольжения 6 вставлен вал 7 с двумя пружинами 8, между которыми посередине под прямым углом закреплен якорь 9. Якорь 9 состоит из двух дисковых магнитных вставок 10, между которыми находится немагнитная прослойка 11. В немагнитной прослойке 11 якоря выполнены четыре выреза под фиксирующие шарики 12 с пружинами 13, которые закрыты ограничивающими крышками 14 с отверстиями для шарика 12. Шарик 12 выглядывает из отверстия таким образом, чтобы попасть в бороздку на внутренней поверхности корпуса 1 при отключении намагничивающих катушек 4, 5. Это необходимо для того, чтобы якорь 9 под действием пружин 8 занял среднее положение и зафиксировался в нем. Корпус 1, магнитопроводы 3 и магнитные вставки 10 якоря выполнены из магнитомягкого материала, а вал 7 и немагнитная прослойка 11 якоря - из немагнитных материалов.
Линейный двигатель работает следующим образом.
При подаче напряжения на намагничивающую катушку 4, протекающий в ней ток индуцирует магнитное поле, силовые линии которого замыкаются через магнитопровод 3, корпус 1 и магнитную вставку 10 якоря. При этом возникает магнитодвижущая сила, которая стремится соединить якорь 9 с магнитопроводом 3 и поднять его вверх. Плотность силовых линий в зазоре между магнитопроводом 3 и якорем 9 снижается за счет того, что их часть проходит через корпус 1. Это позволяет сделать магнитные потоки более равномерными и избежать магнитного насыщения магнитопровода 3, что в итоге дает увеличение тягового усилия линейного двигателя. Возникающее на якоре 9 линейного двигателя усилие передается через вал 7 в нагрузку.
Увеличение напряжения, подаваемого на намагничивающую катушку 4, приводит к увеличению скорости перемещения якоря 9. При необходимости зафиксировать якорь 9 в промежуточном положении увеличение напряжения, подаваемого на намагничивающую катушку 4, прекращается и одновременно с этим подается напряжение на намагничивающую катушку 5. При этом возникает магнитодвижущая сила, которая стремится опустить якорь 9 вниз. Если продолжить дальнейшее увеличение напряжения, подаваемого на намагничивающую катушку 5, то якорь 9 выйдет из равновесия и опустится вниз. Таким образом, подавая на намагничивающие катушки 4 и 5 напряжение определенной величины, можно менять положение якоря 9 из среднего в крайнее верхнее или нижние, а также меньшей амплитуды или фиксировать якорь в определенном положении.
В отличие от прототипа, в заявленном линейном двигателе намагничивающие катушки могут работать одновременно, а не поочередно. Это возможно благодаря наличию в якоре немагнитной прослойки, которая разделяет магнитные системы верхней и нижней катушек. Такое разделение позволяет магнитодвижущим силам катушек одновременно воздействовать на якорь и изменять амплитуду рабочего хода или фиксировать его в любом положении в пределах рабочего хода. Также заявленный линейный двигатель отличается наличием герметичного корпуса, который является частью магнитной системы и расширяет область применения изобретения. У заявленного линейного двигателя вал закреплен на подшипниках для уменьшения трения; пружины на валу и шарики в якоре позволяют переводить и фиксировать якорь в среднем положении, что упрощает систему управления, так как начало работы всегда связано с одним и тем же положением якоря; формирование тяговой характеристики не требует изменения конструкции, а достаточно только изменять управляющий сигнал.
Применение заявляемого линейного двигателя позволит упростить конструкцию и расширить ее функциональность, а также снизить затраты на производство.