СТЕРЖНЕВОЙ 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 стержневой 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).
В известном двигателе 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. Не все участки бегуна имеют сечение, площадь которого равна отношению расчетной величины магнитного потока на этом участке к расчетному значению магнитной индукции, что приводит либо к перенасыщению участков, либо к перерасходу ферромагнитного материала и утяжелению двигателя.
Раскрытие полезной модели.
Задача, на решение которой направлено заявляемая полезная модель, заключается в снижении затрат на изготовление магнитной системы двигателя, повышении эффективности использования ферромагнитного материала, обмотки и уменьшении расхода обмоточного провода.
Технический результат заключается в обеспечении равномерного взаимодействия всех участков якорной обмотки с рабочим магнитным потоком и равномерного магнитного насыщения всех участков охватывающей части бегуна, повышении тягового усилия, уменьшении длины провода якорной обмотки, снижении материалоемкости двигателя, трудоемкости и энергоемкости изготовления продольных стержней двигателя.
Технический результат обеспечивается следующей совокупностью признаков: стержневой 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 состоит из двух частей, охватывающих продольные стержни, и соединяющей перемычки шириной l, при этом толщина охватывающей части бегуна b удовлетворяет соотношению b=lφ/(2·180), где φ - угол в градусах дуги внутренней окружности охватывающей части бегуна в соответствующем месте.
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 и равномерного магнитного насыщения всех участков охватывающей части бегуна, повышение тягового усилия, уменьшение длины провода якорной обмотки, снижение материалоемкости двигателя, трудоемкости и энергоемкости изготовления продольных стержней двигателя снижает затраты на изготовление магнитной системы двигателя, повышает эффективность использования ферромагнитного материала, обмотки и уменьшает расход обмоточного провода.
Краткое описание чертежей.
На фиг.1 изображен стержневой линейный электрический двигатель, на фиг.2 - половина бегуна.
Осуществление полезной модели.
Полезная модель может быть осуществлена следующим образом.
У стержневого 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 состоит из двух частей, охватывающих продольные стержни, и соединяющей перемычки шириной l, при этом толщина охватывающей части бегуна b удовлетворяет соотношению b=lφ/(2·180), где φ - угол в градусах дуги внутренней окружности охватывающей части бегуна в соответствующем месте (см. чертеж).
Таким образом, назначение полезной модели - применение ее в качестве стержневого 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 - состоящим из двух частей, охватывающих продольные стержни, и соединяющей перемычки шириной l, при этом толщина охватывающей части бегуна b удовлетворяет соотношению b=lφ/(2·180), где φ - угол в градусах дуги внутренней окружности охватывающей части бегуна в соответствующем месте, приводит к равномерному взаимодействию всех участков якорной обмотки с рабочим магнитным потоком и равномерному магнитному насыщению всех участков охватывающей части бегуна, повышению тягового усилия, уменьшению длины провода якорной обмотки, снижению материалоемкости двигателя, 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). Все участки бегуна имеют сечение, площадь которого равна отношению расчетной величины магнитного потока на этом участке к расчетному значению магнитной индукции, что исключает как перенасыщение участков, так и перерасход ферромагнитного материала и утяжеление двигателя.
Следовательно, совокупность существенных признаков достаточна для достижения обеспечиваемого полезной моделью технического результата.
Описание конструкции устройства:
У стержневого линейного электрического двигателя, содержащего бегун 1 и статор 2, состоящий из поперечного стержня 3 с обмоткой возбуждения 4 и двух продольных стержней 5 с якорной обмоткой 6, продольные стержни 5 выполнены с круглым сечением, а бегун 1 охватывает продольные стержни 5, при этом охватывающие части 7 бегуна 1 выполнены с переменным сечением, площадь которого не меньше отношения расчетной величины магнитного потока на этом участке к расчетному значению магнитной индукции. Бегун 1 состоит из двух частей 7, охватывающих продольные стержни 5, и соединяющей перемычки 8 шириной l. Статор 2 содержит два направляющих штока 9. Бегун 1 оснащен направляющими втулками 10, охватывающими направляющие штоки 9.
Двигатель работает следующим образом.
Обмотка возбуждения 4 создает магнитный поток, который локализуется в поперечном стержне 3, первом продольном стержне 5, бегуне 1 и втором продольном стержне. Магнитный поток в рабочих воздушных зазорах взаимодействует с током якорной обмотки 6, в результате чего в соответствии с законом Ампера возникает тяговое усилие. Магнитный поток в рабочих зазорах распределен равномерно вдоль окружности продольных стержней 5, поэтому все участки якорной обмотки 6, находящейся под полюсами бегуна 1, используются для создания тягового усилия.
Таким образом, у предлагаемого стержневого линейного электрического двигателя, в отличие от прототипа, снижаются затраты на изготовление магнитной системы двигателя, повышается эффективность использования ферромагнитного материала, обмотки и уменьшается расход обмоточного провода.
Эффективность предлагаемого стержневого линейного электрического двигателя обусловливается его улучшенной конструкцией.