Лінійний електродвигун зворотно-поступального руху

Винахід відноситься до галузі електротехніки і може бути використаний для приводу механізмів зворотньопоступального руху (інерційні транспортні машини, перемикачі, віброзбуджувачі коливань тощо). Відомий електродвигун зворотньо-поступального руху, який має первинний елемент, виконаний у вигляді ряду котушок, і магнітопровод, яким є корпус електричної машини, рухомий елемент, встановлений всередині первинного елементі, і пружній елемент. [1] Недоліком аналога є значні сили одностороннього магнітного тяжіння через наявність малих повітряних зазорів між полюсами первинного елементу і рухомого елементу, що призводить до підвищення зносу конструкції і витрат на тертя. Крім того, використання масивного корпусу в якості магнітопроводу призводить до підвищення витрат енергії на вихрові стр уми. Найбільш близьким технічним рішенням до пропонованого винаходу за функціональним призначенням і технічною сутністю є лінійний електродвигун зворотньо-поступального руху віброзанурювача для занурення (виймання) будівельних виробів (паль, шпунтів, тр уб то що), який має первинний елемент, виконаний в вигляді ряду котушок, вставлених в пази магнітопроводу, і розміщений в корпус, рухомий елемент з постійними магнітами, розташований всередині первинного, пружні елементи, які зв'язують первинний і рухомий елементи. [2] Недоліками лінійного електродвигуна, вибраного за прототип, як і попереднього аналогу, є значні сили одностороннього магнітного тяжіння з наслідками, які впливають з цього, значна складність в виготовленні магнітопроводу з пазами, що призводить до підвищеної трудомісткості, необхідність первинної орієнтації зубчасти х стр уктур первинного і рухомого елементів: радіальні вісі зубців повинні співпадати з радіальними вісями пазів. При значних збуджувальних первинних токах можливе співпадання вісей зубців первинного і рухомого елементів, що може призвести до затухання коливань. В основу винаходу поставлена мета спрощення конструкції та підвищення надійності лінійного електродвигуна зворотньо-поступального руху. Поставлена мета вирішується тим, що в лінійному електродвигуні зворотньо-поступального руху, який має первинний елемент, виконаний у вигляді ряду котушок, і магнітопровод, які розміщені в корпусі, рухомий елемент, розташований всередині первинного елементу, пр ужні елементи, які зв'язують первинний і рухомий елементи, суміжні котушки, встановлені в магнітопровод, мають протилежний напрям струму, магнітопровод виконаний у вигляді навитого поверх котушок шару із феромагнітного дроту або стрічки, рухомий елемент має магнітом'які полюси, кількість яких дорівнює числу котушок, між полюсами розташовані постійні магніти, які мають однакову полярність відносно полюсів, при цьому вісі відповідних полюсів і котушок співпадають. В порівнянні з прототипом запропонований електродвигун зворотньо-поступального руху відрізняється наявністю таких ознак: - сумісні котушки мають протилежний напрям струму; - магнітопровод виконаний у вигляді навитого шару; - шар виконаний із феромагнітного дроту або стрічки; - шар розміщений поверх котушок; - рухомий елемент має магнітом'які полюси, кількість яких дорівнює числу котушок; - між полюсами розташовані постійні магніти, які мають однакову полярність відносно полюсів; - вісі відповідних полюсів і котушок співпадають. Всі вищезгадані ознаки є суттєвими, кожна окремо і в сукупності забезпечують досягнення поставленої мети. Суть винаходу пояснюється кресленнями. На Фіг.1. показано загальний вид лінійного електродвигуна зворотньо-поступального руху з розрізом, на Фіг.2. - конструкція магнітної системи електродвигуна, на Фіг.3. (а, б, в) - конструкція магнітопроводу. Лінійний електродвигун зворотньо-поступального руху (Фіг.1.) має первинний елемент 1, виконаний в виді ряду котушок 2, і магнітопровод 3, які розміщені в корпусі 4. Всередині первинного елементу 1 в підшипникових вузлах 5 розташований рухомий елемент 6. Рухомий елемент 6 зв'язаний за допомогою коромисел 7 і 8 з корпусом 4 пружними елементами 9. Регулювання натягу пружин виконується за допомогою тяг 10. Котушки 2 первинного елементу 1 з'єднані таким чином, що кожна суміжна котушка 2 має протилежний напрям струму (Фіг.2.). Магнітопровод 3 виконаний у вигляді навитого поверх котушок 2 шар у із феромагнітних дроту 11 (Фіг.3. а), або стрічки 12 (Фіг.3. б, в). С трічка 12 може бути навита як пласкою стороною (Фіг.3. б), так і на „ребро" (Фіг.3. в). Матеріал магнітопровода 3 (феромагнітні дріт 11 або стрічка 12) доцільно виконувати з оксидованим або іншим покриттям. Рухомий елемент 6 має магнітом'які полюси 13, кількість яких дорівнює числу котушок 2. Між полюсами 13 розташовано постійні магніти 14, які мають однакову полярність відносно полюсів 13. Полюси 13 і постійні магніти 14 змонтовані на стрижні 15 рухомого елементу 6 і фіксуються за допомогою бурта 16 і притискної гайки 17. Котушки 2 первинного елементу 1 і полюси 13 рухомого елементу 6 конструктивно розміщені таким чином, що їхні вісі як поздовжні Хк (вісь котушки 2) і Хп (вісь полюса 13), так і радіальні Υκ (вісь котушки 2) і Υп (вісь полюса 13) співпадають (Фіг.2.). Лінійний електродвигун зворотньо-поступального руху зв'язано з робочим органом 18 (наприклад, будівельною палею) через стійки 19 і наголовник 20. Складання лінійного електродвигуна зворотньо-поступального руху виконується наступним чином. Первинний елемент 1 разом з магнітопроводом 3 установлюється в корпусі 4 і фіксується. Полюси 13 і постійні магніти 14 нанизуються на стрижень 15, виконаний з немагнітного матеріалу, таким чином, що постійні магніти 14 мають однакову полярність відносно полюсів 13 (Фіг.2.) і фіксуються притискною гайкою 17. після цього рухомий елемент 6 монтується всередині первинного елементу 1 за допомогою підшипникових вузлів 5. Далі на кінцях стрижня 15 встановлюються коромисла 7 і 8, до яких кріпляться пружні елементи 9. Тяги 10 пропускаються в отвори кронштейнів корпуса 4 і регулюється нульове положення коливальної системи (співпадання радіальних осей Υк і Υп) і початковий натяг пружних елементів 9. Лінійний електродвигун встановлюється на робочий орган 18, на який діють коливання лінійного електродвигуна. Робота лінійного електродвигуна зворотньо-поступального руху відбувається таки чином. На котушки 2 первинного елементу 1 подається змінний струм. Взаємодія струму котушок 2 з магнітним полем полюсів 13 (на Фіг.2. показано штриховою лінією) призводить до появи сили, направленої по подовжній осі електродвигуна. Так як суміжні котушки 2 мають протилежний напрям струму (на Фіг.2. зображено їх напрями), а суміжні полюси 13 - різнойменну полярність, то виникаючі сили між котушками 2 і полюсами 13 діють в одному напрямі. Оскільки до котушок 2 підведено змінний струм, то виникаючі сили будуть міняти напрям з частотою підведеного струму. Частота вимушених коливань і їхня амплітуда залежить від частоти і величини струму, підведеного до котушок 2. Коливання рухомого елементу 6 через коромисла 7 і 8 і пружні елементи 9 передаються на корпус 4, який з'єднаний з робочим органом 18 через стійки 19 і наголовник 20. Оптимальним є режим роботи, коли частота вимушених коливань за рахунок електричного живлення збігається з частотою власних коливань, яка залежить від маси коливальної системи і жорсткості пружин, тобто резонансний режим. Таким чином, змінюючи деякі з величин, тобто частоту і величину стр уму, жорсткість пружних елементів, масу коливальної системи можливо встановити такі фазові співвідношення, при яких в коливальну систему надходить найбільша потужність, що підвищує продуктивність. Оскільки, первинний елемент 1 виконаний у виді ряду котушок 2 без явновираженої зубчастої зони магнітопроводу, в запропонованому лінійному електродвигуні значно зменшені сили радіального магнітного тяжіння, діючи на рухомий елемент 6, що зменшує знос конструктивних елементів і витрати на тертя. Виконання котушок 2 без явновираженої зубчастої зони, крім того, не має жорсткого впливу на розподіл зусиль, зумовлених різними магнітними проводимостями уздовж повітряного зазору електродвигуна. Все це значно підвищує надійність електродвигуна. Виготовлення магнітопроводу 3 в вигляді шару із феромагнітного дроту 11 або стрічки 12 значно спрощує конструкцію, виготовлення його виконується по безвідхідній технології, що призводить до значної економії матеріалів. Виконання дроту 11 або стрічки 12 з покриттям зменшує витрати на ви хорові струми. Таким чином, виконання елементів електродвигуна зворотньо-поступального руху у вищезазначеному вигляді, значно спрощує конструкцію, зменшує витрати на тертя і ви хрові стр уми, що в цілому підвищує надійність. Авторами виготовлено дослідний зразок лінійного електродвигуна зворотньо-поступального руху, який випробовується в якості віброзбуджувача в занурювачі будівельних елементів (паль, шпунтів то що). Бібліографічні дані джерела інформації 1. Ряшенцев Н. П., Сбоев В. Μ., Булов В. Г. Система управления электромагнитной машиной возвратнопоступательного движения с трехфазной несимметричной мостовой схемой питания. Сб. Электрические машины ударного действия. Новосибирск, Изд-во «Наука», 1969. 2. Деклараційний патент на винахід. Україна, №72162А, МКВ 7 E02D7/10, E02D7/18, E02D7/20, 2005р., Бюл. №1.