Лінійний електропривод

Лінійний електропривод, що має нерухому частину, яка складається зі струмового шару, обхопленого зовнішнім магнітопроводом, встановлених в корпусі, і рухому, змонтовану всередині нерухомої частини з можливістю зворотнопоступального руху, з вузлами фіксації крайніх положень, нерухомі елементи яких змонтовані на 3 частиною лінійного електроприводу через систему підпружинених елементів, змонтованих в обоймі складної конфігурації. Недоліком прототипу є складність конструкції. Наявність проміжних деталей між рухомою частиною і елементами фіксації призводить до збільшення рухомої маси електроприводу і збільшення часу виконання операції «увімкнути-вимкнути», що зумовлює раніше вказані негативні фактори. Крім того, при роботі відбувається механічне спрацювання елементів вузлів фіксації (буртів заскочок, виступів, осей, поверхонь обойми), що спричиняє нечітку фіксацію з погіршенням умов комутації в апаратах, які приводяться в рух, що знижує надійність електроприводу. В основу корисної моделі поставлена мета: спрощення конструкції та підвищення надійності лінійного електроприводу. Поставлена мета досягається тим, що в лінійному електроприводі, що має нерухому частину, яка складається зі струмового шару, обхопленого зовнішнім магнітопроводом, встановлених в корпусі, і рухому, змонтовану в середині нерухомої частини з можливістю зворотно-поступального руху, з вузлами фіксації крайніх положень, нерухомі елементи яких змонтовані на торцях корпусу, а. рухомі - на рухомій частині, між зовнішнім магнітопроводом і корпусом встановлено постійний магніт з радіальним намагнічуванням, нерухомі елементи виконані в вигляді фігурної поверхні по формі зрізаного конуса і направлені зрізами конусів від центру корпуса, рухомі елементи розміщені в просторах між торцями зовнішнього магнітопроводу і нерухомими елементами, виконані в вигляді фігурних шайб по формі зрізаного конуса, направлені основами конусів в бік торцевих частин зовнішнього магнітопроводу, при цьому кути конусів нерухомих і рухомих елементів рівні між собою, а відстань між фігурними шайбами більша бід довжини зовнішнього магнітопроводу по торцям на величину хода. В порівнянні з прототипом, запропонований лінійний електропривод відрізняється наявністю таких ознак: - між зовнішнім магнітопроводом і корпусом встановлено постійний магніт з радіальним намагнічуванням; - нерухомі елементи вузлів фіксації виконані у вигляді фігурної поверхні; - форма фігурної поверхні - зрізаний конус; - фігурні поверхні направлені зрізами конусів від центра корпусу; - рухомі елементи вузлів фіксації розміщені в просторах між торцями зовнішнього магнітопроводу і нерухомими елементами; - рухомі елементи виконані у вигляді фігурних шайб; - форма фігурних шайб - зрізаний конус; - фігурні шайби направлені основами конусів у бік торцевих частин зовнішнього магнітопроводу; - кути конусів рухомих і нерухомих елементів рівні між собою; - відстань між фігурними шайбами більша від довжини зовнішнього магнітопроводу по торцям на величину хода. 43207 4 Всі вищезгадані ознаки є суттєвими, кожна окремо і в сукупності забезпечують досягнення поставленої мети. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями. На Фіг.1 показано загальний вигляд з розрізом лінійного електроприводу з розташуванням рухомої частини в крайньому лівому положенні; на Фіг.2 - те ж - у крайньому правому крайньому положенні; на Фіг.3 - фрагмент по Фіг.1 з шляхами: замикання магнітного потоку; на Фіг.4 - фрагмент по Фіг.2 з розмірами деяких складових і шляхами замикання магнітного потоку; на Фіг.5 - тягова характеристика магніту FМ=f(δ); на Фіг.6 - тягова характеристика лінійного електроприводу FЛЕ=f(δ) і її складові. Лінійний електропривод має нерухому частину 1, яка складається зі струмового шару 2, обхопленого зовнішнім магнітопроводом 3, встановлених в корпусі 4. Всередині нерухомої частини 1 з можливістю зворотно-поступального руху змонтовано рухому частину 5. Лінійний електропривод обладнаний вузлами фіксації крайніх положень, нерухомі елементи 6 яких змонтовані на торцях 7 і 8 корпусу 4, а рухомі елементи 9 і 10 - на рухомій частині 5. Струмовий шар 2 виконаний в вигляді однієї, або декількох котушок, зосереджених на ізоляційному каркасі 11, який одночасно виконує роль підшипника ковзання для рухомої частини 5. Струмовий шар 2 обхоплений зовнішнім магнітопроводом 3, торцеві частини 12 і 13 якого центруються відповідно на виступах 14 і 15 каркаса 11. Передача тягового зусилля від рухомої частини 5 до об'єкту переміщення, наприклад, рухомий контакт комутаційного апарату, може здійснюватись за допомогою циліндричного виступу 16 або конструктивного елементу другої форми. Між зовнішнім магнітопроводом 3 і корпусом 4 встановлено постійний магніт 17, який має радіальне намагнічування. Постійний магніт 17 може мати форму циліндра, ряду сегментів чи паралелепіпедів. Форма і кількість, залежить від технічних вимог до лінійного електроприводу: швидкість руху, час спрацювання, зусилля фіксації, загальна вага і т. п. Зовнішній магнітопровід 3 з струмовим шаром 2 і постійним магнітом 17 центрується в корпусі 4 за допомогою немагнітних кілець 18 і 19 як в радіальному, так і з подовжньому напрямах. Нерухомі елементи 6, які змонтовані на торцях 7 і 8 корпусу 4, виконані із вигляді фігурної поверхні 20 по формі зрізаного конуса і направлені зрізами конусів 21 від центра корпуса 4. Рухомі елементи 9 і 10 розміщені в просторах 22 і 23 між торцями 12 і 13 зовнішнього магнітопроводу 3 і нерухомими елементами 6, розміщеними на торцях 7 1 8 корпусу 4. Рухомі елементи 9 і 10 виконані в вигляді фігурних шайб по формі зрізаного конуса і направлені основами конусів 24 і 25 вбік відповідно торцевим частинам 12 і 13 зовнішнього магнітопроводу 3. Нерухомі елементи 6 і рухомі елементи 9 і 10 виконані таким чином, щоб кути: конусів нерухомого елемента 6 αH і кути конусів рухомих елементів 9 і 10 αР (Фіг.4) були рівні між собою. При цьому відстань між фігурними шайбами LШ рухомих елементів 9 і 10 більша від довжини зовнішнього маг 5 нітопроводу 3 по торцям 12 і 13 LМ на величину хода δ0 лінійного електроприводу, шо дорівнює ходу об'єкта переміщення. В знеструмленому стані при пропонованому конструктивному виконанні магнітний потік постійного магніту 17 буде замикатися по конструктивним елементам лінійного електроприводу, забезпечуючи при цьому фіксацію крайніх положень. При розташуванні рухомої частини в крайньому лівому положенні (Фіг.3) магнітний потік замикається таким шляхом: магніт 17 - зовнішній магнітопровід 3 - торцева частина 13 - основа конусу 25 рухомого елемента 10 - рухома частина 5 - конусна поверхня рухомого елементу 9 - фігурна поверхні 20 нерухомого елемента 6, змонтованого на торці 7 корпусу 4, - корпус 4 - магніт 17. При розташуванні рухомої частини в крайньому правому положенні (Фіг.4) магнітний потік: замикається таким шляхом: магніт 17 - зовнішній магнітопровід 3 - торцева частина 12 - основа конусу 24 рухомого елемента 9 - рухома частина 5 конусна поверхня рухомого елементу 10 - фігурна поверхня 20 нерухомого елемента 6, змонтованого на торці 8 корпусу 4, - корпус 4 - магніт 17. Спрощена тягова характеристика магніту 17, залежність тягового зусилля FM при змінні величини ходу δ FМ=f(δ) від лівого (Фіг.3) до правого (Фіг.4) крайнього положення зображено на Фіг.5. З характеристики видно, що магніт 17 створює тягове зусилля, що збільшується від середнього положення рухомого елементу 5. Максимальне значення припадає на крайні (ліве і праве) положенні при мінімальній величині шляху магнітного потоку. Це і забезпечує фіксацію крайніх положень. Величина зусилля фіксації в крайньому лівому положенні FФЛ, крайньому правому - FФП. Величина зусилля фіксації FФ залежить від параметрів постійного магніту (матеріалу магніту, залишкової індукції, коорцетивної сили і т.п.), точності виготовлення нерухомих 6 і рухомих 9 і 10 елементів, рухомої частини 5, зовнішнього магні 43207 6 топроводу 3, при яких виконуються умови αH= αР, LШ=LМ+δ0. При подачі живлення на струмовий шар 2 виникає магнітний потік від його струму. Цей потік, в залежності від полярності струму, може співпадати з магнітним потоком постійного магніту 17 або йому протидіяти. Тому, для приведення в рух рухомої частини 5 на струмовий шар подається струм з полярністю, при якій його магнітний потік не тільки протидіє магнітному потоку постійного магніту 17, а й більший за його величину. Характеристику струмового шару 2 FCШ=f(δ) при русі від крайнього лівого положення до крайнього правого зображено на Фіг.6. Тут же показано характеристику магніту 17 FМ=f(δ), а також їх результуючу FЛЕ=f(δ), тобто лінійного електроприводу. З результуючої характеристики FЛЕ=f(δ) видно, що при русі до d 0 сила магніту протидіє силі 2 струмового шару, а потім до ходу δ0 - її підсилює. В крайньому правому положенні живлення з струмового шару знімається, а рухома частина 5 фіксується зусиллям FФП постійного магніту 17. Для приведення в рух рухомої частини 5 в протилежну сторону (від крайнього правого положення до крайнього лівого) на струмовий шар 2 подається живлення протилежної полярності. Таким чином, виконання складових елементів лінійного електроприводу в вищезазначеному вигляді значно спрощує його конструкцію, чим і підвищується його надійність. Авторами виготовлено дослідний зразок лінійного електроприводу, який в даний час проходить стендові випробування в комплексі з комутаційним: апаратом нового покоління. Бібліографічні дані джерел інформації 1. Авторське свідоцтво СРСР №1421168 кл. Н03Н 31/32, Н02К 41/00, 1985. 2. Авторське свідоцтво СРСР №1695410 кл. Н03Н 33/36, 1991. 7 43207 8 9 Комп’ютерна верстка А. Крулевський 43207 Підписне 10 Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601