RU2065659C1 - Linear electric motor - Google Patents

Abstract

FIELD: punch mechanisms. SUBSTANCE: device has cylinder stator, which has stator base and stator end parts, coil, which is located inside stator, and armature, which has cylinder part and disk part. In addition device has guiding housing which touches end part of stator, housing cap, sliding bearings, return spring. Guiding housing is made from ferromagnetic material, part of housing that touches stator has greater diameter. When armature reaches this part of housing, circuit of magnetic flow switches so that upper air space which is located between inner side of armature and surface of end part of stator, starts its operations. EFFECT: increased functional capabilities. 1 dwg

Description

Изобретение относится к электрическим машинам, в частности к электромагнитным двигателям с возвратно-поступательным движением якоря и может быть использовано в механизмах ударного действия, например, исполнительных приводах прессового оборудования. The invention relates to electric machines, in particular to electromagnetic motors with reciprocating movement of the armature and can be used in shock mechanisms, for example, actuators of press equipment.

Известны конструкции линейных электромагнитных двигателей с двумя рабочими зазорами, содержащие статор с расположенной в нем обмоткой возбуждения, якорь, выполненный в виде цилиндра с плоской дисковой частью, возвратную пружину и корпус, являющийся одновременно кожухом и направляющей якоря. (А. с. 734911, кл. В 21 J 7/30, 1981 г. При подаче импульса напряжения в обмотку возбуждения двигателя, используемого в качестве силового привода пресса, якорь перемещается вниз, совершая рабочий ход. Тяговое усилие создается за счет магнитных потоков в верхнем и нижнем рабочих зазорах и частично за счет потоков рассеяния. Known designs of linear electromagnetic motors with two working gaps, containing a stator with a field winding located in it, an armature made in the form of a cylinder with a flat disk part, a return spring and a housing, which is both a casing and a guide armature. (A. p. 734911, class B 21 J 7/30, 1981. When a voltage pulse is applied to the field winding of the engine used as the press's power drive, the armature moves downward, making a stroke. Traction is generated by magnetic fluxes in the upper and lower working gaps and partly due to scattering fluxes.

Недостатком известной конструкции является: относительно малая величина рабочего хода якоря и начального тягового усилия. Это связано с тем, что в двигателях подобной конструкции магнитной цепи суммарный воздушный зазор в два раза больше величины рабочего хода якоря. По этой причине начальное движение якоря, особенно при относительно больших рабочих ходах, характеризуется значительными потоками рассеяния приводящих к потери МДС и снижению начального усилия. A disadvantage of the known design is: a relatively small magnitude of the working stroke of the armature and the initial traction. This is due to the fact that in engines of a similar design of the magnetic circuit, the total air gap is two times larger than the working stroke of the armature. For this reason, the initial movement of the armature, especially with relatively large working strokes, is characterized by significant scattering fluxes leading to the loss of MDS and a decrease in the initial force.

Известен также электромагнитный двигатель, содержащий статор с трехступенчатым стопом, в котором расположена обмотка, якорь, состоящий из трех притягивающихся и одной втяжной части и возвратную пружину (А.с. 844116 кл. В 21 J 7/30, 1981 г.). Also known is an electromagnetic motor containing a stator with a three-stage stop, in which a winding is located, an armature consisting of three attracting and one retracting parts and a return spring (A.S. 844116 class. In 21 J 7/30, 1981).

Недостатками двигателя является: невысокое усилие в конечной части хода якоря, повышенный шум в работе, ограниченный ход якоря. The disadvantages of the engine are: low force in the final part of the armature travel, increased noise in operation, limited armature travel.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является электромагнитный двигатель с двумя рабочими зазорами, содержащий статор, помещенной в нем цилиндрической обмоткой, соосно расположенный втяжной и дисковый якорь, регулировочную втулку со сменными регулировочными кольцами и возвратную пружину (Н.П. Ряшенцев, Г.Г. Угаров, А.В. Львицын, Электромагнитные прессы. Новосибирск: Наука. Сиб. отделение 1989, 215 с. стр. 166, фиг. 7-30). Соосное расположение и возможность перемещения дискового якоря относительно втяжного при помощи регулировочной втулки позволяет регулировать начальное тяговое усилие и форму тяговой характеристики двигателя изменением величины верхнего рабочего зазора (воздушный зазор между дисковыми якорем и статором) при помощи высоты сменных колец. The closest in technical essence to the proposed solution is an electromagnetic motor with two working gaps, containing a stator placed in it with a cylindrical winding, a coaxially located retractor and disk armature, an adjusting sleeve with interchangeable adjusting rings and a return spring (N.P. Ryashentsev, G. G. Ugarov, A.V. Lvitsyn, Electromagnetic Presses, Novosibirsk: Science, Siberian Branch of 1989, 215 pp. 166, Figs. 7-30). The coaxial arrangement and the possibility of moving the disk anchor relative to the retractor using the adjusting sleeve allows you to adjust the initial traction force and the form of the traction characteristic of the engine by changing the value of the upper working gap (air gap between the disk armature and the stator) using the height of the interchangeable rings.

Недостатками электромагнитного двигателя являются: малая величина амплитуды тяговой характеристики и конечного усилия на интервале движения втяжного якоря; в режиме ударного действия механическая энергия, накапливаемая при движении дискового якоря, расходуется на соударение о статор и не используется как полезная; значительное количество подвижных элементов снижает надежность работы двигателя; повышенный шум при работе. The disadvantages of the electromagnetic motor are: a small magnitude of the amplitude of the traction characteristics and the final force in the interval of movement of the retractable armature; in the shock mode, the mechanical energy accumulated during the movement of the disk armature is spent on colliding with the stator and is not used as useful; a significant number of moving elements reduces the reliability of the engine; increased noise during operation.

Техническая задача, решаемая в предлагаемой конструкции расширение функциональных возможностей двигателя за счет увеличения рабочего хода якоря и начального тягового усилия. The technical problem to be solved in the proposed design is the expansion of the functionality of the engine by increasing the working stroke of the armature and the initial traction.

Поставленная цель достигается тем, что линейный электромагнитный двигатель снабжен направляющим корпусом, выполненным из ферромагнитного материала, а его часть, прилегающая к статору выполнена большего диаметра. This goal is achieved by the fact that the linear electromagnetic motor is equipped with a guide body made of ferromagnetic material, and its part adjacent to the stator is made of a larger diameter.

Такое конструктивное исполнение позволяет в 1,5-2 раза увеличить ход якоря в сравнении с аналогичным двигателем, не имеющим указанных отличительных признаков при равенстве тяговых усилий в начале рабочего хода. На начальном этапе движения якоря, когда необходимо создать большое тяговое усилие двигатель работает как однозазорный. Увеличение начального тягового усилия объясняется уменьшением суммарного воздушного рабочего зазора по основному пути замыкания магнитного потока. На конечном этапе движения якоря, двигатель работает как двухзазорный, чем объясняются большие усилия в конце хода. Выполнение части направляющего корпуса, прилегающей к статору, большего диаметра позволяет шунтировать основной магнитный поток проходящий через направляющий корпус на конечном интервале движения якоря. Это создает дополнительную силу тяги в рабочем воздушном зазоре, образованном между дисковой частью якоря и торцевой частью статора. Высота и форма кольцевого паза, образованного примыканием частей направляющего корпуса и торцевой поверхности статора, позволяет регулировать вид тяговой характеристики. This design makes it possible to increase the armature stroke 1.5–2 times in comparison with a similar engine that does not have the indicated distinguishing features when the traction forces are equal at the beginning of the working stroke. At the initial stage of the movement of the anchor, when it is necessary to create a large pulling force, the engine works as a single-gap. The increase in initial traction is due to a decrease in the total air working clearance along the main path of magnetic flux closure. At the final stage of the movement of the armature, the engine operates as a double-gap, which explains the great effort at the end of the stroke. The execution of the part of the guide body adjacent to the stator of a larger diameter allows you to bypass the main magnetic flux passing through the guide body at a finite interval of movement of the armature. This creates additional traction in the working air gap formed between the disk part of the armature and the end part of the stator. The height and shape of the annular groove formed by the abutment of the parts of the guide body and the end surface of the stator, allows you to adjust the type of traction characteristics.

C целью повышения технологичности изготовления направляющий корпус можно выполнить заодно со статором. Величина технологичности зазора Δ выбирается по известным рекомендациям. In order to increase the manufacturability of manufacturing, the guide body can be made integral with the stator. The manufacturability of the gap Δ is selected according to well-known recommendations.

На фиг. приведена конструктивная схема линейного электромагнитного двигателя в исходном состоянии. In FIG. A structural diagram of a linear electromagnetic motor in the initial state is given.

Линейный электромагнитный двигатель содержит цилиндрический статор 1, состоящий из основания статора 2 и торцевой части статора 3, размещенную внутри статора катушку 4 и якорь 5, выполненный из цилиндрической 6 и дисковой 7 частей, примыкающий к торцевой части статора направляющий ферромагнитный корпус 8, крышку корпуса 9, подшипники скольжения 10, 11 и возвратную пружину 12. The linear electromagnetic motor contains a cylindrical stator 1, consisting of the base of the stator 2 and the end part of the stator 3, a coil 4 and an anchor 5 made of a cylindrical 6 and disk 7 parts located inside the stator, a guide ferromagnetic housing 8 adjacent to the end part of the stator, the housing cover 9 , plain bearings 10, 11 and return spring 12.

Линейный электромагнитный двигатель работает следующим образом. Linear electromagnetic motor operates as follows.

В исходном состоянии якорь 5 опирается на возвратную пружину 12. При подаче на катушку 4 импульса напряжения, в ней возбуждается магнитный поток, который последовательно замыкается по цепи: основание статора 2, торцевая часть статора 3, направляющий ферромагнитный корпус 8, технологический зазор D, дисковая часть якоря 7, цилиндрическая часть якоря 6, нижний рабочий воздушный зазор, основание статора 2. В нижнем воздушном рабочем зазоре, образованном торцевыми поверхностями цилиндрической части якоря 6 и основанием статора 2 возникает тяговое усилие и якорь 5 начинает движение. При подходе якоря 7 к части направляющего ферромагнитного корпуса 8, выполненного большим диаметром происходит перераспределение пути замыкания основного магнитного потока и включение в работу верхнего рабочего воздушного зазора, образованного внутренней дисковой частью якоря 7 и поверхностью торцевой части статора 3. В этом случае магнитный поток замыкается последовательно через основание статора 2, торцевую часть статора 3, верхний рабочий зазор, дисковую часть якоря 7, цилиндрическую часть якоря 6, нижний рабочий зазор, основание статора 2. In the initial state, the armature 5 rests on the return spring 12. When a voltage pulse is applied to the coil 4, a magnetic flux is excited in it, which is sequentially closed by a circuit: stator base 2, end face of stator 3, guiding ferromagnetic body 8, technological gap D, disk part of the armature 7, the cylindrical part of the armature 6, the lower working air gap, the base of the stator 2. In the lower air working gap formed by the end surfaces of the cylindrical part of the armature 6 and the base of the stator 2 there is a traction force and anchor 5 begins to move. When approaching the armature 7 to the part of the guide ferromagnetic body 8, made with a large diameter, the circuit closes the main magnetic flux and the upper working air gap is formed by the inner disk part of the armature 7 and the surface of the end part of the stator 3. In this case, the magnetic flux closes sequentially through the base of the stator 2, the end part of the stator 3, the upper working gap, the disk part of the armature 7, the cylindrical part of the armature 6, the lower working gap, base stat RA 2.

Дальнейшее перемещение якоря осуществляется под действием двух усилий, создаваемых в верхнем и нижнем рабочем зазоре. После завершения рабочего хода якорь 5 под действием сил возвратной пружины 12 возвращается в исходное состояние. Further movement of the anchor is carried out under the action of two forces created in the upper and lower working clearance. After completion of the stroke, the armature 5 under the action of the forces of the return spring 12 returns to its original state.

Claims (1)

Линейный электромагнитный двигатель, содержащий цилиндрический статор с размещенной в нем катушкой и якорь с возвратной пружиной, цилиндрическая часть которого размещена внутри катушки с возможностью взаимодействия со статором, а дисковая часть размещена в направляющем корпусе с возможностью взаимодействия с торцевой поверхностью статора, отличающийся тем, что направляющий корпус выполнен из ферромагнитного материала, а его часть, прилегающая к статору, выполнена большего диаметра. A linear electromagnetic motor containing a cylindrical stator with a coil placed in it and an anchor with a return spring, the cylindrical part of which is placed inside the coil with the possibility of interaction with the stator, and the disk part is placed in the guide housing with the possibility of interaction with the end surface of the stator, characterized in that the guide the casing is made of ferromagnetic material, and its part adjacent to the stator is made of a larger diameter.