RU2343621C1 - Linear induction motor - Google Patents

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: invention relates to electric engineering specifically to electric machines and can be used in electric drives with forward or reciprocating movement of actuating elements where in addition to deep speed regulation, increased rated power is required. Linear induction motor comprises inductor with three-phase winding and secondary element in the core of which main and additional grooves are made to lay mutually insulated rods closed at one end by common bus. At the other end they are closed by moving element containing insulating and electroconductive portions. Electroconductive portion has form of comb projections of which are equal in width to main and additional grooves and include electroconductive and insulating portions. Projection height is equal to 2h_g, where h_g is groove height. Projection portions of main grooves at height h_g to 2h_g are electroconductive. At height of 0 to h_g they are covered with insulating layer. Portions of additional grooves at height of 0 to h_g are electroconductive. At height of 0 to 2h_g they are covered with insulating layer. Comb bus is covered with insulating layer. Height of each projection is increased by h_g by adding to it elctroconducting portion with height h_g and is equal to 3h_g. Moving element is equipped with rack connected with gear-wheel.

EFFECT: extension of range for speed and rated power regulation.

5 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники, а более точно - к линейным асинхронным двигателям (ЛАД) и предназначено для электроприводов с прямолинейным или возвратно-поступательным движением рабочих органов и электрического транспорта.The invention relates to the field of electrical engineering, and more specifically to linear induction motors (LAD) and is intended for electric drives with rectilinear or reciprocating movement of the working bodies and electric vehicles.

Известен линейный асинхронный двигатель, содержащий индуктор, состоящий из сердечника с трехфазной обмоткой, и вторичный элемент, содержащий сердечник с пазами, в которые уложены изолированные друг от друга электропроводящие стержни, замкнутые с одной стороны общей шиной, а с другой - подвижным элементом, содержащим электропроводящую и изолированную части, примыкающие к зубчатой рейке, связанной с зубчатым колесом (см., например, а. с.СССР №1350778, МПК Н02К 41/025, 1987 г.).A linear asynchronous motor is known, comprising an inductor consisting of a core with a three-phase winding, and a secondary element containing a core with grooves in which electrically conductive rods are insulated from each other, closed on one side by a common busbar, and on the other, by a movable element containing an electrically conductive and insulated parts adjacent to the gear rack associated with the gear wheel (see, for example, a.s.SSSR No. 1350778, IPC Н02К 41/025, 1987).

Ограниченные диапазон регулирования скорости и мощность ЛАД - недостатки данного двигателя.The limited range of speed control and power LAD - the disadvantages of this engine.

Наиболее близким по своей технической сущности к заявленному является линейный асинхронный двигатель, содержащий индуктор, состоящий из сердечника с трехфазной обмоткой, и вторичный элемент, содержащий сердечник с пазами, в которые уложены изолированные друг от друга электропроводящие стержни, замкнутые с одной стороны общей шиной, а с другой стороны - подвижным замыкающим элементом, содержащим электропроводящую и изоляционную части, примыкающие к зубчатой рейке, связанной с зубчатым колесом, при этом в сердечнике вторичного элемента выполнены дополнительные пазы, размещенные между основными, в которых размещены дополнительные электропроводящие стержни, замкнутые с одной стороны общей шиной, при этом электропроводящая часть подвижного элемента имеет форму гребенки, у которой чередуются выступы, равные ширине основных пазов, с выступами, равными ширине дополнительных пазов, причем высота выступов равна 2h_п, при этом части выступов основных пазов на высоте от h_п до 2h_п электропроводны, а на высоте от 0 до h_п - покрыты слоем изоляции, а части дополнительных пазов на высоте от 0 до h_п электропроводны, а на высоте от h_п до 2h_п - покрыты слоем изоляции, при этом шина гребенки покрыта слоем изоляции (см., например, патент РФ по заявке №2006120005/09(021734), МПК8 Н02К 41/085 от 07.06.2006). Этот двигатель выбран в качестве прототипа.The closest in technical essence to the claimed one is a linear induction motor containing an inductor consisting of a core with a three-phase winding, and a secondary element containing a core with grooves, in which electrically conductive rods are insulated from each other, closed on one side by a common bus, and on the other hand, with a movable locking element containing electrically conductive and insulating parts adjacent to the gear rack connected to the gear wheel, while in the core of the secondary element additional grooves are placed between the main grooves, in which additional electroconductive rods are placed, closed on one side by a common busbar, while the electrically conductive part of the movable element has the shape of a comb, in which protrusions equal to the width of the main grooves alternate with protrusions equal to the width of the additional grooves wherein the projections height is 2h _claim, wherein the main grooves of the projections at a height h _f from _p to 2h are electrically conductive, and at a height h from 0 to _n - are covered with a layer of insulation, and part of grooves on the additional height from 0 to h _n electrically conductive, and at a height h _f from 2h to _n - are covered with a layer of insulation, wherein the comb rail is covered with an insulation layer (for example, see RF patent application by №2006120005 / 09 (021734) N02K MPK8 41 /. 085 dated 06/07/2006). This engine is selected as a prototype.

Ограниченные диапазон регулирования скорости ЛАД и номинальная мощность - недостатки прототипа.The limited range of speed control LAD and rated power are the disadvantages of the prototype.

Технической задачей настоящего изобретения является устранение вышеотмеченных недостатков.An object of the present invention is to remedy the above-mentioned disadvantages.

Решение технической задачи достигается тем, что в линейном асинхронном двигателе, содержащем индуктор, состоящий из сердечника с трехфазной обмоткой, и вторичный элемент, содержащий основные и дополнительные пазы, размещенные между основными, замкнутые с одной стороны общей шиной, а с другой стороны - подвижным замыкающим элементом, содержащим электропроводящую и изоляционную части, примыкающие к зубчатой рейке, связанной с зубчатым колесом, при этом электропроводящая часть подвижного элемента имеет форму гребенки, у которой чередуются выступы, равные ширине основных пазов, с выступами, равными ширине дополнительных пазов, причем высота выступов равна 2h_п (h_п - высота паза), при этом части выступов основных пазов на высоте от h_п до 2h_п электропроводны, а на высоте от 0 до h_п - покрыты слоем изоляции, а части дополнительных пазов на высоте от 0 до h_п электропроводны, а на высоте от h_п до 2h_п - покрыты слоем изоляции, при этом шина гребенки покрыта слоем изоляции, согласно изобретению высота каждого выступа замыкающего элемента увеличена на h_п за счет добавления к ней электропроводной части высотой h_п и составляет 3h_п.The solution to the technical problem is achieved by the fact that in a linear induction motor containing an inductor consisting of a core with a three-phase winding, and a secondary element containing the main and additional grooves located between the main ones, closed on one side by a common bus, and on the other hand, by a movable closing an element containing electrically conductive and insulating parts adjacent to the gear rack associated with the gear wheel, while the electrically conductive part of the movable element has the shape of a comb, in which alternate protrusions equal to the width of the main grooves, with the protrusions equal to the width of the additional slots, and the height of the projections is equal to 2h _n (h _n - height of the slot), the part of the protrusions main grooves at an altitude of h _n to 2h _n electrically conductive, and at a height between 0 up to h _p are covered with a layer of insulation, and parts of additional grooves at a height of 0 to h _{p are} electrically conductive, and at a height of h _p to 2 h _p are covered with a layer of insulation, while the comb bus is covered with a layer of insulation, according to the invention, the height of each protrusion of the locking element increased by h _p due to the addition of electric wire to it bottom of the height h _p and is 3h _p .

Увеличение высоты каждого выступа в электропроводящей части подвижного элемента на h_п составляет новизну данного технического решения.The increase in the height of each protrusion in the electrically conductive part of the movable element by h _p is the novelty of this technical solution.

В дальнейшем изобретение поясняется примером его конкретного выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи (фиг.1, 2, 3, 4, 5), на которыхThe invention is further illustrated by an example of its specific implementation with reference to the accompanying drawings (figures 1, 2, 3, 4, 5), on which

фиг.1 изображает общий вид линейного асинхронного двигателя (поперечное сечение, вид спереди);figure 1 depicts a General view of a linear induction motor (cross section, front view);

фиг.2 изображает фрагмент поперечного сечения вторичного элемента линейного асинхронного двигателя;figure 2 depicts a fragment of a cross section of a secondary element of a linear induction motor;

фиг.3 - фрагмент подвижного элемента (вид спереди);figure 3 is a fragment of a movable element (front view);

фиг.4, 5 показывают сечения в плоскостях АА и ВВ подвижного элемента линейного асинхронного двигателя.4, 5 show sections in the planes AA and BB of the movable element of a linear induction motor.

Линейный асинхронный двигатель (фиг.1) содержит индуктор, состоящий из сердечника 1 с трехфазной обмоткой 2, и вторичный элемент 3, содержащий сердечник 4 с пазами, в которые уложены изолированные друг от друга электропроводящие стержни 5, замкнутые с одной стороны общей шиной 6, а с другой стороны - подвижным замыкающим элементом 7, содержащий электропроводящую и изолированную части, примыкающие к зубчатой рейке 8, связанной с зубчатым колесом 9.The linear induction motor (Fig. 1) comprises an inductor consisting of a core 1 with a three-phase winding 2, and a secondary element 3, comprising a core 4 with grooves, in which electrically conductive rods 5 are insulated from each other, closed on one side by a common bus 6, and on the other hand, a movable locking element 7, containing electrically conductive and insulated parts adjacent to the gear rack 8 connected to the gear 9.

На фиг.2 изображен фрагмент поперечного сечения вторичного элемента 3 ЛАД, в сердечнике 4 которого расположены основные пазы 10 и дополнительные пазы 11.Figure 2 shows a fragment of the cross section of the secondary element 3 LAD, in the core 4 of which are the main grooves 10 and additional grooves 11.

На фиг.3 показана часть 12 подвижного элемента 7 (вид спереди), у которого чередуются выступы 13, равные по ширине основным пазам 10, с выступами 14, равными по ширине дополнительным пазам 11. При этом части выступов 13, равные по ширине основным пазам 10, на высоте от 0 до h_п электропроводны, а на высоте от h_п до 2h_п покрыты слоем изоляции 15, а части выступов 14, равные по ширине дополнительным пазам 11, на высоте от 0 до h_п покрыты слоем изоляции 16, а на высоте от h_п до 2h_п электропроводны. Электропроводящая полоса, соединяющая выступы 13 и 14, покрыта слоем изоляции 17. К выступам 13 и 14 добавлены электропроводящие части 18 и 19 с высотой h_п. При этом общая высота каждого из выступов 13 и 14 составит 3h_п.Figure 3 shows the part 12 of the movable element 7 (front view), in which the protrusions 13 are equal in width to the main grooves 10, with the protrusions 14 are equal in width to the additional grooves 11. The parts of the protrusions 13 are equal in width to the main grooves 10, at a height of 0 to h _{p are} electrically conductive, and at a height of h _p to 2 h _p covered with an insulation layer 15, and parts of the protrusions 14, equal in width to the additional grooves 11, at a height of 0 to h _p are covered with an insulation layer 16, and at heights from h _p to 2h _{p are} electrically conductive. The electrically conductive strip connecting the protrusions 13 and 14 is covered with an insulation layer 17. To the protrusions 13 and 14, the electrically conductive parts 18 and 19 with a height of h _p . In this case, the total height of each of the protrusions 13 and 14 will be 3h _p .

На фиг.4 и 5 показана часть 12 подвижного элемента 7 в поперечных сечениях, основу которой составляет электропроводящая гребенка 20. При этом дополнительные электропроводные части высотой h_п отделены на фиг.4 и 5 пунктирными линиями.Figures 4 and 5 show a portion 12 of the movable element 7 in cross sections, the basis of which is an electrically conductive comb 20. In this case, additional electrically conductive parts of height h _p are separated by dashed lines in Figs. 4 and 5.

Рассмотрим работу данного линейного асинхронного двигателя. Consider the operation of this linear induction motor.

При подключении обмотки 2 к источнику трехфазного напряжения возбуждается бегущее магнитное поле, пересекающее стержни обмотки вторичного элемента 3 и наводящее в них электродвижущие силы, под действием которых в стержнях потекут переменные токи, вступающие во взаимодействие с бегущим магнитным полем. В результате этого взаимодействия создается тяговое усилие, перемещающее индуктор в сторону, противоположную направлению бегущего магнитного поля. Для расширения диапазона регулирования скорости перемещения индуктора и увеличения номинальной мощности изменяют площадь контакта между изолированными друг от друга электропроводящими стержнями 5 и подвижным замыкающим элементом 7. При этом замыкают поочередно стержни 5 вторичного элемента 3. Для этого приводят в движение зубчатое колесо 9, которое, поворачиваясь, перемещает вверх зубчатую рейку 8, а вместе с ней и подвижный замыкающий элемент 7, электропроводящая часть которого выполнена в виде гребенки. Выступы 13 гребенки, не прокрытые изоляцией, замыкают, например, только по одному электропроводящему стержню в каждом основном пазу 10 вторичного элемента 3. Создается короткозамкнутая обмотка, в которой потечет ток за счет действия электродвижущей силы, наведенной бегущим магнитным полем. При взаимодействии бегущего магнитного поля с токами в стержнях создается усилие, перемещающее индуктор ЛАД в сторону, противоположную направлению перемещения бегущего магнитного поля. При дальнейшем перемещении подвижного элемента 7 вверх выступы 13 будут замыкать большее число электропроводящих стержней в каждом основном пазу 10. Сопротивление короткозамкнутой обмотки, образованной электропроводящими стержнями, лежащими в основных пазах сердечника 4 вторичного элемента 3, общей шиной 6 и общей шиной электропроводящей части 20 подвижного элемента 7, покрытой слоем изоляции 17, будет уменьшаться и будет увеличиваться скорость движения и мощность ЛАД. При дальнейшем перемещении вверх подвижного элемента 7 в областях, занятых основными пазами 10, окажутся части выступов 13, покрытые слоем изоляции 15. Цепь обмотки вторичного элемента разомкнется, т.к. электропроводящие стержни, лежащие в пазах 10, не будут замкнуты. Зато выступы 14 будут примыкать своими неизолированными частями к электропроводящим стержням, лежащим в дополнительных пазах 11. Будет образована новая короткозамкнутая обмотка, в которую входят электропроводящие стержни, лежащие в дополнительных пазах 11 и замкнутые с одной стороны общей шиной 6, а с другой стороны - электропроводящими (неизолированными) частями выступов 14 и общей шиной электропроводящей части 20 подвижного элемента 7. При дальнейшем перемещении подвижного замыкающего элемента 7 вверх будет образована новая, третья, короткозамкнутая обмотка, состоящая из стержней, лежащих в основных 10 и дополнительных 11 пазах вторичного элемента и замкнутых с одной стороны общей шиной 6, а с другой - одновременно дополнительными частями 18 и 19 выступов 13 и 14. При дальнейшем перемещении замыкающего элемента вниз будет меняться сопротивление новой короткозамкнутой обмотки и скорость движения ЛАД. При одновременном замыкании всех стержней, лежащих в пазах 10 и 11 вторичного элемента, замыкающим элементом получим ЛАД с увеличенной номинальной мощностью.When the winding 2 is connected to a three-phase voltage source, a traveling magnetic field is excited, crossing the rods of the winding of the secondary element 3 and inducing electromotive forces into them, under the influence of which alternating currents flow into the rods, which interact with the traveling magnetic field. As a result of this interaction, traction is generated, which moves the inductor in the direction opposite to the direction of the traveling magnetic field. To expand the range of regulation of the speed of movement of the inductor and increase the rated power, the contact area between the electrically conductive rods 5 isolated from each other and the movable closing element 7 are changed. The rods 5 of the secondary element 3 are closed alternately. For this, the gear wheel 9 is rotated, which, turning moves up the rack 8, and with it the movable locking element 7, the electrically conductive part of which is made in the form of a comb. The tabs 13 of the comb, not covered by insulation, close, for example, only one electrically conductive rod in each main groove 10 of the secondary element 3. A short-circuited winding is created in which current flows due to the action of an electromotive force induced by a traveling magnetic field. When a traveling magnetic field interacts with currents in the rods, a force is created that moves the LAD inductor in the direction opposite to the direction of movement of the traveling magnetic field. With the further movement of the movable element 7 upwards, the protrusions 13 will close a larger number of electrically conductive rods in each main groove 10. The resistance of the short-circuited winding formed by the electrically conductive rods lying in the main grooves of the core 4 of the secondary element 3, a common bus 6 and a common bus of the electrically conductive part 20 of the movable element 7, covered with an insulation layer 17, will decrease and the speed of movement and power of the LAD will increase. With further upward movement of the movable element 7 in the areas occupied by the main grooves 10, there will be parts of the protrusions 13 covered by an insulation layer 15. The winding circuit of the secondary element will open, because conductive rods lying in the grooves 10 will not be closed. But the protrusions 14 will adjoin their non-insulated parts to the conductive rods lying in the additional grooves 11. A new short-circuited winding will be formed, which includes the conductive rods lying in the additional grooves 11 and closed on one side by a common bus 6, and on the other hand, by electrically conductive the (non-insulated) portions of the protrusions 14 and the common bus of the electrically conductive part 20 of the movable element 7. Upon further movement of the movable closure element 7 upward, a new, third, short Closed winding, consisting of rods lying in the main 10 and additional 11 grooves of the secondary element and closed on one side by a common busbar 6, and on the other hand, by additional parts 18 and 19 of the protrusions 13 and 14, with further movement of the closing element downward, the resistance will change a new short-circuited winding and the speed of the LAD. With the simultaneous closure of all the rods lying in the grooves 10 and 11 of the secondary element, with the closing element we get LAD with an increased nominal power.

В результате получена еще одна ступень регулирования скорости, что расширяет пределы ее регулирования, и увеличена номинальная мощность линейного асинхронного электродвигателя.As a result, one more step of speed regulation is obtained, which expands the limits of its regulation, and the rated power of a linear asynchronous electric motor is increased.

Claims (1)

Линейный асинхронный двигатель, содержащий индуктор, состоящий из сердечника с трехфазной обмоткой, и вторичный элемент, содержащий сердечник с пазами, в которые уложены изолированные друг от друга электропроводящие стержни, замкнутые с одной стороны общей шиной, а с другой стороны подвижным замыкающим элементом, содержащим электропроводящую и изоляционную части, примыкающие к зубчатой рейке, связанной с зубчатым колесом, при этом в сердечнике вторичного элемента выполнены дополнительные пазы, размещенные между основными, в которых размещены дополнительные электропроводящие стержни, замкнутые с одной стороны общей шиной (той же), при этом электропроводящая часть подвижного элемента имеет форму гребенки, у которой чередуются выступы, равные ширине основных пазов с выступами, равные ширине дополнительных пазов, причем высота выступов равна 2h_п (h_п - высота паза), при этом части выступов основных пазов на высоте от h_п до 2h_п электропроводны, а на высоте от 0 до h_п покрыты слоем изоляции, а части дополнительных пазов на высоте от 0 до h_п электропроводны, а на высоте от h_п до 2h_п покрыты слоем изоляции, при этом шина гребенки покрыта слоем изоляции, отличающийся тем, что высота каждого выступа увеличена на h_п за счет добавления к ней электропроводящей части высотой h_п и составляет 3h_п. A linear induction motor containing an inductor consisting of a core with a three-phase winding, and a secondary element containing a core with grooves in which electrically conductive rods are insulated from each other, closed on one side by a common busbar, and on the other hand by a movable closing element containing an electrically conductive and insulating parts adjacent to the gear rack associated with the gear wheel, while additional grooves are made in the core of the secondary element, located between the main additional electrically conductive rods are placed, closed on one side by a common bus (the same one), while the electrically conductive part of the movable element has a comb shape, in which protrusions are equal to the width of the main grooves with the protrusions, equal to the width of the additional grooves, the height of the protrusions is 2h _p ( h _p is the groove height), while parts of the protrusions of the main grooves at a height of h _p to 2 h _{p are} electrically conductive, and at a height of 0 to h _p are covered with an insulation layer, and parts of additional grooves at a height of 0 to h _{p are} electrically conductive, and on height of h _n to _n 2h PTFE coating insulation layer, wherein the comb rail is covered by an insulation layer, characterized in that the height of each projection is increased by h _n by adding to it the height h of the electroconductive portion is _n and _n 3h.

Images