RU2454778C1 - Linear cylindrical electro-magnetic engine - Google Patents
Linear cylindrical electro-magnetic engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2454778C1 RU2454778C1 RU2011101885/07A RU2011101885A RU2454778C1 RU 2454778 C1 RU2454778 C1 RU 2454778C1 RU 2011101885/07 A RU2011101885/07 A RU 2011101885/07A RU 2011101885 A RU2011101885 A RU 2011101885A RU 2454778 C1 RU2454778 C1 RU 2454778C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- armature
- housing
- coils
- cylinder
- accelerator
- Prior art date
Links
Landscapes
- Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электрических машин с ускорением линейного возвратно-поступательного перемещения рабочего органа - якоря в ограниченных пределах, и может быть использовано в механизмах ударного действия без применения промежуточных преобразователей, например в приводах молотов кузнечно-прессового оборудования, для забивки в грунт металлических или железобетонных свай, рыхления и уплотнения грунта, разрушения породы и асфальтобетона и т.д.The invention relates to the field of electric machines with acceleration of linear reciprocating movement of the working body - the anchor to a limited extent, and can be used in impact mechanisms without the use of intermediate converters, for example in drives of hammers of forging and pressing equipment, for driving metal or reinforced concrete into the ground piles, loosening and compaction of the soil, destruction of rock and asphalt concrete, etc.
Известен энергомодуль с ускорением якоря, включающий линейный электрогенератор с якорем и статорными магнитами, вынесенную камеру сгорания, цилиндры и поршни привода компрессора, поршни и якорь выполнены с возможностью удерживания фиксатором ускорителя якоря в исходном положении для совершения рабочего цикла (см. патент РФ №2328608, F02K 71/00, публ. 10.07.2008 г.).A known energy module with acceleration of the armature, including a linear electric generator with an armature and stator magnets, a remote combustion chamber, cylinders and pistons of the compressor drive, pistons and armature is made with the possibility of holding the armature accelerator lock in its initial position for the duty cycle (see RF patent No. 23238608, F02K 71/00, publ. 07/10/2008).
Недостаток известного энергомодуля с ускорением якоря в малой длине рабочего хода, которая не применяется в электрических машинах с высокой энергией удара, например в электромолотах.A disadvantage of the known power module with the acceleration of the armature in a small stroke length, which is not used in electric machines with high impact energy, for example in electric hammers.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является линейный электромагнитный двигатель, содержащий цилиндрический статор с размещенной внутри катушкой и якорем, выполненным в форме цилиндра с дисковой частью, направляющий корпус из ферромагнитного материала, примыкающий к статору, с меньшей площадью поперечного сечения по отношению к статору, крышку направляющего корпуса, подшипники скольжения, возвратную пружину и демпфирующую шайбу, причем направляющий корпус в верхней части, примыкающей к крышке, выполнен с внутренним кольцевым выступом, сопряженным по диаметру с боковой поверхностью дисковой части якоря (см. патент РФ №2405237, H02K 33/02, публ. 27.11.2010 г. - прототип).The closest to the proposed invention in terms of technical essence and the achieved result is a linear electromagnetic motor containing a cylindrical stator with a coil and an armature inside, made in the form of a cylinder with a disk part, a guiding body made of ferromagnetic material adjacent to the stator, with a smaller cross-sectional area in relation to the stator, the cover of the guide housing, bearings, a return spring and a damping washer, and the guide housing in the upper part, p adjacent to the cover, made with an inner annular protrusion, mated in diameter with the side surface of the disk part of the anchor (see RF patent No. 2405237, H02K 33/02, publ. 11/27/2010 - prototype).
Известная конструкция двигателя потоянного тока имеет небольшой рабочий ход якоря без регулирования параметров перемещения якоря, что ограничивает его применение.The known design of the AC motor has a small working stroke of the armature without adjusting the parameters of movement of the armature, which limits its use.
Технический результат изобретения: увеличение рабочего хода якоря и возможность регулирования скорости, ускорения, перемещения и энергии его движения.The technical result of the invention: increase the working stroke of the armature and the ability to control the speed, acceleration, movement and energy of its movement.
Технический результат достигается тем, что в линейный цилиндрический электромагнитный двигатель постоянного тока, включающий корпус статора, катушки статора, якорь из ферромагнитного материала, по меньшей мере один подшипник скольжения, введены дисковые катушки якоря, контактные пластины, щетки для включения в электрическую сеть дисковых катушек, закрепленные в щеточном узле, цилиндр внутреннего магнитопровода, якорь расположен внутри цилиндра внутреннего магнитопровода и снабжен подвижным корпусом, выполненным цилиндрическим, дисковые катушки размещены на указанном подвижном корпусе и подсоединены выводами к контактным пластинам, расположенным на поверхности по внешнему диаметру дисковых катушек с возможностью включения в электрическую сеть тех дисковых катушек, которые расположены внутри цилиндра внутреннего магнитопровода.The technical result is achieved by the fact that in a linear cylindrical electromagnetic DC motor, including a stator housing, stator coils, an armature of ferromagnetic material, at least one plain bearing, disk coils of the armature, contact plates, brushes for incorporating disk coils into the electric network are introduced, fixed in the brush assembly, the cylinder of the internal magnetic circuit, the anchor is located inside the cylinder of the internal magnetic circuit and is equipped with a movable housing made of a cylindrical, marketing coil placed on said mobile body and connected to a pin contact plate arranged on the surface on the outer diameter of disc coils, with inclusion in the electricity network, the disc coils which are arranged inside the inner yoke cylinder.
Предпочтительно щеточный узел разместить в корпусе, закрепленном на нижнем торце цилиндра внутреннего магнитопровода ускорителя.It is preferable to place the brush assembly in a housing fixed to the lower end of the cylinder of the internal magnetic circuit of the accelerator.
Катушки статора снабжены башмаками и расположены радиально по внутреннему диаметру корпуса статора, указанные башмаки соединены с цилиндром внутреннего магнитопровода, подвижный корпус якоря выполнен из магнитомягкого материала с торцевым фланцем и с расположенным внутри неподвижным цилиндром с фланцем - дополнительным магнитопроводом из мягкой стали, отделенным от подвижного корпуса якоря подшипником скольжения, верхняя часть неподвижного цилиндра - фланец - закреплен на крышке ускорителя, в нижней части якоря между фланцем и катушками расположен нулевой элемент, выполненный из непроводящего материала, на котором закреплены нижние контактные пластины катушек якоря и непроводящая прокладка необходимого размера, между соседними дисковыми катушками якоря размещены тонкие изолирующие прокладки, а между гайкой, стягивающей дисковые катушки якоря, и верхней дисковой катушкой размещена изолирующая прокладка.The stator coils are equipped with shoes and are located radially along the inner diameter of the stator housing, these shoes are connected to the cylinder of the internal magnetic circuit, the movable armature body is made of soft magnetic material with an end flange and with the stationary cylinder with the flange located inside - an additional magnetic circuit made of mild steel, separated from the mobile case anchors with a sliding bearing, the upper part of the stationary cylinder - the flange - is mounted on the accelerator cover, in the lower part of the anchor between the flange and the coil the null element is made of non-conductive material, on which the lower contact plates of the armature coils and the non-conductive gasket of the required size are fixed, thin insulating spacers are placed between adjacent armature disc coils, and an insulating spacer is placed between the nut tightening the armature disc coils and the upper disc .
Подшипник скольжения предпочтительно выполнить в виде слоя тонкой ленты из антифрикционного материала, навитой и закрепленной на поверхности неподвижного цилиндра.The sliding bearing is preferably made in the form of a layer of a thin tape of antifriction material, wound and fixed on the surface of a stationary cylinder.
На фланце корпуса якоря в нижней части подвижного корпуса якоря выполнены резьбовые отверстия для крепления якоря к жесткому телу.On the flange of the armature housing in the lower part of the movable armature housing, threaded holes are made for fastening the armature to the rigid body.
Для предотвращения дисковых катушек якоря от проворачивания вокруг подвижного корпуса якоря на указанном подвижном корпусе предпочтительно выполнить пазы, а всю конструкция якоря скрепить с помощью заливки ее компаундом по всей длине до стягивающей верхней гайки.To prevent the armature disc coils from turning around the armature housing on the said movable housing, it is preferable to make grooves and fasten the entire armature structure by filling it with the compound along the entire length to the tightening upper nut.
Крышка центрирована внутри корпуса статора с помощью конического сочленения и закреплена с помощью болтового соединения с фланцем корпуса статора.The cover is centered inside the stator housing using a tapered joint and secured by bolting to the stator housing flange.
На верхнем торце цилиндра внутреннего магнитопровода на его боковой поверхности целесообразно расположить механический концевой выключатель нижнего положения якоря и закрепить нижнюю часть корпуса аналагового датчика положения якоря, ползунок которого соединить с верхней частью гайки, стягивающей дисковые катушки якоря, а верхнюю часть корпуса указанного аналогового датчика прикрепить к корпусу статора шпилькой.At the upper end of the cylinder of the internal magnetic circuit on its lateral surface, it is advisable to place a mechanical limit switch for the lower position of the anchor and fix the lower part of the body of the analog position sensor of the armature, the slider of which is connected to the upper part of the nut tightening the disk coils of the armature, and attach the upper part of the body of the specified analog sensor stator housing with a pin.
На фланце неподвижного цилиндра установлен корпус верхнего концевого датчика, в котором предусмотрены резьбовые отверстия для установки чувствительного элемента верхнего концевого датчика.On the flange of the fixed cylinder, a housing of the upper end sensor is installed, in which threaded holes are provided for installing the sensitive element of the upper end sensor.
На башмаках магнитопровода предусмотрены технологические резьбовые отверстия для сборки магнитопровода и резьбовые отверстия для крепления башмаков к корпусу статора.Technological threaded holes for assembling the magnetic circuit and threaded holes for attaching the shoes to the stator housing are provided on the magnetic circuit shoes.
Предпочтительно корпус статора выполнить из ферромагнитного материала.Preferably, the stator housing is made of ferromagnetic material.
В нижней части корпуса статора по его внутренней поверхности целесообразно разместить фланец магнитопровода ускорителя.In the lower part of the stator housing along its inner surface, it is advisable to place the flange of the accelerator magnetic circuit.
Корпус статора имеет вентиляционные отверстия.The stator housing has ventilation holes.
Сущность изобретения: линейный цилиндрический электромагнитный двигатель выполнен в виде ускорителя жесткого тела (например, якоря другого двигателя), сопряженного с его якорем для увеличения энергии удара до необходимого уровня в конце хода якоря.The inventive linear cylindrical electromagnetic engine is made in the form of a rigid body accelerator (for example, the armature of another engine), coupled with its armature to increase the impact energy to the required level at the end of the armature stroke.
При проведении патентных исследований не обнаружены решения, идентичные заявленному, а следовательно, предложенное решение соответствует критерию "новизна". Сущность изобретения не следует явным образом из известных решений, следовательно, предложенное изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень".When conducting patent research, no solutions were found that are identical to the claimed, and therefore, the proposed solution meets the criterion of "novelty." The invention does not follow explicitly from the known solutions, therefore, the proposed invention meets the criterion of "inventive step".
На фиг.1 изображен линейный цилиндрический электромагнитный двигатель. На фиг.1 приняты следующие обозначения:Figure 1 shows a linear cylindrical electromagnetic motor. In figure 1, the following notation:
- подвижный корпус 1 якоря;- movable housing 1 anchors;
- подшипник 2 скольжения якоря (в виде слоя тонкой ленты из антифрикционного материала);- Anchor bearing 2 (in the form of a layer of a thin tape of antifriction material);
- корпус 3 статора;- housing 3 of the stator;
- катушки 4 статора (8 шт.);- stator coils 4 (8 pcs.);
- башмаки 5 (катушек 4 статора);- shoes 5 (coils 4 of the stator);
- цилиндр 6 внутреннего магнитопровода;- cylinder 6 of the internal magnetic circuit;
- фланец 7 (подвижного корпуса 1 якоря);- flange 7 (movable housing 1 of the anchor);
- дисковые катушки 8 (якоря);- disk coils 8 (anchors);
- контактные пластины 9 (по 2 шт. на каждую дисковую катушку 8);- contact plates 9 (2 pcs. for each disk coil 8);
- щетки 10;- brushes 10;
- корпус 11 щеточного узла;- housing 11 brush assembly;
- неподвижный цилиндр 12 (дополнительный магнитопровод);- fixed cylinder 12 (additional magnetic circuit);
- фланец 13 неподвижного цилиндра 12;- flange 13 of the stationary cylinder 12;
- крышка 14;- cover 14;
- коническое сочленение 15;- conical joint 15;
- корпус 16 верхнего концевого датчика;- housing 16 of the upper end sensor;
- сердечник 17 верхнего концевого датчика (из ферромагнитного материала);- core 17 of the upper end sensor (made of ferromagnetic material);
- немагнитный шток 18;- non-magnetic rod 18;
- пружина 19;- spring 19;
- болтовое соединение 20;- bolted connection 20;
- фланец 21 корпуса 3 статора;- flange 21 of the housing 3 of the stator;
- концевой датчик 22 (выключатель нижнего положения якоря);- end sensor 22 (switch lower position of the armature);
- гайка 23 (стягивающая дисковые катушки 8 якоря);- nut 23 (tightening disk coils 8 anchors);
- нулевой элемент 24 (из непроводящего материала, например текстолита);- zero element 24 (from non-conductive material, for example textolite);
- текстолитовая прокладка 25;- textolite gasket 25;
- тонкие изолирующие прокладки 26 (по числу дисковых катушек 8);- thin insulating gaskets 26 (according to the number of disk coils 8);
- изолирующая прокладка 27;- insulating gasket 27;
- пазы 28;- grooves 28;
- резьбовые отверстия 29 (для крепления якоря к жесткому телу, например к якорю асинхронного линейного цилиндрического двигателя переменного тока - далее по тексту АЛЦД).- threaded holes 29 (for fastening the anchor to a rigid body, for example, to the armature of an asynchronous linear cylindrical AC motor - hereinafter referred to as ALDC).
- фланец 30 магнитопровода (для замыкания магнитного потока);- flange 30 of the magnetic circuit (for magnetic flux closure);
- технологические отверстия 31 резьбовые (для сборки магнитопровода);- technological holes 31 threaded (for assembling the magnetic circuit);
- отверстия 32 резьбовые (для крепления башмаков 5 к корпусу 3 статора);- holes 32 are threaded (for attaching shoes 5 to the housing 3 of the stator);
- отверстия 33 резьбовые (для установки верхнего концевого датчика);- threaded holes 33 (for installing the upper end sensor);
- отверстия 34 (вентиляционные);- holes 34 (ventilation);
- подшипник 35 скольжения якоря (расположен на фланце 30 магнитопровода);- bearing 35 of the armature slide (located on the flange 30 of the magnetic circuit);
- жесткое тело 36 (например, якорь АЛЦД).- rigid body 36 (for example, the ALDC anchor).
Линейный цилиндрический двигатель (ЛЦД) постоянного тока (фиг.1) выполнен в виде ускорителя и предназначен для сообщения необходимой скорости общему якорю в конце рабочего хода, что обеспечивает требуемую энергию на рабочем инструменте, закрепленном на общем якоре. Ускоритель состоит (фиг.1) из корпуса 3 статора, выполненного из мягкой электротехнической стали, катушек 4 статора, расположенных радиально по внутреннему диаметру корпуса 3 статора. Башмаки 5 катушек 4 статора соединены с цилиндром 6 внутреннего магнитопровода и с корпусом 3 статора ускорителя. На башмаках 5 магнитопровода ускорителя предусмотрены технологические отверстия 31 резьбовые и отверстия 32 резьбовые для крепления башмаков 5 к корпусу 3 статора ускорителя. Внутри цилиндра 6 внутреннего магнитопровода расположен якорь ускорителя, состоящий из цилиндрического подвижного корпуса 1, выполненного из магнитномягкого материала с фланцем 7 на торце. На подвижном корпусе 1 размещены дисковые катушки 8 якоря, выводы которых подсоединены к контактным пластинам 9, расположенным на поверхности по внешнему диаметру дисковых катушек 8 так, что включенными в сеть остаются дисковые катушки 8, расположенные внутри цилиндра 6 внутреннего магнитопровода ускорителя. Включение дисковых катушек 8 осуществляется щетками 10, закрепленными в щеточном узле, корпус 11 которого закреплен на нижнем торце цилиндра 6 внутреннего магнитопровода ускорителя. Внутри подвижного корпуса 1 якоря ускорителя установлен неподвижный цилиндр 12 - дополнительный магнитопровод, выполненный из мягкой стали и отделенный от подвижного корпуса 1 якоря подшипником 2 скольжения в виде слоя тонкой ленты из антифрикционного материала, навитой на его наружной поверхности и закрепленной с помощью сварки или пайки. Верхняя часть неподвижного цилиндра 12 - фланец 13 - закрепляется на крышке 14 ускорителя, центрируется с крышкой 14 с помощью конического сочленения 15 и закрепляется на корпусе 3 статора с помощью болтового соединения 20 с фланцем 21 указанного корпуса 3.A linear cylindrical DC motor (LCD) (Fig. 1) is made in the form of an accelerator and is designed to communicate the required speed to the common armature at the end of the stroke, which provides the required energy to the working tool fixed to a common armature. The accelerator consists (Fig. 1) of the stator housing 3, made of mild electrical steel, stator coils 4 located radially along the inner diameter of the stator housing 3. The shoes 5 of the coils 4 of the stator are connected to the cylinder 6 of the internal magnetic circuit and to the housing 3 of the accelerator stator. On the shoes 5 of the accelerator magnetic circuit, technological holes 31 are threaded and holes 32 are threaded for fastening the shoes 5 to the case 3 of the accelerator stator. Inside the cylinder 6 of the internal magnetic circuit there is an accelerator armature, consisting of a cylindrical movable housing 1 made of soft magnetic material with a flange 7 at the end. On the movable housing 1 are placed disk coils 8 of the anchor, the leads of which are connected to contact plates 9 located on the surface along the outer diameter of the disk coils 8 so that disk coils 8 located inside the cylinder 6 of the internal magnetic circuit of the accelerator remain plugged into the network. The inclusion of disk coils 8 is carried out by brushes 10, mounted in a brush assembly, the housing 11 of which is mounted on the lower end of the cylinder 6 of the internal magnetic circuit of the accelerator. A fixed cylinder 12 is installed inside the moving housing 1 of the accelerator armature - an additional magnetic circuit made of mild steel and separated from the moving housing 1 of the anchor by a sliding bearing 2 in the form of a layer of a thin tape of antifriction material wound on its outer surface and fixed by welding or soldering. The upper part of the fixed cylinder 12 — the flange 13 — is fastened to the accelerator cover 14, centered with the cover 14 by means of a conical joint 15, and fixed to the stator housing 3 by means of a bolt connection 20 to the flange 21 of said housing 3.
На поверхности крышки 14 и фланца 13 неподвижного цилиндра 12 содержится корпус 16 верхнего концевого датчика (выключателя верхнего положения якоря с жестким телом 36), выполненный из немагнитного материала. Внутри указанного корпуса 16 находится сердечник 17 из ферромагнитного материала, закрепленный на немагнитном штоке 18 и подпружиненный в нижней части пружиной 19 и ряд отверстий для установки других видов датчиков.On the surface of the cover 14 and the flange 13 of the stationary cylinder 12 contains a housing 16 of the upper end sensor (switch upper position of the armature with a rigid body 36) made of non-magnetic material. Inside the specified housing 16 is a core 17 of ferromagnetic material, mounted on a non-magnetic rod 18 and spring-loaded in the lower part by a spring 19 and a number of holes for installing other types of sensors.
На верхнем торце цилиндра 6 внутреннего магнитопровода на его боковой поверхности расположен механический концевой датчик 22 - выключатель нижнего положения якоря с жестким телом 36. В нижней части якоря ускорителя между фланцем 7 подвижного корпуса 1 и дисковыми катушками 8 расположен нулевой элемент 24, выполненный из непроводящего материала (например, текстолита), на внешней поверхности которого закреплены нижние контактные пластины 9 дисковых катушек 8 якоря ускорителя и текстолитовая прокладка 25 необходимого размера. Между соседними дисковыми катушками 8 якоря ускорителя размещаются тонкие изолирующие прокладки 26 и между гайкой 23, стягивающей дисковые катушки 8 якоря, и верхней дисковой катушкой 8 размещена изолирующая прокладка 27. Для предотвращения дисковых катушек 8 якоря от проворачивания вокруг подвижного корпуса 1 якоря на подвижном корпусе 1 якоря выполнены пазы 28, а вся конструкция якоря скрепляется с помощью заливки ее твердеющим компаундом (например, эпоксидной смолой) по всей длине до стягивающей верхней гайки 23, а на фланце 7 в нижней части цилиндрического подвижного корпуса 1 якоря ускорителя выполнены резьбовые отверстия 29 для крепления якоря ускорителя к жесткому телу (например, якорю АЛЦД переменного тока). На корпусе 3 статора ускорителя предусмотрены вентиляционные отверстия 34.On the upper end of the cylinder 6 of the internal magnetic circuit on its side surface there is a mechanical end sensor 22 — a switch for lowering the position of the armature with a rigid body 36. At the bottom of the armature of the accelerator between the flange 7 of the movable housing 1 and the disk coils 8 there is a zero element 24 made of non-conductive material (for example, PCB), on the outer surface of which are fixed the lower contact plates 9 of the disk coils 8 of the accelerator armature and the PCB gasket 25 of the required size. Thin insulating spacers 26 are placed between adjacent disk coils 8 of the accelerator armature and an insulating spacer 27 is placed between the nut 23 tightening the armature disk coils 8 and the upper disk coil 8. To prevent the disk coils 8 of the armature from turning around the armature housing 1 on the movable housing 1 the anchors have grooves 28, and the entire structure of the anchor is fastened by pouring it with a hardening compound (for example, epoxy resin) along the entire length to the tightening upper nut 23, and on the flange 7 in the lower part cylindrically rolling accelerator anchor body 1 formed threaded holes 29 for fixing the accelerator to a rigid anchor body (e.g., anchor AC ALTSD). On the housing 3 of the accelerator stator, ventilation holes 34 are provided.
Линейный цилиндрический двигатель (ЛЦД) постоянного тока представляет собой ускоритель, обеспечивающий ускорение линейного перемещения жесткого тела 36, совмещенного с его якорем. Ускоритель работает следующим образом. Жесткое тело 36, например якорь асинхронного линейного цилиндрического двигателя (АЛЦД) переменного тока, совмещают с якорем ускорителя (ЛЦД постоянного тока). При подаче напряжения якорь ускорителя с жестким телом 36 движется от своего нижнего положения, определяемого величиной рабочего хода (L), до верхнего положения. В зависимости от требований технологического процесса скорость подъема может регулироваться за счет подключения ускорителя на обратный ход, т.е. на подъем. По достижении максимума подъема срабатывает верхний концевой датчик (на фиг.1 показан только его корпус 16) и система питания (не показана) ускорителя переключается на режим опускания якоря, т.е. реверсируется. Якорь с жестким телом 36 совершает движение вниз, производя рабочий ход длиной L. При движении якоря с жестким телом 36 вниз на него действуют три силы: сила тяжести якоря с жестким телом 36, сила, создаваемая при взаимодействии магнитного поля статора АЛЦД с якорем АЛЦД, и сила, создаваемая якорем ускорителя (ЛЦД постоянного тока) при взаимодействии магнитного поля дисковых катушек 8 якоря ускорителя, находящихся в магнитном поле катушек 4 статора ускорителя, с магнитным полем катушек 4 статора ускорителя.A linear cylindrical DC motor (LCD) is an accelerator that accelerates the linear movement of a rigid body 36 combined with its armature. The accelerator works as follows. The rigid body 36, for example the armature of an asynchronous linear cylindrical motor (ALDC) of alternating current, is combined with the accelerator armature (DC LCD). When voltage is applied, the accelerator armature with the rigid body 36 moves from its lower position, determined by the magnitude of the stroke (L), to the upper position. Depending on the requirements of the technological process, the lifting speed can be controlled by connecting the accelerator to the return stroke, i.e. on the rise. Upon reaching the maximum lift, the upper end sensor is activated (only its body 16 is shown in Fig. 1) and the accelerator power system (not shown) switches to the anchor lowering mode, i.e. is reversed. An armature with a rigid body 36 moves downward, making a working stroke of length L. When an armature with a rigid body 36 moves downward, three forces act on it: the gravity of the armature with the rigid body 36, the force created by the interaction of the magnetic field of the ALDC stator with the ALCD armature, and the force created by the accelerator armature (DC LCD) during the interaction of the magnetic field of the disk coils 8 of the accelerator armature, located in the magnetic field of the coils 4 of the accelerator stator, with the magnetic field of the coils 4 of the accelerator stator.
Магнитное поле дисковых катушек 8 якоря ускорителя создается током в указанных катушках 8, подводимым с помощью щеток 10 к тем дисковым катушкам 8, которые находятся в данный момент в магнитном поле катушек 4 статора ускорителя. Магнитное поле статора ускорителя концентрируется в рабочем воздушном зазоре во внутренней части цилиндра 6 внутреннего магнитопровода статора ускорителя, где в данный момент находятся дисковые катушки 8 якоря с током.The magnetic field of the disk coils 8 of the accelerator armature is created by the current in the indicated coils 8, supplied by brushes 10 to those disk coils 8, which are currently in the magnetic field of the coils 4 of the accelerator stator. The magnetic field of the accelerator stator is concentrated in the working air gap in the inner part of the cylinder 6 of the internal magnetic circuit of the accelerator stator, where at present there are disk coils 8 of the armature with current.
Магнитопровод ускорителя состоит из двух ветвей. Первая ветвь состоит из корпуса 3 статора ускорителя, башмаков 5 катушек 4 статора, цилиндра 6 внутреннего магнитопровода, подвижного корпуса 1 якоря ускорителя, неподвижного цилиндра 12, фланца 13, крышки 14 ускорителя. Вторая ветвь состоит из корпуса 3 статора ускорителя, башмаков 5 катушек 4 статора, цилиндра 6 внутреннего магнитопровода, подвижного корпуса 1 якоря ускорителя, жесткого тела 36 (например, корпуса якоря АЛЦД) и фланца 30 магнитопровода ускорителя, замыкающего магнитную цепь второй ветви. На внутренней поверхности указанного фланца 30 расположен подщипник 35 скольжения. Суммарный магнитный поток, замыкающийся по двум ветвям, создает в воздушном зазоре между цилиндром 6 внутреннего магнитопровода и подвижным корпусом 1 якоря ускорителя требуемую индукцию, а магнитное поле проводников с током дисковых катушек 8, находящихся в магнитном поле катушек 4 статора ускорителя, при взаимодействии с ним создает необходимое усилие, действующее на якорь с жестким телом 36. Результат такого взаимодействия определяется силой Ампера в виде:The accelerator magnetic circuit consists of two branches. The first branch consists of the housing 3 of the accelerator stator, shoes 5 of the coils 4 of the stator, the cylinder 6 of the internal magnetic circuit, the moving housing 1 of the accelerator armature, the fixed cylinder 12, the flange 13, the cover of the accelerator 14. The second branch consists of the case 3 of the accelerator stator, shoes 5 coils 4 of the stator, cylinder 6 of the internal magnetic circuit, movable housing 1 of the accelerator armature, rigid body 36 (for example, ALDC armature housing) and the flange 30 of the accelerator magnetic circuit that closes the magnetic circuit of the second branch. On the inner surface of said flange 30, a sliding bearing 35 is arranged. The total magnetic flux, which closes along two branches, creates the required induction in the air gap between the cylinder 6 of the internal magnetic circuit and the moving housing 1 of the accelerator armature, and the magnetic field of the conductors with the current of the disk coils 8 located in the magnetic field of the coils 4 of the accelerator stator, when interacting with it creates the necessary force acting on the anchor with a rigid body 36. The result of this interaction is determined by the Ampere force in the form:
F=B·la·I·W,F = B · la · I · W,
где F - сила определяется в Ньютонах (Н), 1(Н)=0,102 кГ;where F - the force is determined in Newtons (N), 1 (N) = 0.102 kg;
В - индукция в зазоре (Тл);B - induction in the gap (T);
la - активная длина одного проводника катушки;la is the active length of one coil conductor;
I - ток в проводнике (А),I is the current in the conductor (A),
W - число проводников, одновременно находящихся в магнитном поле цилиндра 6 внутреннего магнитопровода.W is the number of conductors simultaneously located in the magnetic field of the cylinder 6 of the internal magnetic circuit.
Регулируя составляющие В (Тл) и I (А), можно получать различные усилия, действующие на якорь с жестким телом 36. Толщина материалов, составляющих отдельные участки цепи магнитопровода, подбирается так, что при любом положении якоря с жестким телом 36 суммарная магнитная проводимость для магнитного потока статора ускорителя остается примерно постоянной, это дает возможность регулировать усилие, создаваемое на якоре ускорителя в необходимых пределах.By adjusting the components B (T) and I (A), it is possible to obtain various forces acting on the armature with a rigid body 36. The thickness of the materials constituting separate sections of the magnetic circuit is selected so that for any position of the armature with a rigid body 36 the total magnetic conductivity for the magnetic flux of the accelerator stator remains approximately constant, this makes it possible to control the force generated at the accelerator armature within the required limits.
Перемещение якоря ускорителя с жестким телом 36 (якорем АЛЦД) контролируется датчиком линейного перемещения образованного общего якоря - аналоговым датчиком положения общего якоря (не показан).The movement of the armature of the accelerator with a rigid body 36 (ALTSD anchor) is controlled by a linear displacement sensor of the formed common armature - an analog sensor of the position of the common armature (not shown).
При движении общего якоря вверх, на расстоянии, равном примерно 0,1·Lmax до верхней мертвой точки, срабатывает верхний концевой датчик (не показан), корпус 16 которого закреплен на фланце 13 неподвижного цилиндра 12 и крышке 14 ускорителя, а сердечник 17, закрепленный на немагнитном штоке 18 и подпружиненный снизу пружиной 19, перемещаясь вверх, взаимодействует с верхним концевым датчиком, который с помощью резьбового отверстия 33 закрепляется на корпусе 16 указанного датчика. В качестве верхнего концевого датчика может быть использован индуктивный датчик. По сигналу верхнего концевого датчика система питания (не показана) всего устройства или реверсируется, или переводится в режим удержания общего якоря в верхней точке хода якоря в соответствии с требованиями технологического процесса.When the common armature moves upward, at a distance equal to about 0.1 · Lmax to the top dead center, the upper end sensor (not shown) is activated, the housing 16 of which is mounted on the flange 13 of the stationary cylinder 12 and the cover 14 of the accelerator, and the core 17, fixed on a non-magnetic rod 18 and spring-loaded from below by a spring 19, moving upwards, it interacts with the upper end sensor, which is fastened to the housing 16 of the specified sensor using a threaded hole 33. An inductive sensor can be used as the upper end sensor. According to the signal of the upper end sensor, the power system (not shown) of the entire device is either reversed, or is transferred to the mode of holding the common armature at the top of the armature stroke in accordance with the requirements of the technological process.
Аналогично работает нижний концевой датчик 22, который согласно требованиям технологического процесса при достижении общим якорем крайнего нижнего положения выдает сигнал на управляющую систему (не показана) и управляющая система либо отключает питание от всего устройства либо реверсирует его.The lower end sensor 22 works in a similar way, which, according to the requirements of the technological process, when the common anchor reaches the lowest position, gives a signal to the control system (not shown) and the control system either disconnects the power from the entire device or reverses it.
По внешней поверхности неподвижного цилиндра 12 установлен подшипник 2 скольжения в виде навитой ленты из антифрикционного материала (бронза или латунь) толщиной 0,25-0,50 мм, которая закрепляется на поверхности неподвижного цилиндра 12 либо пайкой, либо сваркой. Наличие указанной ленты между подвижным корпусом 1 якоря ускорителя и неподвижным цилиндром 12 магнитопровода ускорителя уменьшает коэффициент трения и предохраняет трущиеся поверхности от залипания при прохождении по ним магнитного потока.A sliding bearing 2 is installed on the outer surface of the stationary cylinder 12 in the form of a wound tape of antifriction material (bronze or brass) 0.25-0.50 mm thick, which is fixed to the surface of the stationary cylinder 12 either by soldering or welding. The presence of the specified tape between the movable housing 1 of the accelerator armature and the stationary cylinder 12 of the accelerator magnetic circuit reduces the friction coefficient and protects the friction surfaces from sticking when the magnetic flux passes through them.
Для включения якоря ускорителя в работу при его верхнем положении предназначен нулевой элемент 24, расположенный в нижней части якоря ускорителя и имеющий на внешней поверхности две контактные пластины 9, закрепленные диаметрально противоположно относительно друг друга и контактирующие со щетками 10. Через щетки 10 и контактные пластины 9 к системе питания подключаются дисковые катушки 8 якоря ускорителя, находящиеся внутри цилиндра 6 внутреннего магнитопровода ускорителя. Все дисковые катушки 8 якоря ускорителя соединены так, что при перемещении якоря ускорителя вверх или вниз, с помощью щеток 10, подключенными к источнику питания (не показано) остаются только те дисковые катушки 8 (четыре дисковые катушки 8), которые в данный момент находятся внутри цилиндра 6 внутреннего магнитопровода. Этим обеспечивается минимум потерь в дисковых катушках 8 якоря ускорителя. Подведение электроэнергии внутрь преобразователя и вентиляция осуществляются через отверстия 34 вентиляционные в корпусе 3 статора ускорителя.To turn on the accelerator armature at its upper position, the zero element 24 is located, located in the lower part of the accelerator armature and having two contact plates 9 on the outer surface, diametrically opposed to each other and in contact with brushes 10. Through brushes 10 and contact plates 9 disk coils 8 of the accelerator armature, located inside the cylinder 6 of the internal magnetic circuit of the accelerator, are connected to the power system. All disk coils 8 of the accelerator armature are connected so that when moving the accelerator arm up or down, using brushes 10, only those disk coils 8 (four disk coils 8) that are currently inside are left connected to a power source (not shown) cylinder 6 of the internal magnetic circuit. This ensures a minimum of losses in the disk coils of the 8 accelerator armature. The supply of electricity to the inverter and ventilation are carried out through the ventilation holes 34 in the housing 3 of the accelerator stator.
Предлагаемый ЛЦД имеет возможность регулирования скорости, ускорения, перемещения и энергии движения исполнительного ударного органа при обеспечении максимальной длины рабочего хода исполнительного ударного органа не менее 400 мм.The proposed LCD has the ability to control the speed, acceleration, displacement and energy of movement of the executive shock body while ensuring a maximum working stroke length of the executive shock body of at least 400 mm.
Claims (13)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011101885/07A RU2454778C1 (en) | 2011-01-19 | 2011-01-19 | Linear cylindrical electro-magnetic engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011101885/07A RU2454778C1 (en) | 2011-01-19 | 2011-01-19 | Linear cylindrical electro-magnetic engine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2454778C1 true RU2454778C1 (en) | 2012-06-27 |
Family
ID=46682026
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011101885/07A RU2454778C1 (en) | 2011-01-19 | 2011-01-19 | Linear cylindrical electro-magnetic engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2454778C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2567872C2 (en) * | 2012-10-10 | 2015-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курганский государственный университет" | Electric machine of back-and-forth movement |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1365396A (en) * | 1971-11-30 | 1974-09-04 | Centronics Data Computer | Solenoid having increased throw capability |
| DE4018960A1 (en) * | 1989-08-04 | 1991-02-07 | Bando Chemical Ind | Self-colouring electromagnetic stamp - with reciprocating plunger displaced against return spring by energising surrounding coil |
| SU1726101A1 (en) * | 1990-02-19 | 1992-04-15 | Саратовский политехнический институт | Electromagnetic drive of press |
| RU2084071C1 (en) * | 1995-06-22 | 1997-07-10 | Институт горного дела СО РАН | Linear electromagnetic motor |
| RU2328608C1 (en) * | 2007-02-06 | 2008-07-10 | Анатолий Александрович Рыбаков | Electrical module with armature accelerator |
| RU2405237C1 (en) * | 2009-05-27 | 2010-11-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский государственный технический университет" | Linear electromagnetic motor |
-
2011
- 2011-01-19 RU RU2011101885/07A patent/RU2454778C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1365396A (en) * | 1971-11-30 | 1974-09-04 | Centronics Data Computer | Solenoid having increased throw capability |
| DE4018960A1 (en) * | 1989-08-04 | 1991-02-07 | Bando Chemical Ind | Self-colouring electromagnetic stamp - with reciprocating plunger displaced against return spring by energising surrounding coil |
| SU1726101A1 (en) * | 1990-02-19 | 1992-04-15 | Саратовский политехнический институт | Electromagnetic drive of press |
| RU2084071C1 (en) * | 1995-06-22 | 1997-07-10 | Институт горного дела СО РАН | Linear electromagnetic motor |
| RU2328608C1 (en) * | 2007-02-06 | 2008-07-10 | Анатолий Александрович Рыбаков | Electrical module with armature accelerator |
| RU2405237C1 (en) * | 2009-05-27 | 2010-11-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский государственный технический университет" | Linear electromagnetic motor |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2567872C2 (en) * | 2012-10-10 | 2015-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курганский государственный университет" | Electric machine of back-and-forth movement |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1735175B1 (en) | Wave energy converter (wec) with magnetic braking | |
| US8786143B2 (en) | Magnetically actuated reciprocating motor and process using reverse magnetic switching | |
| MX2013004439A (en) | An improved magnetic motor. | |
| KR102629514B1 (en) | An apparatus for adjusting the range of magnetic action, and an intelligent generator equipped with the apparatus to induce an electricity of specified frequency and of variable production and parts for thereof | |
| US20110175463A1 (en) | Reciprocating magnet engine | |
| CN102251945A (en) | Automatic power generation device of pedestrian stairs | |
| RU2454778C1 (en) | Linear cylindrical electro-magnetic engine | |
| RU2454777C1 (en) | Electro-mechanical converter for impact machines | |
| CN109736466B (en) | Compact multi-tuning mass eddy current damper for structural vibration control | |
| RU106056U1 (en) | LINEAR CYLINDER ELECTROMAGNETIC MOTOR | |
| CN105591516A (en) | Spontaneous power generation device based on vibration mechanical energy | |
| CN101976989A (en) | Active magnetic bearing cylindrical linear motor | |
| RU106057U1 (en) | ELECTROMECHANICAL CONVERTER FOR SHOCK ACTION MACHINES | |
| KR101038981B1 (en) | power conversion equipment using magnetic shield and permanent magnet | |
| CN1305209C (en) | Linear motor | |
| CN111030506A (en) | Highway vibration piezoelectricity, magnetoelectricity composite power generation device | |
| CN201788892U (en) | Alternating current high voltage vacuum circuit breaker | |
| RU113616U1 (en) | LINEAR CYLINDER ENGINE AND PLANE COLLECTOR FOR ITS IMPLEMENTATION | |
| RU2694811C1 (en) | Linear electric motor | |
| CN201150027Y (en) | Semi-magnetic-separating type double field excitation line synchronous motor | |
| CN101915652A (en) | Electromagnetic drive method and device for concrete pump truck arm fatigue tests | |
| RU2483418C2 (en) | Linear cylindrical motor and flat collector for its realisation | |
| RU2705205C1 (en) | Linear electric motor | |
| RU2792975C1 (en) | Linear electric motor | |
| US20240004094A1 (en) | Seismic shaker |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170120 |