RU2623576C1

RU2623576C1 - Linear asynchronous motor

Info

Publication number: RU2623576C1
Application number: RU2016101378A
Authority: RU
Inventors: Анастасия Алановна Бичилова
Original assignee: Анастасия Алановна Бичилова
Priority date: 2016-01-18
Filing date: 2016-01-18
Publication date: 2017-06-28

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: linear asynchronous motor contains an inductor, consisting of the core and polyphase winding, the coils of which form rows in longitudinal and transversal directions. The secondary element comprises an electrically conductive part disposed on a ferromagnetic base. The electrically conductive part comprises a central portion consisting of electrically conductive rods perpendicular to the central portion. To the middle part, on both sides adjoin the side portions, each of which is formed by alternating electrically conductive rods perpendicular to the central portion, between which there are electrically conductive rods parallel to the central portion one after the other. The perpendicular rods of the side portions are interconnected to form electrically conductive rods in the central portion of the secondary element.

EFFECT: increase in traction.

3 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники, а более точно - к линейным двигателям, преобразующим электрическую энергию непосредственно в поступательное перемещение.The invention relates to the field of electrical engineering, and more specifically to linear motors that convert electrical energy directly into translational movement.

Известен линейный асинхронный двигатель, содержащий индуктор, состоящий из сердечника и многофазной обмотки, катушки которой размещены на зубцах сердечника, при этом катушки обмотки образуют ряды в продольном и поперечном направлениях, причем продольные ряды катушек имеют прямые порядки следования фаз, а катушки поперечных рядов имеют до середины каждого ряда прямой, а после середины - противоположный порядок следования фаз, и вторичный элемент, включающий электропроводящую часть, расположенную на ферромагнитном основании, причем электропроводящая часть расположена в середине, к которой с обеих сторон примыкают боковые части, выполненные в виде чередующихся электропроводящих стержней, перпендикулярных электропроводящей части и электрически соединенных с ней, а между каждой парой перпендикулярных стержней размещены один за другим электропроводящие стержни, параллельные сплошной части вторичного элемента, которые электрически соединены с перпендикулярными стержнями (см. патент РФ, МПК H02K 41/025, №2518915, 2012 г.).A linear induction motor is known, comprising an inductor consisting of a core and a multiphase winding, the coils of which are placed on the teeth of the core, while the winding coils form rows in the longitudinal and transverse directions, with the longitudinal rows of the coils having direct phases, and the coils of the transverse rows having up to the middle of each row is straight, and after the middle is the opposite order of phases, and the secondary element includes an electrically conductive part located on a ferromagnetic base, and the conductive part is located in the middle, to which side parts adjacent to each other are made in the form of alternating conductive rods perpendicular to the electrically conductive part and electrically connected to it, and between each pair of perpendicular rods are placed one after the other electrically conductive rods parallel to the solid part of the secondary element, which are electrically connected to perpendicular rods (see RF patent, IPC H02K 41/025, No. 2518915, 2012).

Данный линейный асинхронный двигатель (ЛАД) развивает незначительное тяговое усилие.This linear asynchronous motor (LAD) develops low traction.

Наиболее близким по своей технической сущности к заявляемому техническому решению является ЛАД, содержащей индуктор, состоящий из сердечника и многофазной обмотки, катушки которой размещены на зубцах сердечника, при этом катушки обмотки образуют ряды в продольном и поперечном направлениях, причем продольные ряды катушек имеют прямые порядки следования фаз, а катушки поперечных рядов до середины ряда прямой, а после середины ряда - противоположный порядок следования фаз, и вторичный элемент, включающий электропроводящую часть, расположенную на ферромагнитном основании, состоящую из центральной и боковых частей, к центральной части с обеих сторон примыкают боковые части, выполненные в виде чередующихся электропроводящих стержней, перпендикулярных центральной части и электрически соединенных с ней, и электропроводящих стержней, параллельных центральной части и электрически соединенных с ней (см. патент РФ №2518915, МПК H02K 41/025, 2012 г.). Этот линейный асинхронный двигатель выберем в качестве прототипа.The closest in technical essence to the claimed technical solution is LAD containing an inductor consisting of a core and a multiphase winding, the coils of which are placed on the teeth of the core, while the winding coils form rows in the longitudinal and transverse directions, and the longitudinal rows of the coils have direct sequence phases, and the coils of the transverse rows to the middle of the row of the straight line, and after the middle of the row - the opposite sequence of phases, and the secondary element, including the electrically conductive part, is located on the ferromagnetic base, consisting of the central and side parts, the side parts adjoin the central part on both sides, made in the form of alternating conductive rods perpendicular to the central part and electrically connected to it, and conductive rods parallel to the central part and electrically connected to it (see RF patent No. 2518915, IPC H02K 41/025, 2012). This linear induction motor will be chosen as a prototype.

Незначительное тяговое усилие - недостаток прототипа.Low traction - a lack of prototype.

Технической задачей настоящего изобретения является устранение отмеченного недостатка в разработанной конструкции ЛАД.The technical task of the present invention is to eliminate the noted drawback in the developed design of LAD.

Решение технической задачи достигается тем, что в линейном асинхронном двигателе, содержащем индуктор, состоящий из сердечника и многофазной обмотки, катушки которой размещены на зубцах сердечника, при этом катушки обмотки образуют ряды в продольном и поперечном направлениях, причем продольные ряды катушек имеют прямые порядки следования фаз, а катушки поперечных рядов до середины ряда прямой, а после середины ряда - противоположный порядок следования фаз, и вторичный элемент, включающий электропроводящую часть, расположенную на ферромагнитном основании, состоящую из центральной и боковых частей, к центральной части с обеих сторон примыкают боковые части, выполненные в виде чередующихся электропроводящих стержней, перпендикулярных центральной части и электрически соединенных с ней, и электропроводящих стержней, параллельных центральной части и электрически соединенных с ней, согласно изобретению перпендикулярные стержни боковых частей соединены между собой стержнями, расположенными в центральной части вторичного элемента.The solution to the technical problem is achieved by the fact that in a linear induction motor containing an inductor consisting of a core and a multiphase winding, the coils of which are placed on the teeth of the core, while the winding coils form rows in the longitudinal and transverse directions, and the longitudinal rows of the coils have direct phase sequence and the coils of the transverse rows to the middle of the row of the straight line, and after the middle of the row - the opposite sequence of phases, and the secondary element, including the electrically conductive part located on the ferro an agnitic base, consisting of a central and lateral parts, to the central part on both sides are adjacent side parts made in the form of alternating conductive rods perpendicular to the central part and electrically connected to it, and electrically conductive rods parallel to the central part and electrically connected to it, according to perpendicular rods of the side parts of the invention are interconnected by rods located in the Central part of the secondary element.

Соединение перпендикулярных стрежней боковых частей между собой с образованием стержней в центральной части вторичного элемента - этот признак определяет новизну и существенное отличие данного технического решения.The connection of the perpendicular rods of the side parts with each other with the formation of rods in the Central part of the secondary element - this feature determines the novelty and significant difference of this technical solution.

В дальнейшем изобретение появляется примером его конкретного выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:In the future, the invention appears as an example of its specific implementation with reference to the accompanying drawings, in which:

фиг. 1 изображает общий вид линейного асинхронного двигателя (вид спереди, схематично);FIG. 1 depicts a general view of a linear induction motor (front view, schematically);

фиг. 2 показывает общий вид электропроводящей части вторичного элемента ЛАД (вид сверху, схематично);FIG. 2 shows a general view of the electrically conductive part of the secondary LAD element (top view, schematically);

фиг. 3 представляет схему соединения обмотки индуктора ЛАД.FIG. 3 is a connection diagram of a winding of an LAD inductor.

Линейный асинхронный двигатель содержит индуктор 1, состоящий из сердечника 2 и многофазной обмотки, катушки 3 которой образуют ряды в продольном и поперечном направлениях (на фиг. 1 не показаны).The linear induction motor contains an inductor 1, consisting of a core 2 and a multiphase winding, the coils 3 of which form rows in the longitudinal and transverse directions (not shown in Fig. 1).

Вторичный элемент 4 содержит электропроводящую часть 5, расположенную на ферромагнитном основании 6. Электропроводящая часть 5 содержит центральную часть 7, расположенную в середине, к которой с обеих сторон примыкают боковые части 8.The secondary element 4 contains an electrically conductive part 5 located on the ferromagnetic base 6. The electrically conductive part 5 contains a central part 7 located in the middle, to which the side parts 8 are adjacent on both sides.

Электропроводящая часть 5 вторичного элемента 4 изображена на фиг. 2. К центральной части 7 примыкают с обеих сторон боковые части 8, каждая из которых образована чередующимися электропроводящими стержнями 9, перпендикулярными центральной части 7, между которыми один за другим расположены электропроводящие стержни 10, параллельные центральной части. Места электрического соединения стержней 9 и 10 и центральной части 7 показаны точками. Боковые части вторичного элемента соединяются в срединной части при помощи стержней 11, перпендикулярных центральной части.The electrically conductive part 5 of the secondary element 4 is shown in FIG. 2. Side parts 8 are adjacent to the central part 7 on both sides, each of which is formed by alternating conductive rods 9 perpendicular to the central part 7, between which the conductive rods 10 are parallel to the central part. The places of electrical connection of the rods 9 and 10 and the central part 7 are shown by dots. The lateral parts of the secondary element are connected in the middle part by means of rods 11 perpendicular to the central part.

Схема соединения катушек обмотки индуктора представлена на фиг. 3. Прописными буквами А, В и С обозначены фазы, к которым подключены соответствующие катушки многофазной обмотки. Видно, что продольные ряды катушки образуют прямые порядки следования фаз, а катушки каждого поперечного ряда имеют до середины ряда прямой, а после середины - противоположный порядок следования фаз.The connection diagram of the inductor winding coils is shown in FIG. 3. The capital letters A, B and C indicate the phases to which the corresponding multiphase winding coils are connected. It is seen that the longitudinal rows of the coils form direct phase ordering, and the coils of each transverse row have a straight line to the middle of the row, and the opposite phase order after the middle.

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

При подключении катушек обмотки индуктора к источнику трехфазного напряжения по ним потекут токи, создающие магнитные потоки. Магнитные потоки, созданные продольными рядами катушек обмотки будут бегущими вдоль оси ЛАД. Они, пересекая срединную часть электропроводящей части вторичного элемента, индуктируют в ней электродвижущие силы, вызывающие протекание токов в стержнях 11. Так как срединная часть выполнена из стержней, которые представляют собой короткозамкнутую обмотку, то токи в стержнях, взаимодействуя с бегущим магнитным полем индуктора, создадут тяговые усилия, под действием которых индуктор ЛАД будет перемещаться в направлении, противоположном направлению бегущего магнитного поля. Магнитные потоки, созданные токами поперечных рядов катушек обмотки, будут «бежать» навстречу друг другу от краев индуктора к его центру. Поперечно бегущие магнитные потоки, взаимодействуя с токами в срединной части электропроводящей части вторичного элемента, ими индуктированными, создадут встречно действующие в поперечном направлении механические усилия. Эти усилия при симметричном расположении индуктора ЛАД относительно вторичного элемента взаимно уравновешиваются и не оказывают влияния на работу двигателя.When connecting the coils of the inductor winding to a three-phase voltage source, currents flowing through them, creating magnetic fluxes, will flow through them. Magnetic fluxes created by the longitudinal rows of winding coils will run along the axis of the LAD. They, crossing the middle part of the electrically conductive part of the secondary element, induce electromotive forces in it, causing the currents to flow in the rods 11. Since the middle part is made of rods, which are a short-circuited winding, the currents in the rods, interacting with the traveling magnetic field of the inductor, will create traction forces under which the LAD inductor will move in the opposite direction to the traveling magnetic field. The magnetic flux created by the currents of the transverse rows of the winding coils will "run" towards each other from the edges of the inductor to its center. Cross-running magnetic fluxes, interacting with currents in the middle part of the electrically conductive part of the secondary element, induced by them, will create counter-acting transverse mechanical forces. These efforts with a symmetrical arrangement of the LAD inductor relative to the secondary element are mutually balanced and do not affect the operation of the engine.

При поперечном смещении индуктора ЛАД относительно вторичного элемента равенство этих усилий нарушается. Например, при смещении индуктора ЛАД вправо в каждом поперечном ряду поперечные усилия, действующие слева направо, останутся теми же по величине, что и при симметричном расположении индуктора ЛАД и вторичного элемента, так как эти усилия создаются при взаимодействии поперечно бегущих в этом же направлении магнитных потоков, созданных токами трех катушек индуктора, с токами, ими индуктированными, в срединной части вторичного элемента. Одновременно поперечные усилия, действующие на индуктор в поперечном направлении справа налево, увеличатся, поскольку часть индуктора окажется над боковой частью 8 (фиг. 1 и фиг. 2) электропроводящей части вторичного элемента. Видно, что боковые части 8 (фиг. 2) представляют собой короткозамкнутые обмотки, образованные электропроводящими стержнями 9 и 10 (фиг. 2). Поэтому часть магнитного потока, бегущего поперек справа налево, будет взаимодействовать с токами в короткозамкнутых обмотках и усилие, действующее справа налево, увеличится (токи в стержнях 10 направлены перпендикулярно магнитному потоку и имеют большую длину активного взаимодействия с магнитным потоком).With a lateral displacement of the LAD inductor relative to the secondary element, the equality of these forces is violated. For example, when the LAD inductor is shifted to the right in each transverse row, the transverse forces acting from left to right will remain the same in magnitude as with the symmetrical arrangement of the LAD inductor and the secondary element, since these forces are created by the interaction of magnetic fluxes running in the same direction created by the currents of three inductor coils, with the currents induced by them, in the middle part of the secondary element. At the same time, the transverse forces acting on the inductor in the transverse direction from right to left will increase, since the part of the inductor will be above the side part 8 (Fig. 1 and Fig. 2) of the electrically conductive part of the secondary element. It can be seen that the side parts 8 (Fig. 2) are short-circuited windings formed by electrically conductive rods 9 and 10 (Fig. 2). Therefore, part of the magnetic flux running across from right to left will interact with currents in short-circuited windings and the force acting from right to left will increase (the currents in the rods 10 are directed perpendicular to the magnetic flux and have a large length of active interaction with the magnetic flux).

В результате под действием разности усилий, действующих справа налево и слева направо, индуктор будет смещаться влево до тех пор, пока не займет симметричного расположения относительно вторичного элемента. Так достигается поперечная стабилизация индуктора ЛАД.As a result, under the influence of the difference of forces acting from right to left and from left to right, the inductor will shift to the left until it takes a symmetrical arrangement relative to the secondary element. Thus, transverse stabilization of the LAD inductor is achieved.

По сравнению с прототипом значительно увеличено тяговое усилие линейного двигателя, так как срединная часть электропроводящей части вторичного элемента выполнена в виде электропроводящих стержней, токи которых ориентированы перпендикулярно бегущему магнитному полю.Compared with the prototype, the traction force of the linear motor is significantly increased, since the middle part of the electrically conductive part of the secondary element is made in the form of electrically conductive rods whose currents are oriented perpendicular to the running magnetic field.

Claims

Линейный асинхронный двигатель, содержащий индуктор, состоящий из сердечника и многофазной обмотки, катушки которой размещены на зубцах сердечника, при этом катушки обмотки образуют ряды в продольном и поперечном направлениях, причем продольные ряды катушек имеют прямые порядки следования фаз, а катушки поперечных рядов имеют до середины каждого ряда прямой, а после середины - противоположный порядок следования фаз, и вторичный элемент, включающий электропроводящую часть, расположенную на ферромагнитном основании, состоящую из центральной и боковых частей, к центральной части с обеих сторон примыкают боковые части, выполненные в виде чередующихся электропроводящих стержней, перпендикулярных центральной части и электрически соединенных с ней, и электропроводящих стержней, параллельных центральной части и электрически соединенных с ней, отличающийся тем, что перпендикулярные стержни боковых частей соединены между собой, образуя электропроводящие стержни в центральной части вторичного элемента.A linear induction motor containing an inductor consisting of a core and a multiphase winding, the coils of which are placed on the teeth of the core, while the coil coils form rows in the longitudinal and transverse directions, the longitudinal rows of the coils have direct phase sequence, and the coils of the transverse rows have up to the middle each row is straight, and after the middle - the opposite order of phases, and a secondary element, including an electrically conductive part located on a ferromagnetic base, consisting of a center side and side parts, to the central part on both sides are adjacent side parts made in the form of alternating conductive rods perpendicular to the central part and electrically connected to it, and conductive rods parallel to the central part and electrically connected to it, characterized in that the perpendicular rods the side parts are interconnected, forming electrically conductive rods in the Central part of the secondary element.