СТЕРЖНЕВАЯ ЛИНЕЙНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА

Область техники, к которой относится изобретение.

Изобретение относится к разделу электричества, а именно, к электрическим машинам возвратно-поступательного движения и может быть использовано при создании электроприводов.

Уровень техники.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является стержневая линейная электрическая машина, содержащая бегун и статор, состоящий из поперечного стержня с обмоткой возбуждения и двух продольных стержней с якорной обмоткой, (см. патент RU №203 8680).

В известной машине якорная обмотка состоит из прямоугольных витков, лобовые части, которых не взаимодействуют с рабочим магнитным потоком, что приводит к ограничению тягового усилия и к неэффективному использованию обмотки. При этом для прямоугольника отношение периметра к площади не является минимальным, что приводит к перерасходу обмоточного провода. Кроме того, технология изготовления прямоугольных стержней и пазов на них связана с повышенными материалоемкостью, трудоемкостью и энергоемкостью, что приводит к удорожанию машины. Не все участки бегуна имеют сечение, площадь которого равна отношению расчетной величины магнитного потока на этом участке к расчетному значению магнитной индукции, что приводит либо к перенасыщению участков, либо к перерасходу ферромагнитного материала и утяжелению машины.

Раскрытие изобретения.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в снижении затрат на изготовление магнитной системы машины, повышении эффективности использования ферромагнитного материала, обмотки и уменьшении расхода обмоточного провода.

Технический результат заключается в обеспечении равномерного взаимодействия всех участков якорной обмотки с рабочим магнитным потоком и равномерного магнитного насыщения всех участков охватывающей части бегуна, повышении тягового усилия, уменьшении длины провода якорной обмотки, снижении материалоемкости машины, трудоемкости и энергоемкости изготовления продольных стержней машины.

Технический результат обеспечивается следующей совокупностью признаков: стержневая линейная электрическая машина, содержащая бегун и статор, состоящий из поперечного стержня с обмоткой возбуждения и двух продольных стержней с якорной обмоткой, отличающаяся тем, что продольные стержни выполнены с круглым сечением, а бегун охватывает продольные стержни, при этом охватывающие части бегуна выполнены с переменным сечением, площадь которого равна отношению расчетной величины магнитного потока на этом участке к расчетному значению магнитной индукции.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, и технический результат взаимосвязаны следующим образом.

Обеспечение равномерного взаимодействия всех участков якорной обмотки с рабочим магнитным потоком и равномерного магнитного насыщения всех участков охватывающей части бегуна, повышение тягового усилия, уменьшение длины провода якорной обмотки, снижение материалоемкости машины, трудоемкости и энергоемкости изготовления продольных стержней машины снижает затраты на изготовление магнитной системы машины, повышает эффективность использования ферромагнитного материала, обмотки и уменьшает расход обмоточного провода.

Краткое описание чертежей.

На фиг.1 изображена стержневая линейная электрическая машина, на фиг.2 - половина бегуна.

Осуществление изобретения.

Изобретение может быть осуществлено следующим образом.

У стержневой линейной электрической машины, содержащей бегун и статор, состоящий из поперечного стержня с обмоткой возбуждения и двух продольных стержней с якорной обмоткой, продольные стержни выполнены с круглым сечением, а бегун охватывает продольные стержни, при этом охватывающие части бегуна выполнены с переменным сечением, площадь которого не меньше отношения расчетной величины магнитного потока на этом участке к расчетному значению магнитной индукции (см. чертеж).

Таким образом, назначение изобретения - применение его в качестве стержневой линейной электрической машины - реализуется.

Сведения, подтверждающие возможность получения при осуществлении изобретения технического результата (причинно-следственная связь существенных признаков с указанным техническим результатом), состоят в следующем.

Выполнение продольных стержней с круглым сечением, а бегуна - охватывающим продольные стержни, при этом охватывающие части бегуна выполнены с переменным сечением, площадь которого не меньше отношения расчетной величины магнитного потока на этом участке к расчетному значению магнитной индукции, приводит к равномерному взаимодействию всех участков якорной обмотки с рабочим магнитным потоком и равномерному магнитному насыщению всех участков охватывающей части бегуна, повышению тягового усилия, уменьшению длины провода якорной обмотки, снижению материалоемкости машины, трудоемкости и энергоемкости изготовления продольных стержней машины. При этом снижение материалоемкости, трудоемкости и энергоемкости обусловлено тем, что для изготовления стержней прямоугольного сечения, в отличие от стержней круглого сечения подобрать заготовку с небольшими припусками практически невозможно, поэтому для изготовления первых приходится срезать больше металла. Кроме того, круглый стержень может быть обработан при одной установке на станке, а для прямоугольного требуется как минимум четыре установки (по числу граней). Все участки бегуна имеют сечение, площадь которого равна отношению расчетной величины магнитного потока на этом участке к расчетному значению магнитной индукции, что исключает как перенасыщение участков, так и перерасход ферромагнитного материала и утяжеление машины.

Следовательно, совокупность существенных признаков достаточна для достижения обеспечиваемого изобретением технического результата.

Описание конструкции устройства:

У стержневой линейной электрической машины, содержащей бегун 1 и статор 2, состоящий из поперечного стержня 3 с обмоткой возбуждения 4 и двух продольных стержней 5 с якорной обмоткой 6, продольные стержни 5 выполнены с круглым сечением, а бегун 1 охватывает продольные стержни 5, при этом охватывающие части 7 бегуна 1 выполнены с переменным сечением, площадь которого не меньше отношения расчетной величины магнитного потока на этом участке к расчетному значению магнитной индукции.Бегун 1 состоит из двух частей 7, охватывающих продольные стержни 5, и соединяющей перемычки 8 шириной l. Толщина охватывающей части бегуна b удовлетворяет соотношению b=lφ/(2·180), где φ - угол в градусах дуги внутренней окружности охватывающей части бегуна 1 в соответствующем месте. Внешняя огибающая охватывающей части бегуна 1 в полярных координатах удовлетворяет соотношению ρ=R+δ+lφ/(2·180), где R - радиус продольного стержня, δ - величина рабочего воздушного зазора машины. Статор 2 содержит два направляющих штока 9. Направляющие штоки 9 выполнены из немагнитного материала. Бегун 1 оснащен направляющими втулками 10, охватывающими направляющие штоки 9.

Машина работает следующим образом.

Обмотка возбуждения 4 создает магнитный поток, который локализуется в поперечном стержне 3, первом продольном стержне 5, бегуне 1 и втором продольном стержне. Магнитный поток в рабочих воздушных зазорах взаимодействует с током якорной обмотки 6, в результате чего в соответствии с законом Ампера возникает тяговое усилие. Магнитный поток в рабочих зазорах распределен равномерно вдоль окружности продольных стержней 5, поэтому все участки якорной обмотки 6, находящейся под полюсами бегуна 1, используются для создания тягового усилия.

Таким образом, у предлагаемой стержневой линейной электрической машины, в отличие от прототипа, снижаются затраты на изготовление магнитной системы машины, повышается эффективность использования ферромагнитного материала, обмотки и уменьшается расход обмоточного провода.

Эффективность предлагаемой стержневой линейной электрической машины обусловливается ее улучшенной конструкцией.