Способ компоновки линейных электроприводов и линейный электропривод для его реализации (варианты)

Линейный электропривод (варианты) относятся к области электротехники, в частности, к линейным синхронным электроприводам, и может быть использован при компоновке линейных электроприводов для оперативного изменения массогабаритных, динамических и мощностных характеристик. Линейный синхронный электропривод по п.1, содержит статор 1 и ротор 2, скомпонованные, соответственно, из каретки 3, на которой закреплены унифицированные модули якорей 4 и 5, содержащие фазовые обмотки, модулей магнитных путей 6 и 7, унифицированных модулей линейных направляющих 8, 9 и 10, модулей 11 системы определения координат каретки, кабель-канала 12. Унифицированные модули магнитных путей 6 и 7 из постоянных магнитов расположены вдоль продольной оси ротора 2 электропривода. Унифицированные модули якорей 4 и 5 статора 1, содержащих фазовые обмотки, жестко закреплены на каретке 3 статора 1, установленной с возможностью перемещения по модулям линейных направляющих 8, 9 и 10, закрепленным на роторе 2 параллельно модулям магнитных путей 6 и 7. Модули 11 системы определения координат каретки 3 установлены, соответственно, на статоре 1 и роторе 2. Линейный синхронный электропривод по п.2, содержит статор 1 и ротор 2, скомпонованные, соответственно, из каретки 3, на которой закреплены унифицированные модули якорей 4, 5, 6 и 7, содержащие фазовые обмотки, унифицированных модулей магнитных путей 8 и 9, унифицированных модулей линейных направляющих 10, 11 и 12, модулей 13 системы определения координат каретки, кабель-канала 14. Унифицированные модули магнитных путей 8 и 9 из постоянных магнитов расположены вдоль продольной оси ротора 2 электропривода. Унифицированные модули якорей 4, 5, 6 и 7 статора 1, содержащих фазовые обмотки, жестко закреплены на каретке 3 статора 1 над магнитными путями 8 и 9, соответственно. Модули 13 системы определения координат каретки 3 установлены, соответственно, на статоре 1 и роторе 2. Линейный синхронный электропривод по п.3, содержит статор 1 и ротор 2, скомпонованные, соответственно, из каретки 3, на которой закреплены унифицированные модули якорей 4, 5 и 6, содержащие фазовые обмотки, унифицированных модулей магнитных путей 7, 8 и 9, унифицированных модулей линейных направляющих 10 и 11, модулей 12 системы определения координат каретки, кабель-канала 13. Унифицированные модули магнитных путей 7, 8 и 9 из постоянных магнитов расположены вдоль продольной оси ротора 2 электропривода. Унифицированные модули якорей 4, 5 и 6, продольные оси которых ориентированы коллинеарно продольной оси электропривода, жестко закреплены на каретке 3 статора 1 над магнитными путями 7, 8 и 9, соответственно. Модули 12 системы определения координат каретки 3 установлены, соответственно, на статоре 1 и роторе 2. Техническим результатом заявленного линейного синхронного электропривода (варианты) является расширение функциональных возможностей за счет гибкого изменения массо-габаритных, динамических и мощностных характеристик путем изменения количества и положения унифицированных комплектующих модулей, в том числе модулей магнитного пути, якорей, каретки, линейных направляющих, системы определения координат каретки. 3 н.п. ф-лы, 3 ил.

Полезная модель относится к области электротехники, в частности, к линейным синхронным электроприводам, и может быть использовано при компоновке линейных электроприводов для оперативного изменения массо-габаритных, динамических и мощностных характеристик.

Известен линейный электропривод, содержащий индуктор и корпус с якорем, на одном из которых размещены постоянные магниты, на другом -по меньшей мере, одна катушка, систему контроля и управления корпусом с якорем, установленные с возможностью перемещения относительно индуктора в направлении его продольной оси (Пат.2320074 РФ, МПК Н02Р 25/06, Н02К 41/02. Электромагнитный линейный привод / В.Л.Басинюк, И.К.Бармина, Е.И.Мардосевич, Г.Ф.Ковальчук, С.В.Ковалев, В.Г. Ломако, И.А.Павлюковский, Е.В.Филиппович, А.Е.Филиппович, В.В.Заведеев. - 2006138943/09; Заявл. 03.11.2006; Опубл. 20.03.2008).

Недостатками известного электропривода, являются ограниченные функциональные возможности и трудоемкость проектирования и изготовления, выражающиеся в трудностях гибкого изменения массо-габаритных, динамических и мощностных характеристик разрабатываемого изделия.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является линейный электропривод, содержащий индуктор с постоянными магнитами, установленными на основании, корпус с якорем, установленные на механических опорах с возможностью линейного перемещения вдоль магнитной системы индуктора, который оснащен системой определения координат корпуса с якорем (Пат.2386202 РФ, МПК Н02К 41/02. Линейный электродвигатель / О.А.Рокачевский. - 2009114072/09; Заявл. 15.04.2009; Опубл. 10.04.2010).

Недостатками известного линейного синхронного электропривода являются ограниченные функциональные возможности и не универсальность конструкции вследствие невозможности гибкого изменения его массо-габаритных, динамических и мощностных характеристик.

Техническим результатом заявленного линейного синхронного электропривода (варианты) является расширение функциональных возможностей за счет гибкого изменения массо-габаритных, динамических и мощностных характеристик путем изменения количества и положения унифицированных комплектующих модулей, в том числе модулей магнитного пути, якорей, каретки, линейных направляющих, системы определения координат каретки.

Сущность технического решения по п.1 (вариант) заключается в том, что в линейном электроприводе, содержащем статор и ротор, скомпонованные из унифицированных модулей магнитного пути, якоря, каретки, линейных направляющих, системы определения координат каретки таким образом, что модуль магнитного пути из постоянных магнитов расположен вдоль продольной оси ротора электропривода, модуль якоря статора, содержащего фазовые обмотки, жестко закреплен на каретке статора, установленной с возможностью перемещения по линейным направляющим, закрепленным на роторе параллельно магнитному пути, модули системы определения координат каретки установлены, соответственно, на роторе и статоре, в направлении поперечной оси электропривода установлены модули якорей, магнитных путей и линейных направляющих, которые ориентированы в направлении продольной оси электропривода, их количество определено соотношением: п=т+1, где т - количество модулей якорей и магнитных путей; п - количество модулей линейных направляющих, причем т>2, а модули системы определения координат каретки установлены в единичных экземплярах.

Сущность технического решения по п.2 (вариант) заключается в том, что в линейном электроприводе, содержащем статор и ротор, скомпонованные из унифицированных модулей магнитного пути, якоря, каретки, линейных направляющих, системы определения координат каретки таким образом, что модуль магнитного пути из постоянных магнитов расположен вдоль продольной оси ротора электропривода, модуль якоря статора, содержащего фазовые обмотки, жестко закреплен на каретке статора, установленной с возможностью перемещения по линейным направляющим, закрепленным на роторе параллельно магнитному пути, модули системы определения координат каретки установлены, соответственно, на роторе и статоре, в направлении поперечной оси электропривода установлено кратное количество якорей и магнитных путей, в направлении продольной оси установлены дополнительные модули якорей, количество которых не кратно количеству модулей, установленных в поперечном направлении.

Сущность технического решения по п.З (вариант) заключается в том, что в линейном электроприводе, содержащем статор и ротор, скомпонованные из унифицированных модулей магнитного пути, якоря, каретки, линейных направляющих, системы определения координат каретки таким образом, что модуль магнитного пути из постоянных магнитов расположен вдоль продольной оси ротора электропривода, модуль якоря статора, содержащего фазовые обмотки, жестко закреплен на каретке статора, установленной с возможностью перемещения по линейным направляющим, закрепленным на роторе параллельно магнитному пути, модули системы определения координат каретки установлены, соответственно, на роторе и статоре, а в электропривод дополнительно введены не менее чем по одному модулю магнитного пути и якоря, продольные оси которых ориентированы коллинеарно относительно продольных осей других унифицированных модулей магнитных путей и якорей и продольной оси электропривода.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 представлена схема варианта линейного синхронного электропривода по п.1; на фиг.2 - схема варианта линейного синхронного электропривода по п.2; на фиг.3 - схема варианта линейного синхронного электропривода по п.З.

Линейный синхронный электропривод по п.1 (фиг.1), содержит статор 1 и ротор 2, скомпонованные, соответственно, из каретки 3, на которой закреплены унифицированные модули якорей 4 и 5, содержащие фазовые обмотки, модулей магнитных путей 6 и 7, унифицированных модулей линейных направляющих 8, 9 и 10, модулей 11 системы определения координат каретки, кабель-канала 12. Унифицированные модули магнитных путей 6 и 7 из постоянных магнитов расположены вдоль продольной оси ротора 2 электропривода. Унифицированные модули якорей 4 и 5 статора 1, содержащих фазовые обмотки, жестко закреплены на каретке 3 статора 1, установленной с возможностью перемещения по модулям линейных направляющих 8, 9 и 10, закрепленным на роторе 2 параллельно модулям магнитных путей 6 и 7. Модули 11 системы определения координат каретки 3 установлены, соответственно, на статоре 1 и роторе 2.

Линейный синхронный электропривод по п.2 (фиг.2), содержит статор 1 и ротор 2, скомпонованные, соответственно, из каретки 3, на которой закреплены унифицированные модули якорей 4, 5, 6 и 7, содержащие фазовые обмотки, унифицированных модулей магнитных путей 8 и 9, унифицированных модулей линейных направляющих 10, 11 и 12, модулей 13 системы определения координат каретки, кабель-канала 14. Унифицированные модули магнитных путей 8 и 9 из постоянных магнитов расположены вдоль продольной оси ротора 2 электропривода. Унифицированные модули якорей 4, 5, 6 и 7 статора 1, содержащих фазовые обмотки, жестко закреплены на каретке 3 статора 1 над магнитными путями 8 и 9, соответственно. Модули 13 системы определения координат каретки 3 установлены, соответственно, на статоре 1 и роторе 2.

Линейный синхронный электропривод по п.3 (фиг.3), содержит статор 1 и ротор 2, скомпонованные, соответственно, из каретки 3, на которой закреплены унифицированные модули якорей 4, 5 и 6, содержащие фазовые обмотки, унифицированных модулей магнитных путей 7, 8 и 9, унифицированных модулей линейных направляющих 10 и 11, модулей 12 системы определения координат каретки, кабель-канала 13. Унифицированные модули магнитных путей 7, 8 и 9 из постоянных магнитов расположены вдоль продольной оси ротора 2 электропривода. Унифицированные модули якорей 4, 5 и 6, продольные оси которых ориентированы коллинеарно продольной оси электропривода, жестко закреплены на каретке 3 статора 1 над магнитными путями 7, 8 и 9, соответственно. Модули 12 системы определения координат каретки 3 установлены, соответственно, на статоре 1 и роторе 2.

Линейный синхронный электропривод (вариант) по п.1 работает следующим образом.

Статор 1 с кареткой 3 линейного синхронного электропривода свободно за счет конструктивного зазора перемещается по унифицированным модулям линейных направляющих 8, 9 и 10 относительно унифицированных модулей магнитных путей 6 и 7, размещенных на роторе 2. При этом каретка 3 статора 1 опирается на унифицированные модули линейных направляющих 8, 9 и 10, закрепленных на роторе 2. Расположенные в пазах модулей якорей 4 и 5 фазовые обмотки обеспечивают бегущую волну электромагнитных полей. Взаимодействие этих полей с полями постоянных магнитов магнитных путей 6 и 7 создает тяговое усилие, обеспечивающее перемещение статора 1 относительно ротора 2. Вследствие того, что в конструкции электропривода использовано несколько унифицированных модулей якорей 4 и 5, из которых скомпонована каретка 3 статора 1, и унифицированные модули магнитных путей 6 и 7, конструкция электропривода обладает повышенными тяговыми возможностями. Варьируя количество унифицированных модулей, получают варианты с различными необходимыми технико-экономическими характеристиками. Координаты статора 1 определяются посредством модулей 11 системы определения координат каретки 3, которые установлены, соответственно, на статоре 1 и роторе 2.

Линейный синхронный электропривод (вариант) по п.2 работает следующим образом.

Статор 1 с кареткой 3 линейного синхронного электропривода свободно за счет конструктивного зазора перемещается по унифицированным модулям линейных направляющих 10, 11 и 12 относительно унифицированных модулей магнитных путей 8 и 9, размещенных на роторе 2. При этом каретка 3 статора 1 опирается на унифицированные модули линейных направляющих 8, 9 и 10, закрепленных на роторе 2. Расположенные в пазах унифицированных модулей якорей 4, 5, 6 и 7 фазовые обмотки обеспечивают бегущую волну электромагнитных полей. Взаимодействие этих полей с полями постоянных магнитов унифицированных магнитных путей 8 и 9, создает тяговое усилие, обеспечивающее перемещение статора 1 относительно ротора 2. Вследствие того, что в конструкции электропривода использовано несколько унифицированных модулей якорей 4, 5, 6 и 7, из которых скомпонована каретка 3 статора 1, и унифицированные модули магнитных путей 8 и 9, конструкция электропривода обеспечивает высокую динамику и мощность без существенной доработки. Варьируя количество унифицированных модулей, получают варианты с различными необходимыми технико-экономическими характеристиками. Координаты статора 1 определяются посредством модулей 13 системы определения координат каретки 3, которые установлены, соответственно, на статоре 1 и роторе 2.

Линейный синхронный электропривод (вариант) по п.3 работает следующим образом.

Статор 1 с кареткой 3 линейного синхронного электропривода свободно за счет конструктивного зазора перемещается по унифицированным модулям линейных направляющих 10 и 11 относительно унифицированных модулей магнитных путей 7, 8 и 9, размещенных на роторе 2. При этом каретка 3 статора 1 опирается на унифицированные модули линейных направляющих 10 и 11, закрепленных на роторе 2. Расположенные в пазах унифицированных модулей якорей 4, 5 и 6 фазовые обмотки обеспечивают бегущую волну электромагнитных полей. Взаимодействие этих полей с полями постоянных магнитов унифицированных модулей магнитных путей 7, 8 и 9, создает тяговое усилие, обеспечивающее перемещение статора 1 относительно ротора 2. Вследствие того, что в конструкции электропривода использовано несколько унифицированных модулей якорей 4, 5 и 6, из которых соответствующим пространственным комбинированием скомпонована каретка 3 статора 1, и унифицированные модули магнитных путей 7, 8 и 9, получена компактная конструкция электропривода с высокими тяговыми характеристиками. Варьируя количество унифицированных модулей, получают варианты с различными необходимыми технико-экономическими характеристиками. Координаты статора 1 определяются посредством модулей 13 системы определения координат каретки 3, которые установлены, соответственно, на статоре 1 и роторе 2.

Преимуществом заявленных вариантов линейного синхронного электропривода является расширение функциональных возможностей изделий за счет гибкого изменения массо-габаритных, динамических и мощностных характеристик путем изменения количества и положения унифицированных комплектующих модулей, в том числе модулей магнитного пути, якорей, каретки, линейных направляющих.

Например, в варианте, показанном на фиг.1, представлен электропривод, скомпонованный из 2-х унифицированных модулей магнитных путей 6, 7 и 2-х модулей якорей 4 и 5, что существенно увеличивает тяговые характеристики и нагрузочную способность электропривода. При этом технология проектирования и сборки позволяет оперативно переориентироваться на другие варианты конструкции. Например, в варианте, показанном на фиг.2, добавлением унифицированных модулей якорей 5 и 7, увеличиваются тяговые характеристики практически без увеличения габаритов электропривода в целом. В варианте, показанном на фиг.3, еще более увеличиваются тяговые и мощностные характеристики, при этом экономится пространство на размещение модулей якорей 4, 5 и 6.

1. Линейный синхронный электропривод, содержащий статор и ротор, скомпонованные из модулей магнитного пути, якоря, каретки, линейных направляющих, системы определения координат каретки таким образом, что модуль магнитного пути из постоянных магнитов расположен вдоль продольной оси ротора электропривода, модуль якоря статора, содержащего фазовые обмотки, жестко закреплен на каретке статора, установленной с возможностью перемещения по двум линейным направляющим, закрепленным на роторе параллельно магнитному пути, модули системы определения координат каретки установлены, соответственно, на роторе и статоре, отличающийся тем, что в направлении поперечной оси электропривода установлены унифицированные модули якорей, магнитных путей и линейных направляющих, которые ориентированы в направлении продольной оси электропривода, их количество определено соотношением: n=m+1, где m - количество модулей якорей и магнитных путей; n - количество модулей линейных направляющих, причем m2, а модули системы определения координат каретки установлены в единичных экземплярах.

2. Линейный синхронный электропривод, содержащий статор и ротор, скомпонованные из модулей магнитного пути, якоря, каретки, линейных направляющих, системы определения координат каретки таким образом, что модуль магнитного пути из постоянных магнитов расположен вдоль продольной оси ротора электропривода, модуль якоря статора, содержащего фазовые обмотки, жестко закреплен на каретке статора, установленной с возможностью перемещения по двум линейным направляющим, закрепленным на роторе параллельно магнитному пути, модули системы определения координат каретки установлены, соответственно, на роторе и статоре, отличающийся тем, что в направлении поперечной оси электропривода установлено кратное количество унифицированных модулей якорей и магнитных путей, а в направлении продольной оси установлены дополнительные унифицированные модули якорей.

3. Линейный синхронный электропривод, содержащий статор и ротор, скомпонованные из модулей магнитного пути, якоря, каретки, линейных направляющих, системы определения координат каретки таким образом, что модуль магнитного пути из постоянных магнитов расположен вдоль продольной оси ротора электропривода, модуль якоря статора, содержащего фазовые обмотки, жестко закреплен на каретке статора, установленной с возможностью перемещения по двум линейным направляющим, закрепленным на роторе параллельно магнитному пути, модули системы определения координат каретки установлены, соответственно, на роторе и статоре, отличающийся тем, что в электропривод дополнительно введены не менее чем по одному унифицированному модулю магнитного пути и якоря, продольные оси которых ориентированы коллинеарно относительно продольных осей других унифицированных модулей магнитных путей и якорей и продольной оси электропривода.