Линейный электромагнитный двигатель с удержанием якоря

Полезная модель относится к электротехнике, в частности, к электромагнитным двигателям с возвратно-поступательным движением якоря. Линейный электромагнитный двигатель содержит статор с обмоткой возбуждения, комбинированный якорь с плоской дисковой частью, возвратную пружину и направляющий корпус с устройством удержания в виде цилиндрического электромагнита с внешним притягивающимся якорем. Удерживающий электромагнит выполнен в виде плоской, ограниченно подвижной крышки цилиндрического неметаллического направляющего корпуса двигателя, а роль внешнего притягивающегося якоря этого электромагнита на этапе удержания выполняет плоская дисковая часть комбинированного якоря линейного электромагнитного двигателя. Применение двигателя позволит упростить конструкцию и повысить удельную выходную энергию.

Полезная модель относится к электрическим машинам и может быть использована для создания импульсных устройств - молотов, прессов, побудителей для интенсификации разгрузки бункеров, других ударных машин с поступательным ограниченным движением рабочего органа.

Известен электромагнитный двигатель, состоящий из статора, смонтированной в нем катушкой и якорем в виде цилиндра с плоской дисковой частью, возвратной пружины и подпружиненных фиксаторов с регулировочными винтами для удержания якоря на этапе трогания (А.с. 821018 СССР, МКИ В 21 J 7/30. Электромагнитный пресс / А.В.Львицын, Г.Г.Угаров, Г.А.Витмаер и В.Н.Федонин (СССР) - Опубл. 15.04.81. Бюл. №14).

Основными недостатками такого устройства являются повышенный износ и шум в работе.

Известен также линейный электромагнитный двигатель, содержащий статор с размещенной внутри катушкой и якорем, выполненным в форме цилиндра с плоской дисковой частью, расположенной внутри направляющего корпуса, и возвратную пружину, снабженный направляющим корпусом, выполненным из ферромагнитного материала с меньшей площадью поперечного сечения по отношению к статору и установленным с возможностью взаимодействия с внешней дисковой частью якоря. В этом двигателе осуществляется использование одной обмотки возбуждения для создания и удерживающих якорь на этапе трогания, и ускоряющих его на рабочем ходе электромагнитных усилий (Патент 2084071 (РФ), МКИ 6 Н 02 К 33/02, Н 01 F 7/16, В 21 J 7/30. Линейный электромагнитный двигатель / Угаров Г.Г., Нейман В.Ю. - Опубл. в БИ, 1997, №19).

К недостаткам двигателя следует отнести невозможность плавного оперативного регулирования усилия, удерживающего якорь до начала его движения, шунтирование ферромагнитным направляющим корпусом магнитного потока верхнего рабочего зазора и, как следствие, ухудшение выходных показателей, в том числе, за счет увеличения радиальных размеров корпуса для обеспечения максимального технологического зазора .

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является линейный электромагнитный двигатель, содержащий статор, обмотку, комбинированный якорь, выполненный в форме цилиндра с плоской дисковой частью, верхний и нижний направляющие стержни, возвратную пружину, ферромагнитный направляющий корпус и снабженный устройством удержания, выполненным в виде цилиндрического электромагнита с внешним притягивающимся якорем (Мошкин В.И. Импульсные линейные электромагнитные двигатели с регулируемыми выходными параметрами. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. - Томск, 1992. - 20 с.).

Недостаток двигателя, ухудшающий его выходные характеристики - громоздкая конструкция нагружающего устройства, в котором удерживающий электромагнит установлен в отдельном корпусе, а якорем этого электромагнита служит массивная фигурная шайба с развитой торцевой поверхностью.

Для повышения удельной выходной энергии линейного электромагнитного двигателя при одновременном упрощении конструкции и расширения эксплуатационных возможностей машины удерживающий электромагнит монтируется непосредственно на направляющем корпусе, который для исключения вторичных замкнутых контуров и шунтирования магнитного потока верхнего рабочего зазора двигателя выполняется неметаллическим, а роль внешнего притягивающегося якоря удерживающего электромагнита выполняет плоская дисковая часть комбинированного якоря линейного двигателя.

На фиг.1 показана конструкция предлагаемого линейного электромагнитного двигателя с удержанием якоря.

Линейный электромагнитный двигатель содержит статор 1, в расточке которого помещена обмотка 2, комбинированный якорь 4 с плоской дисковой частью 5, верхний 9 и нижний 11 направляющие стержни, возвратную пружину 10 и неметаллический направляющий корпус 3. Устройство удержания якоря состоит из плоского цилиндрического электромагнита с броневым магнитопроводом 6 и обмоткой 8 и установлено в направляющем корпусе 3 с возможностью ограниченного осевого перемещения для смягчения ударов о магнитопровод 6 комбинированного якоря 5 при его возврате пружиной 10. Фиксация магнитопровода 6 в корпусе 3 обеспечивается шайбой 7. Осевое отверстие магнитопровода 6 служит одновременно направляющей втулкой верхнего стержня 9 комбинированного якоря 4, 5 двигателя. Предлагаемая плоская (D/3) конструкция электромагнита обеспечивает большую площадь взаимодействующих при удержании поверхностей ярма и якоря, позволяет при меньших электромагнитных нагрузках получать те же значения удерживающих усилий, что и в прототипе, и повышает экономичность устройства.

Линейный электромагнитный двигатель с удержанием якоря работает следующим образом. В исходном состоянии комбинированный якорь 4 под действием усилия возвратной пружины 10 находится в крайнем верхнем положении.

Перед началом хода комбинированного якоря 4 напряжение подается на обмотку 8 удерживающего электромагнита, в результате чего создается усилие удержания F _уд. Ускоренное движение комбинированного якоря 4 начнется лишь тогда, когда при подаче на обмотку 2 импульса напряжения возрастающее тяговое усилие F_H линейного электромагнитного двигателя в его начальном положении превысит усилие удержания F_уд. При отключении импульса напряжения комбинированный якорь 4 под действием усилия возвратной пружины 10 возвращается в исходное состояние.

Применение в качестве удерживающего устройства для якоря 5 плоского, в виде крышки корпуса 3, электромагнита 6 уменьшает габариты и массу машины, позволяет оперативно, плавно, в широком диапазоне изменять величину F_уд за счет тока возбуждения обмотки 8 этого электромагнита, регулировать значение выходной механической энергии линейного двигателя и расширять, таким образом, эксплуатационные возможности машины. Наибольший эффект достигается, если для управления предлагаемым двигателем применить специальное устройство управления (Патент Р.Ф. на полезную модель №46893. Устройство для управления однообмоточным электромагнитным двигателем ударного действия / Волгин А.В., Усанов К.М., Мошкин В.И. // Бюл.2005 №21).

Линейный электромагнитный двигатель с удержанием якоря, содержащий статор с обмоткой возбуждения, комбинированный якорь с плоской дисковой частью, возвратную пружину, направляющий корпус и снабженный устройством удержания, выполненным в виде цилиндрического электромагнита с внешним притягивающимся якорем, отличающийся тем, что удерживающий электромагнит выполнен в виде плоской, ограниченно подвижной крышки цилиндрического неметаллического направляющего корпуса двигателя, а роль внешнего притягивающегося якоря этого электромагнита на этапе удержания выполняет плоская дисковая часть комбинированного якоря линейного электромагнитного двигателя.