Способ управления линейным электроприводом
Использование: в линейных электроприводах широкого назначения. Сущность изобретения: управление линейным электроприводом осуществляют изменением проводимости в пределах зубцового деления слоя управления, в пределах зубцового деления в электроприводе, содержащем индуктор 1 с многофазной обмоткой 2 и зубцами 3 и вторичный элемент 4. Слой управления размещен в диэлектрической оболочке между индуктором и вторичным элементом 4, заполненной магнитной жидкостью. Проводимость ее регулируется дополнительной обмоткой. При этом из предельных значений сигнала магнитная жидкость располагается равномерно по толщине оболочки 6 и практически весь магнитный поток шунтируется ею. При этом электропривод не развивает тягового усилия. При другом предельном значении сигнала управления объемная концентрация магнитной жидкости становится наибольшей в области зубцов 3 индуктора, а над пазами минимальная. При этом тяговое усилие наибольшее. 7 ил.
Изобретение относится к электротехнике.
Известен способ управления линейным электроприводом, который реализуется в известном устройстве и состоит в том, что управляют линейным электроприводом за счет регулирования рабочего магнитного потока взаимоиндукции элементов электропривода путем изменения магнитной проницаемости рабочего зазора подмагничиванием слоя управления, изменяющего соотношения магнитных проводимостей магнитных цепей потоков взаимоиндукции и рассеяния. Известен также способ управления линейным электроприводом, принятый в качестве прототипа, который состоит в том, что регулирование потока взаимоиндукции индуктора и вторичного элемента осуществляется за счет изменения магнитной проводимости для потоков взаимоиндукции и рассеяния в пределах зубцового деления с помощью слоя управления. В известных способах реализуется ограниченный диапазон регулирования, что обусловлено ограниченным диапазоном изменения магнитной проницаемости слоя управления. Предельно максимальное тяговое усилие Fmax привода возможно при магнитной проницаемости ферромагнитного слоя управления су, равной o, и нулевое минимальное Fmin= 0 при су=. Физически ни то, ни другое не достижимо. Таким образом, в известных устройствах Fmin' > 0 и Fпр' < Fmax. Это приводит к сужению диапазона регулирования Fпр' Fmin'. Задачей изобретения является создание способа управления линейным электроприводом, обеспечивающего расширение диапазона регулирования. Сущность изобретения заключается в способе управления линейным электроприводом путем регулирования рабочего потока взаимоиндукции индуктора и вторичного элемента за счет изменения магнитной проводимости в пределах зубцового деления ферромагнитного слоя управления, в котором магнитные проводимости изменяют путем использования в качестве слоя управления магнитной жидкости, при этом регулирование ее проводимости осуществляют перераспределением объемной концентрации, причем большая объемная концентрация магнитной жидкости в зубцовой зоне соответствует большим значениям тягового усилия привода. Отличие описанного способа управления линейным электроприводом от известного состоит в том, что в качестве слоя управления используют магнитную жидкость, при этом регулирование ее проводимости осуществляют перераспределением объемной концентрации, причем большая объемная концентрация магнитной жидкости в зубцовой зоне соответствует большим значениям тягового усилия привода. Технический результат от использования изобретения заключается в повышении быстродействия и надежности электропривода. Следует отметить, что при одинаковой объемной концентрации (толщине) магнитной жидкости вдоль зазора магнитный поток индуктора шунтируется ею. Это обусловлено значительными величинами магнитных проницаемости и проводимости и проводимости магнитной цепи для нерабочего потока рассеяния. Магнитная проводимость цепи для рабочего потока взаимоиндукции и сам поток минимальны. Поэтому минимально и тяговое усилие линейного электропривода. При перераспределении объемной концентрации магнитной жидкости в зазоре в пределах зубцового деления индуктора так, что ее толщина (объемная концентрация) над зубцом увеличивается, а над пазом уменьшается, проводимость магнитной цепи для потока взаимоиндукции, сам рабочий поток и тяговое усилие привода становятся большими. Нерабочий поток рассеяния оказывается незначительным. Таким образом, увеличение объемной концентрации магнитной жидкости над зубцами и ее уменьшение над пазами приводят к управляемому изменению тягового усилия привода от нуля до максимального значения. Соответственно изменению предельного и минимального тягового усилия до значения Fпр __ Fmax и Fmin __ 0 увеличивается по сравнению с прототипом диапазон регулирования привода до величины 1 Fmax 0> Fпр' Fmin. На фиг. 1 показана схема линейного электропривода с находящейся в диэлектрической оболочке магнитной жидкостью в случае отсутствия управляющего воздействия, при этом слой магнитной жидкости в пределах зубцового деления имеет одинаковую объемную концентрацию (толщину) и полностью шунтирует магнитный поток индуктора; на фиг. 2 показано сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 приведена схема, соответствующая максимальной объемной концентрации магнитной жидкости в области зубцов индуктора и минимальной в области пазов, обеспечивающая наибольшие рабочий поток взаимоиндукции и тяговое усилие привода; на фиг. 4 схема привода при распределении объемной концентрации магнитной жидкости, промежуточном по сравнению с представленными на фиг. 1 и 3, т. е. с частичным шунтированием магнитного потока индуктора; на фиг. 5 упрощенная эквивалентная электрическая схема замещения магнитных цепей линейного электропривода; на фиг. 6 приведены механические характеристики привода, соответствующие различным режимам регулирования. На фиг. 1-7 приняты следующие обозначения: Фр рабочий поток взаимоиндукции индуктора и вторичного элемента привода, Фш магнитный поток, шунтируемый слоем магнитной жидкости, Фи полный магнитный поток индуктора; F и V тяговое усилие и скорость перемещения привода соответственно, Zмб и Zмш магнитные сопротивления зазора и слоя магнитной жидкости для потоков Фр и Фш соответственно, изменяемые в процессе управления приводом, Zмб и Zмя соответственно суммарные магнитные сопротивления для потоков рассеяния (пазового, лобового и др) индуктора и магнитной цепи вторичного элемента для потока взаимоиндукции Фр, a, b, c положения потенциометров Zмб и Zмш при предельных и промежуточных значениях управляющего воздействия, соответствующих фиг. 1, 3, 4. На фиг. 1-7 использованы элементы линейного электропривода: индуктор 1 с силовой многофазной обмоткой 2 и зубцами 3, вторичный элемент 4, магнитная жидкость 5, помещенная в диэлектрическую оболочку 6, расположенную между индуктором 1 и вторичным элементом 4, дополнительная обмотка 7. При одном из предельных значений сигнала управления магнитная жидкость 5 располагается равномерно по толщине в оболочке 6 (фиг. 1). Практически весь магнитный поток Фи, создаваемый индуктором 1, шунтируется магнитной жидкостью 5, что соответствует положению "а" потенциометров Zмш и Zмб на фиг. 5. При этом в электроприводе по существу имеется лишь магнитный поток Фш (фиг. 1 и 2), а рабочий поток взаимоиндукции практически отсутствует (Фр 0) и электропривод не развивает тягового усилия (F 0). Механическая характеристика привода, формируемая при этом, имеет вид линии 10 на фиг. 6. При другом предельном значении сигнала управления объемная концентрация (толщина) магнитной жидкости 5 над зубцами и пазами индуктора 1 в пределах зубцовых делений становится различной. Она наибольшая в области зубцов 3 индуктора, а над пазами минимальная (фиг. 3). Этому соответствует положение "с" потенциометров Zмш и Zмб на фиг. 5. Магнитная проводимость для рабочего магнитного потока взаимоиндукции Фр между индуктором 1 и вторичным элементом 4 и соответственно поток Фр будут наибольшими. Практически весь поток Фи, создаваемый индуктором 1, становится рабочим Фр (фиг. 3). Он взаимодействует с вторичным элементом и создает наибольшее тяговое усилие (F=Fmax). При этом формируется механическая характеристика 8 (фиг. 6). При сигналах управления, промежуточных между отмеченными предельными значениями, толщина магнитной жидкости 5 в пределах зубцового деления будет непостоянной, имея большее значение над зубцами 3. Распределение объемной концентрации магнитной жидкости (фиг. 4) будет промежуточной между показанными на фиг. 1 и 3. Такому значению сигнала управления соответствует положение b потенциометров Zмб и Zмш. При этом часть потока Фи, создаваемого индуктором 1, шунтируется магнитной жидкостью, образуя магнитный поток Фш, а другая образует рабочий поток Фр, проходящий во вторичный элемент и создающий тяговое усилие 0<FФормула изобретения
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЛИНЕЙНЫМ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ, включающий регулирование рабочего потока взаимоиндукции индуктора и вторичного элемента за счет изменения проводимости в пределах зубцового деления слоя управления, отличающийся тем, что в качестве слоя управления используют магнитную жидкость, причем регулирование ее проводимости осуществляют перераспределением объемной концентрации, причем большая объемная концентрация магнитной жидкости в зубцовой зоне соответствует большим значениям тягового усилия привода.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7