Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
Шигин А. О., Гилев А. В., Шигина А. А.,
4.4. Разработка эффективной конструкции линейного асинхронного двигателя для адаптивного электромагнитного механизма подачи рабочего органа бурового станка
В ходе разработки эффективной конструкции линейного асинхронного двигателя для адаптивного электромагнитного механизма подачи рабочего органа бурового станка был проведен патентный поиск и анализ существующих устройств. Известен индуктор цилиндрического линейного электродвигателя, содержащий корпус, разъемный магнитопровод, кольцевые катушки [80].
Недостатками данного устройства является сложность и неразборность конструкции, сложность отвода тепла при работе двигателя, отсутствие возможности проведения ремонта и невысокая технологичность сборки, отсутствие регулировки скорости и усилия подачи.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому, является цилиндрический линейный асинхронный двигатель, содержащий индуктор с трехфазной обмоткой, выполненный в виде катушечных модулей, чередующихся в осевом направлении с ферромагнитными шайбами и ферромагнитного ярма. Якорь выполнен, в виде ферромагнитного стерженя, на котором размещены чередующиеся ферромагнитные и электропроводящие кольца. В якоре выполнено отверстие, внутри которого размещен цилиндр, снабженный рукояткой и состоящий из чередующихся двух видов колец [81].
Недостатками данного устройства является то, что подвижной частью является индуктор и связанная с этим сложность подачи на нее электроэнергии, сложность изготовления и неразборность конструкции.
Технической задачей является увеличение точности регулирования диапазона скоростей и тягового усилия и простоту разборки двигателя. Поставленная задача достигается тем, что цилиндрический линейный асинхронный двигатель, содержащий индуктор с трехфазной обмоткой в виде катушечных модулей, якорь в виде ферромагнитного стержня с чередующимися ферромагнитными и электропроводящими кольцами, согласно изобретению, катушечные модули, помещены в разъемные ферромагнитные шпули, расположены на одной оси и подключены пакетами на каждую фазу источника трехфазного напряжения при условии nф = 1...n/3, где nф – количество катушечных модулей, подключенных пакетами; n – общее количество катушечных модулей.
Ферромагнитные шпули имеют радиальный разрез и профильное стыкующее соединении. Ферромагнитный стержень выполнен в виде трубы. Разъемные ферромагнитные шпули зафиксированы с торцов крышками, удерживаемые штангами. Крышки оснащены подшипниками скольжения. Катушечные модули регулируют диапазон скоростей и тягового усилия. Разъемные ферромагнитные шпули, обеспечивают простоту разборки двигателя. Радиальный разрез на ферромагнитных шпулях, исключает кольцевые токи. Профильное стыкующее соединение обеспечивает сохранение соосности ферромагнитных шпуль.
Выполнение ферромагнитного стержня в виде трубы обеспечивает снижение веса и металлоемкость. Для обеспечения плавности хода ферромагнитного стержня крышки оснащены подшипниками скольжения
Конструкция двигателя поясняется на рис. 4.12 на котором изображен схематично общий вид цилиндрического линейного асинхронного двигателя (продольный разрез). На рис. 4.13 изображен общий вид модульной секции (шпули) магнитопровода линейного электродвигателя.
Рис. 4.12. Линейный электродвигатель модульного исполнения для механизма подачи рабочего органа бурового станка
Цилиндрический линейный асинхронный двигатель, содержит индуктор с трехфазной обмоткой, выполненной в виде катушечных модулей 1. Якоря, в виде ферромагнитного стержня 2, на котором расположены чередующиеся ферромагнитные 3 и электропроводящие кольца 4. Катушечные модули 1 помещены в разъемные ферромагнитные шпули 5, которые имеют радиальный разрез 6 и профильное стыкующее соединение 7. Разъемные ферромагнитные шпули 5 зафиксированы крышками 8, удерживаемыми штангами 9. Для обеспечения плавности хода ферромагнитного стержня 2, крышки 8 оснащены подшипниками скольжения 10.
Рис. 4.13. Общий вид модульной секции (шпули) магнитопровода линейного электродвигателя
При подключении трехфазной обмотки цилиндрического линейного асинхронного двигателя, состоящей из катушечных модулей 1 к источнику напряжения, создается бегущее по оси магнитное поле, пересекающее ферромагнитные 3 и электропроводящие кольца 4, и якорь, из ферромагнитного стержня 2, и находящиеся в них электродвижущие силы. Под действием этих электродвижущих сил в электропроводящих кольцах 4 якоря цилиндрического линейного асинхронного двигателя потечет ток. В результате взаимодействия бегущего магнитного поля с токами в электропроводящих кольцах 4 якоря, из ферромагнитного стержня 2, создается механическое усилие, перемещающее якорь в подшипниках скольжения 10 по направлению бегущего магнитного поля. Для регулирования диапазона скоростей и тягового усилия катушечные модули подключены пакетами на каждую фазу источника трехфазного напряжения при условии nф = 1...n/3, где nф – количество катушечных модулей, подключенных пакетами; n – общее количество катушечных модулей.
Таким образом, предлагаемая конструкция двигателя, что обеспечивает точность регулирования диапазона скоростей и тягового усилия за счет подключения пакетами на каждую фазу источника трехфазного напряжения по одному или несколько катушечных модулей. В результате выполнения ферромагнитного стержня в виде трубы обеспечивается снижение веса и металлоемкости. Кроме того, модульная конструкция обеспечивает простоту сборки и ремонта.