электромагнитный двигатель
Классы МПК: | H02K33/00 Двигатели с возвратно-поступательным, колебательным или вибрационным движением магнита, якоря или системы катушек H02K33/02 с якорем, перемещающимся в одном направлении под действием единственной системы катушек, и в обратном направлении - под действием механического усилия, например под действием пружины |
Автор(ы): | Нетеса Ю.Д., Деникин Э.И., Нетеса А.Д. |
Патентообладатель(и): | Деникин Эрнст Иванович, Нетеса Юрий Дмитриевич |
Приоритеты: |
подача заявки:
2001-10-18 публикация патента:
20.12.2003 |
Изобретение относится к области электротехники, а именно к электромагнитным двигателям. Технический результат изобретения, заключающийся в увеличении кпд и снижении массогабаритных параметров электромагнитного двигателя, достигается путем того, что в электромагнитном двигателе, включающем магнитопроводы индуктора и якоря, снабженные обмотками и образующие замкнутую магнитную цепь с постоянными верхним и нижним зазорами, верхний зазор смещен в радиальном направлении в сторону обмотки индуктора, а обмотка якоря расположена в зоне смещенного зазора, при этом магнитопровод якоря выполнен в виде поршня со штоком, а магнитопровод индуктора - в виде цилиндра, на дне которого под поршнем установлена его обмотка, смонтированная напротив обмотки индуктора с внутренней стороны поршня. 2 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2
Формула изобретения
Электромагнитный двигатель, включающий магнитопроводы индуктора и якоря, снабженные обмотками и образующие замкнутую магнитную цепь с постоянными верхним и нижним зазорами, отличающийся тем, что верхний зазор смещен в радиальном направлении в сторону обмотки индуктора, а обмотка якоря расположена в зоне смещенного зазора, при этом магнитопровод якоря выполнен в виде поршня со штоком, а магнитопровод индуктора - в виде цилиндра, на дне которого под поршнем установлена его обмотка, при этом обмотка якоря смонтирована напротив обмотки индуктора с внутренней стороны поршня.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области электротехники, в частности к электромагнитному приводу, а точнее к электромагнитным двигателям возвратно-поступательного перемещения. Во многих электромагнитных устройствах энергия магнитного поля используется для создания электромагнитных сил, вызывающих перемещение подвижных частей и совершающих механическую работу. Такие электромагнитные устройства называются электромагнитными двигателями (ЭМД) и используются они в электромашиностроении и электроаппаратостроении, в основном в качестве приводов. Изобретение относится к группе ЭМД, имеющих взаимоподвижные магнитные системы индуктора и якоря, в которых электромагнитные силы создаются путем взаимодействия их магнитных полей. Известен ЭМД, состоящий из неподвижного магнитопровода индуктора с обмоткой, охватывающего расположенный внутри его магнитопровод якоря также с обмоткой, в качестве которой использован короткозамкнутый виток. Якорь установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения. Магнитопроводы индуктора и якоря образуют магнитную систему ЭМД в виде замкнутой магнитной цепи, которая характеризуется наличием пары постоянных немагнитных зазоров - верхнего и нижнего, расположенных соосно взаимному перемещению индуктора и якоря. Обе обмотки ЭМД размещены между этими зазорами [1]. Наличие в ЭМД короткозамкнутого витка в качестве обмотки позволяет квалифицировать его как индукционно-динамический двигатель, питаемый импульсным или переменным током. При работе индуктор создает переменное магнитное поле, которое индуцирует в короткозамкнутом витке якоря ток, создающий магнитное поле, препятствующее изменению магнитного потока в магнитопроводе якоря. В результате большая часть магнитного потока индуктора замыкается в немагнитном объеме между обеими обмотками и на якорь создается давление с равнодействующей силой А (см. фиг.1), направленной в сторону верхнего зазора между магнитопроводами. Аксиальная составляющая Б этой силы создает тяговое усилие для перемещения якоря в сторону увеличения начального смещения обмоток относительно друг друга, что является обязательным условием работы ЭМД - прототипа. Радиальная составляющая В, учитывая конструкцию рассматриваемого двигателя, нейтрализуется. Недостатком описанного ЭМД является зависимость электромагнитной силы на якоре как от взаимного положения обмоток якоря и индуктора, так и от изменения их взаимоиндукции. Так, действующее на якорь усилие Б определяется током Iи в обмотке индуктора, током Iя в обмотке якоря, углом![электромагнитный двигатель, патент № 2219644](/images/patents/249/2219041/981.gif)
Б=IиIяsin(
![электромагнитный двигатель, патент № 2219644](/images/patents/249/2219041/981.gif)
где х - координата перемещения обмотки якоря относительно обмотки индуктора. При х=0 (радиальное совпадение центров обмоток индуктора и якоря) взаимоиндукция М имеет максимально возможную величину, однако угол
![электромагнитный двигатель, патент № 2219644](/images/patents/249/2219041/981.gif)
![электромагнитный двигатель, патент № 2219644](/images/patents/249/2219041/981.gif)
![электромагнитный двигатель, патент № 2219644](/images/patents/249/2219006/8776.gif)
![электромагнитный двигатель, патент № 2219644](/images/patents/249/2219041/981.gif)
![электромагнитный двигатель, патент № 2219644](/images/patents/249/2219006/8776.gif)
![электромагнитный двигатель, патент № 2219644](/images/patents/249/2219006/8776.gif)
![электромагнитный двигатель, патент № 2219644](/images/patents/249/2219041/981.gif)
![электромагнитный двигатель, патент № 2219644](/images/patents/249/2219006/8776.gif)
![электромагнитный двигатель, патент № 2219644](/images/patents/249/2219006/8776.gif)
![электромагнитный двигатель, патент № 2219644](/images/patents/249/2219041/981.gif)
![электромагнитный двигатель, патент № 2219644](/images/patents/249/2219041/981.gif)
Б=IиIяM. Выше приведенные характеристики показывают высокий кпд преобразования электрической энергии в механическую, т.е. кпд предлагаемого ЭМД может быть охарактеризован величинами порядка 85. . .95%, и снижение массогабаритных показателей в 1,5...2 раза. Значительным преимуществом предлагаемой конструкции является слабая зависимость усилия на якоре от взаимного положения его обмотки и обмотки индуктора, что дает возможность получить на ЭМД значительный рабочий ход. Практически увеличивается номенклатура приводов, конструктивную основу которых составляют цилиндр и поршень (гидро- и пневмоцилиндры), еще одним конструктивно родственным приводом, который авторы определили как электромагнитный цилиндр. Источник информации
1. Авторское свидетельство СССР 686126, кл. Н 02 К 33/02, выдан 15.08.79 - прототип.
Класс H02K33/00 Двигатели с возвратно-поступательным, колебательным или вибрационным движением магнита, якоря или системы катушек
Класс H02K33/02 с якорем, перемещающимся в одном направлении под действием единственной системы катушек, и в обратном направлении - под действием механического усилия, например под действием пружины