линейный двигатель возвратно-поступательного движения

Формула изобретения

Линейный двигатель возвратно-поступательного движения, содержащий ферромагнитный ползун, установленный на жестко закрепленных относительно корпуса направляющих, у одного торца ползуна расположено возвратное устройство, отличающийся тем, что у другого верхнего торца ползуна расположен жестко закрепленный на корпусе магнит, ось намагничивания которого параллельна осям направляющих ползуна, сбоку от ползуна установлен приводной двигатель, на валу которого закреплена в подшипниковых узлах вращающаяся часть, выполненная в виде диска с отверстиями, расположенными равномерно по периферии диска, а со стороны диска, обращенной к приводу двигателя, расположен источник лазерного излучения, жестко закрепленный относительно двигателя, выходное отверстие которого и отверстие в диске лежат на одной прямой, перпендикулярной и пересекающей направляющие ползуна.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротехнике, а точнее к линейным двигателям возвратно-поступательного движения.

Известны асинхронные линейные двигатели возвратно-поступательного движения. Разомкнутый статор с обмоткой таких двигателей выпрямлен, и ротор может осуществлять прямолинейное движение. В определенные моменты времени направление магнитного поля статора путем переключения обмотки статора изменяется на обратное и таким образом осуществляется возвратно-поступательное движение ротора (под ред. Петрова Г.Н. Электрические машины. М.-Л., ГЭИ, 1940, с.429).

Известен линейный двигатель возвратно-поступательного движения (Laithwaite E.R. Propulsion without wheels. Hart publishing company. Ins. New York City, 1966, р. 106-124), выбранный в качестве прототипа. Он имеет ферромагнитный ползун, расположенный на направляющих, которые жестко закреплены в корпусе. Ползун осуществляет движение под действием бегущего магнитного поля, которое создается статором линейного двигателя. Перемена направления движения ползуна на противоположное происходит под действием возвратного устройства, которое представляет собой статор линейного двигателя (этот статор аналогичен статору линейного двигателя прямого движения). Для перемены направления движения ползуна источник питания с помощью переключателя отключается от статора линейного двигателя прямого движения и подключается к статору линейного двигателя возвратного движения.

Как отмечается в описании прототипа (р. 106), одним из основных недостатков является то, что при работе переключателя между ними возникает искра, которая воздействует на его контакты, причем следующая искра более интенсивная. Описанное искрообразование обуславливает низкий уровень безопасности при работе прототипа.

Перед авторами стояла задача повышения уровня безопасности при работе линейного двигателя возвратно-поступательного движения.

Линейный двигатель возвратно-поступательного движения, содержащий ферромагнитный ползун, установленный на жестко закрепленных относительно корпуса направляющих, у одного торца ползуна расположено возвратное устройство, у другого верхнего торца ползуна расположен жестко закрепленный на корпусе магнит, ось намагничивания которого параллельна осям направляющих ползуна, сбоку от ползуна установлен приводной двигатель, на валу которого закреплена в подшипниковых узлах вращающаяся часть, выполненная в виде диска с отверстиями, расположенными равномерно по периферии диска, а со стороны диска, обращенной к приводному двигателю, расположен источник лазерного излучения, жестко закрепленный относительно двигателя, выходное отверстие которого и отверстие в диске лежат на одной прямой, перпендикулярной и пересекающей направляющие ползуна.

Предлагаемое устройство показано на фиг.1.

На фиг.2 показан вид с торца вращающейся части.

На фиг. 3 показано расположение ползуна на направляющих.

На вращающемся в подшипниковых узлах 1 (фиг.1) валу 2 приводного двигателя 3 жестко закреплена вращающаяся часть 4, выполненная в виде диска с отверстиями 5, расположенными равномерно по периферии диска (фиг.2). Источник лазерного излучения 6 (фиг.1) расположен таким образом, что его выходное отверстие 7 и отверстие 5 в диске 4 лежат на одной прямой. С другой стороны вращающейся части 4 перпендикулярно направлению излучения источника 6 установлены направляющие 8, на которых расположен ползун 9, выполненный из ферромагнитного материала (например, из железа, магнетита, никеля, карбида железа) (фиг.3). Ось возвратно-поступательного движения ползуна 9 (фиг.1) перпендикулярна направлению излучения источника 6. С одного торца ползуна 9 на корпусе 12 установлено возвратное устройство 10 (например, пружина), а с другого торца - магнит 11 (или постоянный магнит, или электромагнит). Возвратное устройство 10, направляющие 8 и магнит 11 жестко закреплены на корпусе 12.

Действие преобразователя основано на том, что выше точки Кюри (температуры фазового перехода) ферромагнетики теряют свои специфические свойства и становятся парамагнетиками. Значения точки Кюри для железа - 753С, магнетита ~ 588С, никеля ~ 376С, карбида железа ~ 210С. При нагревании источником лазерного излучения 6 (например, лазер с активной средой СО₂-N₂ или алюмоиттриевый гранат с неодимом) ползуна 9 из ферромагнитного материала, последний, нагреваясь до определенной температуры, теряет свои ферромагнитные свойства.

Работа устройства происходит следующим образом. Диск 4 вращается на валу 2 в подшипниковых узлах 1 с помощью приводного двигателя 3. В определенные моменты времени, когда отверстие 5 диска 4 находится напротив выходного отверстия 7 источника лазерного излучения 6, лазерный луч (не показан) достигает ползуна 9. Ползун 9 нагревается до температуры фазового перехода, называемой точкой Кюри, и теряет свои ферромагнитные свойства, в результате этого сила притяжения его к магниту 11 резко уменьшается и сила, создаваемая возвратным устройством 10, начинает преобладать над силой притяжения магнита 11. В результате сказанного ползун 9 начинает движение по направляющим 8, которые закреплены на корпусе 12. В те моменты времени, когда луч источника лазерного излучения 6 не проходит через диск 4, ползун 9, остывая, восстанавливает свои ферромагнитные свойства и начинает притягиваться к магниту 11, и возвращается на исходную позицию. Таким образом, завершается первый цикл возвратно-поступательного движения ползуна 9. Следует особо отметить, что скорость нагрева ползуна 9, а следовательно, и частота циклов его возвратно-поступательного движения, определяется размерами отверстий 5 и частотой вращения диска 4.

Отсутствие необходимости использовать коммутирующую аппаратуру (электрический переключатель) приводит к безыскровой работе изобретения, что обуславливает более высокий уровень безопасности при его работе. Особую актуальность это преимущество приобретает при работе во взрывоопасных помещениях.