Линейный синхронный стержневой мотор

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ЛИНЕЙНЫЙ СИНХРОННЫЙ СТЕРЖНЕВОЙ МОТОР(73) Патентообладатель Жарский Владимир Владимирович(57) 1. Линейный синхронный стержневой мотор, включающий неподвижный статор, содержащий две параллельно расположенные ферромагнитные пластины, обращенные друг к другу рабочими сторонами, на которых закреплены идентичные постоянные магниты с чередующейся полярностью полюсов, и подвижный якорь, содержащий системы многофазных обмоток управления, расположенные на магнитопроводящих стержнях, закрепленных в опорах корпуса якоря, зафиксированного на подвижной части линейного подшипника так, что он находится в воздушном зазоре между постоянными магнитами статора, отличающийся тем, что элементарная часть каждой фазы якоря сформирована из пары стержней с обмотками управления,расположенных рядом друг с другом через полюсное деление, причем количество таких пар в фазе выполнено не менее двух. 2. Мотор по п. 1, отличающийся тем, что магнитопроводящие стержни снабжены полюсными наконечниками, а расстояние А между центрами полюсных наконечников в паре выбрано равным где- период расположения постоянных магнитов на статоре, - количество фаз в якоре. 3. Мотор по пп. 1 или 2, отличающийся тем, что расстояниемежду центрами пар полюсных наконечников в фазе выбрано равным где- количество пар стержней в фазе,с - 0 или натуральное число,М - целое число. 4. Мотор по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что якорь снабжен первым и последним магнитопроводящими стержнями без обмоток. Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в прямом дискретном электроприводе. Известен линейный синхронный мотор, содержащий якорь с магнитопроводом и обмотками управления, статор с магнитной дорогой, включающей множество постоянных магнитов, расположенных в линию с чередующей полярностью магнитных полюсов. Якорь закреплен с небольшим воздушным зазором над статором с помощью линейного подшипника 1. Недостатком такого мотора является, с одной стороны, значительная масса якоря,что не позволяет достичь высоких значений ускорений, а с другой -наличие больших усилий магнитного притяжения якоря к статору, что требует использования высокоточных жестких направляющих линейного подшипника. Наиболее близким к предлагаемому устройству является линейный синхронный мотор, описанный в 2. Такой мотор относится к моторам стержневого типа. В отличие от аналога, в стержневом моторе с целью компенсации одностороннего магнитного притяжения якоря к статору мотор содержит статор, выполненный в виде -образного линейного ярма из магнитомягкого материала, на внутренних сторонах щек которого расположены идентичные постоянные магниты с чередующей полярностью магнитных полюсов, и подвижный якорь, состоящий из системы многофазных обмоток управления с магнитопроводящими стержнями и закрепленный с небольшим зазором между магнитами. Недостатком прототипа является наличие в тяговой характеристике гармоник более высокого порядка чем основная, определяемая полюсным делением статора, что приводит к потере точности позиционирования или ухудшению динамических характеристик при использовании мотора в электроприводе. Цель изобретения - линеаризация тяговой характеристики мотора, т.е. уменьшение высших гармонических составляющих в ее спектре. Поставленная задача решается тем, что в линейном синхронном стержневом моторе, включающем неподвижный статор, содержащий две параллельно расположенные ферромагнитные пластины, обращенные друг к другу рабочими сторонами, на которых закреплены идентичные постоянные магниты с чередующейся полярностью полюсов, и подвижный якорь, содержащий системы многофазных обмоток управления, расположенные на магнитопроводящих стержнях, закрепленных в опорах корпуса якоря, зафиксированного на подвижной части линейного подшипника так,что он находится в воздушном зазоре между постоянными магнитами статора, элементарная часть каждой фазы мотора сформирована из пары стержней с обмотками управления, расположенных рядом друг с другом через полюсное деление, причем количество таких пар в фазе выполнено не менее двух. Магнитопроводящие стержни снабжены полюсными наконечниками, а расстояние А между центрами полюсных наконечников в паре выбрано равным А(0,51/4 к)Т,где Т - период расположения магнитов на статоре,к - количество фаз в якоре. Расстояние В между центрами пар полюсных наконечников в фазе выбрано равным В(М 1/2 к(сТ,где- количество пар стержней в фазе,с - 0 или натуральное число,М - целое число. В моторе якорь снабжен первым и последним магнитопроводящими стержнями без обмоток. 4760 1 На фиг. 1, в качестве примера, представлено сечение (развертка) принципиальной конструкции статора и якоря 3-х фазного линейного синхронного стержневого мотора. Линейный синхронный стержневой мотор содержит основание, линейные направляющие с подшипником и каретку с элементами крепежа (на фиг. 1 не показаны в силу многообразия возможных традиционных технических решений), а также статор, состоящий из двух параллельно расположенных ферромагнитных пластин 1, на которых закреплены идентичные постоянные магниты 2 с чередующей полярностью - полюсов. Подвижный якорь содержит ряд магнитопроводящих стержней 3, на которых расположены обмотки 4 управления. Стержни 3 выполнены из шихтованной электростали и закреплены в опорах 5 корпуса якоря. Кроме того, в якоре имеются первый 6 и последний 7 магнитопроводящие стержни без обмоток управления. Магнитопроводящие стержни 3 вместе с обмотками управления 4 с помощью, например, эпоксидного компаунда фиксируются в корпусе якоря. Принцип работы предлагаемого мотора основан на взаимодействии бегущего электромагнитного поля якоря с гармоническим магнитным полем статора. Для этого обмотки управления фаз включаются в соответствующую сеть электрических токов. Достижение поставленной цели в предлагаемом устройстве обеспечивается несколькими техническими решениями. Анализ пространственного распределения м.д.с. (магнитодвижущая сила) постоянных магнитов статора мотора показывает, что гармонический состав включает помимо основной частоты ряд нечетных гармоник,т.е. 1, 3 и т.д. Однако это соответствует идеальным условиям, т.е. отсутствию разброса как геометрических,так и магнитных параметров постоянных магнитов. Поэтому, на практике, в спектре м.д.с. магнитов будут присутствовать, наряду с вышеназванными, четные и субгармоники. Для устранения их влияния на характер тяговой характеристики мотора элементарная часть каждой фазы мотора выполнена из пары стержней, расположенных радом друг с другом через полюсное деление. Такое построение элементарной части фазы в первую очередь устраняет влияние постоянной составляющей и второй в силу их величины, т.к. м.д.с. этих составляющих получаются включенными в магнитную цепь фазы навстречу, и обеспечивает устойчивое положение якоря относительно статора. Техническое решение, реализованное в моторе для уменьшения гармонических составляющих в тяговой характеристике, - это изменение полюсного деления якоря по сравнению с полюсным делением статора. Величина этого изменения зависит, как показано выше, от номера гармоники числа фаз мотора и количества элементарных частей фазы. И, наконец, для уменьшения краевого эффекта, вызванного неодинаковыми условиями работы крайних,по сравнению с центральными, стержней якоря, якорь снабжен первым и последним стержнем без обмоток. Принцип их действия заключается в том, что их расположение, форма и геометрические размеры подбираются такими, чтобы равнодействующая сила обесточенного якоря равнялась нулю. Этому также способствует выбор расстояния между центрами пар полюсных наконечников в фазе. На предполагаемое изобретение разработана конструкторская документация и изготовлен опытный образец. Испытания синхронного мотора показали достижение поставленной цели предлагаемым техническим решениям. Источники информации 1. Патент США 5642013, 1997. 2. Патент США 3,575,650, 1971. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.