Линейный синхронный мотор

(73) Патентообладатель Жарский Владимир Владимирович(57) Линейный синхронный мотор, включающий магнитопровод с постоянными магнитами, расположенными с чередующейся полярностью магнитных полюсов вдоль направления перемещения, направляющие с линейными подшипниками, на которых установлена каретка с якорем, и каналы для пропускания хладоносителя,отличающийся тем, что якорь выполнен в виде множества идентичных, закрепленных в корпусе Побразных магнитопроводов с обмотками управления, установленных между собой в направлении перемещения на расстоянии, зависящем от периода расположения постоянных магнитов и количества электрических фаз якоря, а каналы для пропускания хладоносителя выполнены в корпусе, снабженном также окнами для установки П-образных магнитопроводов, причем форма окон корпуса с небольшим зазором повторяет форму П-образных магнитопроводов с обмотками управления. 2. Мотор по п. 1, отличающийся тем, что окна корпуса скошены. 3. Мотор по п. 2, отличающийся тем, что одна группа окон скошена в одну сторону, а другая - в другую. 4. Мотор по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что боковые наружные поверхности стержней Побразных магнитопроводов снабжены выступами для крепления их в окнах корпуса. 5. Мотор по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что ребра жесткости, образованные перемычками между окнами, короче длины стержней П-образных магнитопроводов на величину, составляющую примерно половину расстояния между стержнями соседних П-образных магнитопроводов. 6. Мотор по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что корпус якоря при помощи прокладок теплоизолирован от каретки и несущей балки. Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводе устройств перемещения и позиционирования. Известен линейный синхронный мотор, состоящий из -образного линейного ярма из магнитомягкого материала, на внутренних сторонах щек которого расположены постоянные магниты (статор) и система плоских катушек (якорь), закрепленная с помощью линейного подшипника в зазоре между магнитами 1. Недостаток аналога состоит в невозможности достичь предельных значений удельной статической добротности (отношение аплитуды тягового усилия к площади рабочей поверхности якоря). Наиболее близким к предлагаемому датчику является синхронный мотор, описанный в 2. Синхронный мотор состоит из якоря, имеющего множество зубцов с общим ярмом, разделенных междусобой пазами, в которых размещены обмотки управления. Статор состоит из множества постоянных магнитов, закрепленных с чередующей полярностью вдоль направления перемещения. Якорь с помощью направляющих с линейными подшипниками закрепляется в каретке с небольшим воздушным зазором над статором. Для получения предельных значений тяговых усилий якорь снабжен радиатором, включающим множество трубок, расположенных в каждом пазе между обмоткой и ярмом магнитопровода. Трубки соединены между собой для создания потока охлаждающей жидкости. Якорь с радиатором при помощи, например, эпоксидного компаунда фиксируется в корпусе. Линеаризация мотора (уменьшение высших гармонических составляющих в тяговом усилии) достигается определенным соотношением ширины полюса и окна магнитопровода. Недостаток прототипа состоит в ограниченных возможностях линеаризации тяговой характеристики мотора, недостаточной его надежности, что особенно проявляется при создании силовых линейных синхронных моторов и объясняется интегрированной конструкцией якоря мотора и радиатора охлаждения. Цель изобретения - расширение возможностей линеаризации тяговой характеристики и повышение надежности синхронного мотора. Поставленная цель достигается тем, что в синхронном моторе, состоящем из статора, включающего магнитопровод с постоянными магнитами, расположенными с чередующейся полярностью магнитных полюсов вдоль направления перемещения, направляющих с линейными подшипниками, на которых установлена каретка с якорем, и каналы для пропускания хладоносителя, якорь выполнен в виде множества идентичных, закрепленных в корпусе П-образных магнитопроводов с обмотками управления, установленных между собой в направлении перемещения на расстоянии, зависящем от периода расположения постоянных магнитов и количества электрических фаз якоря,а каналы для пропускания хладоносителя выполнены в корпусе. В корпусе якоря имеются окна для установки Побразных магнитопроводов, причем форма окон корпуса с небольшим зазором повторяет форму П-образных магнитопроводов с обмотками управления. Боковые наружные поверхности стержней П-образных магнитопроводов снабжены выступами для крепления их в окнах корпуса. Корпус якоря теплоизолирован и механически развязан от каретки так, чтобы тепловое расширение корпуса не вызывало деформации каретки. С целью уменьшения тормозного эффекта, вызываемого вихревыми токами, ребра жесткости, образованные перемычками между окнами, короче длины стержней П-образных магнитопроводов на величину, составляющую примерно половину расстояния между стержнями соседних магнитопроводов. Для линеаризации тяговой характеристики окна в корпусе скошены. Окна могут быть скошены в одну сторону. Скос может быть осуществлен также так, что одна группа окон скошена в одну сторону, а другая - в другую. На фиг. 1 представлена принципиальная конструкция (поперечный разрез) линейного синхронного мотора, а на фиг. 2 - продольной разрез статора и якоря и якоря линейного синхронного мотора. На фиг. 3-5 показан вид сверху принципиальной конструкции корпуса якоря с окнами. Линейный синхронный мотор состоит из основания 1, на котором расположен статор, включающий магнитопровод 2 и постоянные магниты 3, расположенные с чередующей полярностью магнитных полюсов вдоль направления перемещения. На основании 1 закреплены две линейные направляющие 4 с пошипниками 5, на которых с помощью каретки 6 закреплен якорь мотора. Якорь состоит из ряда П 2 4759 1 образных магнитопроводов 7 с обмотками 8 управления, закрепленных с помощью теплопроводящего компаунда и выступов в металлическом немагнитном, например из дюралюминия, корпусе 9. Корпус 9 с помощью несущей балки 10 крепится к каретке 6. Корпус 9 теплоизолирован посредством теплоизолирующих прокладок 11 от каретки 6 и балки 10. Для проведения потока охлаждающей жидкости корпус 9 снабжен каналами 12. Лобовые части корпуса 9 содержат ферромагнитные экраны 13, которые линеаризуют тяговую характеристику мотора. В корпусе 9 якоря выполнены окна 14 с буртиками 15 для установки П-образных магнитопроводов. На фиг. 3-5 показаны варианты выполнения окон 14. На фиг. 4 представлен вид принципиальной конструкции корпуса 9, в котором окна 14 скошены в одну сторону, а на фиг. 5 - группа окон 16 скошена в одну сторону, а группа окон 17 - в другую. Расстояние (фазовый сдвиг), на котором устанавливаются П-образные магнитопроводы друг относительно друга, зависит от периода расположения магнитов на статоре и количества электрических фаз якоря. Работа предлагаемого линейного синхронного мотора ничем не отличается от работы аналога и прототипа и основана на взаимодействии бегущего электромагнитного поля (обычно двухфазного или трехфазного) якоря мотора с гармоническим магнитным полем статора. Для этого обмотки управления включаются соответственно в двухфазную или трехфазную сеть электрических токов. Достижение поставленной задачи в предлагаемом изобретении объясняется следующим. Действительно, в предлагаемой конструкции мотора линеаризация тяговой характеристики легко осуществляется установкой П-образных магнитопроводов под углом к направлению перемещения. Физика устранения высших гармоник м.д.с. постоянных магнитов статора в тяговой характеристике мотора объясняется эффектом интегрирования скошенными полюсами П-образных магнитопроводов гармоник с различными фазами. Величина скоса зависит от номера гармоники, которую нужно устранить. Дополнительно линеаризация мотора обеспечивается выбором фазового сдвига между магнитопроводами в каждой фазе мотора и между фазами. В предлагаемом моторе, например, выход из строя радиатора охлаждения не вызывает, в отличие от прототипа, автоматически выхода из строя якоря с обмотками управления, так как конструктивно исключено попадание охлаждающей жидкости на катушки якоря. Тепловая изоляция и механическая развязка якоря от каретки не вызывает заклинивания подшипников из-за теплового расширения корпуса, что также повышает надежность мотора. Улучшенное охлаждение обмоток мотора за счет увеличения площади охлаждения обмоток управления(корпус и П-образные магнитопроводы охватывают практически всю обмотку управления) повышает надежность мотора при его работе в критических режимах. Ребристая структура корпуса повышает жесткость его конструкции, что также повышает надежность мотора. Источники информации 1. Патент США, .34, 674, 1994. 2. Патент США, 5,642,013, 1997. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.