[go: up one dir, main page]

SU1629950A1 - Linear inductor electric motor - Google Patents

Linear inductor electric motor Download PDF

Info

Publication number
SU1629950A1
SU1629950A1 SU884443423A SU4443423A SU1629950A1 SU 1629950 A1 SU1629950 A1 SU 1629950A1 SU 884443423 A SU884443423 A SU 884443423A SU 4443423 A SU4443423 A SU 4443423A SU 1629950 A1 SU1629950 A1 SU 1629950A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
phase
engine
magnetic cores
sections
modules
Prior art date
Application number
SU884443423A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Михаил Иванович Ярославцев
Original Assignee
Научно-производственное объединение "Ротор"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Научно-производственное объединение "Ротор" filed Critical Научно-производственное объединение "Ротор"
Priority to SU884443423A priority Critical patent/SU1629950A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1629950A1 publication Critical patent/SU1629950A1/en

Links

Landscapes

  • Linear Motors (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в линейном прецизионном электроприводе. Целью  вл етс  повышение точности регулировани  силы т ги. Двигатель состоит из зубчатого ферромагнитного статора и подвижного элемента, состо щего из фазных электромагнитных модулей. Каждый модуль включает в себ  П-образные магнитопроводы, обмотку управлени  и посто нный магнит возбуждени . Магнитопроводы электромагнитных модулей и магнитопровод статора могут быть выполнены в виде секций. Положительный эффект достигаетс  за счет того, что по крайней мере два магнитопро- вод щих элемента, принадлежащих одной фазе, смещены один относительно другого вдоль направлени  движени  на угол (п-+- + 1/4) 2л, где п-любое целое число. 6 з.п. ф-лы, 3 ил. (О С/)The invention relates to electrical engineering and can be used in a linear precision electric drive. The goal is to improve the accuracy of thrust control. The motor consists of a gear ferromagnetic stator and a movable element consisting of phase electromagnetic modules. Each module includes U-shaped magnetic cores, a control winding and a permanent excitation magnet. The magnetic cores of the electromagnetic modules and the magnetic core of the stator can be made in the form of sections. A positive effect is achieved due to the fact that at least two magnetically conducting elements belonging to one phase are displaced from one another along the direction of motion by an angle (n - + - + 1/4) 2n, where n is any integer. 6 hp f-ly, 3 ill. (O S /)

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в линейном прецизионном электроприводе.The invention relates to electrical engineering and can be used in a linear precision electric drive.

Цель изобретени  - повышение точности регулировани  силы т ги.The purpose of the invention is to improve the accuracy of power control.

На фиг. 1-3 представлены конструктивные варианты двигател .FIG. 1-3 presents constructive options for the engine.

Двигатель содержит ферромагнитный зубчатый статор 1 и подвижный элемент, состо щий из фазных электромагнитных модулей 2-5. Каждый модуль включает в себ  П-образные магнитопроводы 6 и 7, обмотку 8 управлени  и посто нный магнит 9 возбуждени . Магнитопроводы 6 и 7, магнитопровод статора I могут быть выполнены в виде секций 10 и 11, 12 и 13, 14 и 15. По крайней мере два магнитопровод щих элемента , принадлежащие одной фазе, смещены друг относительно друга вдоль направлени  на угол п + 1/4)2 , где п - любое целое число.The motor comprises a ferromagnetic toothed stator 1 and a movable element consisting of phase electromagnetic modules 2-5. Each module includes U-shaped magnetic cores 6 and 7, a control winding 8 and a permanent excitation magnet 9. The magnetic cores 6 and 7, the magnetic core of the stator I can be made in the form of sections 10 and 11, 12 and 13, 14 and 15. At least two magnetically conducting elements belonging to the same phase are displaced relative to each other along the direction by an angle n + 1 / 4) 2, where n is any integer.

Магнитопровод щими элементами, принадлежащими одной фазе и смещенными друг относительно друга на угол (п±1/4)2 , где п любое целое число, могут быть магнитопроводы 6 и 7 в электромагнитных модул х 2 и 3 (фиг. 1), электромагнитные модули 2 и 5, 3 и 4( фиг. 2), секции 14 и 15 магнитопровода статора 1, секции 10 и 11, 12 и 13 магнитопроводов 6 и 7 электромагнитных модулей 2 и 3 (фиг. 3).Magnetically conductive elements belonging to the same phase and shifted relative to each other by an angle (n ± 1/4) 2, where n is any integer, may be the magnetic cores 6 and 7 in the electromagnetic modules x 2 and 3 (Fig. 1), the electromagnetic modules 2 and 5, 3 and 4 (Fig. 2), sections 14 and 15 of the magnetic circuit of the stator 1, sections 10 and 11, 12 and 13 of the magnetic cores 6 and 7 of the electromagnetic modules 2 and 3 (Fig. 3).

Обмотки двигател  запитываютс  токами управлени .The motor windings are powered by control currents.

Создаваемый ими магнитный поток будет усиливать поток посто нных магнитов под соответствующими зубцами П-образных магнитопроводов . В результате этого будет возникать сила т ги, действующа  на подвижный элемент двигател .The magnetic flux created by them will amplify the flux of permanent magnets under the corresponding teeth of the U-shaped magnetic circuits. As a result, the pulling force acting on the moving element of the engine will occur.

При запитке обмоток двигател  синусоидальными токамиWhen powering the motor windings with sinusoidal currents

СЭ ЮSE Yu

со со елco

гА-гс-5ш(ф+ф0), i i0cos(),gA-gc-5sh (f + f0), i i0cos (),

где ф 2л/тл; - угол, определ ющий положение подвижного элемента двигател  относительно статора;where f 2l / t; - the angle determining the position of the moving element of the engine relative to the stator;

х - линейное положение подвижного элемента;x is the linear position of the movable element;

i - шаг зубцовой зоны двигател ;i - pitch of the dents zone of the engine;

Ф - начальное смещение; i0 - амплитуда токов управлени  представл етс  возможным управл ть силой т ги двигател  с помощью регулировани  амплитуды 10 токов управлени .Ф - initial displacement; i0 is the amplitude of the control currents. It is possible to control the engine thrust power by adjusting the amplitude of the 10 control currents.

Токи управлени  гд и i& формируютс  в соответствии с информацией о положении подвижного элемента двигател  в каждый момент времени.The control currents gd and i & are formed in accordance with the position information of the moving element of the engine at each time point.

При подобном управлении известным линейным индуктором двигателем 1 формируема  сила т ги содержит основную составл ющую , пропорциональную амплитуде токов управлени , и дополнительную паразитную составл ющую.With such control of a known linear inductor motor 1, the thrust force generated contains a main component proportional to the amplitude of the control currents and an additional parasitic component.

Предлагаемый двигатель характеризуетс  более высокой точностью регулировани  силы т ги. Это достигаетс  тем, что последовательно и циклично один из магнитопро- водов создает усилие, противоположное направлению движени , за счет чего и достигаетс  компенсаци  паразитной составл ющей силы т ги.The proposed engine is characterized by a higher accuracy of thrust force control. This is achieved by consistently and cyclically one of the magnetic conductors creating a force opposite to the direction of motion, due to which compensation of the parasitic component of the thrust force is achieved.

В соответствии с известной методикой расчета электромагнитных модулей 2 строитс  схема замещени  модул . Рабочее усилие модул  представл етс  как сумма усилий, развиваемых его полюсами. Эти составл ющие т гового усили  определ ютс  параметрами схемы замещени  модул .In accordance with the well-known method of calculating electromagnetic modules 2, a module replacement circuit is constructed. The work force of a module is represented as the sum of the efforts developed by its poles. These components of the pull force are determined by the parameters of the module replacement circuit.

Сначала определ ют силу т ги, развиваемую первым двигателем (фиг. 1).First, the thrust force developed by the first engine is determined (Fig. 1).

Получим, что фазные модули 2 и 3 будут развивать т говые усили We obtain that phase modules 2 and 3 will develop traction efforts.

Ј(«ХФ-Ј)Ј ("HF-Ј)

ЈJ

«л"L

Хсо$2ф;Hso $ 2f;

Щ,U,

«SHfc P-f- -$Ј-"SHfc P-f- - $ Ј-

Х со52ф) ,X so52f)

где ., )&where.,) &

FA, FR и Fm - МДС обмоток 8 управлени  и посто нных магнитов 9 возбуждени ;FA, FR and Fm are MDS windings 8 of control and permanent magnets 9 of excitation;

- посто нна  составл юща  и амплитуда изменени  магнитной проводимости зазора; Я.ш и К$- внутренн   магнитна  проводимость и проводимость рассе ни  посто нных магнитов 9.- constant component and amplitude of change of the magnetic conductivity of the gap; Ya.sh and K $ are the internal magnetic conductivity and the conductivity of the scattering of permanent magnets 9.

KfrKfr

00

00

5five

00

5five

00

При формировании МДСWhen forming MDS

СWITH

FA о)гд((ф- у). g- Fe - aii u ijcos(p- Ј-)FA o) gd ((f-y). G-Fe - aii u ijcos (p-Ј-)

двигатель будет развивать силу т гиthe engine will develop the power of gi

))))

содержащую основную составл ющую, пропорциональную амплитуде токов управлени  и дополнительную паразитную составл ющую . containing the main component proportional to the amplitude of the control currents and the additional parasitic component.

Далее определ ют силу т ги, развиваемую вторым двигателем (фиг. 2).Next, the thrust force developed by the second engine is determined (Fig. 2).

Модули 2-5 будут развивать т говые усили  соответственно равныеModules 2-5 will develop trade-off forces, respectively, equal to

(FmhmSiivp+F2-Ј-sin2 p); ntл(FmhmSiivp + F2-Ј-sin2 p); ntl

F3--4j-F3(FmKmcos p-F3-$jrSin2(p);F3--4j-F3 (FmKmcos p-F3- $ jrSin2 (p);

HI%HI%

(Fmb«s nq +F4-Ј-sin2q);(Fmb "s nq + F4-Ј-sin2q);

Л,L,

F5 -9$- F5(FmKmcos(p-Fs-%-sin2y). niкF5 -9 $ - F5 (FmKmcos (p-Fs -% - sin2y). Nik

где F2, Fa, F и F$ - МДС обмоток управлени  модулей 2-5.where F2, Fa, F and F $ are MDS control windings of modules 2-5.

Поскольку однофазные модули 2 и 5,3 и 4 попарно запитываютс  одинаковыми токами, то, согласно полученному результату, двигатель будет развивать силу т гиSince the single-phase modules 2 and 5.3 and 4 are fed in pairs by identical currents, then, according to the obtained result, the engine will develop thrust force.

f F2+F3+F4+fs -J|t-/r«A.m(F2-f4)Xf F2 + F3 + F4 + fs -J | t- / r «A.m (F2-f4) X

tt

(F3+F5)cos(f). Следовательно, при формировании МДС(F3 + F5) cos (f). Consequently, when forming MDS

2 (ф+у); /Г3 / 4 Юг0С05(ф + -)2 (f + y); / G3 / 4 Yug0S05 (f + -)

двигатель будет развивать силу т гиthe engine will develop the power of gi

(2)(2)

. VJJgir.. VJJgir.

Г ОМ0 ft Г тАтГ ОМ0 ft Г тАт

Сила т ги пропорциональна амплитуде токов управлени . Паразитна  составл юща  в т говом усилии двигател  отсутствует.The pulling force is proportional to the amplitude of the control currents. The parasitic component in the engine thrust is absent.

Затем определ ют силу т ги, развиваемую двигателем, изображенным на фиг. 3.Then the thrust force developed by the engine shown in FIG. 3

Представим данный двигатель в виде жестко св занных двигателей с общими обмотками управлени . Первый двигатель содержит в качестве П-образных магнитопро- водов секции 10 и 12 модулей 3 и 2 и статорную секцию 15. Второй двигатель соответственно включает секции 11 -14.Imagine this motor as rigidly coupled motors with common control windings. The first engine contains, as U-shaped magnetic conductors, sections 10 and 12 of modules 3 and 2 and a stator section 15. The second engine, respectively, includes sections 11-14.

Получим, что первый и второй двигатели будут развивать т говые усили , равныеWe obtain that the first and second engines will develop traction efforts equal to

Fi - fyj--FmXm(Fn sin(f-{-F& coscp)+Fi - fyj - FmXm (Fn sin (f - {- F & coscp) +

+$Ј(%-®sin2 p, Т2 - -РтКт(РА cos(f-Fe sirup)-+ $ Ј (% - ®sin2 p, T2 - -RtKt (PA cos (f-Fe sirup) -

Л и FA - МДС обмоток управлени . Следовательно, полна  сила т ги двигател  будет равной L and FA - MDS control windings. Consequently, the full power of the engine gi will be equal to

+ (F sm(cp+Ј)+ + (F sm (cp + Ј) +

(3)(3)

+ Јcos(P+|-)).+ Јcos (P + | -)).

МДС обмоток управлени MDS winding control

ЈЛ ЈЈ

Ј о)/051Хф+у-); 4 w/0cos(cp4-f-)Подставив эти значени  МДС в выражение (3), приходим к тому, что двигатель будет развивать силу т ги, описываемую выражением (2). Как и в предыдущем случае паразитна  составл юща  в т говом усилий двигател  отсутствует.Ј o) / 051Hf + y-); 4 w / 0cos (cp4-f-) Substituting these values of MDS in expression (3), we arrive at the fact that the engine will develop the thrust force described by expression (2). As in the previous case, the parasitic component in the engine thrust is absent.

К аналогичному результате приход т при смещении друг относительно друга на угол л/2 секций 10 и 11, 12 и 13 магнито- проводов 6 и 7 в электромагнитных модул х 2 и 3.A similar result occurs when offset relative to each other by an angle l / 2 of sections 10 and 11, 12 and 13 of the magnetic wires 6 and 7 in the electromagnetic modules 2 and 3.

Фазные модули известного двигател  развивают т говые усили Phase modules of a known engine develop traction forces.

FA - (FmKmsin( FA - (FmKmsin (

F& (%-F0 (FmumCosy%f-F0sin2cf).F & (% -F0 (FmumCosy% f-F0sin2cf).

В результате этого при формировании МДСAs a result, in the formation of MDS

FA ОМо5Шф, F& Ш0СО5ф,FA OMO5Shf, F & Sh0CO5f,

двигатель развивает силу т ги Fr %+ fc Mo-fy(Fmka-iM0-j -Sin44) (4)the engine develops the power of ti Fr% + fc Mo-fy (Fmka-iM0-j -Sin44) (4)

Сила т ги содержит основную составл ющую , пропорциональную амплитуде токов управлени , и паразитную составл ющую.The pull force contains the main component, which is proportional to the amplitude of the control currents, and the parasitic component.

Ввод т в рассмотрение коэффициент нестабильности т, равный отношению амплитуды паразитной составл ющей силы к основной . Согласно (4) получают, чтоThe coefficient of instability, t, is introduced into consideration, which is equal to the ratio of the amplitude of the parasitic component to the main force. According to (4) get that

и-.«И оф1.and -. "And of1.

6 4FmXm6 4FmXm

Определ ют коэффициенты нестабильности , характеризующие рассмотренные варианты предлагаемого двигател . В соответствии с (1) и (2) получаютThe instability factors that characterize the considered variants of the proposed engine are determined. In accordance with (1) and (2) receive

Аз .9)А-т + АбТ1| 7 / -ГТ -ГгЗГ-Л- . 1 4Л/2Ј0/г,Дт AZ .9) А-т + АбТ1 | 7 / -GT -GGZG-L-. 1 4Л / 2Ј0 / g, Dt

00

Полученный результат непосредственно подтверждает преимущественно второго и третьего вариантов предлагаемого двигател , поскольку их коэффициент нестабильнос- ти равен нулю. Преимущество первого варианта двигател  перед известным двигателем реализуетс , когдаThe result obtained directly confirms mainly the second and third variants of the proposed engine, since their coefficient of instability is zero. The advantage of the first variant of the engine over the known engine is realized when

A..A ..

т. е. когда сумма внутренней магнитной проводимости Кт посто нного магнита и проводимость его рассе ни  Аб меньше посто нной составл ющей магнитной проводимости рабочего зазора §0.i.e., when the sum of the internal magnetic conductivity KT of the permanent magnet and the conductivity of its scattering Ab is less than the constant component of the magnetic conductivity of the working gap §0.

В насто щее врем  нашли широкое применение посто нные магниты на основеNowadays, permanent magnets based on

ферритов бари , редкоземельных металлов (РЗМ). Магнитна  проницаемость вещества таких магнитов близка к проницаемости воздуха. Поскольку дл  линейных индукторных двигателей характерно, что зазор в зубцовой зоне двигател  гораздо меньше толщины используемых посто нных магнитов, то требуемое неравенство (5) всегда будет иметь место.barium ferrites, rare earth metals (REM). The magnetic permeability of the substance of such magnets is close to the permeability of air. Since it is characteristic of linear inductor motors that the gap in the dentate zone of the motor is much smaller than the thickness of the permanent magnets used, the required inequality (5) will always occur.

Таким образом, предлагаемый линейный индукторный двигатель обладает преимущест5 вом перед известным двигателем, поскольку характеризуетс  более высокой точностью регулировани  силы т ги. При этом первый вариант двигател   вл етс  наиболее простым конструктивно. Второй вариант двигател  обладает тем отличительным свойст0 вом, что при наличии ограничени  на ширину двигател  он позвол ет добитьс  наибольшей силы т ги. Смещение секций магнитопроводов дает возможность получить точность регулировани  силы т ги, достигаемую путем удвоени  количества модулейThus, the proposed linear inductor motor has the advantage over the known motor, since it is characterized by a higher accuracy of thrust control. In this case, the first engine variant is the simplest structurally. The second variant of the engine has the distinctive feature that, if there is a restriction on the width of the engine, it allows one to achieve the greatest thrust force. The displacement of the sections of the magnetic cores makes it possible to obtain the accuracy of the adjustment of the force of gi achieved by doubling the number of modules

5 и соответствующего их взаимного смещени . Смешение секций магнитопроводов электромагнитов модулей либо секций статора выбираетс  с учетом конструктивных особенностей разрабатываемого оборудовани  на базе линейных двигателей и технологии изО5 and their relative offset. The mixture of sections of the magnetic circuits of the electromagnets of the modules or sections of the stator is selected taking into account the design features of the developed equipment based on linear motors and ISO technology.

готовлени .cooking.

Claims (7)

1.Линейный индукторный двигатель, со- держащий ферромагнитный зубчатый статор1. Linear inductor motor containing a ferromagnetic toothed stator и подвижный элемент состо щий из фазных электромагнитных модулей, включающих в себ  П-образные магнитопроводы, обмотки управлени  и посто нные магниты возбуждени , отличающийс  тем, что, с целью по- вышени  точности регулировани  силы т ги, по крайней мере два магнитопровод щих элемента, принадлежащие одной фазе, смещены друг относительно друга вдоль направлени  движени .and a movable element consisting of phase electromagnetic modules including U-shaped magnetic cores, control windings and permanent excitation magnets, characterized in that, in order to increase the accuracy of controlling the pull force, at least two magnetically conducting elements, belonging to the same phase are shifted relative to each other along the direction of motion. 2.Двигатель по п. 1, отличающийс  тем, что смещение составл ет угол (п±2. The motor according to claim 1, characterized in that the offset is an angle (n ± ±1/4) -2л, где п - любое целое число.± 1/4) -2l, where n is any integer. 3.Двигатель по пп. 1 и 2, отличающийс  тем, что указанное смещение осуществлено3. The engine for PP. 1 and 2, characterized in that said offset is made между магнитопроводами в электромагнитном модуле.between the magnetic cores in the electromagnetic module. 4.Двигатель по пп. 1 и 2, отличающийс  тем, что указанное смещение осуществлено между двум  электромагнитными модул ми.4. The engine of PP. 1 and 2, characterized in that said displacement is made between two electromagnetic modules. 5.Двигатель по пп. 1 и 2, отличающийс  тем, что ферромагнитный зубчатый статор и магнитопроводы электромагнитных5. The engine for PP. 1 and 2, characterized in that the ferromagnetic gear stator and electromagnetic magnetic cores модулей разделены на секции в направ лении, перпендикул рном направлению движени .modules are divided into sections in a direction perpendicular to the direction of motion. 6.Двигатель по п. 5, отличающийс  тем, что указанное смещение осуществлено между секци ми магнитопровода.6. The motor according to claim 5, characterized in that said displacement is performed between the sections of the magnetic circuit. 7.Двигатель по п. 5, отличающийс  тем, что указанное смещение осуществлено секци ми магнитопроводов.7. The motor according to Claim 5, characterized in that said offset is made by sections of the magnetic cores. Фаза АPhase A (n-j)2ff  (n-j) 2ff О 2Я бтгAbout 2nd btg УHave Фаза АPhase A Фаза ВPhase B Фаза ВPhase B (n-j)2if .i(n-j) 2if .i КTO иг. 1ig. one Фаза ВPhase B Фаза АPhase A CQCQ C3 C3 II X|X | JJ ЦемCem i i 5353 %% SjSj ЈJ ЈJ fefe 4four ,nJ , nJ
SU884443423A 1988-06-21 1988-06-21 Linear inductor electric motor SU1629950A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU884443423A SU1629950A1 (en) 1988-06-21 1988-06-21 Linear inductor electric motor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU884443423A SU1629950A1 (en) 1988-06-21 1988-06-21 Linear inductor electric motor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1629950A1 true SU1629950A1 (en) 1991-02-23

Family

ID=21382528

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU884443423A SU1629950A1 (en) 1988-06-21 1988-06-21 Linear inductor electric motor

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1629950A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101860174B (en) * 2010-05-12 2012-11-28 东南大学 Complementary type modularization permanent-magnetism linear motor and motor die set formed by same

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Афонин А. А., Билозор Р. Р., Гребенников В. В., Дыхненко Ю. И., Мельни- чук Л. П. Электромагнитный привод робо- тотехнических систем. Киев: Наукова думка, 1986, с. 53. Луценок В. Е.,Баль В. Б. Выбор и расчет электромагнитных модулей многокоординатных шаговых двигателей. Труды МЭИ, 1979, № 440, с. 31-37. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101860174B (en) * 2010-05-12 2012-11-28 东南大学 Complementary type modularization permanent-magnetism linear motor and motor die set formed by same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6087742A (en) Hybrid linear motor
US4563602A (en) Permanent magnet type stepping motor
US6798089B1 (en) Forcer and associated three phase linear motor system
US4857786A (en) Structure of stepping motor and method of driving the stepping motor
DE69121583T2 (en) COMMUTED MULTI-PHASE RELUCTIVE MOTOR
US3891874A (en) Compensated reciprocating electrodynamic machine
JPS6341307B2 (en)
US5087844A (en) Linear motor
RU2159494C1 (en) Diode-inductor reluctance motor
US5126606A (en) Electric drive motor, especially for control and regulation purposes
JPH0135592B2 (en)
EP0367870B1 (en) Electric machines
SU1629950A1 (en) Linear inductor electric motor
JP2785406B2 (en) Linear servo motor
US3942050A (en) Linear motor winding
RU2079949C1 (en) Electrical machine
JPS6111542B2 (en)
RU2031523C1 (en) Stepping electric motor
JPH0628502B2 (en) Linear motor
JP2526819B2 (en) Linear motor
DE19500095A1 (en) Switched linear reluctance motor
CN1182302A (en) Efficient multiple-state electric motor
JPS634414B2 (en)
JP2782830B2 (en) Linear servo motor
JPS60200757A (en) Hybrid type linear pulse motor