Вентильный двигатель с изменяемой магнитной системой

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована при конструировании электродвигателей со средней номинальной частотой вращения принудительно вращающихся с высокой частотой, в частности стартеров бензиновых автомобильных двигателей.

Двигатель содержит ротор, выполненный в виде постоянного магнита, помещенного в корпус, несущий внешний центральный вал, статор, с находящейся на нем якорной обмоткой, выполнен в виде набора листов электротехнической стали и имеет прямые пазы с выполненной намоткой из проводящей проволоки, концы обмотки питаются от аккумуляторной батареи. Статор имеет паз, которым посажен на остов основания электродвигателя и посредством специального механизма перемещения имеет возможность поступательного движения вдоль оси вращения ротора до полного выдвижения из магнитной системы ротора. Перемещение статора вдоль цилиндрического остова основания электродвигателя ограничено двумя положениями. При запитывании обмоток статора силы, действующие на статор и ротор направлены в противоположные стороны и при определенном направлении токов, питающих обмотки, статор будет испытывать усилие стремящее повернуть по направлению раскручивания по резьбе и посредством механизма продольного перемещения придет в крайнее положение 1. При включении обмоток статора в режиме генерации статор будет осуществлять под действием вращательной силы движение, отвечающее закручиванию по резьбе, и придет в крайнее положение 2, и полностью окажется выдвинутым из магнитной системы ротора.

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована при конструировании и производстве электродвигателей со средней номинальной частотой вращения принудительно вращающихся с высокой частотой, в частности стартеров бензиновых автомобильных двигателей.

Широко известны устройства двигателей с низкой номинальной частотой вращения, в частности для этого применяются многополюсные вентильные двигатели

Известны устройства подобных двигателей, описанные в патентах RU 2163689 F02N 5/04, опубл. 27.02.2001, использующееся в виде пусковых устройств двигателей внутреннего сгорания, в частности к стартерам двигателей большого рабочего объема.

Недостатком такого устройства является, что при принудительном раскручивании такого двигателя на статоре двигателя генерируется напряжение численно равное (Vномин./n номин.)Nпринуд.вращ., где Vномин. -номинальное напряжение подаваемое на обмотки статора, на которое рассчитан электродвигатель, nномин. - количество оборотов, совершаемые ротором в минуту, при подаче на обмотки номинального напряжения, Nпринуд.вращ. - количество оборотов ротора в минуту, принудительно совершаемых с более высокой частотой. Повышенное напряжение требует повышение прочности электрической изоляции. Недостатком такого двигателя является, что при средней частоте вращения в магнитомягком материале статора растут быстрее, чем пропорционально частоте вращения и достигают значения несколько раз превышающих потерь при номинальном напряжении.

Наиболее близким к полезной модели является двигатель описанный в патенте 2123130 F02N 11/04, опубл. 10.12.1998, который может быть использован в работе стартера-генератора переменного тока в автомобиле.

Часто применяемым решением является механическое отключение высокомоментного мотора от вала принудительно вращающегося со скоростью превышающей номинальные обороты двигателя. Такое решение применяется в большинстве стартеров автомобильных двигателей, где отключение происходит выведения из зацепления дополнительной шестеренки, управляемой электромагнитом. Такое решение обладает низкой надежностью, не позволяет включать высоко моментные двигатели при вращающемся вале, а также не позволяет реализовать режим частичной мощности.

Сущность изобретения: двигатель - содержит статор с постоянными магнитами, являющийся внешним по отношению к ротору. Статор, посредством специального механизма продольного перемещения имеет возможность вращательного движения вдоль оси вращения ротора до полного выдвижения из магнитной системы ротора.

Техническая задача полезной модели состоит в замене устройства механического отключения среднемоментного мотора от муфты принудительно вращающегося со скоростью превышающей номинальные обороты двигателя, частным примером является увеличение КПД эксплуатационного автомобильного стартера путем исключения таких механических устройств в его конструкции, как муфта и бендикс, служащих для предотвращения выхода из строя стартера после запуска основного двигателя автомобиля.

Эта техническая задача достигается тем, что в известная конструкции стартера автомобиля подвергается существенным изменениям. Основной особенностью является использование электродвигателя с внешним вращающимся ротором. Статор выполнен в виде набора листов электротехнической стали и имеет пазы с выполненной намоткой из проводящей проволоки, концы обмотки питаются от аккумуляторной батареи. Статор имеет паз, которым посажен на цилиндрический остов основания электродвигателя и посредством специального механизма продольного перемещения имеет возможность поступательного движения вдоль оси вращения ротора до полного выдвижения из магнитной системы ротора. Перемещение статора вдоль цилиндрического остова основания электродвигателя ограничено двумя положениями. Положение 1 - крайнее положение, когда статор оказывается в верхней точке остова и ротор оказывается одетым на статор, таким образом, обеспечивается максимальная эффективность работы электродвигателя и служит рабочим положением при запуске стартером двигателя автомобиля. В положении 2 статор оказывается полностью выдвинутым из магнитной системы ротора, что обеспечивает наименьшее взаимодействие магнитной пары статор-ротор.

При запитывании обмоток статора силы, действующие на статор и ротор направлены в противоположные стороны и при определенном направлении токов, питающих обмотки, статор будет испытывать усилие стремящее повернуть по направлению раскручивания по резьбе и по средством механизма продольного перемещения придет в крайнее положение 1. При включении обмоток статора в режиме генерации статор будет осуществлять под действием вращательной силы движение, отвечающее закручиванию по резьбе, и придет в крайнее положение 2, и полностью окажется выдвинутым из магнитной системы ротора.

Конструкция ротора, являющимся внешним по отношению к статору, включает в себя магнитное кольцо, намагниченное изнутри таким образом, что полюса представляют собой чередование полос, имеющих одинаковую протяженность, которое вставлено в корпус, несущий внешний центральный вал, который соединяет путем подшипниковой передачи вентильный электродвигатель с валом ведомого вращающегося соединения.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид вентильного двигателя, содержащего магнитную пару ротор - 1 статор - 2, на фиг.2 приведен разрез электродвигателя, когда статор находится в положении 1.

Вентильный двигатель с внешним ротором содержит статор, который посредством специального механизма продольного перемещения имеет возможность поступательного движения вдоль оси вращения ротора до полного выдвижения статора из магнитной системы ротора.