Бесколлекторный электрический двигатель постоянного тока с внешней конусной многополюсной магнитной системой

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована при конструировании и производстве электродвигателей с низкой номинальной частотой вращения принудительно вращающихся с высокой частотой, в частности стартеров бензиновых и дизельных автомобильных двигателей. Технический результат в виде в повышения надежности работы достигается в устройстве, в котором конструкция ротора, являющимся внешним по отношению к статору, включает в себя конусное магнитное кольцо, намагниченное изнутри таким образом, что полюса представляют собой чередование полос, имеющих одинаковую протяженность, которое вставлено в корпус, несущий внешний центральный вал, который, в свою очередь, соединяет путем подшипниковой передачи вентильный электродвигатель с валом ведомого вращающегося соединения. При этом ножки статора расположены таким образом, что магнитное поле, образуемое катушками статора, направлено перпендикулярно поверхности магнитной системы. При сдвигании статора из рабочего положения происходит плавное увеличение расстояния между обмотками статора и магнитной системой ротора, что позволяет добиться более равномерного изменения магнитного момента при существенно меньших линейных перемещениях статора и предотвратить выход электродвигателя из строя. 1 НП, 2 ИЛЛ

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована при конструировании и производстве электродвигателей с низкой номинальной частотой вращения, которые при использовании принудительно вращаются с высокой частотой, в частности в стартерах бензиновых и дизельных автомобильных двигателей.

Широко известны устройства электродвигателей с низкой номинальной частотой вращения, в частности для этого применяются многополюсные вентильные двигатели. Известны устройство подобного электродвигателя, описанное в патенте RU 2163689 (опубликован 27.02.2001), использующегося в пусковых устройствах двигателей внутреннего сгорания, в частности в стартерах двигателей большого рабочего объема. С целью минимизации потерь в электродвигателе и снижения требований к электрической прочности обмоток двигателя, применяют механическое отключение высокомоментного мотора от вала двигателя, принудительно вращающегося со скоростью превышающей номинальные обороты двигателя. Такое решение применяется в большинстве стартеров автомобильных двигателей, где отключение происходит путем выведения из зацепления дополнительной шестеренки, управляемой электромагнитом. Такое решение обладает низкой надежностью, не позволяет включать высокомоментные двигатели при вращающемся вале, а также не позволяет реализовать режим частичной мощности.

Наиболее близким к полезной модели является двигатель, описанный в патенте 117167 (опубликован 20.06.2012), который может быть использован в работе стартера - генератора переменного тока в автомобиле. Магнитное поле многополюсной системы с внутренними чередующимися магнитными полюсами описывается формулой H=A·1/rⁿ⁺¹ , где n - количество пар полюсов. Таким образом, при линейном увеличении г расстояния от центра полюса магнита величина магнитного поля уменьшается в n+1 раз, что приводит к существенному изменению магнитного момента сцепления потоков статора и ротора электродвигателя. Конструкция обеспечивает возможность перемещения статора вдоль центральной оси электродвигателя. Недостатком устройства является скачкообразное изменение величины магнитного потока, пронизывающего обмотки статора при его линейном перемещении. Это приводит к резкому скачку механического момента двигателя и может привести к выходу его из строя.

Сущность полезной модели заключается в том, что бесколлекторный электродвигатель - генератор содержит статор с обмоткой и ротор с постоянными магнитами, при этом ротор представляет собой коническую магнитную систему с чередующимися магнитными полюсами, расположенными на его внутренней поверхности, а ножки статора расположены таким образом, что магнитное поле, образуемое катушками статора, направлено перпендикулярно поверхности магнитной системы. Статор, посредством винтового механизма продольного перемещения, имеет возможность поступательного движения вдоль оси вращения ротора до полного выдвижения из магнитной системы ротора. Использование конусной магнитной системы и конусного статора позволяет добиться более равномерного изменения магнитного момента при существенно меньших линейных перемещениях статора и предотвратить выход электродвигателя из строя.

Техническая результат, на получение которого направлена полезная модель, состоит в повышении надежности работы устройства за счет реализации в конструкции более равномерного изменения магнитного момента при существенно меньших линейных перемещениях статора и предотвратить выход электродвигателя из строя.

Технический результат достигается в устройстве, в котором конструкция ротора, являющимся внешним по отношению к статору, включает в себя конусное магнитное кольцо, намагниченное изнутри таким образом, что полюса представляют собой чередование полос, имеющих одинаковую протяженность, которое вставлено в корпус, несущий внешний центральный вал, который, в свою очередь, соединяет путем подшипниковой передачи вентильный электродвигатель с валом ведомого вращающегося соединения. При этом ножки статора расположены таким образом, что магнитное поле, образуемое катушками статора, направлено перпендикулярно поверхности магнитной системы. При сдвигании статора из рабочего положения происходит увеличение расстояния между обмотками статора и магнитной системой ротора, что позволяет добиться более равномерного изменения магнитного момента при существенно меньших линейных перемещениях статора и предотвратить выход электродвигателя из строя.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 показан разрез электродвигателя, содержащего статор 1, расположенный на штоке винтового механизма продольного перемещения 3, с возможностью поступательного движения вдоль оси вращения ротора 2 до полного выдвижения из магнитной системы ротора 2, ротор 2 с конической магнитной системой 4, когда статор 1 находится в положении 6, на фиг.2 приведен разрез электродвигателя, когда статор 1 находится в положении 5.

Устройство действует следующим образом. При запитывании обмоток статора 1 силы, действующие на статор 1 и ротор 2, направлены в противоположные стороны и при определенном направлении токов, питающих обмотки, статор 1 будет испытывать усилие стремящее повернуть его по направлению раскручивания по резьбе на штоке винтового механизма продольного перемещения 3 и займет крайнее положение 6, которое служит рабочим положением при запуске стартером двигателя автомобиля, при этом ротор 2 оказывается одетым на статор 1, обеспечивая максимальную эффективность работы электродвигателя. При включении обмоток статора 1 в режиме генерации статор 1 будет осуществлять под действием вращательной силы движение, соответствующее закручиванию по резьбе на штоке винтового механизма продольного перемещения 3, и займет крайнее положение 5, т.е. полностью окажется выдвинутым из магнитной системы 4 ротора 2, что обеспечивает наименьшее взаимодействие магнитной пары статор-ротор. Таким образом, достигается технический результат в виде более равномерного изменения магнитного момента при существенно меньших линейных перемещениях статора и предотвратить выход электродвигателя из строя.

Бесколлекторный электрический двигатель, содержащий ротор, выполненный в виде магнитной системы с чередующимися магнитными полюсами, расположенными на его внутренней поверхности, а также статор, который посредством винтового механизма продольного перемещения имеет возможность поступательного движения вдоль оси вращения ротора вплоть до полного выдвижения статора из магнитной системы ротора, отличающийся тем, что внутренняя поверхность ротора выполнена конической, а ножки статора также образуют коническую поверхность, при этом магнитное поле, образуемое катушками статора, направлено перпендикулярно внутренней конической поверхности ротора.