Электромагнитный двигатель

Полезная модель относится к области электротехники, в частности - к электромагнитным приводам постоянного тока для передачи угловых перемещений, и может быть использована для создания устройств с дискретным односторонним вращательным движением подвижного элемента или устройств с поворотом подвижного элемента на некоторый ограниченный угол. Техническим результатом является уменьшение момента вращения якоря на всем угле поворота при срабатывании, уменьшение габаритов двигателя, стойкость к воздействию внешнего магнитного поля, а также стойкость к механическим ударам в любом направлении (благодаря сбалансированности якоря). Технический результат достигается тем, что в электромагнитном двигателе, содержащем статор с обмоткой управления, якорь и возвратную пружину, статор выполнен в виде центрального вала со сквозным отверстием и плоским основанием, по крайней мере, с двумя вертикальными выступами, обмотка управления выполнена вдоль вала, как на сердечнике, и расположена на основании, якорь выполнен с выступами в количестве равном количеству выступов статора и установлен внутри вала статора с возможностью смещения на угол до 30 градусов, с постоянным воздушным зазором между выступами якоря и статора, на одном из выступов ротора закреплен один конец возвратной пружины, а второй конец закреплен на статоре, причем оси симметрии статора, обмотки управления и якоря совпадают.

Полезная модель относится к области электротехники, в частности - к электромагнитным приводам постоянного тока для передачи угловых перемещений, и может быть использована для создания устройств с дискретным односторонним вращательным движением подвижного элемента или устройств с поворотом подвижного элемента на некоторый ограниченный угол.

Известен электродвигатель, содержащий явнополюсный статор, по крайней мере, с одной обмоткой управления и ротор с полюсами из постоянных магнитов, расположенных на торцах и прилегающих к ним частях боковых поверхностей магнитопровода ротора, между соседними магнитами полюса ротора, расположенными на торце и прилегающих к нему частях боковых поверхностей магнитопровода ротора, введены дополнительные магниты, полярность которых совпадает с полярностью полюса ротора. Патент Российской Федерации 2476977, МПК: H02K 21/12, 2013 г.

Недостатками аналога являются значительные габариты, так как ось вращения якоря перпендикулярна оси обмотки; небольшой вращающий момент при срабатывании и приведении в исходное состояние из-за наличия постоянных магнитов в магнитной цепи, материал которых обладает слабой магнитной проницаемостью; сложность конструкции (введение дополнительных магнитов); низкая стойкость постоянных магнитов к воздействию внешних магнитных полей, повышенной температуры, вибрации.

Известен быстродействующий двухпозиционный электромагнит с поворотным якорем, содержащий шихтованный магнитопровод с немагнитными фланцами и с явно выраженными полюсами, на которых расположена обмотка управления, шихтованный четырехполюсный якорь с явно выраженными полюсами, установленный с возможностью поворота в межполюсном пространстве шихтованного магнитопровода на жестко связанной с ним торсионной пружине, которая закреплена на одном немагнитном фланце и свободно вращается в другом и связана с заслонкой. Патент Российской Федерации 2261495, МПК: 2005 г. Прототип.

Недостатками прототипа являются сложность конструкции; значительные габариты (как в радиальном, так и осевом направлении), т.к. ось обмотки перпендикулярна оси симметрии привода; незначительный угол поворота; сложность управления; ограниченная область применения.

Полезная модель направлена на решение задачи создания в минимальных габаритах поворотного электродвигателя, у которого при срабатывании на якоре развивается минимальный момент, а при возврате в исходное состояние - максимальный.

Техническим результатом является уменьшение момента вращения якоря на всем угле поворота при срабатывании, уменьшение габаритов двигателя, стойкость к воздействию внешнего магнитного поля, а также стойкость к механическим ударам в любом направлении (благодаря сбалансированности якоря).

Технический результат достигается тем, что в электромагнитном двигателе, содержащем статор с обмоткой управления, якорь и возвратную пружину, статор выполнен в виде центрального вала со сквозным отверстием и плоским основанием, по крайней мере, с двумя вертикальными выступами, обмотка управления выполнена вдоль вала, как на сердечнике, и расположена на основании, якорь выполнен с выступами в количестве равном количеству выступов статора и установлен внутри вала статора с возможностью смещения на угол до 30 градусов, с постоянным воздушным зазором между выступами якоря и статора, на одном из выступов ротора закреплен один конец возвратной пружины, а второй конец закреплен на статоре, причем оси симметрии статора, обмотки управления и якоря совпадают.

Сущность полезной модели поясняется на фигурах 1-3.

На фиг. 1 схематично представлен электромагнитный двигатель, где 1 - статор, 2 - обмотка управления, 3 - якорь. В качестве примера схематично представлен поперечный разрез электромагнитного двигателя с тремя выступами (якорь 3 находится в исходном положении). Обмотка управления 2 выполнена вдоль вала, как на сердечнике, и расположена на основании якоря 3. Статор 1 с обмоткой управления 2 и якорь 3, установлены на одной оси вращения.

На фиг. 2 схематично представлен вид сверху электромагнитного двигателя, где: 4 - возвратная пружина, 5 - выступы статора 1, 6 - выступы якоря 3, - рабочий (переменный) воздушный зазор, сформированный между выступами (полюсами) статора 1 и якоря 3. Выступы (полюса) статора 1 и якоря 3 ограничены цилиндрическими поверхностями, оси которых не концентричны.

На фиг. 3 показана характеристика крутящего момента, где: 5 - выступы статора 1, 6 - выступы якоря 3.

Для возврата якоря 3 в исходное положение предусмотрена возвратная пружина 4.

Якорь 3 имеет выступы 6 (фиг. 2) в количестве, равном выступам статора 1, и установлен внутри вала статора 1 и с возможностью поворота на угол до 30 градусов.

Полезная модель работает следующим образом.

При подаче тока любой полярности на обмотку управления 2 якорь 3 начинает вращение внутри вала статора 1. Движение якоря 3 происходит поперечно магнитному потоку между полюсами (выступами 5 статора 1 и выступами 6 якоря 3).

Возврат якоря 3 в исходное состояние происходит под действием возвратной пружины 4.

Магнитная цепь содержит два воздушных зазора: рабочий и паразитный. Паразитный зазор между валом статора 1 и валом якоря 3 выполнен минимальным, имеет большую площадь и практически не рассеивает магнитный поток, создаваемый обмоткой управления 2.

Рабочий воздушный зазор сформирован между выступами (полюсами) статора 1 и якоря 3. Движение якоря 3 происходит поперечно магнитному потоку между полюсами. Статор 1 и якорь 3 выполнены из магнитомягкого материала. Все сечения в магнитной цепи выбраны из условия насыщения материала.

В данной полезной модели рабочий воздушный зазор образован двумя цилиндрическими поверхностями статора 1 и якоря 3, оси симметрии которых разнесены. При этом статор 1 и якорь 3 установлены на одной и той же оси вращения.

Электромагнитный двигатель, содержащий статор с обмоткой управления, якорь и возвратную пружину, отличающийся тем, что статор выполнен в виде центрального вала со сквозным отверстием и плоским основанием, по крайней мере, с двумя вертикальными выступами, обмотка управления выполнена вдоль вала, как на сердечнике, и расположена на основании, якорь выполнен с выступами в количестве равном количеству выступов статора и установлен внутри вала статора с возможностью смещения на угол до 30°, с постоянным воздушным зазором между выступами якоря и статора, на одном из выступов ротора закреплен один конец возвратной пружины, а второй конец закреплен на статоре, причем оси симметрии статора, обмотки управления и якоря совпадают.