Электромеханический привод на постоянных магнитах
Представляемая модель относится к электроприводу с постоянными магнитами и может использоваться в качестве силового привода машин и механизмов с частотой вращения до 10000 об/мин, и более в зависимости от материала магнитопровода. Наиболее близким к заявляемому устройству является электропривод на постоянных магнитах - патент США №6246561 В1 от 12 июня 2001 года, автор Д.Флайн, который состоит из статора с постоянными магнитами и зубчатого ротора. На статоре между постоянными магнитами расположены катушки управления магнитным потоком от постоянных магнитов. Когда катушки управления выключены, ротор находится в одном из устойчивых состояний, как показано на Фиг.1. При включении катушек управления в порядке, показанном на Фиг.1, общий магнитный поток, проходящий через весь статор и через пару зубцов ротора 2, совершает работу, создавая крутящий момент. При выключенных катушках 3 общий магнитный поток от двух постоянных магнитов направлен так, как показано на Фиг.1. Для переключения этого магнитного потока надо подать импульс тока противоположной полярности. Переключение катушек совпадает по времени в момент t2 Фиг.3. Возникшая Э.Д.С самоиндукции от первого импульса находится в противофазе со вторым в результате чего второго импульса не
возникает, что видно на графиках Фиг.3., где вместо синусоидально изменяющегося магнитного потока мы видим однополярные положительные импульсы с промежутком времени (t5-t 3). В результате этого недостатка двигатель не в состоянии развить расчетной мощности, и подобен трехфазному асинхронному двигателю, подключенному к одной фазе. Целью данной разработки является увеличение крутящего момента. Это достигается тем, что электропривод с постоянными магнитами в нашем варианте не содержит общего магнитопровода, как у аналога, и каждая пара полюсов от постоянных магнитов работает автономно только своим магнитным потоком, который при выключении катушки, самостоятельно покидает ротор и возвращается в исходное состояние. Таким образом, исключается необходимость в переключении одних и тех же катушек управления, а достаточным является только включение и выключение катушек управления магнитным потоком. В этом случае легко производить регулировку и настройку электропривода на самостоятельный пуск в нужном направлении и его работу с полной отдачей мощности и сохранением крутящего момента во всем диапазоне оборотов, который зависит от свойств железа, ограничивающего частоту подачи импульсов на катушки управления. Электропривод на постоянных магнитах работает следующим образом. В момент времени t0-t 1 (Фиг.5) на катушку управления 3 (Фиг.2) подается напряжение, и ток соответствующего направления создает магнитный поток, который переводит магнитные потоки от постоянных магнитов из исходного состояния (нижний статор 5 (Фиг.2)) в рабочее состояние. В этом случае все
три потока (два от постоянных магнитов и один от катушки управления 3 (Фиг.2)) складываются и, проходят через ротор 2 (Фиг.2), заставляя его принять положение, показанное на Фиг.2 для верхнего статора 1. Это состояние зафиксировано в момент времени t1 (Фиг.5). В момент времени t1 (Фиг.5) происходит выключение катушки управления 3 (Фиг.4) и магнитные потоки от постоянных магнитов, при наличии воздушного зазора между статором 1 и ротором 2 (Фиг.4), самостоятельно возвращаются в статор 1, полностью покидая ротор 2. В тот же момент времени t1 (Фиг.5) происходит включение катушки управления 4 (Фиг.4) и в нижнем статоре 5 (Фиг.4) происходят процессы, описанные выше для статора 1 (Фиг.4). В моменты времени t2, t3 , t4, t5 и т.д. происходят вышеописанные процессы, связанные с вращением ротора электромеханического привода на постоянных магнитах и совершением им работы с сохранением постоянного крутящего момента. График крутящего момента, показанный на Фиг.5 доказывает преимущество разработанного электромеханического привода на постоянных магнитах.
Полезная модель относится к электроприводу с постоянными магнитами и может использоваться в качестве силового привода машин и механизмов с частотой вращения до 10000 об/мин.
Известен аналогичный электропривод на постоянных магнитах - патент США №6246561 В1 от 12 июня 2001 года, автор Д.Флайн, который состоит из статора с постоянными магнитами 1 и зубчатого ротора 2 (Фиг.1).
На статоре между постоянными магнитами расположены катушки управления магнитным потоком 3 от постоянных магнитов (Фиг.1). Когда катушки управления выключены, ротор находится в одном из устойчивых состояний, как показано на Фиг.1. При включении катушек управления в порядке, показанном на Фиг.1, общий магнитный поток, проходящий через весь статор и через пару зубцов ротора 2 совершает работу, создавая крутящий момент. При выключенных катушках 3 общий магнитный поток от двух постоянных магнитов направлен так, как показано на Фиг.1. Для переключения этого магнитного потока надо подать импульс тока противоположной полярности. Переключение катушек совпадает по времени в момент t2 (Фиг.3). Возникшая Э.Д.С самоиндукции от первого импульса находится в противофазе со вторым в результате чего второго импульса не возникает, что представленно на графиках Фиг.3., где вместо синусоидально изменяющегося магнитного потока мы видим однополярные положительные импульсы с промежутком времени (t5-t 3). В результате этого недостатка
двигатель не в состоянии развить расчетной мощности, и подобен трехфазному асинхронному двигателю, подключенному к одной фазе.
Целью данной полезной модели является увеличение крутящего момента. Поставленная цель достигается тем, что электропривод с постоянными магнитами в нашем варианте не содержит общего магнитопровода Фиг.2, как у аналога (Фиг.1). Отличие состоит в том, что каждая пара полюсов от постоянных магнитов работает автономно только своим магнитным потоком, который при выключении катушки, самостоятельно покидает ротор и возвращается в исходное состояние. Таким образом, исключается необходимость в переключении одних и тех же катушек управления, а достаточным является только включение и выключение катушек управления магнитным потоком. В этом случае легко производить регулировку и настройку электропривода на самостоятельный пуск в нужном направлении и его работу с полной отдачей мощности и сохранением крутящего момента во всем диапазоне оборотов, который зависит от свойств железа, ограничивающего частоту подачи импульсов на катушки управления. Электропривод на постоянных магнитах работает следующим образом.
В момент времени t0 -t1 (Фиг.5) на катушку управления 3 (Фиг.2) подается напряжение, и ток соответствующего направления создает магнитный поток, который переводит магнитные потоки от постоянных магнитов из исходного состояния (нижний статор 5 (Фиг.2)) в рабочее состояние. В этом случае все три потока (два от постоянных магнитов и один от катушки управления 3
(Фиг.2)) складываются и проходят через ротор 2 (Фиг.2), заставляя его принять положение, показанное на Фиг 2 для верхнего статора 1.
Это состояние зафиксировано в момент времени t1 (Фиг.5). В момент времени t1 (Фиг.5) происходит выключение катушки управления 3 (Фиг.4) и магнитные потоки от постоянных магнитов, при наличии воздушного зазора между статором 1 и ротором 2 (Фиг.4), самостоятельно возвращаются в статор 1, полностью покидая ротор 2. В тот же момент t1 (Фиг.5) происходит включение катушки управления 4 (Фиг.4) и в нижнем статоре 5 (Фиг.4) происходят процессы, описанные выше для статора 1. (Фиг.4). В моменты времени t2 , t3, t4, t 5 и т.д. происходят вышеописанные процессы, связанные с вращением ротора электромеханического привода на постоянных магнитах и совершением им работы с сохранением постоянного крутящего момента.
График крутящего момента, показанный на Фиг.5 доказывает преимущество разработанной полезной модели в сравнении с прототипом, график крутящего момента которого показан на Фиг 3.
Электромеханический привод на постоянных магнитах, содержащий ротор, статор с постоянными магнитами и катушками управления магнитным потоком от постоянных магнитов, отличающийся тем, что он не содержит общего магнитопровода статора, причем каждая пара полюсов работает автономно, что позволяет при выключении катушки управления магнитному потоку самостоятельно возвращаться в исходное положение, обеспечивая управление приводом однополярными импульсами и сохраняя при этом постоянный крутящий момент.
