Электрический двигатель

 

Изобретение относится к электромашиностроению . Цель изобретения - повышение момента на единицу массы электродвигателя. Момент вращения в двигателе в пределах угла поворота 290-300 создается за счет взаимодействия радиального намагниченного магнита 5 4 с кольцевым двухполюсным магнитом ротора 1, имеющим градиент индукции вдоль полюсных дуг. Градиент достигается за счет выполнения магнитов 2 ротора 1 в виде радиально намагниченных секторов, образующих замкнутое кольцо 3, имеющее эксцентриситет между центрами внутренней и наружной окружностей в плоскости стыков секторов. Для проворота ротора 1 на полный оборот служит обмотка 6, расположенная во внутренней полости ротора 1 на статоре 4. Эксцентриситеты магнитов и магнитопровода взаимно компенсируются, благодаря чему ротор имеет форму правильного кольца без статического дебаланса. За счет уменьшения длины зазора уменьшается поток рассеяния. 2 ил. (Л со оо to 4 | 4

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (И) (5D 4 H 02 К 29/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И 0

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21). 3947738/24-07 (22) 02.09.85 (46) 23,08.87. Бюл. 1(31 (72) А.Е.Антонов (53) 621.313.323(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 811411, кл. Н 02 К 1/06, 1978.

Новое в химии, науке и технике, Сер, "Техника". М.: "Знание", 1980, 1(10, с. 12. (54) ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к электромашиностроению. Цель изобретения повышение момента на единицу массы электродвигателя. Момент вращения в двигателе в пределах угла поворота о

290-300 создается за счет взаимо.действия радиального намагниченного магнита 5 статора 4 с кольцевым двухполюсным магнитом ротора 1, имеющим градиент индукции вдоль полюсных дуг.

Градиент достигается sa счет выполнения магнитов 2 ротора 1 в виде радиально намагниченных секторов, образующих замкнутое кольцо 3, имеющее зксцентриситет между центрами внутренней и наружной окружностей в плоскости стыков секторов. Для проворота ротора 1 на полный оборот служит обмотка 6, расположенная во внутренней полости ротора 1 на статоре 4.

Эксцентриситеты магнитов и магнитопровода взаимно компенсируются, благодаря чему ротор имеет форму правильного кольца без статического деC) баланса, За счет уменьшения длины зазора уменьшается поток рассеяния.

С:

1332

Изобретение относится к электрическим машинам с постоянными магни35 тами и вентильным коммутатором с датчиком положения ротора.

Цель изобретения — повышение момента вращения двигателя на единицу массы.

На фиг.! и 2 представлен двигатель при различных положениях ротора. 10

Ротор 1 двигателя выполнен из двух одинаковых радиально и противоположно намагниченных полуколец 2, соединенных в кольцо 3 с равномерно переменным поперечным сечением. Цент- 15 ры внутренней и наружной окружностей кольца (магнита) 3 взаимно смещены в плоскости стыка полуколец 2. Статор

4 размещен внутри ротора 1 и содержит магнит 5 в виде части кольца, на- 20 магниченный радиально, и обмотку 6, ось которой совпадает с осью намагниченности магнита 5.

Магнит 5 установлен по отношению к внутренней поверхности 7 кольца 3 ротора с равномерным зазором 8.

На наружной поверхности 9 кольца 3

1 ротора 1 установлен магнитопровод 10 в виде кольца с равномерно переменным поперечным сечением, Наружная 30 поверхность 11 магнитопровода 1О расположена концентрично внутренней поверхности 7 магнита 3 ротора 1. Обмотка 6 подключена к управляемому источнику напряжения, соединенному с датчиком положения (не показаны) ротора 1 .

Двигатель работает следующим образом.

В некоторый момент времени ротор 40

1 находится в положении, изображенном на фиг,1. Так как магниты 3 и 5 ротора 1 и статора 4 обращены друг к другу одноименными полюсами, между ними действуют силы взаимного оттал- 45 кивания, определяемые величинами индукций обоих магнитов. Поскольку радиальный размер магнита 3 изменяется в пределах центрального угла 180 от максимального до минимальногд эначе- 50 ния, величина индукции по окружности этого магнита также переменна. Поэтому магнит 3 ротора 1 разворачивается в направлении против часовой стрелки в положение, при котором силы взаимного отталкивания минимальны, т.е. в положение, при котором стык полуколец 2 окажется против магнита 5 статора 4 ° В этом положении магнит на474 чинает взаимодействовать с вторым полукольцом 2, имеющим противоположную полярность.

Так как второе полукольцо 2 также имеет переменный радиальный размер, индукция по его окружности изменяется (увеличивается) в сторону второго стыка. Попав в зону притяжения магнита 5 статора 4, полукольцо 2 начинает притягиваться к нему, разворачиваясь против часовой стрелки таким образом, чтобы втянуть в зону взаимодействия ту часть, в которой радиальный размер наибольший и, следовательно, наибольшая индукция, Поэтому к магниту 5 начнет приближаться стык второй стык полуколец 2.

Развернувшись до положения, изображенного на фиг ° 2, ротор начинает испытывать отталкивающее действие магнита 5 из-за его взаимодействия с полукольцом 2. Таким образом момент вращения в этом положении уравновешивается тормозным моментом. Чтобы снова продолжить вращение ротора ! в направлении против часовой стрелки, необходимо с помощью внешней силы провернуть его в положение, при котором сила взаимного отталкивания магнита 5 и полукольца 2, вращающая ротор 1 против часовой стрелки, превысит силу притяжения магнита 5 и другого полукольца 2, препятствующую этому вращению, т.е. в положение, изображенное на фиг.1. Для этой цели служит обмотка 6.

При подходе к положению "мертвой" точки через обмотку 6 пропускают импульс тока постоянной полярности по сигналу датчика положения. При этом возникает электромагнитный момент, разворачивающий ротор 1. Прй выводе ротора иэ "мертвой" точки в положение, при котором момент взаимодействия магнитов 3 и 5 ротора 1 и статора 4 начинает разворачивать ротор 1 в направлении вращения, на последний деействует противодействующий момент, максимальная величина которого достигается в положении, при котором магнит 5 статора 4 расположен симметрично относительно стыка полуколец 2, т.е. стыка с максимальным радиальным размером. В этом положении требуется максимальная эффективность взаимодействия обмотки 6 с ротора 1, поэтому электрическая ось обмотки 6 распоСоставитель В.Трегубов

Техред В.Кадар Корректор А.Ильин

Редактор П.Гереши

Заказ 3844/52

Тираж 659 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r ° Ужгород, ул. Проектная, 4 з 13324 ложена по оси намагничивания магнита

5 статора 4.

Суммарный угол, на который необходимо развернуть ротор для обеспечения непрерывного вращения, составляет

0 не более 60-70 . В качестве датчика положения ротора I может служить обмотка 6, которая до подачи в нее импульса тока способна производить измерение ЭДС, возбуждаемой вращающимся ротором 1. При достижении ЭДС величины, заранее определенной калибровкой, обмотку 6 с помощью электронного ком- мутатора (не показан) подключают к источнику питания и отключают по истечении времени, необходимого для вывода ротора иэ "мертвой" зоны. Эта время возможно определить по скорости нарастания ЭДС в обмотке 6 от нулевого до максимального значения, О т,е, при повороте ротора 1 на 90

По сравнению с известным устрой 26 ством предлагаемый двигатель позволяет увеличить момент вращения эа счет увеличения магнитной индукции в меньшем зазоре уменьшения длины зазора. Кроме того, упрощается изготовление двигателя за счет упрощения конструкции эксцентричного кольца.

74

Наружный магнитопровод ротора улучшает использование магнита.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Электрический двигатель, содержащий статор с постоянным магнитом, намагниченным радиально, и обмоткой с клеммами для подключения к управляемому источнику напряжения, соединенному с датчиком положения ротора, ротор с постоянным магнитом в виде части кольца, установленный с зазором по отношению к магниту статора, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения момента вращения на единицу массы, ротор выполнен иэ двух одинаковых, радиально и противоположно намагниченных полуколец, соединенных в кольцо, центры внутренней и наружной окружностей которого взаимно смещены в плоскости стыка полуколец, статор размещен внутри кольца ротора, причем магнит статора установлен с равномерным зазором по отношению к ротору, ось обмотки статора расположена по оси намагничивания магнита статора, на наружной поверхности магнитов ротора установлен кольцевой магнитопровод, наружная поверхность которого расположена концентрично внутренней поверхности магнитов ротора.