ТОРЦЕВАЯ ИНДУКТОРНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА ОДНОФАЗНОГО ТОКА Российский патент 1994 года по МПК H02K16/02 

Изобретение относится к приборам точной механики, в частности к индукторным электромашинам, используемым, например, в приборах времени.

Известна торцовая индукторная электрическая машина однофазного тока, содержащая зубчатый дисковый ротор и явнополюсный статор с двумя дисковыми магнитопроводами, между которыми установлен кольцевой аксиально намагниченный постоянный магнит, в которой с целью уменьшения аксиального размера машины и повышения надежности фиксации ротора относительно статора при использовании в качестве шагового двигателя, полюса статора и ротора выполнены в виде двух групп зубцов, концентрично и равномерно распределенных по окружности, площади пазов в группах выполнены одинаковыми и пазы внешней группы смещены по отношению к пазам внутренней группы на четверть зубцового деления, а обмотка выполнена кольцевой и установлена коаксиально магниту, причем полюса статора выполнены одном из прилегающих к магниту дисков, а у другого диска магнитопровода статора на обращенной к зубцам диска ротора цилиндрической поверхности выполнены дополнительные фиксирующие пазы, число которых в два раза больше числа пазов в каждой из упомянутых групп, а ширина одинакова с дополнительными пазами на зубцах роторах [1].

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей машины путем обеспечения способности к работе с согласованным перемещением не имеющих между собой жесткой механической связи концентрично расположенных валов, установленных в центральных отверстиях дисков магнитопровода, при поступлении знакопеременного сигнала в единственную катушку управления.

Для достижения цели торцовая индукторная электрическая машина однофазного тока, содержащая зубчатый дисковый ротор и явнополюсный статор с двумя дисковыми магнитопроводами, между которыми установлен кольцевой аксиально намагниченный постоянный магнит, с целью уменьшения аксиального размера машины и повышения надежности фиксации ротора относительно статора при использовании в качестве шагового двигателя, полюса статора и ротора выполнены в виде двух групп зубцов, концентрично и равномерно распределенных по окружности площади пазов, в группах выполнены одинаковыми и пазы внешней группы смещены по отношению к пазам внутренней группы на четверть зубцового деления, а обмотка выполнена кольцевой и установлена коаксиально магниту, причем полюса статора выполнены на одном из прилегающих к магниту дисков, а у другого диска магнитопровода статора на обращенной к зубцам диска ротора цилиндрической поверхности выполнены дополнительные фиксирующие пазы, число которых в два раза больше числа пазов в каждой из упомянутых групп, а ширина одинакова с дополнительными пазами на зубцах ротором, между дополнительным и основным роторами размещен с зазорами дополнительный зубчатый магнитопровод и в основном роторе выполнены дополнительные зубцы (пазы) напротив зубцов дополнительного ротора.

На фиг.1 представлена предлагаемая электромашина, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - электромашина, вид сверху; на фиг.5 - то же, вид снизу; на фиг.6 пояснен принцип действия электромашины.

Электромашина содержит магнитопровод с дисками 1 и 2, между торцами которых коаксиально катушке обмотки 3 управления установлен кольцевой постоянный магнит 4 осевой намагниченности. В зубчатых центральных отверстиях, которые выполнены в дисках магнитопровода, установлены роторы 5 и 6. На одном из дисков магнитопровода статора 1 и на одном из роторов 5 выполнено по две концентрично расположенные по отношению друг к другу группы равномерно расположенных по окружности пазов соответственно 1₁, 1₂ и 5₁, 5₂. Число пазов в группах одинаково и равно тридцати, их площадь также одинакова. Пазы внешней группы смещены относительно пазов внутренней группы на четверть зубцового деления.

Между роторами 5 и 6 на статоре установлены дополнительные секторовидные зубчатые магнитопроводы 7.

Электромашина (фиг. 1-5) содержит две установленные параллельно группы по четыре дополнительных магнитопровода 7₁ и 7₂. На магнитопроводах 7₂ выполнены пазы 7₂¹, соответствующие по угловой протяженности пазам между зубцами 6₁ ротора 6. Секторовидные магнитопроводы 7₁ образуют торцовый зазор с двумя зубцами 5₃ ротора 5, угловая протяженность которых в данном случае предпочтительно равна π /4.

Магнитопроводы 7₁ и 7₂ укреплены между двумя немагнитными дисками 8 и 9, установленными коаксиально валам 10 и 11. Между валом 11 и ротором 5 закреплен немагнитный диск 12.

Для фиксации положения роторов при обесточенной обмотке служат пазы на роторах 5¹ и 6¹ и на магнитопроводах 1¹ и 2¹.

Предлагаемый электропривод работает следующим образом. При поступлении знакопеременных импульсов в катушку 3 ротор совершает шаговое перемещение, как это показано в верхней части каждого из изображений по фиг.6а-м. Благодаря наличию широкого зубца 5₃ в центральной части роторного диска часть магнитного потока поляризующего магнита 4 перераспределяется между правым и левым дополнительными магнитопроводами 6₁ в зависимости от изменения положения ротора 5 (один из его зубцов помечен звездочкой). Благодаря зубцам магнитопроводов 7₂, примыкающим непосредственно к магнитопроводам 7₁ с изменением распределения поляризующего магнитного потока магнита 3 изменяется и положение ротора 6.

Как следует из фиг.6, коэффициент магнитной редукции для рассмотреной конструкции часового электропривода составляет
K = , где Z6₁ - число зубцов ротора 6;
Z5₃ - число "широких" зубцов в центре ротора 5.

У электроприовда (фиг. 1-5) число зубцов 5₃ в центре ротора 5 равно двум. Число зубцов у ротора 6 (фиг.5) равно 24. Следовательно, обеспечивается магнитная редукция с передаточным отношением 1:12. Ротор 5 имеет два ряда по 30 пазов, что соответствует шагу в 6^о, т.е. 1 раз в минуту.

Таким образом, указанные конструктивные особенности обеспечивают выполнение электропривода без механического редуктора с минимальным аксиальным размером (например, для часов).

Использование: приборы точной механики, приборы времени. Сущность изобретения: торцовая индукторная электрическая машина однофазного тока содержит зубчатый дисковый ротор и явнополюсный статор с двумя дисковыми магнитопроводами, между которыми установлен кольцевой аксиально намагниченный постоянный магнит, и с кольцевой обмоткой, установленной коаксиально постоянному магниту. Полюса статора и ротора выполнены в виде двух групп зубцов, концентрично и равномерно распределенных по окружности, площади пазов в группах выполнены одинаковыми и пазы внешней группы смещены по отношению к пазам внутренней группы на четверть зубцового деления, причем полюса статора выполнены на одном из прилегающих к магниту дисков, на другом диске магнитопровода статора, на обращенной к зубцам диска ротора цилиндрической поверхности, выполнены дополнительные фиксирующие пазы, число которых в два раза больше числа пазов в каждой из упомянутых групп и ширина одинакова с дополнительными пазами на зубцах ротора. 1 з.п.ф-лы, 6 ил.

1. ТОРЦЕВАЯ ИНДУКТОРНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА ОДНОФАЗНОГО ТОКА, содержащая зубчатый ротор и статор с дисковыми магнитопроводами, между которыми установлена кольцевая обмотка и коаксиальный обмотке, кольцевой аксиально намагниченный постоянный магнит, полюса статора и ротора выполнены в виде двух групп концентрично и равномерно распределенных по окружности пазов, площади пазов в группах выполнены одинаковыми, а пазы внешней группы смещены по отношению к пазам внутренней группы на четверть зубцового деления, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности фиксации ротора при использовании в качестве шагового двигателя, полюса статора выполнены на одном из прилегающих к магниту дисков, на другом диске магнитопровода статора на обращенной к зубцам диска ротора цилиндрической поверхности выполнены дополнительные фиксирующие пазы, число которых в два раза больше числа пазов в каждой из упомянутых групп, а ширина одинакова с дополнительными пазами на зубцах ротора. 2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей машины путем обеспечения способности к работе с согласованным перемещением не имеющих между собой жесткой механической связи соосных валов, установленных в центральных отверстиях дисков магнитопровода, снабжена дополнительным зубчатым ротором, между дополнительным и основным роторами размещен с зазорами дополнительный зубчатый магнитопровод и в основном роторе выполнены дополнительные зубцы напротив зубцов дополнительного ротора.