ДВИГАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА Российский патент 1996 года по МПК H02K7/106 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве двигателя переменного тока с регулируемым диапазоном частот вращения.

Известен двигатель переменного тока, содеpжащий якорь в виде тела вращения, установленный в двух подшипниках ротор с валом, два дополнительных подшипника, коллектор, электрически связанный с катушками якоря, и узел для регулирования скорости вращения якоря.

Известное устройство не позволяет снижать число оборотов выходного вала до нескольких десятков в минуту, имеет низкую точность передачи вращения, высокие потери на шум, трение и нагрев в подвижных элементах.

Сущность изобретения заключается в том, что узел для регулирования скорости вращения якоря выполнен в виде расположенных в полостях якоря равномерно по окружности грузов с силовыми органами для их радиального перемещения, якорь снабжен двумя валами-крышками, на шейках которых установлены упомянутые дополнительные подшипники, на одном валу-крышке расположен коллектор, а по продольной его оси выполнено отверстие, связанное полостями с силовыми органами, при этом валы-крышки снабжены тормозными колодками, взаимодействующими с ротором.

Это позволяет обеспечить точное регулирование частоты вращения и плавность вращения рабочего органа при малых частотах его вращения.

На фиг. 1 представлен предлагаемый двигатель, продольный разрез; на фиг. 2 участок статора с механизмом подъема.

Двигатель переменного тока содержит ротор 1 в виде тела вращения, установленный в двух подшипниках 2, якорь 3 в виде тела вращения. В якоре 3 размещены электромагнитные катушки 4, и он снабжен двумя валами-крышками 5, на шейках 6 которых установлены дополнительные подшипники 7, закрепленные в стойках 8, которые жестко зафиксированы на основании 9. Один вал-крышка 5 имеет на конце рабочий орган в виде вала 10, например, со шпоночным пазом. Другой снабжен коллектором 11, взаимодействующим со щетками 12 и электрически связанным с катушками 4, а по продольной оси его выполнено отверстие 13. В якоре 3 радиально выполнены полости, в которых размещены силовые органы 14, на концах которых установлены грузы 15 с возможностью выдвижения. Силовые органы 14 связаны между собой каналом 16, а также с отверстием 13, например, при помощи кольцевой полости 17. В случае, если в качестве силовых органов 14 используются силовые цилиндры, то по каналам 13, 16 и 17 будет подаваться воздух или масло, если электромагниты, то электрический ток по проводам. Грузы 15 могут быть выполнены в виде лопастей (см.фиг.2), установленных на осях 18 и шарнирно связанных со штоками силовых органов 14. Валы крышки 5 снабжены тормозными колодками 19, взаимодействующими с ротором 1.

Двигатель работает следующим образом.

При подаче энергии на щетки 12 ток поступает на коллектор 11, а далее на катушки 4, которые создают вращающееся магнитное поле. Под его действием ротор 1 и якорь 3 начинают вращаться во взаимно противоположные направления. Частота вращения каждого из них зависит от момента инерции, трения, массы и размеров. Валы-крышки 5 упираются в наружные кольца подшипников 2. Чем больше валы-крышки стянуты в направлении друг друга, тем меньше зазор в подшипниках 2, тем больше в них момент сопротивления. Таким образом, пропорционально увеличивается площадь контакта тормозных колодок 19 с ротором 1, а следовательно, и момент сопротивления вращению ротора 1. Вращение от якоря 3 передается валу-крышке 5, с вала 10 которого снимается полезная работа. Частоту вращения вала 10 можно рассчитать заранее, зная характеристики ротора 1 и якоря 3. Кроме того, она может быть изменена в определенном диапазоне: через центральное отверстие 13, кольцевую полость 17, каналы 16 рабочее тело подается в штоковую полость силовых цилиндров 14, на штоках которых установлены грузы 15, которые выдвигаются, увеличивая момент инерции якоря 3. При этом он начинает вращаться медленнее, а следовательно, и вал 10. Устанавливается более низкая частота вращения. Используя различные конструкции силовых органов 14, можно менять частоту вращения дискретно или плавно. Грузы 15 могут быть выполнены в виде лопастей, попеременно направленных навстречу друг другу по окружности якоря 3, при этом их выдвижение увеличивает момент инерции за счет сопротивления воздуха. Возврат грузов 15 может осуществляться, например, пружинами. Использование предложенного технического решения позволяет при установленном на роторе 1 моменте сопротивления поддерживать стабильную частоту вращения якоря 3 или при необходимости регулировать ее в некотором диапазоне.

Использование: изобретение относится к машиностроению. Сущность изобретения: с целью регулирования частоты вращения и увеличения плавности вращения устройство снабжено дополнительной парой подшипников, парой валов-крышек, выдвигаемыми грузами и силовыми органами. При этом один вал-крышка содержит центральное отверстие, связанное с силовыми органами, и коллектор, а второй - рабочий вал. Валы-крышки установлены с возможностью регулируемого осевого перемещения и снабжены тормозными колодками, установленными с возможностью взаимодействия с ротором. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. Двигатель переменного тока, содержащий якорь в виде тела вращения, установленный в двух подшипниках ротор с валом, два дополнительных подшипника, коллектор, электрически связанный с катушками якоря, и узел для регулирования частоты вращения якоря, отличающийся тем, что последний выполнен в виде расположенных в полостях якоря равномерно по окружности грузов с силовыми органами для их радиального перемещения, якорь снабжен двумя валами-крышками, на шейках которых установлены упомянутые дополнительные подшипники, на одном валу-крышке расположен коллектор, а по продольной оси его выполнено отверстие, связанное полостями с силовыми органами, при этом валы-крышки снабжены тормозными колодками, взаимодействующими с ротором. 2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что грузы выполнены в виде лопастей, попеременно направленных одна навстречу другой по окружности якоря.