СТАТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА С ПОСТОЯННЫМИ МАГНИТАМИ Российский патент 1996 года по МПК H02K1/17 

Изобретение относится к электрическим машинам, в частности к электрическим двигателям постоянного тока с постоянными магнитами, и может быть использовано в электропроводах промышленных роботов, манипуляторов и гибких автоматических линий.

Известен электродвигатель постоянного тока с цилиндрическим воздушным зазором и возбуждением от постоянных магнитов (1), содержащий шихтованный пакет статора с прорезями, выполненными по замкнутому многоугольному контуру, и постоянные магниты в виде пластин, установленных в прорезях. Многоугольный контур проходит непосредственно от одного из концов используемой части полюсов, таким образом каждая пара магнитов образует полюс определенной полярности.

Недостатком такой конструкции является малая величина рабочего магнитного потока из-за неполного использования объема статора, из-за наличия воздушных зазоров между стенками прорезей статора и рабочими поверхностями магнитов.

Известен электродвигатель с постоянными магнитами (2), содержащий две торцевые крышки, группу ферромагнитных внутренних полюсных деталей, прикрепленных концами к торцевым крышкам. Плоские постоянные магниты содержат внутренние полюсы, которые расположены по внутренних поверхностях, прикрепленных к плоским наружным поверхностям внутренних полюсных деталей. Постоянные магниты содержат такие наружные полюсы, которые расположены в наружных поверхностях, представляющих собой грани прямоугольной призмы. Группа ферромагнитных наружных деталей содержит внутренние плоские поверхности, прикрепленные к наружным плоским поверхностям постоянных магнитов. Каждая из наружных полюсных деталей связана с одной плоской наружной поверхностью каждого из двух соседних магнитов, образуя замкнутую ферромагнитную цепь.

Недостатками такой конструкции являются ее сложность из-за наличия большого количества элементов магнитной системы и их закрепления, низкие выходные характеристики электродвигателя из-за значительных потоков рассеяния, повышенный расход обмоточной меди из-за необходимости выполнения скоса пазов на якоре.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является статор электрической машины постоянного тока (3), содержащий немагнитный корпус, полюсные сердечники, выполненные в виде усеченных пирамид и прикрепление верхним основанием к немагнитному корпусу с помощью винтов. К одному полюсному сердечнику прилегают четыре плоских трапецеидальных магнита. Магнитомягкие ярма выполнены в виде скоб, замыкающие поверхности разноименной полярности постоянных магнитов близлежащих полюсов.

Недостатками такой конструкции являются высокий уровень шума и вибрации при отсутствии скоса пазов на якоре и повышенный расход обмоточной меди при выполнении скоса пазов на якоре.

Цель изобретения -- упрощение конструкции и улучшение виброакустических характеристик электродвигателя путем уменьшения уровня магнитного шума и вибрации.

Поставленная цель достигается тем, что в известном статоре электрической машины постоянного тока с постоянными магнитами, содержащем немагнитный корпус, полюсные сердечники в виде усеченных четырехугольных пирамид, верхним основанием прикрепленных к немагнитному корпусу статора, плоские постоянные магниты, установленные на боковых поверхностях полюсных сердечников, внешнее магнитомягкое ярмо, замыкающее разноименные поверхности постоянных магнитов близлежащих полюсов, ярмо выполнено в виде полого цилиндра с прямоугольными коническими отверстиями, в которых установлены полюсные сердечники повернутые вокруг своей оси так, что одна диагональ нижнего основания полюсного сердечника параллельна оси электродвигателя.

На фиг. 1 изображен общий вид статора электрического двигателя постоянного тока с постоянными магнитами в разрезе.

На фиг.2 изображен вид сверху сечения, проходящего через полюсный сердечник.

Статор электрического двигателя постоянного тока с постоянными магнитами имеет немагнитный корпус 1, полюсные сердечники 2. Полюсные сердечники 2, выполнены в виде усеченных четырехугольных пирамид, верхним основанием они прикреплены с помощью винтов 3 к немагнитному корпусу 1. К одному полюсному сердечнику прилегает одноименной полярностью четыре плоских трапецеидальных постоянных магнита 4. Ось намагниченности постоянных магнитов перпендикулярна плоскости прилегания магнита к полюсному сердечнику. К одному полюсному сердечнику прилегают одноименной полярностью четыре постоянных магнита 4. Магнитомягкое ярмо 5 выполнено в виде полого цилиндра с прямоугольными коническими отверстиями, в которые устанавливают полюсы, образуя замкнутую магнитную цепь статора. Конусность отверстий направлена к внешней поверхности ярма 5, а оси отверстий перпендикулярны оси статора. Количество отверстий равно количеству полюсов. Четырехугольные конические отверстия выполняют так, чтобы одна из его диагональных плоскостей проходила через ось ярма 5, тогда при установке в них полюсных сердечников достигается параллельность одной из диагоналей нижнего основания полюсного сердечника 2 и оси электродвигателя, что соответствует повороту полюсного сердечника 2 вокруг своей оси на 90^o.

В заявляемом статоре электродвигателя постоянного тока с постоянными магнитами достигают упрощение конструкции за счет того, что ярмо 5 выполнено в виде единого полого цилиндра с прямоугольными коническими отверстиями для полюсов.

При сборке и закреплении магнитной системы, полюсные сердечники 2 перемещают с помощью винтов 3 в радиальном направлении от оси статора к периферии, при этом за счет наклона боковых граней полюсного сердечника 2, уклон которых направлен в сторону перемещения, а стенки конических отверстий имеют обратный уклон, происходит плотное прижатие всех постоянных магнитов 4 к стенкам конусного отверстия ярма 5 и к боковым граням полюсного сердечника 2.

А за счет того, что прямоугольные конусные отверстия в ярме выполнены таким образом, что одна из двух диагональных плоскостей полюсного сердечника проходит через ось статора, то при закреплении полюсов в ярме 5 одна из диагоналей четырехугольного основания сердечника полюса 2 будет параллельна оси электродвигателя, что обеспечивает получение скоса пазов на статоре без снижения рабочего магнитного потока, этим достигают снижения уровня шума и вибрации. Кроме того снижается расход обмоточный меди в электродвигателе, так как скос пазов на якоре не выполняют, и упрощается намотка якоря.

Использование изобретения: относится к области электрических машин и может быть использовано в электродвигателях постоянного тока, применяемых в электроприводах промышленных роботов, манипуляторов и в системах автоматики. Сущность изобретения: статор электрического двигателя постоянного тока содержит немагнитный корпус, полюсные сердечники в виде усеченных четырехугольных пирамид, плоские постоянные магниты, внешнее магнитомягкое ярмо. Ярмо выполнено в виде полого цилиндра с прямоугольными коническими отверстиями, в которых установлены полюсные сердечники, повернутые вокруг своей оси так, что одна диагональ нижнего основания полюсного сердечника параллельна оси электродвигателя. 2 ил.

Статор электрического двигателя постоянного тока с постоянными магнитами, содержащий немагнитный корпус, полюсные сердечники в виде усеченных четырехугольных пирамид, верхним основанием прикрепленных к немагнитному корпусу статора, плоские постоянные магниты, установленные на боковых поверхностях полюсных сердечников, внешнее магнитомягкое ярмо, замыкающее разноименные поверхности постоянных магнитов близлежащих полюсов, отличающийся тем, что ярмо выполнено в виде цилиндра с прямоугольными коническими отверстиями, в которых установлены полюсные сердечники, при этом одна из диагоналей нижнего основания полюсного сердечника параллельна оси электродвигателя.