Изобретение относится к электрическому двигателю, имеющему замкнутую магнитную цепь, включающую торцевые элементы корпуса, в котором установлен вал двигателя.
Из авторского свидетельства СССР N 1494153, H 02 K 23/02, 1989 г., известен электрический двигатель с замкнутой круговой цепью намагничивания, содержащий корпус, якорь, закрепленный с возможностью вращения в двух торцевых элементах корпуса, и пару полюсов, образованных отдельными сердечниками из магнитного материала и связанными с ними обмотками. По меньшей мере один из торцевых элементов корпуса выполнен из немагнитного материала, благодаря чему образуется замкнутый путь магнитного потока между двумя полюсами. Каждый из торцевых элементов корпуса снабжен катушкой обмотки возбуждения, установленной в торцевой части корпуса. Однако такое расположение обмоток возбуждения приводит к снижению КПД двигателя вследствие потерь магнитного потока.
Задачей изобретения является создание электрического двигателя, имеющего более высокий КПД за счет снижения потерь магнитного потока.
Задача изобретения решается тем, что в электрическом двигателе, содержащем ротор, закрепленный с возможностью вращения в двух торцевых элементах корпуса, по меньшей мере один из которых выполнен из материала с высокой магнитной проницаемостью, и полюса для формирования магнитного поля, имеющие отдельные сердечники из материала с высокой магнитной проницаемостью, соединенные с указанным торцевым элементом корпуса, благодаря чему образуется замкнутый путь магнитного потока между полюсами, согласно изобретению обмотки возбуждения намотаны вокруг сердечников полюсов, а указанный торцевой элемент корпуса включает цилиндрическую деталь, выполненную из немагнитного материала, для предотвращения замыкания магнитного потока через вал двигателя.
Расположение обмоток возбуждения вокруг полюсов вместе с использованием немагнитной цилиндрической детали в торцевом элементе корпуса двигателя позволяет уменьшить потери магнитного потока и повысить тем самым КПД двигателя.
В одном из вариантов выполнения изобретения оба торцевых элемента корпуса выполнены из материала с высокой магнитной проницаемостью.
В другом из вариантов выполнения изобретения один из торцевых элементов корпуса выполнен из материала с высокой магнитной проницаемостью, а другой - из немагнитного материала.
Предпочтительно один из торцевых элементов корпуса выполнен в виде открытой чашки.
В одном из вариантов выполнения изобретения каждый из сердечников удерживается боковыми сжимающими усилиями.
В другом из вариантов выполнения изобретения каждый из сердечников закреплен с помощью винта.
Особенностью данного электрического двигателя является то, что магнитная цепь (магнитопровод) проходит в аксиальном направлении (вдоль оси вала) и образована торцевым элементом корпуса. Вместо обычного магнитопровода, проходящего по окружности вокруг оси двигателя, в данном двигателе магнитопровод образован торцевым элементом корпуса двигателя.
Предложенный электрический двигатель по сравнению с двигателями обычной конструкции имеет следующие преимущества: можно использовать открытое исполнение ротора, что дает лучшие условия для охлаждения; уменьшается общая высота двигателя, что облегчает размещение двигателя в пространстве; уменьшается вес и стоимость двигателя; ротор с открытой поверхностью можно при необходимости использовать непосредственно в качестве приводного элемента.
На фиг. 1 изображен двигатель, имеющий замкнутую магнитную цепь, включающую торцевые элементы корпуса; на фиг. 2 представлен вид сверху на двигатель фиг. 1 в разрезе.
Двигатель содержит ротор 100, который может представлять собой ротор переменного или постоянного тока с щеточным узлом или бесщеточный; ротор с постоянными магнитами или с обмоткой возбуждения; ротор с контактными кольцами или с коллектором или короткозамкнутый ротор; дисковый, цилиндрический или конический ротор. Вращающаяся поверхность ротора обеспечивает взаимодействие с магнитным полем.
Двигатель содержит также отдельный железный сердечник 103 полюса, выполненный из материала с высокой магнитной проницаемостью для намотки вокруг него обмотки возбуждения. Сердечник 103 соединяется с аксиальными торцевыми элементами корпуса из магнитопроницаемого материала и может быть также выполнен непосредственно из постоянного магнита. Кроме того, двигатель содержит обмотку возбуждения 104, через которую протекает ток, образующий магнитное поле, и аксиальный торцевой элемент 105 корпуса, выполненный из магнитопроницаемого материала (с низкими потерями на вихревые токи и перемагничивание на переменном токе).
Возможны следующие варианты выполнения торцевых элементов корпуса в комбинации с ротором и сердечниками полюса.
(1) Оба торцевых элемента корпуса выполнены из материала с высокой магнитной проницаемостью (с низкими потерями на вихревые токи и перемагничивание на переменном токе) с боковым креплением к каждому магнитному полюсу.
(2) Один торцевой элемент корпуса выполнен из материала с высокой магнитной проницаемостью, с боковым креплением к каждому магнитному полюсу, а другой выполнен из немагнитного материала.
(3) Один торцевой элемент выполнен в форме открытой чашки, а другой торцевой элемент и передний элемент выполнены из материала с высокой магнитной проницаемостью (с низкими потерями на вихревые токи и перемагничивание на переменном токе), при этом магнитный полюс радиально закреплен с помощью связующего или винта или надежно удерживается боковыми сжимающими усилиями.
(4) Один торцевой элемент выполнен в форме открытой чашки из материала с высокой магнитной проницаемостью (с низкими потерями на вихревые токи и перемагничивание на переменном токе), а другой выполнен из немагнитного материала, при этом магнитный полюс радиально закреплен с помощью связующего или винта или надежно удерживается боковыми сжимающими усилиями.
(5) Торцевой элемент целиком отлит из материала с высокой магнитной проницаемостью (с низкими потерями на вихревые токи и перемагничивание на переменном токе) и соединен с магнитным полюсом.
(6) Оба торцевых элемента выполнены из материала с высокой магнитной проницаемостью (с низкими потерями на вихревые токи и перемагничивание на переменном токе) в форме симметричной структуры из чашек, а магнитный полюс надежно удерживается боковыми сжимающими усилиями.
(7) Торцевой элемент выполнен из материала с высокой магнитной проницаемостью (с низкими потерями на вихревые токи и перемагничивание на переменном токе) в форме открытой чашки, одной стороной соединенной с ротором.
При использовании торцевых элементов из материала с высокой магнитной проницаемостью (с низкими потерями на вихревые токи и перемагничивание на переменном токе) в торцевом элементе устанавливают цилиндрическую деталь, выполненную из немагнитного материала и служащую для разделения магнитного потока, либо из немагнитного материала выполняют вал, чтобы избежать образования магнитного потока, замыкающегося через вал между подшипниками.
Преимуществом данного изобретения является устранение кругового контура намагничивания (участка магнитной цепи) вокруг каждого из магнитных полюсов, в результате чего можно использовать открытое исполнение ротора и тем самым улучшить вентиляцию; при необходимости открытый ротор может непосредственно действовать как приводной элемент в специальных областях применения. К тому же, благодаря устранению магнитопровода, уменьшается высота двигателя, что облегчает размещение двигателя в пространстве.
При необходимости, чтобы избежать запыления, можно закрыть открытую часть ротора кожухом из тонкого немагнитного материала.
Электрический двигатель, содержит корпус, имеющий два торцевых элемента, в которых установлен вал ротора 100. Магнитные полюса 103 с обмотками 104 возбуждения прикреплены к корпусу. Двигатель имеет замкнутый контур намагничивания, проходящий через торцевые элементы 105. Электромагнитное поле формируется в контуре намагничивания вдоль оси двигателя, что уменьшает рассеяние магнитного потока и, следовательно повышается К.П.Д. 5 з.п.ф-лы, 2 ил.
| SU, авторское свидетельство, 1494153, H 02 K 23/02, 1989. |
