ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРИВОД, СОДЕРЖАЩИЙ БОЛЕЕ ОДНОГО ВОЗБУЖДАЕМОГО ПОСТОЯННЫМ МАГНИТОМ РОТОРА (ВАРИАНТЫ), И БРИТВА Российский патент 2000 года по МПК H02K21/16 H02K16/02 

Изобретение относится к электрическому приводу, содержащему более одного возбуждаемого постоянным магнитом ротора и электрически возбуждаемый статор, который образует по три полюса статора для каждого ротора.

Изобретение также относится к бритве, содержащей корпус и множество бреющих головок, где каждая бреющая головка имеет нож.

В патенте FR 726584 описан электродвигатель, имеющий множество роторов. Этот электродвигатель является однофазным двигателем, в котором обмотки якоря расположены на статоре. Обмотки якоря взаимодействуют с возбуждаемыми постоянным магнитом роторами. Поскольку он функционирует с двухполюсными башмаками на ротор и только с одним основным путем магнитного потока, эта система весьма нестабильна без принятия каких-либо дополнительных мер. Следовательно, предпринимаются дополнительные меры, например устанавливаются дополнительные вспомогательные полюсные башмаки с катушками, которые располагаются на статоре, для обеспечения возможности запуска в одном направлении вращения. В результате имеется дополнительное средство, которое необходимо только во время запуска и которое ведет к увеличению габаритов двигателя и делает его неэкономичным.

Для приведения в действие вращающихся ножей ротационных бритв для сухого бритья обычно приводное движение электродвигателя распределяется и передается на множество ножей через механизм привода. Эта конструкция приводной системы приводит к значительной осевой длине и повышает нежелательный шум.

Целью изобретения является создание электродвигателя, содержащего два или три ротора, в котором требуется только три катушки обмотки якоря для запуска двигателя в данном направлении вращения.

Другой целью изобретения является создание бритвы с очень плоской конструкцией.

В соответствии с изобретением эта цель достигается посредством того, что устройство содержит три ротора, каждый из которых связан с первым, вторым и третьим статорными полюсами, причем
- каждый первый полюс статора ротора соединен с первым полюсом статора другого ротора посредством железного ярма;
- каждый второй полюс статора ротора соединен с третьим полюсом статора другого ротора посредством железного ярма;
- каждые последние соединения объединены на ярме обратного магнитного потока посредством одного элемента железного ярма;
- каждый из трех элементов железного ярма, объединенный на ярме обратного магнитного потока, окружен катушкой возбуждения;
- первый, второй и третий полюса статора расположены в одной и той же кольцевой последовательности для всех роторов.

Таким образом, требуются только три катушки возбуждения и гарантируется правильный запуск всех трех роторов в одном и том же направлении.

В другом варианте осуществления изобретения устройство содержит два ротора, где каждый ротор связан с первым, вторым и третьим полюсами статора, причем
- первые полюса статора соединены посредством железного ярма, вторые полюса статора соединены посредством железного ярма, третьи полюса статора соединены посредством железного ярма,
- каждое из упомянутых соединений железным ярмoм окружено катушкой возбуждения,
- первый, второй и третий полюса статора расположены в одной и той же кольцевой последовательности.

Таким образом, требуются только три катушки возбуждения и гарантируется правильный запуск обоих роторов в одном и том же направлении.

Катушки возбуждения в обоих вариантах осуществления изобретения предпочтительно являются электронно коммутируемыми.

Бритва согласно изобретению отличается тем, что она содержит электрический привод согласно изобретению, причем каждый нож выполнен с возможностью приведения его в действие соответствующим ротором привода.

При использовании такой конструкции можно обойтись без привода, который ведет к увеличению общей длины и увеличивает шум и потери. Это особенно выгодно для бритв сухого бритья.

Далее изобретение будет более подробно описано со ссылкой на чертежи, на которых:
фиг. 1 представляет основную схему устройства электрического привода, содержащего три возбуждаемых постоянным магнитом ротора и три катушки возбуждения, расположенных в статоре таким образом, что образуют трехфазный электродвигатель, причем три оси роторов расположены по совокупности в точках пересечения окружности с тремя разнесенными друг от друга на 120^o радиусами;
фиг. 2 - изометрический вид показанного на фиг. 1 привода, содержащего три возбуждаемых постоянным током ротора и три катушки возбуждения в расположении с намагниченными в радиальном направлении дисками четырехполюсных роторов;
фиг. 3 - показанный на фиг. 1 и 2 привод с изъятыми роторами и изъятым элементом железного ярма, причем этот элемент соединяет соответствующие конфигурации из трех конфигураций полюсов статора;
фиг. 4 - показанный на фиг. 1 привод в расположении с осевым магнитным потоком;
фиг. 5 - показанный на фиг. 4 привод с изъятыми роторами и изъятым элементом железного ярма, причем этот элемент соединяет соответствующие конфигурации из трех конфигураций полюсов статора;
фиг. 6 - основная схема электрического привода, содержащего два возбуждаемых постоянным магнитом ротора и три катушки возбуждения, расположенных в статоре таким образом, что образуется трехфазный электродвигатель, где две оси роторов расположены рядом;
фиг. 7 - вид в изометрии показанного на фиг. 6 привода, содержащего два возбуждаемых постоянным магнитом ротора и три катушки возбуждения в расположении с намагниченными в осевом направлении дисками четырехполюсных роторов;
фиг. 8 - вид спереди бритвы согласно настоящему изобретению;
фиг. 9 - вид в поперечном разрезе показанной на фиг. 9 бритвы.

Показанный на фиг. 1 электрический привод имеет три возбуждаемых постоянным магнитом ротора 3, оси 3S которых проходят через точки пересечения S между окружностью 4 и разнесенными друг от друга на 120^o радиусами 5, расходящимися из центра M окружности. Каждый из цилиндрических роторов 3 связан с тремя полюсами 7.1, 7.2, 7.3 статора, которые отделены от окружности цилиндра воздушными зазорами 6. Три из этих полюсов 7.1 статора, которые расположены внутри окружности 4, соединяются посредством элементов железного ярма j₁. Полюса 7.2 и 7.3 статора, расположенные с внешней стороны окружности 4, соединены попарно через перемычки j₂ ярма. Эти перемычки j₂ ярма в свою очередь подсоединены к элементам j₃ ярма, на которых расположены катушки 10. Своими концами, которые удалены от перемычек j₂ ярма, все элементы железного ярма j₃ в магнитном отношении соединяются посредством ярма обратного магнитного потока j₄. Железное ярмо j₁ полюса 7.1, 7.2 и 7.3 статора, соединяющие их перемычки j₂ ярма, железное ярмo j₃ и ярмо обратного потока j₄ состоят из твердого железа или электрического листового железа.

Оси роторов не должны проходить через окружность. Возможны также другие расположения элементов относительно друг друга.

На основной схеме фиг. 1 электродвигатель выглядит сравнительно большим, но на самом деле это не так. Для иллюстрации габаритов на фиг. 2 и 3 показан вариант осуществления изобретения с радиальным направлением магнитного потока, а на фиг. 4 и 5 показан вариант осуществления изобретения с осевым направлением магнитного потока.

Каждый ротор 3 может вращаться в магнитном поле полюсов 7 статора. Как видно на фиг. 3, полюса 7.1 статора внутри окружности 4 образованы на соединенных между собой элементах железного ярма j₁, которые расположены ниже центрального железного ярма j₄ и изолированы в магнитном отношении от него. На фиг. 3 видны три соответствующих полюса 7.1, 7.2, 7.3 статора, между которыми могут вращаться роторы 3. Каждый полюс 7.2 и 7.3 статора ведет к перемычке j₂ ярма, которые соединяются элементами железного ярма j₃, на которых находятся катушки возбуждения 10. Центральный элемент j₄ в этом случае образует ярмо обратного магнитного потока между элементами железного ярма j₃. Для ясности на фиг. 3 показаны три ротора и элемент железного ярма j₁, отделенные от других железных элементов электродвигателя и катушек возбуждения 10.

Роторы 3 состоят из двухполюсного или четырехполюсного магнитного материалa с радиальным намагничиванием, прилегающего к воздушному зазору 6. В воздушном зазоре северные полюса и южные полюса чередуются в круговом направлении, и можно использовать сердечник полюса из материала - магнитомягкого железа.

На фиг. 4 и 5 показана конструкция электродвигателя, имеющая осевое направление магнитного потока в роторах 4, но соответствующая показанной на фиг. 1 основной схеме. Полюса 7.1а, 7.2а, 7.3а статора примыкают к торцевым поверхностям 3a роторов на расстоянии от воздушного зазора 6 таким образом, что они проходят над верхними периферийными участками 3b роторов с намагничиванием в осевом направлении. Полюса 7.2a, 7.3a соединены между собой перемычками j_2a ярма. Перемычки j_2a ярма соединены элементами железного ярма j_3a с расположенными на них катушками возбуждения 10. В центре элементы железного ярма j_3a также соединены посредством центрального железного ярма j_4a.

Каждый ротор 3 содержит в себе два уложенных слоями диска 3c, 3d. Диск 3c, примыкающий к воздушному зазору 6, состоит из двухполюсного или четырехполюсного магнитного материала с намагничиванием в осевом направлении. Северные и южные полюса в этом случае чередуются в кольцевом направлении в воздушном зазоре. Диск 3d, который удален от воздушного зазора, состоит из материала магнитомягкого железа и образует сердечник полюса.

Показанный на фиг. 6 электрический привод содержит два возбуждаемых постоянным магнитом ротора 3, оси 3S которых расположены на расстоянии A друг от друга. Каждый из цилиндрических роторов 3 связан с тремя полюсами 7.1a, 7.2b, 7.3b статора, которые отделены от периферии цилиндров воздушным зазором 6 и которые соединены попарно посредством перемычек j_2b ярма. На этих перемычках j_2b ярма расположены катушки возбуждения 10. Полюса 7.1b, 7.2b и 7.3b статора состоят из твердого железа или листового электротехнического железа. Возбуждаемые постоянным магнитом роторы 3 состоят из материала постоянного магнита и намагничены в направлении по диаметру.

На основной схеме фиг. 6 показана точка пересечения 11 двух перемычек j_2b ярма, которые в этом месте не соединены в магнитном отношении. Для иллюстрирования действительной конструкции на фиг. 7 показан четырехполюсный электродвигатель с осевым направлением магнитного потока.

Каждый ротор 3 может вращаться в магнитном поле полюсов 7b статора. На фиг. 7 показаны три соответствующих полюса 7.1b, 7.2b, 7.3b статора, между которыми могут вращаться роторы 3b. Полюса 7.1b, 7.2b, 7.3b примыкают к верхним торцевым поверхностям 3a роторов 3 и находятся на расстоянии от воздушного зазора 6, так что они проходят над верхними периферийными участками 3b роторов, имеющих намагничивание в осевом направлении.

Полюса 7.2b, 7.3b статора соединены перемычками j_2b ярма, которые в свою очередь несут на себе катушки возбуждения 10.

Каждый ротор 3 содержит два расположенных слоями диска 3c, 3d. Диск 3c, граничащий с воздушным зазором 6, состоит из двухполюсного или четырехполюсного намагниченного в осевом направлении магнитного материала. Северные и южные полюса в этом случае чередуются в воздушном зазоре в кольцевом направлении. Диск 3d, который находится на расстоянии от воздушного зазора, состоит из магнитомягкого материала - железа и образует сердечник полюса.

На фиг. 6 показан двухроторный электродвигатель в виде электродвигателя с радиальным магнитным потоком, а на фиг. 7 он показан в виде электродвигателя с осевым магнитным потоком. Точно так же, как и в случае трехроторного электродвигателя, в этом случае можно выбирать по желанию конфигурацию либо с радиальным магнитным потоком, либо с осевым магнитным потоком.

Таким образом, можно конструировать электрические приводы с двумя или тремя роторами в соответствии с требованиями. Общим для всех роторов является то, что они имеют количество пар полюсов p = 1 или 2 и намагничиваются либо в осевом, либо в радиальном направлении в зависимости от конструктивных требований.

Коммутация катушек возбуждения выполняется электронным путем.

На фиг. 8 показан вид спереди бритвы согласно изобретению. Бритва 20 содержит корпус 21 и множество головок 23 для бритья.

На фиг. 9 показан вид представленной на фиг. 8 бритвы в поперечном разрезе по плоскости I-I, показанной на фиг. 8. Бритва 20 содержит в себе электрический привод 22 согласно изобретению. Электрический привод 22 расположен рядом с бреющими головками 23. Бреющие головки 23 содержaт ножи 24. Ножи 24 приводятся в действие непосредственно осями 25, которые соединены с роторами 3 привода 22.

Электрический привод 22 предназначен, в частности, для приведения в действие маленьких вращающихся деталей типа ножей 24 в бреющих головках 23 бритв 20 с тремя головками. До настоящего времени все ножи приводились в действие вместе одним электродвигателем через механизм привода. С одной стороны, такой привод занимает сравнительно большое место, и, с другой стороны, привод увеличивает ясно слышимый шум и потери на трение. Электрический привод 22 позволяет каждому одному из роторов 3 взаимодействовать с соответствующим одним из ножей 24. Таким образом, бритва 20, содержащая, например, две или три бреющих головки 23, может иметь очень плоскую конструкцию.

Изобретение относится к области электротехники и касается особенностей выполнения электрических приводов, ротор которых содержит постоянные магниты, а статор является электрически возбуждаемым. Технический результат состоит в уменьшении габаритов двигателя, не имеющего средства, необходимого только во время запуска, что делает двигатель более экономичным. Такие приводы предлагается использовать в бритвах очень плоской конструкции, в которых отсутствует нежелательный шум. Сущность изобретения состоит в том, что по одному варианту привод содержит три ротора и статор с тремя полюсами, которые определенным образом соединены друг с другом посредством трех элементов железного ярма. Соединения полюсов статора объединены ярмом обратного магнитного потока, каждый из трех элементов магнитного ярма окружен катушкой возбуждения, при этом первый, второй и третий полюса статора расположены в одной и той же кольцевой последовательности для всех роторов. Согласно второму варианту выполнения привода он содержит статор с тремя полюсами и два ротора, каждый из которых связан с первым, вторым и третьим полюсами статора для каждого из роторов. При этом первые полюса статора для каждого из роторов соединены посредством железного ярма между собой, как вторые и третьи полюса статора для каждого из роторов. Каждое соединение одноименных полюсов статоров для каждого из роторов соединено железным ярмом, окружено катушкой возбуждения, а полюса статора для каждого из роторов расположены в одной и той же круговой последовательности. Бритва, содержащая любой из таких приводов, имеет нож, выполненный с возможностью приведения его в действие соответствующим ротором одного из таких приводов. 3 с. и 6 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Электрический привод, содержащий более одного возбуждаемого постоянным магнитом ротора и возбуждаемый электрическим путем статор, образующий три полюса статора для каждого из роторов, отличающийся тем, что он содержит три ротора, каждый из которых связан с первым, вторым и третьим полюсами статора, причем каждый первый полюс статора для каждого ротора соединен с первым полюсом статора для другого ротора посредством железного ярма, каждый второй полюс статора для каждого ротора соединен с третьим полюсом статора для другого ротора посредством железного ярма, каждые последние соединения полюсов статора железным ярмом объединены на ярме обратного магнитного потока посредством одного элемента железного ярма, каждый из трех элементов железного ярма, объединенный на ярме обратного магнитного потока, окружен катушкой возбуждения, первый, второй и третий полюса статора расположены в одной и той же кольцевой последовательности для всех роторов. 2. Привод по п.1, отличающийся тем, что катушки возбуждения выполнены с возможностью их коммутирования электронным путем. 3. Привод по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что роторы имеют двухполюсное или четырехполюсное радиальное намагничивание. 4. Привод по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что роторы имеют двухполюсное или четырехполюсное осевое намагничивание. 5. Электрический привод, содержащий более одного возбуждаемого постоянным магнитом ротора и возбуждаемый электрическим путем статор, образующий три полюса статора для каждого из роторов, отличающийся тем, что он содержит два ротора, каждый из которых связан с первым, вторым и третьим полюсами статора для каждого из роторов, причем первые полюса статора для каждого из роторов соединены посредством железного ярма, вторые полюса статора для каждого из роторов соединены посредством железного ярма, третьи полюса статора для каждого из роторов соединены посредством железного ярма, каждое из соединений полюсов статора железным ярмом окружено катушкой возбуждения, первый, второй и третий полюса статора для каждого из роторов расположены в одной и той же круговой последовательности. 6. Привод по п.5, отличающийся тем, что катушки возбуждения выполнены с возможностью их коммутирования электронным путем. 7. Привод по любому из пп.5 и 6, отличающийся тем, что роторы имеют двухполюсное или четырехполюсное радиальное намагничивание. 8. Привод по любому из пп.5 и 6, отличающийся тем, что роторы имеют двухполюсное или четырехполюсное осевое намагничивание. 9. Бритва, содержащая корпус и множество бреющих головок, каждая из которых имеет нож, отличающийся тем, что бритва содержит электрический привод по любому из предыдущих пунктов, причем каждый нож выполнен с возможностью приведения его в действие соответствующим ротором электрического привода.