ДВИГАТЕЛЬ ВЕНТИЛЬНЫЙ Российский патент 2003 года по МПК H02K21/14 H02K1/22 

Изобретение относится к области приборостроения и электротехники и может быть использовано, например, в качестве высокоскоростного привода для режущего инструмента в стоматологии или при проведении граверных и ювелирных работ, где требуется регулируемая скорость вращения режущего инструмента в диапазоне до 100000 об/мин.

Известен двигатель вентильный (машина электрическая), содержащий корпус, расположенные в корпусе якорь с обмоткой, ротор в виде вала с полостью под постоянный магнит, а также пару подшипников под концы вала, размещенные в корпусе [1].

Известен двигатель вентильный, содержащий корпус, соосно расположенный в корпусе магнитопровод якоря, обмотку и ротор в виде вала, в полости которого размещен постоянный магнит [2]. Недостатком вышеуказанных технических решений являются возникающие "вихревые токи", достигающие больших величин при повышенных скоростях вращения ротора (за счет высоких относительных скоростей между магнитом и "железом"), что приводит к перегреву двигателя и, как следствие, к необходимости создания принудительного охлаждения.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) к предлагаемому изобретению является двигатель вентильный, содержащий корпус, соосно расположенные в корпусе ротор с постоянным магнитом, магнитопровод якоря в виде полого цилиндра, жестко связанный с ротороми, и размещенную между ротором и магнитопроводом якоря первую обмотку, консольно закрепленную на корпусе [3].

Недостатком приведенной конструкции является пониженный крутящий момент, создаваемый на валу ротора (ввиду значительной длины консоли обмотки и магнитопровода, при создании значительных крутящих моментов, может произойти скручивание последних или срыв обмотки в месте ее крепления). Кроме того, при динамических нагрузках (во время удара двигателя при его случайном падении при эксплуатации) происходит изгиб магнитопровода в области пластических деформаций (за счет большой консольной части), что ведет к нарушению балансировки ротора и, как следствие, выходу двигателя из строя.

С помощью предлагаемого технического решения достигается новый технический результат, заключающийся в повышении создаваемого крутящего момента и повышении устойчивости двигателя к динамическим нагрузкам (ударам).

В соответствии с предлагаемым изобретением технический результат достигается тем, что двигатель вентильный, содержащий корпус, соосно расположенные в корпусе ротор с постоянным магнитом, магнитопровод якоря в виде полого цилиндра, жестко связанный с ротором, и размещенную между ротором и магнитопроводом якоря первую обмотку, консольно закрепленную на корпус, дополнительно содержит вторую обмотку, размещенную между ротором и магнитопроводом якоря и закрепленную на корпусе напротив и соосно первой обмотке, при этом связь магнитопровода якоря и ротора выполнена в виде вставки из немагнитного материала, размещенной в области магнитопровода якоря между близлежащими торцами первой и второй обмоток.

Кроме того, первая и вторая обмотки установлены с возможностью осевого разворота относительно друг друга.

На чертеже представлен предлагаемый двигатель, продольный разрез.

Двигатель содержит корпус 1, в котором коаксиально расположены ротор 2 с постоянным магнитом 3, установленный на подшипниках 4 и 5, магнитопровод якоря 6 в виде полого цилиндра, который своей средней частью жестко связан (запрессован) с ротором 2 посредством вставки 7, выполненной из немагнитного материала (во избежание замыкания магнитных силовых линий).

В полостях 8 и 9, образованных магнитопроводом якоря 6, ротором 2 и вставкой 7, размещены обмотки управления 10 и 11, жестко связанные своими одноименными торцами (лобовыми частями) с корпусом 1 через фланцы (щиты) 12 и 13.

Фланец 13 установлен с возможностью разворота и последующей фиксации положения с помощью стопорного винта 14 (для обеспечения фиксации) обмоток 10 и 11 при их оптимальном относительном расположении).

Работа двигателя осуществляется следующим образом:
С источника питания (на графических материалах условно не показано) управляющее напряжение подается на обмотки 10 и 11, которые, взаимодействуя с магнитом 3, приводят во вращение ротор 2.

Изменение частоты вращения ротора 2 двигателя осуществляют путем изменения величины напряжения с источника питания, подаваемого на обмотки 10 и 11.

Из вышеприведенного следует, что предложенное техническое решение имеет преимущество по сравнению с известным, а именно за счет снижения длины консольных частей магнитопровода и обмоток управления в 2 раза повышается стойкость двигателя к динамическим нагрузкам (ударам) и увеличивается максимальный крутящий момент, создаваемый на валу ротора двигателя. Следовательно, предложенный двигатель вентильный при использовании дает положительный технический результат - повышает стойкость двигателя с динамическим нагрузкам и крутящий момент на валу ротора.

По материалам заявки в настоящее время на предприятии изготовлен опытный образец двигателя, который при испытаниях на скоростях до 100000 об/мин показал высокие технические характеристики и достижение вышеуказанного результата.

Источники информации
1. Патент РФ 2140702, МПК Н 02 К 21/12, 1997 г.

2. Патент РФ 2067349, МПК Н 02 К 21/12, 1992 г.

3. Патент РФ 2168834, МПК Н 02 К 21/14, 1/22, 2000 г. (прототип).

Изобретение относится к области приборостроения и электротехники. Технический результат изобретения, заключающийся в увеличении крутящегося момента и повышении устойчивости двигателя к динамическим нагрузкам, достигается путем того, что вентильный двигатель, содержащий корпус, соосно расположенные в корпусе ротор с постоянным магнитом, магнитопровод якоря в виде полого цилиндра, жестко связанный с ротором, и размещенную между ротором и магнитопроводом якоря первую обмотку, консольно закрепленную на корпусе, дополнительно содержит вторую обмотку, размещенную между ротором и магнитопроводом якоря и закрепленную на корпусе напротив и соосно первой обмотке, при этом связь магнитопровода якоря и ротора выполнена в виде вставки из немагнитного материала, размещенной в полости магнитопровода якоря между близлежащими торцами первой и второй обмоток. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Двигатель вентильный, содержащий корпус, соосно расположенные в корпусе ротор с постоянным магнитом, магнитопровод якоря в виде полого цилиндра, жестко связанный с ротором, и размещенную между ротором и магнитопроводом якоря первую обмотку, консольно закрепленную на корпусе, отличающийся тем, что он дополнительно содержит вторую обмотку, размещенную между ротором и магнитопроводом якоря и закрепленную на корпусе напротив и соосно первой обмотке, при этом связь магнитопровода якоря и ротора выполнена в виде вставки из немагнитного материала, размещенной в полости магнитопровода якоря между близлежащими торцами первой и второй обмоток. 2. Двигатель вентильный по п. 1, отличающийся тем, что первая и вторая обмотки установлены с возможностью осевого разворота относительно друг друга.