Моментный электрический двигатель Советский патент 1984 года по МПК H02K26/00 

Изобретение относится к электрическим машинам, преимущественно к моментным электродвигателям постоянного тока с ограниченным углом поворота, и может быть использовано в системах автоматики, сканирующих и , корректирующих устройствах, в качестве электромеханических датчиков, в приборостроении и т.д.

Известен моментный электрический двигатель с ограни хенным углом поворота, состоящий из магнитопровода, индуктора, который представляет собой постоянный . магнит,, одним полюсом закрепленный к магнитопроводу, а на другом полюсе расположен цилинд рический стальной полюс. Стальной полюс и магнитопровод совместно образуют равномерный воздушный зазор, в котором помещается обмотка управления П.

Однако обмотка управления двигателя расположена между индуктором и магнитопроводом, механически не связана ни с одним из них, поэтому для ее удержания в воздушном зазоре необходимо специальное устройство, значительно усложняющее конструкцию машины и технологию ее изготовления. Кроме этого, относительно обмотки управления конструкция двигателя име ет два технологических зазора - со стороны индуктора и со стороны магнитопровода, что снижает :-нергетические показатели, увеличивает расход материала и объем всей машины, I Известен также моментный электрический двигатель с ограниченным угло поворота. Конструкция данного двигателя состоит из цилиндрического радиально-намагниченного постоянного магнита, который охвачен кольцевым магнитопроводом. Между индуктором и магнитопроводом имеется воздушный зазор, в котором размещена обмотка управления. Одной стороной обмотка закреплена к индуктору и охватывает кольцевой магнитопровод. Для того, чтобы магнитная цепь была замкнута, рал двигателя, на котором крепится индуктор с обмоткой управления, выполнен из магнитного материала, а по торцам двигателя размещены дополнительные магнитопроводы, жестко связанные с основным кольцевым магнитопроводом. Конструкция двигателя позволяет значительно повысить энергети ческие показатели и надежность, .увеличить угол поворота 2,

Однако обмотка управления, расположенная в пространстве между индуктором и кольцевым магнитопроводом,. совместно с тег нологическим зазором между обмоткой и магнитопроводом составляют значительный по величине немагнитный зазор, что в большей степени снижает энергетические показател машины,увеличивает ее габариты и вес.

Кольцевой магнитопровод, относительно которого перемещается обмотка управления, жестко связана с дополнительным магнитопроводом, что не исключает удара обмотки управления о дополнительный магнитопровод и может привести к ее повреждению, снижает надежность машины.

Как oтмeчaлocь обмотка управления охватывает кольцевой магнитопровод и перемещается относительно него, следовательно, между катушкой и магнитопроводом долженбыть минимально допустимый воздушный зазор, а этого можно достичь, производя намотку обмотки управления в собранном состоянии машины, что значительно усложняет технологию ее изготовления.

Цель изобретения - увеличение энергетических показателей и повышение надежности моментного электрического двигателя с ограниченным углом поворота.

Поставленная цель достигается тем что в двигателе, содержащем кольцевой магнитопровод, внутри которого размещен индуктор, выполненный из радиально намагниченного постоянного магнита, установленного на магнитопроводящем валу, кольцевой магнитопровод .выполнен с пазами, в которых размещена обмотка управления, и закреплен неподвижно на индукторе, а на дополнительном магнитопроводе со стороны, обращенной к кольцевому магнитопроводу, выполнены выступы.

На фиг, 1 изображен предлагаемый моментный электрический двигатель; на фиг, 2 - сечение А-А на фиг, 1.

Рассмотрим конструкцию и принцип действия двигателя с одной обмоткой управления, одним выступом на дополнительном магнитопроводе и одним пазом на кольцевом магнитопроводе. Практически выступов и пазов может быть несколько, однако при этом будет уменьшаться угол поворота двигателя,

Моментный электродвигатель содержит обмотку 1 управления, которая уложена в паз 2 кольцевого магнитопровода 3, Паз 2 кольцевого магнитопровода 3 может быть любойформы и обязательно выполнен со стороны выступа. 4 и внутренней части магнитопровода 3, Именно этим достигается положительный эффект, С двух других сторон выполнение паза не обязательно, это зависит от условий насыщения магнитопровода 3 и от внешних размеров двигателя, В нашем примере паз выполнен только с двух сторон, причем паз прямоугольного сечения. Витки обмотки 1 управления укладываются в паз 2, охватывая магнитопровод 3.

Кольцевой магнитопровод 3 внутренней еврей поверхностью, не занятой пазом 2, напрессовывается на индуктор 5, представляющий собой цилиндрический радиально намагнич.енный постоянный магнит. Обмотка 1 управления, кольцевой магнитопровод 3 и цилиндрический магнит (индуктор) . 5 крепятся навалу б, изготовленном из магнитного материала. Вал 6 консольцо установлен в подшипниках 7, размещенных в ступице 8.В ступицу 8 впрессован дополнительный магнитопровод 9с выступом 4. Конструкция двигателя. имеет два возд5Л11ных зазора меходу кольцевым магнитопроводом 3 и -выступом 4 дополнительного магнитопровода 9 (с) и между дополнительным магнитопроводом 9 и валом 6 (с) . При работе двигателя обмотка 1 управлени с магнитопроводом 3, индуктором 5 и валом б могут поворачиваться относительно дополнительного магнитопроврда 9 и ступицы 8..

Принцип работы машины рассматрива ется в генераторном режиме.

Магнитный поток создается индуктором 5 и, исходя из внешней его части, входит по всей длине окружности в кольцевой магнитопровод 3. Причем (фиг. 2) в теле магнитопровода 3 в точке- О магнитный поток равен нулю, т.е. это есть точка раздела всего, потока, создаваемого индуктором, на два потока, направленных отнфсительно точки О в разные сторо..ины потока в теле магнитопрово 1а 3 по мере приближения к-выступу 4 дополнительного магиитопровода 9 увеличиваются. Причем поток будетt равномерно увеличиваться до точек М; К выступа 4. В зоне выступа 4 поток войдет в воздушный зазор о . Следует отметить, что в зоне воздушного зазора 0, в точке О он будет равен нулю. Дальше по выступу 4, дополнительному магнитопроводу 9, воздушному зазору и валу 6 магнитная .цепь замкнется.

В конструкции двигателя активной частью витка является вся его длина. Поэтому, если к обмотке управления приложить постоянное напряжение, то магнитопровод 9 с выступом 4 придет во вращение, и наоборот, если оставить без движений магнитопровод 9 с выступом 4, тогда.будет вращатьсй обмотка 1, магнитопровод 3, индуктор 5 и вал б. Изменение направления вращения можно производить изменением полярности Ьитания обмотки управления. . .

В предлагаемом устройстве по сравнению с известными в связи с тем, что обмотка управления вынесена из : рабочего зазора, значительно уменьшился немагнитный зазор.

Если в известном устройстве общий немагнитный зазор складывается из трех зазоров

fnM- -,

где Л) - йазор между об,иоткой и коль цевым магнитопроводом (это технологический зазор, величина .которого может быть равна 0,15-0,25 мм); - зазор между дополнительным магнитопроводом и валом (его величина из технологических соображений может, приниматься равной также 0,15-0,25 мм);

- зазор, создаваемый обмоткой управления, он также немаг.нитный, так как обычно об. мотка выполняется из немагнитного материала (этот зазор определяется количеством витков и диаметром провода обмотки и имеет величину до нескольких миллиметров, т.е. значительно больше с5 + dj ),

то в предлагаемом устройстве величина немагнитного зазора будет равна

2На практике этот зазор может быть равен 0,3-0,5 мм. т.е. величина немагнитного зазора уменьшается на величину, занимаемую обмоткой управления.

Падение магнитодвижущей силы в воздушном зазоре определяется (вА) выражением

(

где о магнитная проницаемость

воздуха, Г/м;

В( - индукция в воздушном зазоре, Тл;

- величина немагнитного, зазора, м.

Чем меньше зазор, тем меньше будет падение, м.д.с. и вьцие поток в воздушном зазоре. Следовательно, предлагаемое устройство позволяет значительно увеличить магнитный поток, значит и бращающий момент, и повысить энергетические показатели машины.

Кольцевой магнитопровод, на котором расположена обмотка управления, разделен с дополнительным магнитопроводом в области выступа воздушным зазором, что -полностью исключает при работе сопри основение обмотки управления с вращающимися частями, повышает надежность машины.

Если в известном устройстве обмотка управления по всему периметру кольцевог9 магнитопровода должна иметь воздушный зазор, так как они перемещаются относительно друг дру-т га, то в предлагаемом устройстве обмотка плотно без зазора наматывается в пазы кольцевого магнитопровода.

fljpK eM уложить оЬмотку можно в раэрбранясм Ьостоянии машины без применений сложной оснастки, на намоточHCiM станке, на котором производят

HelMOTKy ТОРОИДОВ. ВСв ЭТО ЗНаЧИТвЛЬ

но уйроадает технологию изготовления машины, уменьшает трудоемкость ее изготовления. . .

МОМЕНТНЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ, содержащий кольцевой магни- . топровод, внутри которого размещен индуктор, выполненный из радиально намагниченного, постоянного магнита, установленного на магнитопроводящем валу, обмотку управления, охватывающую магнитопровод, и дополнительный магнитопровод, расположенный соосно с кольцевым магнитопроводом, о тл и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью увеличения энергетических показателей и повышения надежности, кольцевой магнитопровод выполнен с пазами, в которых размещена обмотка управления, и закреплен неподвижно на индукторе, а на дополнительном магнитопроводе со стороны,, обращенной к кольцевому .магнитопроводу, вы- полнены выступы.S го со