Магнитоэлектрический двигатель Советский патент 1984 года по МПК H02K21/08 

Изобретение относится к электрическим машинам, а именно к микродви гателям с постоянными.магнитами, и может быть использовано в качестве привода-в различных приборах, в частности в электрочасах. Известны электродвигатели, у которых цилиндрический ротор из маг(Нитотвердого феррита, намагниченный по диаметру, установлен в камневых опорах. Электродвигатель имеет две секции катушек статора. С внешней стороны корпуса, изготовленного из пластмассы, установлен экран из маг нитомягкого материала, выполняющий также роль магнитного фиксатора ,tl 1 Недостатками электродвигателя являются плохре использование актив ного объема и низкая надежность, Известен также магнитоэлектричес кий двигатель, содержащий магнитопровод с магнитными фиксаторами, дв кинематически связанных ротора с постоянными магнитами, валы которых расположены параллельно, обмотку уп равленкя, вьщолнен яую в виде плоских, коаксиально относительно друг друга размещенных катушекj при этом валы роторов установлены между катзопками, постоянные магниты - с одного торца катушек, а магнитопровод с другого торца Г2Л. Известному двигателю присуща малая надежность вследствие неточной фиксации. Цель изобретения - повьшгение надежности путем увеличения точности фиксации положения выходного вала. Указанная цель достигается тем, что магнитоэлектрический двигатель, содержащий магнитопровод с магнитными фиксаторами, два кинематически связанных ротора с постоянными магнитами, валы которых расположены параллельно, обмотку управления в виде плоских, коаксиально атносительно Друг друга размещенных катушек, при этом валы роторов установлены между катушками, постоянные магниты - с од ного торца катушек, а магнитопровод с другого торца, снабжен вторым магнитопроводом, в котором выполнены сквозные отверстия, и двумя зубчатыми роторами с числом зубцов каждогб ротора, равные двум, установленными мезкду катушками, причем все роторы образуют зазоры с отверстиями -второго магнитопровода, на внутренней ци1 .. 2 линдричесЛой поверхности отверстий второго магнитопровода, обращенной к зубцам, выполнены пазы, число которых в каждом отверстии в два раза больше числа зубцов ротора, а ширина в два раза меньше ширинызубцов ротора, каждьй из зубцов ротора имеет уступ, равный четверти зубцового деления, между магнитопроводами коаксиально катушкам, снаружи их, размещены постоянные магниты с аксиальной намагниченностью, выполненные в виде частей кольца.. , На фиг. 1 схематически изображен предлагаемый двигатель, сверху; на фиг. 2 - то же, продольный разрез. На валах 1 и 2 установлены соот-, в.етственно роторы 3 и 4 с постоянными магнитами. Магниты роторов могут быть намагничены вдоль оси с чередованием соответственно северных и южных полюсов по окружности ротора, однако возможно и радиальное их намагничивание На валах 5 и 6 установлены зубчатые роторы 7 и 8 из ферромагнитного .материала. На каждом из полюсов зубчатых роторов 7 и 8 выполнены уступы 9 с угловой протяженностью, равной четверти зубцового деления . Обмотка управления двигателя выполнена в виде двух катушек 10 и 11, размещенных коаксиально. Между катушками 10 и 11 размещены валы 1, 2, 5 и 6. Катушки 10 и 11 установлены на магнитопроводе 12 с магнитными фиксаторами в виде вырезов в магнитопроводе (не показаны). Параллельно магнитопроводу 12 установлен второй магнитопровод 13 с отверстиями 14 17j, образующими радиальные зазоры с .роторами 3, 4, 7 /и 8. На внутренней цилиндрической поверхности отверстий 16 и 17 магнитопровода 13, рбращенной к зубцам роторов 7 и 8, выполнены пазы 18. Между торцами магнитопроводов 12 и 13 установлен магнит .19 с осевой намагниченностью, обеспечивающий поляризующий магнитный поток, подмагничивающий зубчатые роторы 7 и 8. Магнитопроводы 12 и.13 сориентированы относительно друг друга и соединены с помощью установочных втулок 20 - 23, которые при этом обеспечивают фиксацию магнита 19. Роторы 3,,4, 7 и 8 кинематичес1 и связаны с общим входным валом 24 двигателя через зубчатые колеса 25 - 29. Для обеспечения пускового

момента роторов 3, 4, 7 и 8 оси симметр1и магнитопровода 12 и ось симметрии зубчатых роторов 7 и 8 смещены на угол oL относительно соответствующих перпендикуляров к касательным к окружностям витков .обмотки управления. При согласном включении KaTjraieK tO и 11 создается магнитный поток, взаимодействующий с магнитным потоком роторов 3 и 4. В за1висимости от направления тока результирующий магййтный поток усиливается или ослабляется . Роторы 3 и.4 с постоянными магнитами стремятся занять положение, при котором магнитшле потоки совпадают по направлению, поворачиваясь при этом более чем на полшага Jt/2.

При отсутствии тока под действием реактивного момента, обусловленного асимметрией магнитопровода 12, |роторы 3 и 4 доворачиваются до нового УСТОЙЧИВОГО положения, т.е. до шага, равного JT .

Зубчатые роторы 7 и 8 в этом процессе не участвуют, поскольку составляющие моменты упомянутых зубчатых роторов от каадого из зубцов компенсируют друг друга.

Уступы 9 зубчатых роторов 7 и 8 и пазы 18 магнитопровода 13 обеЬпечивают четкую и надежную фиксацию роторов 3 и 4. Далее процесс повторяется .

При встречном включении катушек .10 и 11 роторы 3 и 4 с постоянными магнитами практически не участвуют в создании вращающего момента на валу 24 двигателя, так как при этом составляющие вращающего момента каждого активного ротора от разноименных погаосов направлены встречно. Вращающий момент обеспечивают зубчатые роторы 7 и 8. Магнитный поток, создаваемый катушками 10 и 11 при прохождении через них тока, взаимодействует с поляризующим потоком постоян- . ного магнита 19. Зубчатые роторы 7 и 8 при этом поворачиваются в положение,.когда через его зубцы проходит максимальный магнитный поток, т.е. €олее чем йа полшага зубчатого ротора (СЯ/4). При отсутствии тока в катушках 10 и 11 роторы 7 и 8 доворачи1ваются до нового устойчивого положения. Шаг в .этом случае составляет ЗГ/2.

С изменением направления,тока облйсти усиления и ослабления поляри- .

зующего потока меняются местами, и зубчатые роторы 7 и 8 отрабатывают следующий шаг. При этом поворот зубчатых роторов 7 и 8 происходит в одном направлении с роторами 3 и 4 с

постоянными магнитами, если углы, об- разованные осями симметрии зубчатых роторов 7 и 8 с соответствующими перпендикулярами к касательным к окружности обмотки управления двигателя

при обесточенных катушках 10 и 11, имеют один знак, и в обратную сторону, если углы имеют противоположные знаки.

Сместив ось выходного вала 24 двигателя относительно геометрического центра катущек и увеличив передаточное отношение зубчатых колес 27,28 и 29 в два раза относительно передаточного отношения зубчатых колес

25, 26 и 29, можно осуществить реверс двигателя без изменения его скорости..

Таким образом, изобретение позволяет повысить надежность работы двигателя за счет того, что уступы 9 , (зубчатых роторов 7 к 8 и пазы 18 магнитопровода 13 обеспечивают четкую фиксацию роторов 3 и 4 с постоянными магнитами.

fuz.2.

МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ, содержащий магнитопровод с магнитными фиксаторами, два кинематически связанных ротора с постоянными магнитами, валы которых расположены параллельно, обмоТку управления в виде плоских, коаксиально относительно друг друга размещенных катушек, при этом валы роторов установлены между катушками, постоянные магнитыс одного торца катушек, а магнитопровод - с другого торца, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем увеличения точности фиксации положения выходного вала, двигатель снабжен вторым магнитопроводом, в котором выполнены :сквозные отверстия, и двумя зубчатыми роторами с числом зубцов казвдого ротора, равным двум, установленными между катушками, причем все роторы образуют зазоры с отверстиями второго магнитопровода, на внутренней цилиндрической поверхности отверстий второго магнитлйровода, обращенной к зубцам, вьшолнены пазы, число которых в каждом отверстии в два раза больше числа зубцов ротора, а шириi на в два раза меньше ширины зубцов (Л ротора, каждый из йубцов ротора имеет уступ, равный четверти зубцового деления,между магнитопроводами коаксиально катушкам, снаружи их, размещены постоянные магниты с аксиальной намагниченностью, выполненные в виде частей кольца.