Электрический двигатель Советский патент 1987 года по МПК H02K29/00 

Изобретение относится к электрическим машинам с постоянными магнитами и вентильным коммутатором с датчиком положения ротора.

Цель изобретения - повышение момента вращения двигателя на единицу массы.

На фиг.1 и 2 представлен двигатель при различных положениях ротора.

Ротор 1 двигателя выполнен из двух одинаковых радиально и противоположно намагниченных полуколец 2, соединенных в кольцо 3 с равномерно

переменным поперечным сечением. Цент- 15 ный размер наибольший и, следовательры внутренней и наружной окружностей кольца (магнита) 3 взаимно смещены в плоскости стыка полуколец 2, Статор 4 размещен внутри ротора 1 и содержит магнит-5 в виде части кольца, на- 20 раженного на фиг.2, ротор начинает

магниченный радиально, и обмотку 6, ось которой совпадает с осью намагниченности магнита 5.

Магнит 5 установлен по отношению к внутренней поверхности 7 кольца 3 ротора 1 с равномерным зазором 8. На наружной поверхности 9 кольца 3 ротора 1 установлен магнитопровод 10 в виде кольца с равномерно переменным поперечным сечением. Наружная поверхность 11 магнитопровода 10 расположена концентрично внутренней поверхности 7 магнита 3 ротора 1. Обмотка 6 подключена к управляемому источнику напряжения, соединенному с датчиком положения (не показаны) ротора 1 .

Двигатель работает следующим образом.

В некоторый момент времени ротор 1 находится в положении, изображенном на фиг.1. Так как магниты 3 и 5 ротора 1 и статора 4 обращены друг к другу одноименными полюсами, между ними действуют силы взаимного отталкивания, определяемые величинами индукций обоих магнитов. Поскольку радиальный размер магнита 3 изменяется в пределах центрального угла 180 от

максимального до минимальногЬ значе- 50 Д йствует противодействующий момент.

ния, величина индукции по окружности этого магнита также переменна. Поэтому магнит 3 ротора 1 разворачивается в направлении против часовой стрелки в положение, при котором силы взаимного отталкивания минимальны, т,е, в положение, при котором стык полуколец 2 окажется против магниту 5 статора 4, В этом положении магнит на

чинает взаимодействовать с вторым полукольцом 2, имеющим противоположную полярность.

Так как второе полукольцо 2 также имеет переменный радиальный размер, индукция по его окружности изменяется (увеличивается) в сторону второго стыка. Попав в зону притяжения магнита 5 статора 4, полукольцо 2 начинает притягиваться к нему, разворачиваясь против часовой стрелки таким образом, чтобы втянуть в зону взаимодействия ту часть, в которой радиально, наибольшая индукция. Поэтому к магниту 5 начнет приближаться стык второй стык полуколец 2.

Развернувшись до положения, изобиспытывать отталкивающее действие магнита 5 из-за его взаимодействия с полукольцом 2, Таким образом момент вращения в этом положении урав25 новешивается тормозным моментом. Чтобы снова продолжить вращение ротора 1 в направлении против часовой стрелки, необходимо с помощью внешней силы провернуть его в положение, при

30 котором сила взаимного отталкивания магнита 5 и полукольца 2, вращающая ротор 1 против часовой стрелки, превысит силу притяжения магнита 5 и другого полукольца 2, препятствую35 щую этому вращению, т.е. в положение изображенное на фиг.1. Для этой цели служит обмотка 6.

I

При подходе к положению мертвой

4Q точки через обмотку 6 пропускают импульс тока постоянной полярности по сигналу датчика положения. При этом возникает электромагнитный момент, разворачивающий ротор 1. При выводе

дд ротора из мертвой точки в положение, при котором момент взаимодействия магнитов 3 и 5 ротора 1 и статора 4 начинает разворачивать ротор 1 в направлении вращения, на последний

5

максимальная величина которого достигается в положении, при котором магнит 5 статора 4 расположен симметрично относительно стыка полуколец 2, т,е, стыка с максимальным радиальным размером. В этом положении требуется максимальная эффективность взаимодействия обмотки 6 с ротора 1, поэтому электрическая ось обмотки 6 распо

ложена по оси намагничивания магнита 5 статора Д.

Суммарный угол, на который необходимо развернуть ротор для обеспече- НИН непрерывного вращения, составляет не более 60-70 . В качестве датчика положения ротора 1 может служить обмотка 6, которая до подачи в нее импульса тока способна производить измерение ЭДС, возбуждаемой вращающимся ротором 1. При достижении ЭДС величины, заранее определенной калибровкой обмотку 6 с помощью электронного коммутатора (не показан)подключают к источнику питания и отключают по истечении времени, необходимого для вывода ротора из мертвой зоны. Это время возможно определить по скорости нарастания ЭДС в обмотке 6 от нулевого до максимального значения, т.е. при повороте ротора I на 90 .

По сравнению с известным устройством предлагаемый двигатель позволяет увеличить момент вращения за счет увеличения магнитной индукции в меньшем зазоре уменьшения длины зазора. Кроме того, упрощается изготовление двигателя за счет упрощения конструкции эксцентричного кольца.

0

5

Наружный магнитопровод ротора улучшает использование магнита. Формула изобретения Электрический двигатель, содержащий статор с постоянным магнитом, намагниченным радиально, и обмоткой с клеммами для подключения к управляемому источнику напряжения, соединенному с датчиком положения ротора, ротор с постоянным магнитом в виде части кольца, установленный с зазором по отношению к магниту статора, отличающийся тем, что, с целью повьппения момента вращения на единицу массы, ротор выполнен из двух одинаковых, радиально и противоположно намагниченных полуколец, соединенных в кольцо, центры внутренней и наружной окружностей которого взаимно смещены в плоскости стыка полуколец, статор размещен внутри кольца ротора, причем магнит статора установлен с равномерным зазором по отношению к 5 ротору, ось обмотки статора расположена по оси намагничивания магнита статора, на наружной поверхности магнитов ротора установлен кольцевой магнитопровод, наружная поверхность которого расположена концентрично внутренней поверхности магнитов ротора .

0

0

Изобретение относится к электромашиностроению. Цель изобретения - повышение момента на единицу массы электродвигателя. Момент вращения в двигателе в пределах угла поворота 290-300 создается за счет взаимодействия радиального намагниченного магнита 5 4 с кольцевым двухполюсным магнитом ротора 1, имеющим градиент индукции вдоль полюсных дуг. Градиент достигается за счет выполнения магнитов 2 ротора 1 в виде ра- диально намагниченных секторов, образующих замкнутое кольцо 3, имеющее эксцентриситет между центрами внутренней и наружной окружностей в плоскости стыков секторов. Для проворо- та ротора 1 на полный оборот служит обмотка 6, расположенная во внутренней полости ротора 1 на статоре 4. Эксцентриситеты магнитов и магнито- провода взаимно компенсируются, благодаря чему ротор имеет форму правильного кольца без статического де- баланса. За счет уменьшения длины зазора уменьшается поток рассеяния. 2 ил. (Л со оо to 4 | 4

Редактор П.Гереши

Заказ 38А4/52

Тираж 659Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель В.Трегубов

Техред В.Кадар Корректор А.Ильин