Моментный электродвигатель Советский патент 1988 года по МПК H02K26/00 

1U

Изобретение относится к области sneKTpOTexiiHKH, в частности к исполнительным электродвигателям с воз- бз 1кдением от постоянных магнитов я с

I ограниченным углом поворота ротора, которые находят широкое применение в претензионных следящих системах с высокими дин 1мическими характеристиками.

I Цель изобретения - повышение энерIгетических и динамических характеI ристик.

На фиг.1 представлена конструктив

ная.схема электродвигателя, общий ВИД1 на фиг,2 - электродвигатель, вид сверху; на. фиг,3 - форма половины обмотки без ограничения ее габаритов (а) и с ограничением костью радиуса R (б); на фиг.4 - зависимость величины 1/а от величины (R-r)l.

Электродвигатель содержит магнитную системуд вьтолненную из обращен ных друг к другу противоположными полюсами постоянных магнитов ,1, внутренних 2 и наружных 3 магнитопрово- дов, разделенных; рабочим возду/лньм зазором в котором размещена подвижная обмотка 4 управления, закреплен- ная-на объекте 5 управления.

Электродвигатель (фиг,2) показан с удаленными объектом 5 управления и каркасом обмотки 4 управления.

Электродвигатель работает следую- цим образом.

I Постоянные магниты I создают В рабочем воздушном зазоре магнитное Ьоле. Боковые поверхности активньи (частей обмотки управления- и поверх- IHOCTH магнитоп роводов 2 и 3, обращенные к рабочему зазору, являются по- (ерхностями вращения с осьюз совпадающей с вращения электродвигателя. При пропускании по обмотке 4 управления электрического тока возникает электромагнитный момент, под Действием которого объект 5 управле- Лгая поворачивается на определенньш УГОЛ либо перемещается по требуемому закону.

Электромагнитный момент электродвигателя определяется равенством

S P-dla,

Ей

где В л - магнитная индукция в рабочем зазоре; I - ток в обмотке; W - число витков обмотки;

М

2В IW

р - расстояние от точки активной части обмотки до оси вращения; 1а - дуга одной активной части

обмотки;

dla - элемент дуги 1а, Введем в плоскости сечения обмотки декартову систему координат хОу, причем ось X совпадает с осью вращения электродвигателя. Выражение для электромагнитного меомента примет вид: J

М KI J у {Т+у dx,

- где 21 - осевая длина обмотки- 4 управления;у , - производная от функции

(х). описывающей одну активную часть обмотки 4 управления .

Наивысшие энергетические и динамические характеристики электродвигателя достигаются при выполнении условий {

dx

max,

dx la const,

Тое« условий получения максимального электромагнитного момента при фиксированной длине активной части обмотки,

Изопериметрическая задача (1), (2) имеет решение з виде уравнения цепной линии

d + а

, х-Ь

ch

а

где а,Ъ,с - константы.

При отсутствии ограничений на габариты электродвигателя и фиксированной длине витка обмотки получаем уравнения активных частей обмотки

X

± (c-a-ch ). а ,

(3)

где а, с - положительные коэффициенты (фиг.За). Их значения могут быть определены с помощью уравнений

a(ch ; -I) R-r, (4)

а

С R + а,(5)

где г, R минимальный и максимальный радиусы активной часг ти обмотки 4 управления; 21 - осевая длина обмотки 4 управления.

Уравнения (4) и (5) следуют из выражения (3) и фиг.За при и . Приведенная на фиг.4 зависимость

(-r-) позволяет определить ре-

ш81Ше уравнения (4). Пусть, например г 25 мм, R 85 мм,. 1 60мм. Получаем последовательно: мм; (R-r),0; по графику находим 1/а 1,62; мм; мм.

Уравнения активных частей обмотки 4 управления имеют вид

у ± (122-37 . ch ) мм.

При малых значениях величины (R-r):l справедливо приближенное равенство

1 2(R-r)

а

Если габариты обмотки ограничены окружностью радиуса R, то активные части обмотки состоят из дуг этой окружности и сопрягаемых с ними кривых, описьшаемых уравнениями

у i (с - а. ch ),

3

где а,Ь, с - положительные коэффициенты.

Выполнение боковых поверхностей активных частей обмотки управления и поверхностей магнитопроводов, обращенных к рабочему зазору, в виде поверхностей вращения позволяет получить минимальный рабочий зазор и максимальную магнитную индукцию в нем, что увеличивает электромагнитный момент электродвигателя.

Вьтолнение активных частей обмотки электродвигателя с осевыми сечениями по закону цепной линии позволяет получить требуемый электромагнитный момент при минимальных поте- рях в обмотке, что соответствует ми- кимальной электромеханической постоянной времени электродвигателя, дает максимальный КПД и высокое быстродействие электромеханической системы с исполнительным моментным электродвигателем.

Формула изобретения

Моментный электродвигатель, содержащий магнитную систему, вьтолнен- ную из двух обращен1п 1х друг к другу противоположными полюсами постоянных магнитов, с наружной и внутренней стороны которых установлены магнито- проводы, выступающие части которых образуют рабочий зазор, в котором раз мещена обмотка управления, предназначенная для закрепления на объекте управления, о тличающийся тем, что, с целью повышения энергетических и динамических характеристик, активные части обмотки, расположенные в зазоре, выполнены с осевыми сечениями по закону цепной линии

5

0

У где X

±(с - a-ch -)

а у - декартовы координаты в

плоскости сечения обмотки, причем ось X совпадает с осью вращения электродвигателя;

а, с - положительные коэффициенты, определяемые уравнениями

a(ch i - 1) R - г, а

с R + а;

г, R - минимальный и максимальный радиусы активных частей обмотки управления; 21 - осевая длина обмотки управления ,

а боковые поверхности активных частей обмотки управления и поверхности магнитопроводов, обращенные к рабочему зазору, являются поверхностями вращения с осью, совпадающей с осью вращения электродвигателя.

-К -I

1 К X

i/a J

Изобретение относится к электромашиностроению. Цель изобретения - повышение энергетических и динамических характеристик. Электродвигатель содержит магнитную систему, состоящую из обращенных друг к другу противоположными полюсами постояниьпс магнитов 1, внутренних 2 и наружных 3магнитопроводов, разделенных рабочим воздушным зазором, в котором размещена подвижная обмотка 4 управления , закрепленная на объекте 5 управления . Благодаря выполнению осевых сечений активных частей обмотки по закону цепной линии получается электромагнитный момент при минимальных Потерях в обмотке, что соответствует минимальной электромеханической постоянной времени электродвигателя. 4ил. % (Л 00 ел О 1C фцг.Г

1 игЛ

2 ±r i