Двигатель с колебательным движением ротора Советский патент 1993 года по МПК H02K33/16 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в колебательном, вибрационном электроприводе в качестве пропорционального исполнительного элемента различных систем автоматического управления и сканирующих устройств.

Известны конструкции двигателей с колебательным движением поляризованного ротора, которые имеют достаточно большой угол поворота, но не имеют внутренней жесткости.

Известны также конструкции двигателей (преобразователей) с магнитной пружиной, обеспечивающие пропорциональность между перемещением ротора и входным сигналом, но имеющими малый угол поворота выходного вала.

Известны, кроме указанных выше, технические приёмы обеспечения внутренней жесткости двигателей с колебательным движением ротора за счет введения дополнительных зазоров или насыщения отдельных участков магнитной цепи, однако такие решения из арсенала известных малоэффективны при больших углах поворота ротора, не обеспечивают пропорциональности выходных характеристик и используются в основном с целью подрегулировки параметров.

Достаточно распространенным техническим приемом конструктивного выполнения двигателей с колебательным движением ротора, в том числе и большие углы поворота, является использованиетор- сионов.

Однако это приводит к усложнению конструкции, увеличению габаритов и снижению срока службы привода в целом.

Наиболее близким по своей технической сущности устройством по отношению к заявляемому является конструкция двигателя с колебательным ротором (электромагнитного поворотного аппарата). Данное устройство имеет большой угол поворота ротора, но не имеет внутренней жесткости и, более того, обладает опрокидывающим моментом под полюсами, который возрастает при многополюсной конструкции ротора, что не позволяет обеспечить пропорциональный режим работы двигателя.

Целью изобретения является повышение пропорциональности перемещения ротора двигателя в зависимости от величины входного сигнала при больших углах прво- рота при создании внутренней жесткости.

Поставленная цель достигается тем, что двигатель снабжен дополнительными постоянными магнитами, в полюсах статора

выполнены радиальные пазы так, что они разделяют полюса статора на два симметричных элемента, между которыми, со стороны рабочегр зазора, выполнена

перемычка из магнитомягкого материала, указанные дополнительные постоянные магниты установлены в радиальных пазах полюсов и намагничены перпендикулярно их оси таким образом, что расположенные в

пазах двух соседних полюсов статора магниты имеют одинаковую полярность полюсов, обращенных друг к другу, а также тем, что величина зазора между перемычкой из магнитомягкого материала и ротором по

крайней мере на части ее ширины больше величины рабочего зазора.

На фиг.1 изображена схема двигателя; на фиг.2 - вариант выполнения перемычки между элементами полюса; на фиг. 3 - 5 рабочие характеристики двигателя.

Двигатель с колебательным движением ротора содержит явнополюсный статор 1, обмотку управления 2 и ротор 3 с постоянным магнитом, при этом число полюсов 4 ротора 3 равно числу полюсов 5 статора 1.

В каждом из полюсов 5 статора 1 выполнены радиальные пазы 6, разделяющие их на два симметричных элемента 7i и 72. между которыми установлена перемычка 8 из магнитомягкого материала. В пазах 6 полюсов 5 установлены дополнительные постоянные магниты 9, намагниченные так, что обращенные друг к другу полюса дополнительных магнитов 9, расположенных в пазах 6 соседних полюсов 5, имеют одинаковую полярность.

Перемычка 8 из магнитомягкого материала может иметь переменное сечение, например, как это показано на фиг.2, когда величина зазора между указанной перемычкой 8 и ротором 3 по крайней мере на части .ее ширины больше величины рабочего зазора (дп др). -- .

При отсутствии тока в обмотке 2 управления ротор 3 занимает одно из двух устойчивых положений, когда его перемещают во встречных направлениях препятствует поток Фд дополнительных постоянных магнитов 9, проходящий по перемычке 8. При этом поток Фр магнитов ротора 3 будет замыкаться через дополнительные постоянные магниты 9, что является определяющим условием для создания внутренней магнитной жесткости двигателя.

Понятого, что величина магнитной жесткости определяется также сечением перемычки 8, от которого зависит ее насыщение магнитным потоком Фд.

Значительный интерес, в этом смысле, представляет техническое решение, заключающееся в выполнении дополнительного паза 10 со стороны рабочего зазора (фиг.2), когда сечение перемычки 8 по крайней мере на части её ширины будет больше величины рабочего зазора. В данном случае возникает дополнительный эффект увеличения магнитной жесткости за счет изменения проводимости магнитному потоку ротора 3 при его движении.

При включении обмотки управления 2 в зависимости от полярности приложенного напряжения магнитный поток Фк, создава- емый обмоткой 2, будет складываться под одним элементом полюса с потоком ротора 2 и вычитаться под другим, что вызывает появление движущего электромагнитного момента.

На фиг.З показана функциональная зависимость момента М двигателя при токе управления I 0 и двух его фиксированных значениях, а на фиг.4 зависимость амплитуды АО перемещения оттока управления (у.

Предложенный двигатель с колебательным движением ротора может использоваться в качестве пропорционального исполнительного элемента различных систем автоматического регулирования,а также в качестве исполнительного элемента сканирующих устройств с большой амплитудой колебаний при работе в широком диапазоне частот. Качественная зависимость амплитуды Ао1 колебаний такого устройства от частоты f показана на фиг.5.

Предложение может найти широкое распространение и в сочетании с простотой, выполнения двигателя и схемы управления дать существенный экономический эффект.

Использование: в колебательном, вибрационном электроприводе. Предложенный двигатель содержит явнополюсный статор 1 и поляризованный ротор 3. При этом число полюсов 4 ротора 3 равно числу полюсов 5 статора 1. В каждом из полюсов 5 статора 1 выполнены радиальные пазы 6, разделяющие их на два симметричных элемента и между которыми выполнена перемычка 8. В пазах полюсов 5 статора установлены дополнительные постоянные магниты 9, намагниченные таким образом, что обращенные друг к другу полюса дополнительных магнитов 9, расположенных в пазах соседних полюсов 5, имеют одинаковую.полярность. При включении обмотки 5 управления в зависимости от полярности приложенного напряжения магнитный поток, создаваемый обмоткой, будет складываться под одним элементом полюса с потоком ротора и вычитаться под другим, что вызывает появление движущего электромагнитного момента. Изобретение обеспечивает пропорциональность перемещения ротора двигателя в зависимости от величины входного сигнала при больших углах поворота ротора при обеспечении внутренней магнитной жесткости. 1 з.п. ф- лы, 5 ил. СО С

Формула изобретения 1. Двигатель с колебательным движением ротора, содержащий явнополюсный статор с обмоткой управления и ротор с постоянными магнитами, число полюсов которого равно числу полюсов статора, отличающийся тем, что, с целью повышения 1 пропорциональности перемещения ротора в зависимости от величины входного сигнала при больших углах поворота при создании внутренней магнитной жесткости, двигатель снабжен дополнительными постоянными магнитами,в полюсах статора выполнены радиальные пазы, так что они разделяют полюса статора на два симметричных элефи г. 2

мента, между которыми, со стороны рабо чего зазора, выполнена перемычка из маг- нитомягкого материала, указанные дополнительные постоянные магниты уста- новлены в радиальных пазах полюсов и намагничены перпендикулярно их оси таким образом, что расположенные в пазах двух соседних полюсов статора постоянные магниты имеют одинаковую полярность полюсов, обращенных друг к другу.

Фиг. 3

Фиг Л

.9