Электрическая машина Советский патент 1993 года по МПК H02K37/00 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в дискретном электроприводе.

Целью изобретения является расширения области применения путем упрощения схемы управления и обеспечения реверса при сохранении частоты вращения без изменения с одновременным упрощением конструкции и изготовления за счет упрощения формы роторов и магнитопровода.

На фиг. 1 представлен продольный разрез электрической машины; на фиг. 2 - вид сверху; на фиг. 3 и 4 поясняется принцип действия электрической машины: на фиг. 5 - схематично показан характер кривых вращающего момента электромашины и его составляющих; нз фиг. 6 и 7 представлены включения электромашины.

Электрическая машина содержит втулку 1. на которой запрессованы статорные

магнитопроводы 2 и 3, между которыми по окружности установлены концентричные кольцевые секции 4 и 5 обмотки управления и с прилеганием по торцам - постоянные магниты 6.Валы 7 и 8 с закрепленными на них роторами 9 иЮустановлены вотверсти- ях магнитопроводов 2 и 3. Роторы 9 и 10 установлены с радиальным зазором а отверстиях магнитопровода 2, причем ротор 10 выполнен с числом зубцов, равным числу секций обмотки, которое в два раза больше числа зубцов ротора 9.

Ротор 10 установлен а Отверстии 11, имеющем гладкую поверхность, а ротор 9 установлен в отверстии 12, на поверхности которого имеется уступ 13 с угловой протяженностью, равной угловой протяженности зубца ротора 9.

Угловая протяженность зубца ротора 9 равна л, а двух зубцов ротора 10 - соответственно, я/2 у каждого.

00 СА)

О

о о

Ось симметрии зубца основного ротора 9 размещена в плоскости, в которой расположены оси вращения роторных валов 7 и 8, а ось симметрии зубцов дополнительного ротора 10 пересекает плоскость, в которой расположены оси вращения роторных валов под углом, величина которого равна четверти зубцового деления дополнительного ротора (в данном случае - л /А).

Валы 7 и 8 жестко связаны с валом 14 с помощью шестерен 15, 16 и колеса 17.

Электрическая машина работает следующим образом.

При прохождении импульса тока определенной полярности через секцию 5 об- мотки возникает магнитное поле, которое взаимодействует с зубцами роторов 9 и 10. В силу описанного выше расположения осей симметрии зубцов у роторов 9 и 10 в начальный момент времени активный вра- щающий момент создаётся исключительно ротором. 10. Под действием этого момента роторы из положения согласно фиг.З а стремятся повернуться в направлении положения по фиг.Зб, где ротор 10 уже не передает момента выходному валу.

Дальше вращение происходит из положения по фиг.Зб в положение по фиг.Зв под действием уже вращающего момента, создаваемого ротором 9.

Из положения по фиг.Зв в положение по фиг.Зг поворот роторов происходит в том же направлении под действием момента, равного разности от противоположно направленных моментов роторов 9 и 10, Необ- ходимое соотношение между этими моментами обеспечивается выбором размеров и форм конструкций описываемой электрической машины.

Из положения по фиг.Зд роторы пере- ходят в положение по фиг.Зе под действием активного момента, создаваемого ротором 10;

В положении по фиг. Зе активные моменты, воздействующие на разные рото- ры, направлены встречно и взаимно уравновешиваются.

После окончания импульса тока роторы доворачиваютсй до положения по фиг.За под действием реактивного момента, обус- ловленного наличием уступа 13 в отверстии 12 магнитопровода 2.

При поступлении нового импульса тока той же самой полярности роторы совершают новый шаг, равный 2 л: в том же самом направлении, который происходит в уже описанной выше последовательности.

Если импульс той же самой полярности подавать в секцию 4 обмотки, то вращение

роторов будет происходить в противоположном направлении, как это наглядно показано на фиг.4а4е,

На фиг.5 применительно к пояснению принципа действия машины схематично отображены кривые тех моментов, из которых складывается вращающий момент на выходном валу, обеспечивающий его вращение в заданном направлении.

Здесь:

MAI - активный вращающий момент, обусловленный взаимодействием магнитного поля обмотки управления с зубцом ротора 9.

Мда - активный вращающий момент, обусловленный взаимодействием магнитного поля обмотки управления с зубцами ротора 10.

Мр - реактивный вращающий момент, обусловленный наличием выступов (выступа) 13 в отверстии 12 магнитопровода 2.

М - суммарный вращающий момент, получившийся при сложении MAI, Мд2, Мр.

Таким образом, благодаря конструктивным отличиям,характерным для данного устройства, обеспечивается расширение области применения электрической машины по авт.св. № 845231 за счет придания машине способности к реверсу при сохранении частоты вращения без изменения при питании от источника однополярных импульсов постоянного тока.

Упрощение конструкции и уменьшение ее поперечных размеров достигается за счет уменьшения числа секций обмотки.

Управление работой электрической машины осуществляется следующим образом (см.фиг.6 и 7).

При левом положении переключателя П однополярные импульсы постоянного тока подаются через один из двух диодов Д в секцию 4 обмотки, а при правом положении переключателя П однополярные импульсы подаются в другую секции обмотки - секцию 5. Этим обеспечивается изменение направления вращения роторов электрической машины.

Могут быть использованы и другие схемы включения машины, которые, например, при питании от источника знакопеременных импульсов или однофазного синусоидального напряжения постоянной периодичности способны обеспечить функционирование машины с реверсированием и удвознием средней частоты вращения роторных валов (см. например, схему фиг.7, где режим работы зависит от положения переключателей Г и П2).

Формула изобретения Электрическая машина, содержащая статор с магнитопроводами, в которых выполнены отверстия, постоянные магниты с осевой намагниченностью, размещенные между магнитопроводами с прилеганием по торцам, и обмотку управления в виде секций, выполненных в виде коаксиальных катушек, причем основной и дополнительный роторы установлены на валах, размещенных между секциями обмотки в отверстиях магнитопровода, и кинематически связаны между собой, отличающаяся тем, что, сгцелью расширения области применения путем упрощения схемы управления и обеспечения реверса при сохранении частоты вращения без изменения с одновременным упрощением конструкции и изготовления за

счет упрощения формы роторов и мягнито- провода. дополнительный ротор выполнен плоским симметричным с числом зубцов, равным числу секций обмотки, которых в

два раза больше числа зубцов основного ротора, и установлен с радиальным зазором в отверстии магнитопроводэ с гладкой внутренней цилиндрической поверхностью, причем одна из осей симметрии основного

ротора размещена в плоскости, в которой расположены оси вращения роторных валов, а одна из осей симметрии дополнительного ротора пересекает плоскость симметрии магнитопровода, в которой расположены оси вращения роторных валов, под углом, величина которого равна четверти зубцового деления дополнительного ротора.

Использование в дискретном электроприводе. Сущность изобретения: устройство содержит втулку, на которую напрессованы магнитопроводы статора, между которыми установлены концентричные кольцевые секции обмотки и постоянные магниты. Валы с закрепленными на них роторами установлены в отверстиях магнитопроводов. Роторы установлены в отверстиях магнитопровода. Ротор выполнен с числом зубцов, равным числу секций обмотки, которое вдвое больше числа зубцов ротора. Ротор установлен в отверстии, имеющем гладкую поверхность, а ротор - в отверстии, имеющем на поверхности уступ, с угловой протяженностью, равной угловой протяженности зубца ротора. Валы жестко связаны с валом с помощью зубчатых шестерен и колеса. При подаче однополярных импульсов в секцию обмотки ротора приходят во вращение, при подаче однополярных импульсов в секцию роторы, а вместе с ними и выходной вал вращаются в противоположную сторону. За счет обеспечения реверса расширяется область применения устройства. 7 ил.

12

15

16

в

Фиг. I

Фиг. 2

i

ти

г/

/Г

-Sr

}

../

Of-ц

4

0«а Ј

4

5

П&