Электрическая машина Советский патент 1993 года по МПК H02K16/00 

Изобретение относится к электрическим машинам с постоянными магнитами.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей электрической машины путем придания устройству по основному изобретению способности к функционированию при питании от источника однополярного напряжения.

На фиг. 1 представлен общий вид предлагаемой электромашины в разрезе; на фиг. 2 - то же, вид сверху: на фиг. 3 - принцип действия электрической машины; на фиг. 4 - предпочтительные угловые размеры элементов магнитопровода статора и ротора в плане в функции числа зубцов 2 в качестве пояснения наглядных примеров реализации изобретения; на фиг, 5а и б - числовые угловые размеры, получаемые путем подстановки числа зубцов Z 1 и Z 2 этих характерных частных случаев реализации изобретения; на фиг. 6 - принцип действия электрической машины согласно фиг. 5 применительно к двухзубц зым роторам; на фиг. 6в - принцип действия машины с двух- зубцовыми роторами; на фиг. 7 - схема включения электрической машины.

Электрическая машина содержит втулку 1. на которой запрессованы статорные магкитопроводы 2 и 3, между которыми по окружности установлены концентричные кольцевые секции 5 и 6 обмотки управления и с прилеганием по торцам постоянные магниты 7. Валы 8 и 9 с закрепленными на них роторами 10 и 11 установлены в отверстиях магнитопроаодов 2 и 3. Роторы 10 и 11 установлены с радиальным зазором в отверсти00

ы JGJ ю

со

ях магнитопроводов 2 и 3. Роторы 10 и 11 установлены с радиальным зазором в отверстиях магнитолровода 2 м имеют по одному зубцу - соответственно 12 и 13. Угловая протяженность зубца 13 ротора 11 предпочтительно равна 4ж /5, а угловая протяженность зубца 12 ротора 10 предпочтительно равна бтг /5.

В общем случае ротор 11 может быть выполнен с Z зубцов 13, имеющий угловую протяженность в пределах 1к /З2...5я /62, а ротор 10 с Z зубцов 12,.имеющих угловую протяженность, предпочтительно равную разности отношения 2л /2 и угловой протяженности зубцов 13 ротора 11.

Вырезы 1.4 и 15 имеют угловую протяженность одинаковую с угловой протяженностью промежутков между зубцами 13 ротора 11. В частном случае однозубцовых роторов, который здесь рассматривается, угловая протяженность вырезов 14 и 15 равна 6 п /5. Вырезы 15 и 14 размещены зеркально относительно друг друга. Предпочтительная величина радиального зазора между ротором и поверхностью вырезов в магнитопроводё - 2... , где 5 - зазор между вырезами.

По крайней мере у одного из зубцов каждого из роторов оси симметрии направлены предпочтительно под углом равным половине разности между отношением я12 и угловой протяженностью зубцов ротора 11, к плоскости, в которой расположены оси вращения роторов.

Валы 8 и 9 жестко связаны с валом 16с помощью шестерен 17,18 и колеса 19.

Электрическая машина работает следующим образом.

При прохождении импульса тока определенной полярности в секциях 5 и 6 обмотки (фиг. За) возникает магнитное поле, которое взаимодействует с зубцами 12 и 13 роторов 10 и 11.

Тем самым создается пусковой момент и роторы с зубцами 12 и 13 поворачиваются из исходного положения по фиг. За, где они были зафиксированы при отсутствии тока в обмотке, благодаря наличию вырезов 14,15 в магнитопроводё 2 в положение по фиг. 36. После окончания импульса тока в обмотке ротор с зубцами 12 стремится повернуться из положения по фиг. 36 в положение по фиг. Зв под действием реактивного момента, обусловленного вырезами 14 (на фиг. 3 применительно к однозубцовым роторам -один вырез 14). Из положения по фиг. 3 в уже ротор с зубцами 13 стремится довернуться до положения по фиг. За, завершив, таким образом, шаг под действием реактивного момента, обусловленного наличием вырезов 15 (на фиг. 3 применительно к однозубцовым роторам - один вырез 15).

При поступлении нового импульса тока той же самой полярности роторы совершают новый поворот на угол в 2л в той же самой последовательности.

Работа электрической машины с двухзубцовыми роторами происходит с шагом

л (фиг. 6) аналогичным образом. Отличие

состоит лишь в чередовании направления

тока в секциях обмотки.

В общем случае при числе зубцов 2 - 2 числосекцийобмотки предпочтительнорав- но числу зубцов. При 2 1 в двух секциях обмотки ток направлен одинаково, поэтому функционально они эквивалентны одной секции.

Конструктивные отличия, характеризу- ющие изобретение, сообщают электрической машинетпособность функционировать от источника однополярного напряжения.

При этом электрическая машина сохраняет способность функционировать и при

питании от источника знакопеременного напряжения. Более того, в этом случае, например, при включении по схеме фиг. 7 электрическая машина может быть применена в качестве двухскоростного двигателя, т.е. использована по новому назначению.

При положении переключателя П

вверх у электрической машины выходной

вал совершает шагрвое перемещение при

каждом импульсе, поступающем от генера5 тора (ГИ).

При положении переключателя П вниз у той же самой электрической машины перемещение выходного вала совершается при поступлении импульсов от генератора (ГИ) 0 только одной полярности.

Во втором случае величина среднейскорости вращения выходного вала с тем же

самым шагом уменьшается в два раза по

сравнению с первым вариантом включения

5 электрической машины.

Формул а изобретени я Электрическая машина, содержащая статор с магнитопроводами, в которых вы- полнены отверстия, аксиально намагничен- 0 ные постоянные магниты, обмотку управления в виде секций, основной и дополнительный зубчатые роторы, установленные на валах, размещенных между секциями обмотки и в отверстиях магнито5

провода, и кинематически связанные между собой, причем секции обмотки выполнены в виде коаксиальных кольцевых, катушек, а постоянные магниты размещены между магнитопроводами с прилеганием по торцам, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения работоспособности двигателя при питании его от источника однополяр- ных импульсов, зубцы основного ротора имеют угловую протяженность в пределах 21 vr/3Z...5jr/6Z, а зубцы дополнительного ротора имеютугловую протяженность, равную разности отношения 2 JT/Z и угловой протяженности зубцов первого ротора, где Z - число зубцов каждого ротора, отверстия в

магнитопроводе. в которых размещены роторы, выполнены с вырезами, имеющими угловую протяженность, равную угловой протяженности зубцов второго ротора, а по коайней мере у одного из зубцов каждого из роторов ось симметрии направлена под углом, равным половине разности между отношением л 17. и угловой протяженностью первого ротора, к плоскости, проходящей через оси вращения обоих роторов.

Использование в электрических машинах с постоянными магнитами. Сущность изобретения: в электрической машине, содержащей статор с магнитопроводами, в которых выполнены отверстия, аксиально намагниченные постоянные магниты, обмотку управления в виде секций, основной и дополнительный зубчатые роторы, установленные на валах, размещенных между секциями обмотки и в отверстиях магнито- провода, и кинематически связанных между собой, причем секции обмотки выполнены в виде коаксиальных кольцевых катушек, а постоянные магниты размещены между магнитопроводами с прилеганием по торцам, зубцы основного ротора имеют угловую протяженность в пределах 2л /32.. 5 л/ /6Z, а зубцы дополнительного ротора имеют угловую протяженность, равную разности отношения 2л /Z и угловой протяженности зубцов первого ротора, где Z - число зубцов каждого ротора, отверстия в магнитопрово- де, в которых размещены роторы, выполнены с вырезами имеющими угловую протяженность, равную угловой протяженности зубцов второго povjpbt, а по крайней мере у одного из зубцов каждого из роторов ось симметрии направлена под углом, равным разности между отношением л /Z и угловой протяженности первого ротора, к плоскости, проходящей через оси вращения роторов. 7 ид.

#

20

2

Фиг.1

1

15

Фиг.1

Фи&З

L

h

%

Фиг. 5

Фиг. 6

л