Тихоходный электродвигатель Советский патент 1947 года по МПК H02K41/06 

Описываемый двигатель основан на том, что, если в статор, создающий вращающееся магнитное поле, вставить ротор без подщипников и без обмотки, то такой ротор притянется к одной стороне и будет катиться без скольжения по внутренней поверхности статора, причем точка касания будет перебегать по окружности синхронно с полем.

Вследствие того, что длина окружности ротора короче, чем длина окружности статора, качание ротора, будет сопровождаться медленным вращением его в сторону, противоположную направлению вращения магнитного поля.

Это явление и используется в изобретении при создании тихоходного электродвигателя для безредукторного привода механизма.

Вращающееся усилие в таком двигателе будет значительно (в десятки раз) больще, чем в обычном двигателе тех же размеров, т. е. снижение скорости сопровождается соответствующим возрастанием момента. Двигатель при крайней простоте конструкции эквивалентен двигателю с редуктором, а в некоторых отношениях (например, практическая безынерционность) превосходит его. Больщое вращающее усилие появляется по той же причине, по которой усилие при одностороннем притяжении ротора без обмотки и без подщипников всегда в десятки раз больще, чем нормальное вращающее усилие того же ротора с обмоткой и подщипниками.

В описываемом двигателе, в отличие от «обычных мащин, ротор (или более общая система: статор-ротор) не только вращается, но еще и соверщает мелкие и быстрые круговые движения, ненужные для привода. Избавиться от этих движений в. приводе можно очень легко, например, путем нежесткого соединения вала ротора с приводом, в частности, посредством одного из обычных способов (щарнир Гука, эластичная муфта и т. п.) или же при жестком соединении ротора с приводом путем укрепления статора на эластичной подставке. Можно также эластично закрепить железо статора в станине или железо ротора на валу (например, нащтамповав вблизи отверстия для вала наклонные пазы и т. п.).

№ 68211

Для получения вращающегося поля статор снабжается многофаз :ой обмоткой, питаемой многофазным током или постоянным током, поочередно направляемым в фазы для получения вращения магнитного ноля. Двигатель может бьпь выполнен и однофазным со сдвигом поля для создания эффекта его вращения.

Двигатель может быть выполнен обращенным (неподвижный «ротор и вращающийся «статор) с питанием обмотки ротора от сети.

На схематическом чертеже показаны четыре разных формы вьшолпгиия электродвигателя, выполненного согллспо изобретению. На фиг. 1-2 изображен в двух проекциях двигатель с постоянным подмагничкванием, на фиг. 3 и 4 - двигатель по типу двигателя Уоррена, на фиг. 5 и б - однофазный униполярный двигатель и на фиг. 7 - схема «гусеничного двигателя.

Постоянное подмагничивание увеличивает тяговое усилие двигагеля. Такое подмагничивание можно выполнить или по обычной схеме- с чередованием полюсов, либо по униполярной схеме (фиг. 1-2), причем в обоих случаях - или от особой обмотки постоянного тока, или от постоянного магнита.

Здесь: / - обычный статор с обмоткой 2, создающей вращающееся магнитное поле, 3 - ротор, катящийся по расточке статора и расположенный в ней эксцентрично, как это видно из фиг. 2, 4 - дополнительный магнитопровод, 5 - обмотка подмагничивания, питаемая постоянным током.

Простая конструкция получится при выполнении двигателя по форме мотора Уоррена (фиг. 3-4), где показано / - магнитопровод статора, 2 - обмотка, 5 - ротор, 6 - короткозамкнутые витки, создающие сдвиг поля.

Наиболее же простая конструкция получается при выполнении двигателя по схеме униполярной однофазной мащины по фиг. 5-6. Здесь 7 и 8 - крыщки, образующие часть магнитопровода статора и имеющие отверстия, в которые вставлен с зазором цилиндрический якорь 5. Катзщка 2 питается переменным током, а вращение поля создается путем применения короткозамкнутых витков 9, охватывающих часть окружности отверстия в крыщке 7 и создающих сдвиг части магнитного потока во времени. Якорь 3 может быть неподмагниченным, но можно его и подмагнитить, например, при помощи постоянного магнита или от второй коаксиальной катущки постоянного тока, или путем питания основной катущки пульсирующим током через выпрямитель.

Принцип качания ротора по поверхности статора можно осуществить и при условии прикосновения ротора к статору в двух диаметральных точках (при 2-гюлюсной системе). Для этого следует только ротор (или статор) сделать достаточно эластичным, чтобы он мог расплющиваться в форме эллипса наподобие гусеницы танка. Мащина, выполненная по такому принципу, изобрал ена на фиг. 7. Здесь: /-жесткий статор, 3 - ротор, выполненный так, чтобы он мог под действием магнитных сил вытягиваться в одном (диаметральном) направлении, одновременно сплющиваясь в перпендикулярном направлении (например, если согнуть ротор из листового железа). У такого ротора направление упругих деформаций будет изменяться синхронно с полем,, вследствие чего точки касания будут все время перебегать по окружности, и ротор, без скольжения по окрзжности статора, будет медленно поворачиваться против поля со скоростью, соответствующей разности длин окружности статора и ротора. Такой принцип, конечно, можно и обратить, т. е. сделать гибким статор, что технически более просто. При очень малых зазорах такая гибкость может получиться сама:

собой. Для увеличения гибкости можно выполнить радиальные надрезы на роторе и статоре. Чтобы надрезы не мешали прохождению потока, можно их выполнить с небольшой перекрышкой (шихтовкой) отдельных листов жести.

При выполнении двигателя с магнитной цепью по типу магнитной цепи униполярной машины с цилиндрическим ротором, с целью получения фиксированного приложения ротора при пуске (что дает фиксированное направление вращения), быть применена пружина, отжимающая ротор при отсутствии тока к одной стороне окружности статора или аналогичным образом применен постоянный магнит, или может быть использована сила якоря.

При выполнении по типу униполярной машины с цилиндрическим ротором для повышения движущего усилия и уменьшения тока можно установить по одной катушке на обоих концах машины и питать их от выпря лителей разными полуволнами переменного тока.

Описанные машины, естественно, могут быть использованы не только в качестве двигателей, но и в качестве генераторов для получениг: электрической энергии (переменного тока).

Предмет изобретения

1.Тихоходный электродвигатель для безредукторного привода механиз.мов со статором, создающим вращающееся магнитное поле, и с рогоро.м без обмотки, отличающийся тел;, что ротор выполнен катящимся по поверхности расточки статора (или конструктивной детали, окружность расточки которой параллельна окружности расточки статора).

2.Электродвигатель по п. 1 обращенного типа, т. е. с неподвижным ротором, несущим обмотку, и с безобмоточным статором, катящимся своей расточкой по поверхности ротора.

3.В двигателе по пп. 1 и 2 применение эластичного соединения рогора (или статора) с приводимым механизмом.

4.В двигателе по пп. 1 и 2, имеющем жесткое соединение ротора с приводимым механизмом, применение эластичного крепления станины, или железа статора, или железа ротора.

5.Электродвигатель по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ и и с я применением постоянного подмагничивания (униполярного или с чередованием полюсов по окружности статора) при помощи постоянного магнита или обмотки, возбуждаемой постоянным током.

6.Электродвигатель по пп. 1 и 2, выполненный с магнитной цепью по типу магнитной цепи униполярной мащины с цилиндрическим ротором, отличающийся тем, что для получения фиксированного положения при пуске при.менено приспособление (пружина, груз, постоянный магнит), отжимающее ротор при отсутствии тока к определенной точке окружности статора.

7.Электродвигатель по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что ротор (или статор) выполнен растягивающимся в диаметральном направлении под действием магнитного поля и одновременно сжимающимся в перпендикулярном направлении для образования двух диаметрально-противоположно расположенных точек касания.

8.Электродвигатель по п. 6, отличающийся тем, что его обмотка состоит из двух катущек, расположенных на разных концах машины и питаемых через выпрямители разными полуволнами переменного тока.

9.Применение машины по пп. 1-8 в качестве генератора переменного тока.

- 3 -№ 68211