Бесконтактный электродвигатель Советский патент 1981 года по МПК H02K29/02 

1 аобретение относится к sneKTpoTexHK ке и может быть испопьзовано в приборо строении и энергетике для преобразовани энергии светового излучения в механичес кую, а также в схемах автоматического регулирования и контроля. Известны устройства для преобразования энергии светового излучения в механическую энергию вращательного движения, состоящие из преобразовате пей энергии света в электрическую энер гию, и электродвигателя. В качестве преобразователей света в электрическую энергию используются фотоэлементы с переходом, которые замыкаются на секции обмотки электродвигателя, и при освещении питают электродвигатель элек рическим током р} и Г2. В известном устройстве каждый фотоэлемент с запитанной от него обмоткой электродвигателя эффективно (полезно) используются только один раз за полный оборот ротора на протяженшт некоторой части оборота. сффективность подобных устройств можно значительно увеличить при использовании преобразователей светового излучения, в электричество, работающих на оснше поперечного эффекта Дембера в анизотропных полупроводниках. По технической сущности и решаемой задаче наиболее близким к предлагаемому является двигатель, содержащий статор с расположенными на нем источниками намагничивающей силы и ротор, на котором расположены обмотка якоря и фотопреобразователи, расположенные с возможностью освещения их рабочих поверхностей, причем секции обмотки якоря соединены с.выходными зажимами фoтoпpeoбpaзoвaтeлeйL2j. Цель изобретения - повышение ра - вномерности вращения двигателя. Указанная цель достшается тем, что в качестве фотопреобразователей использованы плоскопараллельпые тшастины из анизотропного слоистого попупроводникового материала, пергшя из криста:ллографических осей которого расположен в их рабочих поверхностях, а вторая и третья кристаппографические оси расположены под углом к рабочим псжерхностям. Фотопреобраа)ватепи могут быть иэготовпены из материала , а их рабочие поверхности могут быть расположены под углом 45 к второй кристаллографической оси. На чертеже представлена конструкция двигателя. Двигатель имеет легкий дюралюминиевый корпус 1 со сквозным радиальным йырезом 2 для попадания светового по- тока на фотопреобразователи 3, которые прикреплены к оси 4 ротора 5, Ротор 5 размешен в зазоре между кольцевым магнитопроводом 6 и обоймой 7, в которой находится постоянный магнит 8 с радиальной намагниченностью. Обойма 7 жестко фиксируется в корпусе 1 при помощи резьбового соединения 9. В крышке обоймы 7 имеется подпятник 1О, на который одним концом опирается ось 4, Второй конец оси 4 поддерживается подпятником Ив фланце 12, котррый через нажимное кольцо 13 при помогай резьбового соединения крышкой 14 жестко фиксируется в корпусе 1. В однородных анизотропных слоистых попупроводниках носители тока, электроны и дырки Шугают максимумы подвижностей в разных кристаллографических направлени51х. Поэ.тому при освещении поверхности образца из такого материала, неравновесные электроны и дырки, диффундируя от поверхности вглубь образца, разделяются по направлениям сво их максимальных подвижностей, в резул тате чего на торцах образца возникает ЭДС, известная в литературе как попере чная ЭДС Дембера, которая имеет свойство изменять знак на противоположный при освещении противоположной поверхкости образца. В предлагаемом двигателе используются фотопреобразоватепи из полупровод никового материала . Выбор этого материала обусловлен его структурной анизотропией (соединение имеет ромбическую ячейку с nepijpnaMH оЫЗ, 24 , 32А; с 4,О7А) и. наличием у него фоточувствительности при комна ной температуре. Фотопреобразователи изготовлены в виде плоскопаралпельных пластинок, вырезанных из выращенных по методу Чохраль12ского слитков nSC Пластинки ориентированы таким образом, что они содержат крис таллографическую ось b и ось с, а их плоскопараплельные рабочие плоскости составляют угол 45 с кристаллограической осью си.Угол является оптимальным для получения максимальной ЭДС. Фотопреобразователи установлены вдоль оси ротора 5 таким образом, что их плоскости в направлении вдоль этой оси пересекаются под прямым углом и в процессе работы вращаются вместе с ротором 5. Полый ротор 5 имеет обмот ку, состоящую нз двух секций, которые смещены по окружности ротора одна от носительно другой на 90 . Двигатель работает следующим образом. При освещении фотопреобразователя 3 на его концах на основе поперечного эффекта Домбера возникает ЭДС и в запитанной от этого фотопреобразователя секции обмотки ротора протекает электрический ток. В результате ротор 5,находяпцийся в зазоре между постоянным магнитом 8 с радиальной намагниченностью и кольцевым магнитопроводом .6, начинает вращаться , Вместе с ротором поворачивается и фотопреобразователь 3, питающий секцию электрическим током. При направлении светового потока параллельно плоскости магнитной нейтрали постоянного магнита 8 одновременно с тем, когда плоскость секции обмотки ротора 5 совпадает с плоскостью магнитной нейтрали, плоскости фотопреобразователя 3, питающего данную секцию, будут параллельны потоку света и величина ЭДС будет равна нулю. После момента пересечения секцвей за счет инерции ротора 5 плоскостя магнитной нейтрали фотопреобразователь оборачивается к потоку света противоположной стороной, освеще ние которой приводит к возникновению ЭДС противоположной полярности. При этом в секции обмотки ротора происходит коммутация направления тока к направление возникающего вращательного момента сохраняется прежним. Через полоборота ротора аналогичным образом происходит обратная коммутация тока, и, таким образом, ротор непрерьгано вращается в одном направлении. Чтобы изменить направление вращения нужно изменить направление светового потока на противоположное, т.е. чтобы