Магнитоэлектрический двигатель Советский патент 1981 года по МПК H02K21/08 

(54) МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ

Изобретение относится к электрическим машинам, а именно к микродвига1телям с постоянными магнитами,-и может быть использовано в качестве привода в различных приборах, в частности в электрочасах. По основному авт. св. 607311 извейтен магнитоэлектрический двигатель. содержащий катушки обмотки управления два ротора с кольцевыми постоянными магнитами, валы которых расположена параллельно, и магнитопровод с вырезами. Катушки управления размещены коаксиально друг другу, а валы роторов размещены между катушками, Постоянные магниты, намагниченные вдоль осй размещены о одного торца катушек а магнитопроводы-с другого торца 1. Недостатком двигателя является тО, что он не рассчитан на работу в режим реверса, а также с изменением скорости, что необходимо, например, при про ведении коррекции часов, т-.е. имеет ограниченные функциональные возможнос ти, а также обладает малой надежность вследствие малого момента фиксации. Цель изобретения - расширение функ циональнЁ х возможностей двигателя и повьашение надежности его работы. Указанная цель достигается тем, что он снабжен дополнительными зубчатыми роторами, двумя дополнительными . магнитопроводами., размещенными с Т9Рцов катушек, в этих магнитопроводах выполнены отверстия, в которых размещены дополнительные роторы и на внутренних цилиндрических поверхностях отверстий выполнены пазы, число которых в два раза больше числа зубцов ротора, а ширина в два раза меньше ширины зубцов ротора, между дополнительными магнитопроводами коаксиально катушкам снаружи их размещены постоянные магниты с аксиальной намагниченностью, выполненные в виде частей кольца. На фиг. 1 представлен двигатель, продольный разрез; на фиг. 2 - вид двигателя сверху. На валах 1 и 2 сидят соответственно магниты-роторы 3 и 4, выполненные , в виде намагниченньох. вдоль оси, на валу 5 - зубчатый ротор б из ферромагнитного материала. На каждом полюсе зубчатого ротора б выполнены уступы 7 с угловой протяженностью предпочтительно в 45. Обмотка управления двигателя выполнена в виде двух катушек 8 и 9, размещенных коаксиально. Между катушками 8 и 9- размещены валы 1, 2 и 5, в подшипниках 10 - 12.

Подшипники 10 и 11 валов 1 и 2 установлены в магнитопроводе 13, представляющем собой два идентичных диска с симметричными вырезами, а подшипник 12 вала 5 - в магнитопровЗда 14.

Параллельно магнитопррводу 14 закреплен магнитопровод 15 с пазами 16, образующий радиальные зазоры с роторами 3-6 и служащий для устранения влияния внешних магнитных полей на работу двигателя. Радиальный зазор роторов 3 и 4 с магнитопроводом 15 в несколько раз больше торцового зазора этих же роторов с магнитопроводом 13.

Для обеспечения пускового момента роторов 3, 4 и 6 оси симметрии магнитопроводов 13 и ось симметрии зубчато го ротора 6 смещены на угол ct относительно соответствующих перпендикуляров к касательным окружностей витков обмотки управления,

Между торцами магнитопроводов 14 и

15 без зазора установлен сегментный магнит 17 с осевой намагниченностью, обеспечивающий поляризующий магнитный поток/ подмагничивающий зубчатый ротор б..

Магнитопроводы.14 и 15 сориентированы относительно друг друга и соединены с помощью колонок 18, 19 и 20, которые при этом обеспечивают фиксаци магнита 17. ,

Роторы 3, 4 и 6 кинематически связаны с выходным вгшом двигателя 21 через зубчатые колеса 22-25.

Работа двигателя осуществляется следующим образом.

.При согласном включении катушек 8 и 9 создается магнитный поток, взаимодействующий с магнитным потоком роторов 3 и 4.

В зависимости от направления тока, результирующий магнитный поток усиливается или ослабляется. Роторы 3 и 4 стремятся занятЬ положение, при 1уэтором магнитные потоки совпадают по направлению, поворачиваясь при этом боле чем на- пол1чага 7Г/2.

При отсутствии тока под действием реактивного момента, обусловленного асимметрией магнитопровода 13, роторы 3 и 4 доворачйваются до нового устойчивого положения, т.е. до шага равного -ЗГ .

Зубчатый ротор 6 в этом процессе практически не участвует, поскольку составляющие момента зубчатого ротора 6 от каждого из зубцов компенсируют друг друга.

Уступы 7 зубчатого ротора. 6 и пазы 16 магнитопровода 15 обеспечивают четкую и надежную фиксацию роторов 3 и 4

Далеепроцессповторяется.

При встречном включении катушек 8 и 9 роторы 3 и 4 с кольцевыми магнитами практически не участвуют в создани вращающего момента на валу 21 двигателя, так как при этом составляющие вращающего момента каждого активного ротора от разноименных полюсов направлены встречно.

- Вращающий момент обеспечивает зубс чатый ротор 6.

Магнитный поток, создаваемый катушками 8 и 9 при прохождении через них тока, взаимодействует с поляризующим потоком постоянного магнита 17. Ротор 6 при этом поворачивается в положение, когда через его зубцы проходит максимальный магнитный поток,т.е. более чем на полшага зубчатого ротора () . При отсутствии тока в катушках 8 и 9 ротор 6 доворачивается до нового устойчивого положения. Шаг в этом случае составляет ТГ/2.

С изменением направления тока области усилия и ослабления поляризующего потока меняются местами, и ротор 6 отрабатывает следующий шаг.

При этом поворот ротора 6 проис-. ходит в одном направлении с роторами 3 и 4, если углы, образованные осями симметрии магнитопровода. 13 и осью симметрии зубчатого ротора 6 с соответствующими перпендикулярами к касательным к окружности обмотки управления двигателя при обесточенных катушках 8 и 9, имеют один знак, и в обратную сторону, если углы имеют противоположные знаки.

Сместив ось выходного вала 21 двигателя относительно геометрического центра катушек и увеличив передаточное отношение зубчатых колес 24 и 25 в два раза относительно передаточного отношения зубчатых колес 22, 23 и 25, можно осуществлять реверс двигателя без изменения его скорости.,

С увеличением количества зубчатых роторов увеличивается момент на выходном валу 21 двигателя при встречном включении катушек 8 и 9 обмотки управления.

Таким образом, изобретение позволяет изменять скорость враицения двигателя и осуществлять реверс с изменением и без изменения скорости вращения, а также повысить надежность работы двигателя за счет того, что уступы 7 зубчатого ротора 6 и пазы 16 магнитопровода 15 обеспечивают четкую фиксацию роторов 3 и 4.

Формула изобретения

Магнитоэлектрический двигатель по авт. св. № 607311, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения надежности работы двигателя, он снабже.н дополнительными зубча