Синхронный электродвигатель Советский патент 1981 года по МПК H02K21/08 

(54) СИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ Изобретение относится к электрическим машинам, а именно к микромашинам систем автоматики. Известны синхронные электродвигатели, содержащие сосредоточенную обмотку, состоящую из четырех равномерно распределенных по окружности катушек, установленных между торцами дисков магнитопровода, снабженного вырезами, и постоянными магнитами, намагниченными в направлении оси вращения ротора, образующего торцевой воздушный зазор с магнитопроводом j. Основными недостатками известных двигателей являются-; неудовлетворительные динамические характеристики,, технологическая сложность и трудоемкость изготовления, а также невысокая надежность. Неудовлетворительные дина мические характеристики обусловлены большой массой ротора. В случае использования таких двигателей в качестве синхронно-импульсных приходится ограничиваться лишь самыми малыми габаритами при низкой частоте следования импульсов, так как при увеличении частоты следования импульсо неизбежно возникновение сбоев в работе, поскольку массивный ротор не успевает за малый промежуток времени между двумя импульсами занять устойчивое положение для готовности к совершению следующего шага из-за, слишком- медленно затухающих колебаний вокруг положения равновесия, возникающих после отработки /1редыдущего шага. Следствием наличия множества магнитов на роторе является технологическая сложиость. Подбор одинаковых по силе и размерам магнитов, установка их равномерно по окружности ротора, балансировка сложного ротора со значительной массой причина большоЯ трудоемкости известного двигателя. Наиболее близким к заявленному техническому решению по технической сущности и достигаемому эффекту является синхронный электродвигатель, содержащий статор с магнитопроводом в виде двух дисков, два явнополюсньгх ротора, оси вращения которых параллельны, а валы связаны кинематически и расположены между витками обмотки, выполненной в виде коаксиально расположенных катушек. У известного двигателя кольцевые постоянные магниты, имеющие по одной паре полюсов расположены на валах, которые установлены между двумя катушками обмотки. Такое исполнение оптимально при двухполюсных магнитах 2J. Однако, если требуется уменьшить шаг поворота, то в известном двигателе с ростом числа пар полюсов мах нита растет и количество катушек, которое для рационального использования машины целесообразно принимать равным р. С ростом числа полюсов магнита у и вестного двигателя необходимо уменьшать кривизну для избежания уменьшения КПД, а это связано с увели чением расстояния между магнитами и в Конечном счете также приводит к снижению использования машины по величи не синхронизирующего момента, приходящегося на единицу объема электродвигателя, снижению КПД. Цель изобретения - повышение синх низирующего момента на единицу объем и КПД двигателя. Указанная цель достигается тем, что катушки выполнены овальной формы и валы роторов размещены в отверстии внутренней катушки. Роторы могут Бьшолнены в вид многополюсньгк постоянных магнитов, н магниченных аксиально, а число катушек обмотки вьтолнено рав-ным половин числа пар полюсов каждого из роторов В одном из дисковых магнитопровод могут быть вьшолнены отверстия с зуб цами, роторы выполнены зубчатыми из ферромагнитного материала и размещен в отверстиях магнитопровода, а между магнитопроводами с внешней стороны о мотки установлены постоянные магниты намагниченные аксиально в одинаковых направлениях. На фиг. 1 представлен двигатель, общий, вид; на фиг. 2 - то же, в плане; на фиг. 3 - модификация двигател на фиг. 4 - то же, в плане; на фиг.5 поясняется принцип работы двигателя на фиг. 1-2; на фиг. 6 - еще одна мо дификация двигателя. Синхронный электродвигатель (фиг. содержит обмотку, состоящую ит двух 04 катушек t и 2. Катушки и 2 расположены коаксиально друг- другу. Онм рас-положены между торцами днух постоянных магнитов 3, 4 и двух дисков магнитопровода 5 и 6. Восьмиполюсные кольцевые магниты 3 и 4 сидят на валах 7 и 8 и являются роторами двигателя. Направление намагничивания магнитов 3 и 4 - вдоль осей валов 7 и 8. Валы 7 и 8 установлены между параллельными участками витков, принадлежащих внутренней катушке 2. Валы 7 и 8 параллельны друг другу и связаны между собою кинематически лосредством Зубчатых колес 9, 0 и 11. Диски магнитопровода 5 и 6 запрессованы в немагнитное основание 12, которое соединено с немагнитным мостом 13 Лосредством колонок 14. Вращающий момент двигателя передается с помощью триба 15, сидящего на выходном валу 16. В модификации описываемого двигателя (фиг. З) магниты 17 и 18 установлены между торцами дисков магнитопровода 5 и 6. Здесь обмотки 1 и 2 размещены между дисками магнитопровода 5 и 6. В отверстиях 19 магнитопровода 6 размещены ферромагнг/гные роторы 20 и 21, каждый из которых снабжен четырьмя зубцами 22. По окружности дисков магнитопровода 5 и 6 установлено немагнитное кольцо 23, служащее корпусом. Двигатель работает следующим образом. При подаче напряжения на катушки 1 и 2 витки обмоток создают магнитный поток, взаимодействующий с потоком магнитов 3 и 4. В зависимости от полярности тока результирующий магнитный поток усиливается или ослабляется. Магниты 3 и 4 стремятся занять такое положение, при котором нх магнитные потоки и магнитные потоки, созданные катушками 1 и 2 совпадают по направлению, поворачиваясь при этом более, чем на полшага, т.е. более чем 8. При отсутствии тока в катушках 1 и 2 под действием реактивного момента, обусловленного за счет специальных вырезов в нем (не показаны) асимметрией магнитопровода 5, роторы 3 и 4 доворачиваются до нового устойчивого положения, т.е. до шага, равного /4. Далее процесс повторяется. В модификациях двигателя (фиг. 3 И 4) при отсутствии тока в катушках реактивный момент обусловлен зубчатостью роторов 20 и 21. Величина синхронизирующего момент зависит от отношения расстояния межд роторами к диаметру роторов для данной конструкции двигателя. В двигате ле по данному изобретению за счет овальной формы катушек.1 и 2 и размещения валов 7 и 8 внутри катушек 1 и 2 это соотношение может быть более благоприятным и позволяет повысить синхронизирующий момент и КПД двигателя . Формула изобретения 1. Синхронный электродвигатель, содержащий статор с магнитопроводом в виде двух дисков, два ---внополюсных ротора, оси вращения которых параллельны, а валы связаны кинематически и расположены между витками обмотки, выполненной в виде коаксиально расположенных катушек, отличающийся тем, что, с целью повышения синхронизирующего момента на единицу объема двигателя и его КПД, катушки выполнены овальной формы и залы роторов размещены в отверстии вь:угренней катушки. 2.Электродвигатель по п. 1, о т- л к ч а ю щ и и с я тем, что роторы выполнены в виде многополюсных постоЯ {ньгк магнитов, намагниченных аксиально, а число обмотки выполнено равны { половине числапар полюсов каждого из роторов. 3.Электродвигатель по п, 1, о тл и ч а ю щ и и с я тем, что в одном из дисковьгх магнитопроводов выполнены отверстия с зубцами, ррторы выполнены зубчатьгми из ферромагнитного материала и размещены в отверстиях магнит опровода, а между магнитопроводами с внешней сторокь; обмотки устаповлены постоянные магниты, намагниченные аксиально в одинаковых направлениях. Источктжи информации,, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент Франции S-- 2149673, кл. Н 02 К 21/08, 1973. 2.Авторское свидетельство СССР К- 60731, кл. Н 02 К 21/24, 1978.

/J