Магнитоэлектрический двигатель Советский патент 1981 года по МПК H02K19/06 

Изобретение относится к электри ческим машинам, а именно к электродвигателям с постоянными магнитами. Известны магнитоэлектрические дэи гатели, содержащие статор с магнитопроводом, ротор, постоянные магниты и обмотку Ll Однако известный двигатель имеет значительные аксиальные размерь1,чтр. существенно особенно в часовой промы шленности. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является магнитоэлектрический двигатель, содержащий статор с магнитопроводом .в виде трех . параллельных дисков, из которых средний имеет на поверхности внутрен него отверстия зубцы, явнополюсный ротор, .размещенный в отверстии среднего диска и катушечную обмотк f21 . Недостатком такого двигателя-явлгя ется большая инерционность, т.-е. ма.лое быбстродёйствие, из-за того, что постоянный магнит размещен на роторе При многополюсном исполнении сложно обеспечить необходимую равномерность намагничивания магнитов, а при сос.тавном роторе затруднена балансировка его. . Цель изобретения - повышение быстродействия и упрсадение технологии изготовления двигателя. .Указанная цель достигается тем, что средний диск размещен на равных расстояниях от других дисков, а между соседними дискгили установлены кольцевые постоянные магниты с аксиальной намагниченностью, прилегаюадие К среднему диску одновременными полюсами. При этом обмотка выполнена из катушек,, размещенных в пазах, выполненных- на вналней поверхности среднего диска симметрично относительно оси ротора. Кроме тргоу двигатель снабжен допол нительнвми кольцевыми магнитами с аксиальной намагниченностью, которые прилегают к дискам магнитопроводоэ полюсами с разноименной полярностью по отношению к полярности полюсов основных магнитов. На фиг. 1 представлен двигатель, продольный разрез; на фиг. 2 -г то же, поперечный разрез; на фиг. 3 - двигатель с катушками, размещенными в паэах среднего диска, продольный раэ-;реэу на фиг, 4 - то же, иопереч1Шй разрез; на фиг. 5 - двигатель с дополнительными магнитами, продольный разрез.

Двигатель содержит вал 1, .на котором укреплен зубчатый ротор 2, состоящий из двух чашек 3 и 4, каждая из которых имеет по паре зубЦов 5 и б. На боковой поверхности зубцов 5 и 6 вьшолнены пазы 7 и 8.

Вал 1 установлен в подшипниках 9 и 10, которые укреплены в отверстиях 11 и 12 дисков 13 и 14; выполняющих функцию магнитопровода. Между дисками 13 и 14 установлены с встречной ориентацией намагниченности кольцевые магниты 15. и 16, а между последними - средней магнитопроводящий диск 17. На внутренней поверхности диска 17 выполнены фиксирующие пазы 18, число которых в два раза больше числа зубцов 5 и 6 ротора 2.

Две овальные катушки 19 и 20 размещены между дисками соответственно 13 и. ,17 и 14 и 17, и ротором 2. Оси симметрии катушек 19 и 20 предпочтительно развернуты на 90° .

Катушки 19 и 20 намотаны на каркасах 21 и 22, На внешней поверхнос ти диска 17 могут быть выполнены пазы 23, в которых размещены проводники катушек 19 и 20, пазы 23 попарно сиг метричны относительно оси вращения ротора 2.

В двигателе . (фиг. 5) между катушками 19 и 20 и дисками 13 и 14 Могут быть установлены дополнительные кольцевые магниты 24 и 25 с аксиальной намагниченностью, обращенные к дискам 13 и 14 плоскостями с разноименной полярностью по отношению к полярности магнитов 15 и 16.

При отсутствии тока в катушк ах 19 и 20 ротор 2 фиксируется в определенном положении за счет пазов .18 среднего диска 17 и пазов 7 и В на зубца.х 5 и 6 роторных чашек 3 и 4. При протекании тока в катушках 19 и 20 магнитный поток, создаваемый ими, взаимодействует с поляризующим потоком магнитов 15 и 16. Магнитн;ое поле в. области прямолинейныхучастков витков усиливается или ослабляется: .возникает вращающий момент,под действием которого ротор 2 поворачивается в такое положение, при котором через зубцы 5 и 6 проходит макси мальный магнитный поток.

При определенной полярности тока в катушках 19 и 20 ротор 2 смещается а новое положение равновесия на угол, больший половины шага, т.е. больший 45°.

После исчезновения тока в катушках 19 и 20 ротор 2 под действием рактивного момента довОрачивания до нового положения равновесия, отрабатывая таким образом шаг.

С изменением направления тока области усиления и ослабления поляризующего потока меняются местами и ротор 2 отрабатывает следующий шаг.

Электродвигатель в зависимости от характера питающего напряжения может работать в шаговом или синхронном режиме.

Использование двух кольцевых магнитов 15 и 16 вместо множества отдельных магнитов (или одного м.ногополюсного магнита) на роторе 2 с одной стороны уменьшает момент инерции ротора, а с другой стороны увеличивает полезнь1й момент за счет усилени магнитного поля полюсов ротора 2.В конечном счете повышается быстродейств-ие магнитоэлектрического микродвигателя. Появляется возможность широкого варьирования соотношения массы и габаритов ротора 2 и других конструктивных элементов.

Благодаря тому, что на внешней поверхности среднего диска 17 вьтолнен пазь 23 и в них расположены катушки 19 и 2t), обеспечивается уменьшение длинйтнерабочих участков витков катушек, а это, в. свою очередь, приводит к уменьшению рмических потерь, т.е. к повьшению КПД двигателя.

Дополнительные кольцевые магниты 24 и 25 усиливают поляризующий магнитный поток, обеспечивая увеличение Иомента при неизменном потреблении,

т.е. еще больше повышают КПД.

Формула изобретения

1. Магнитоэлектрический двигатель, содержацций статор с магнйтопроводом в виде трех па раллельных дисков, из которых средний имеет на поверхности внутреннего отверстия зубцы, явнополюсный ротор, размещенный в отверстии среднего диска, обмотку, выполненную из катушек, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и упрощения технологии изготовления двигателя, средний диск размещен «а равных расстояниях от двух других дисков, а между соседними дисками установлены кольцевые постоянные магниты с аксиальной намагниченностью прилегающие к среднему диску одно(шенными полюсами.

2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что катушки обмотки размещены в пазах, выполненных на внешней поверхности среднего дисг ка симметрично относительно оси ротора.

О 3..Двигатель по пп. 1 и 2,о т л ичающийся тем, что он снабжен дополнительными кольцевыми магнитами с аксиальной намагниченностью, которые прилегают к дискги маг-нитопрово&5 Дов полюсами с разноименной полярностью по отчошению к полярности полюсов основных магнитов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент Франции 1417292, кл, Н 02 К- 19/06, 1973.

2.Труды IX конгресса по хронометрии. Штуггрзт. Секция 2, 1974, с.88.

f8

ФУ1, /

If

fj

/

/

IZ

13

18

ff