Моментный электродвигатель Советский патент 1981 года по МПК H02K26/00 

(54) МОМЕНТНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

1

Изобретение относится к электрическим машинам, преимущественно к моментным двигателям постоянного тока с ограниченным углом поворота.

Известен электродвигатель, преобразующий электрическую энергию постоянного тока в механическую и наоборот, который основан на движении проводника относительно источника магнитного потока и магнитопровода, состоящий из магнитопровода, вала, индуктора, который представляет собой постоянный магнит, одним полюсом закрепленный на индукторе, а. на другом помещается цилиндрический стальной полюс Стальной полюс и магнитопровод совместно образуют равномерный воздушный зазор, в котором помещается обмотка управления 1.

Недостатки известного электродвигателя - обмотка управления расположена между индуктором и магнитопроводом, механически не связана ни с одним из них, поэтому для ее удержания в воздушном зазоре необходимо специальное устройство, значительно усложняющее конструкцию машины и технологию ее изготовления; отно сительно обмотки управления конструкция

двигателя имеет два технологических зазора - со стороны индуктора и со стороны магнитопровода, следовательно, снижаются энергетические показатели, увеличивается расход материала и объем всей машины; магнит, расположенный непосредственно

в зазоре, уменьшает угол поворота, кроме того, за счет потоков рассеяния краевых эффектов в местах соединения постоянного магнита, распределение магнитного потока в воздушном зазоре будет неравномерным,

fQ что приводит к изменению вращающего момента в зависимости от угла поворота якоря.

Цель изобретения - упрощение конструкции, увеличение угла поворота, повышение надежности и энергетических показателей электродвигателя с ограниченным углом поворота.

Поставленная цель достигается тем, что обмотка управления машины неподвижно закреплена на индукторе, выполненном кольцевым радиально намагниченным и установленном в подшипниках на валу, изготовленном из магнитопроводного материала, а по торцам двигателя в его нижней части между подшипниками и магнитопроводом уста-новлены дополнительные магнитонроводы. На фиг. 1 изображен электродвигатель с направлением магнитного потока в зазоре и в магнитопроводе, разрез; на фиг. 2 - то же, вид сбоку. Моментный двигатель содержит обмотку 1 управления, неподвижно закрепленную на индукторе 2. Витки обмотки 1 направлены в сторону матнитопровода 3 и охватывают его. Индуктор 2 представляет концентрически намагниченный кольцевой магнит (т. е. по всей длине внутренней и внешней поверхности магнита полярность неизменна). Вал 4 и дополнительные магнитопроводы 5 с подшипниками выполнены из магнитного материала и служат магнитопроводом. Магнитопровод 5 и кольцевой магнитопровод 3 могут быть выполнены как цельными, так и разъемными. Между магнитопроводами 3 и 5 расположена магнитная перемычка 6. Двигатель работает следующим образом. Концентрически намагниченный магнит (индуктор) 2 создает в зазоре однонаправленный, равномерный магнитный поток. При пропускании тока по обмотке 1 возникает вращающий момент. Обмотка 1 вместе с индуктором 2 будет поворачиваться. Если индуктор 2 оставить вместе с обмоткой 1 неподвижными, тогда будут вращаться магнитопроводы 3 и 5. Угол поворота устройства равен 360°-(«р, + 5Рг) -угол поворота устройства; q( -угол, занимаемый обмоткой 1; ср2 - угол магнитной перемычки 6. Предлагаемое устройство обладает по сравнению с известным следующими преимуществами. В связи с тем, что в зазоре нет постоянного магнита, распределение потока имеет равномерный характер, следовательно, вращающий момент не зависит от угла поворота якоря. Обмотка крепится непосредственно на индукторе, поэтому нет необходимости изготавливать специальное устройство, удерживающее ее в воздушном зазоре, упрощается конструкция и технология изготовления. Устройство имеет один технологический зазор между обмоткой и магиитопроводом. Уменьшение общего воздущного зазора между индуктором и магнитопроводом ведет к увеличению магнитного потока, повышению энергетических показателей или же, если оставить поток неизменным, уменьшению габаритов машины. Увеличивается угол поворота машины. В предложенном устройстве угол . поворота равен J. 360° (ср -f fi)°, в извест- Ном ot 360° - (ср, + ср), где (р| - угол, занимаемый обмоткой, град; . - угол, занимаемый перемычкой, град; м-угол, занимаемый магнитом, град. Предположим, что угол, занимаемый обмоткой в предлагаемом и известном устройствах, одинаков, тогда если ср, то и укол поворота сравниваемый устройств будет одинаков. Но в известном устройстве от угла, занимаемого постоянным магнитом, зависит величина магнитного потока в воздущном зазоре « где S 1а-площадь магнита, БМ .- ширина магнита, м; t о-- аксиальная длина магнита, м; БГ-остаточная индукция. Т; К - коэффициент рассеяния магнитной системы; фс - магнитный поток в воздущ ном зазоре, Вб. Таким образом, увеличение угла поворота уменьшением ширины магнита ведет к уменьшению потока в воздушном зазоре, что недопустимо. В предлагаемом /стройстве величина перемычки b не влияет на параметры машины и может быть выбрана из условий механической прочности и магнитного насыщения. Поэтому, изменяя ширину перемычки b и ее высоту h можно получить угол с значительно меньший, чем of., следовательно, угол поворота больший. В предлагаемом устройстве не требуется демпфер, так как сам индуктор, на котором расположена обмотка, является демпфером. Надежность предлагаемого электродвигателя повышается также и за счет того, что обмотка расположена на достаточно жестком основании - индукторе. Формула изобретения Моментный электродвигатель, содержащий кольцевой магнитопровод, индуктор из постоянного магнита, обмотку управления витки которой охватывают магнитопровод и вал, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, увеличения угла поворота, повышения надежности и энергетических показателей, обмотка якоря закреплена на Индукторе, выполненном кольцевым радиально намагниченным, и установленном в подшипниках на валу, изготовленном из магнитопроводного материала, а по торцам двигателя в его нижней части между подшипниками и магнитопроводом установлены дополнительные магнитопроводы. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Столов Л. И. и др. Моментные двигатели с постоянными магнитами. М., «Энергия, 1977, с. 14, рис. Зе, 3, и.