Магнитоэлектрический моментный микродвигатель Советский патент 1982 года по МПК H02K23/04 H02K26/00 

1

Изобретение относится к электрическим машинам, а именно к магнитоэлектрическим моментным двигателям (МД), т.е. к коллекторным электрическим машинам постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов, и может быть использовано в устройствах автоматикио

Известны электрические машины, в которых для уменьшения реактивного зубцового момента Нр, обусловленного взаимным магнитным взаимодействием якоря и статора, при отсутствии тока в обмотке якоря применяется скос пазов якоря tl .

Недостатком таккх электрических машин является низкий пусковой момент вызванный скосом пазов якоря, что, помимо неоптимального расположения проводников обмотки в магнитном поле, приводит к. значительному уменьшению площади паза, занимаемой обмоткой

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является моментный электродвигатель постоянного тока, содержащий кольцевой статор с постоянными магнитами, цилиндрический якорь, расположенный концентрично стйтору, и щеточно-коллекторный узел Y2J.

Недостатком такого двигателя является высокое значение реактивного зубцового момента, что снижает величину пускового момента и точность работы двигателя в устройствах автоматики при малых сигналах управления.

Цель изобретения - уменьшение реактивного зубцового момента двигателя при сохранении величины пускового момента.

Указанная цель достигается тем, что в магнитоэлектрический магнитный микродвигатель, содержащий кольцевой статор с постоянными магнитами, цилиндрический якорь, расположенный концентрично статору, и щеточно-коллекторный узел, введены кольцо из магнитомягкого материала с наружными, равномерно расположенными по окружн ти зубцами и дополнительный постоян ный магнит; кольцо установлено на цилиндрической поверхности лобовой части обмотки якоря, обращенной к статору, со стороны противоположной коллектору, причем число зубцов кол ца равно числу зубцов якоря и зубцы кольца смещены относительно зубцов якоря на половину зубцового деления якоря; дополнительный постоянный магнит закреплеи на статоре с зазором относительно кольца и коак.сиально ему таким образом, что его осо симметрии совпадает с осью симметрии одного из магнитов статора. На фиг,1 представлен магнитоэлек трический моментный микродвигатель, на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1« Микродвигатель состоит из статора 1, внутри которого концентрично ему установлен якорь 2. Статор 1 представляет собой обой му 3 из материала с высокой магнитной проницаемостью с установленными в нее постоянными магнитами Ц и внешнего немагнитного кольца 5. Якорь 2 выполнен в виде шихтован ного сердечника 6 из магнитом(1гкого материала с пазами, в которых уложе обмотка 7, соединенная с коллекторо .8, на котором установлены щетки 9 Коллектор 8 и щетки 9 образуют щёто но-коллекторный узел На цилиндрической поверхности лобовой части обмотки 7 якоря 2, обращенной к статору 1, со стороны, противоположной коллектору 8, установлено кольцо 1-0 из магнитокягкого материала с наружными, равномерно расположенными по окружности зубцами 11, число которых равно числу зу цов 12 якоря 2, причем зубцы 11 кол ца 10 и зубцы 12 якоря 2 смещены друг относительно друга на половину зубцового деления якоря 2. На статоре 1 с гарантированным ;зазором относительно кольца 10 и ко аксиально ему закреплены дополнител ный постоянный магнит 13 из высокоэрицитивного сплава, например, приз матической формы, таким образом, что его ось симметрии, идущая в радиальном направлении, совпадает с осью симметрии одного из магнитов Л статора 1. Размещение кольца 10 и магнита 13 в пределах лобовой части обмотки 7 якоря 2 со стороны, противоположной коллектору 8, обеспечивает уменьшение Мр, без увеличения габаритов двигателя о Кольцо 10 установлено на якоре 2 таким образом, что зазор между торцовой поверхностью кольца и поверхностью статора 1 значительно больше, чем зазор между якорем 2 и статором 1, что практически исключает магнитное взаимодействие между статором 1 и кольцом 10. Постоянный магнит 13 расположен на статоре 1 так, что направление его магнитного потока совпадает с направлением магнитного потока постоянного магнита k статора 1, что может привести даже к некоторому увеличению пускового момента микродвигателя вследствие увеличения его основного магнитного потока. Магнитоэлектрический моментный микродвигатель работает следующим образом. При подаче сигнала управления (напряжения) через щеточно-коллек торный узел в обмотку 7 якоря 2, в последней проходит ток управления, Создающий совместно с потоком /озбуждения (от постоянных магнитов k статора 1) вращающий момент, под действием которого якорь 2 поворачивается- (при работе в режиме поворота) либо начинает вращаться (в режиме двигателя). Величина вращающего момента и его направление пропорциональны управляющему сигналу. При отсутстви1 сигнала управления в результате магнитного взаимодействия между магнитами k статора 1 и зубцами 12 якоря 2 возникает реактивный зубцо.вый момент Мр , имеющий синусоидальный характер изменения с периодом, равным зубцовому делению. Благодаря магнитному взаимодействию между зубчатым кольцом 10 и магнитом 13 создается компенсационный момент, имеющий тот же период, что и Мр, вследствие равенства числа зубцов 11 кольца ТО и числа зубцов 12 якоря 2 и направление, противоположное Мр, что обеспечивается взаимным смещением зубцов 11 кольца 10 и зубцов 12 якоря 2 на половину зубцового деления йкоря 2. Это позволяет значительно уменьшить Мр при выбо