Электрический двигатель постоянного тока Советский патент 1982 года по МПК H02K41/35 

(54) ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА

I

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано в приводах, требующих совмеще- . ния перемещения подвижного элемента в аксиальном направлении с его вращением вокруг продольной оси двигателя при необходимости достижения плавного регулирования скорости винтового движения в широком диапазоне и необходимости попучения точного останова рабочего органа. Одной из важных областей применения изобретения является электропривод промышленных роботов и манипуляторов, где требуется сочетание поступательного и вращательного движений и достижение точного позиционирования.

Известен электрический двигатель, который за счет особой конструкции статора и ротора позволяет получить винтовое движение подвижного элемента ti.

Известен также электрический двигатель постоянного тока, состоящий

ИЗ двух винтообразных магнитопроводов статора, размещенных на следующих друг за другом заходах двухзаходной винтовой линии, несущих якорные обмотки и обмотку возбуждения, и ротора с ферромагнитными выступами для формирования основного магнитного потока, также расположенных на двухзаходной винтовой линии 12.

Недостатками двигателя являются

10 повышенный расход активных материалов и неравномерность хода, обусловлен ные продольным по отношению к развиваемому .электромагнитному усилию замыканием основного магнитного пото15ка.

Цель изобретения - уменьшение расхода активных материалов и увеличение равномерности хода.

Указанная цель достигается тем,

20 что каждый из магнитопроводов статора имеет длину, равную половине окружности, и в каждом из них выполнен винтовой паз, в котором уложена обая для обоих магнитопроводов обмотка возбуждения, а пазы для якорной обмотки выполнены на всей внутренней поверхности магнитопроводов статора, при этом ферромагнитные выступы ро- 5 тора, расположенные на каждом из заходов винтовой резьбы , размещены в два ряда так, что против выступа одного находится впадина другого.

На фиг. 1 изображены магнитопро- Ю воды статора двигателя с пазами для укладки обмоток возбуждения якоря; на фиг. 2 - магнитопровод ротора двигателя; на фиг. 3 - схема укладки обмотки якоря на магнитопроводах ста- 15 тора.

Статор электрического двигателя постоянного тока (фиг. 1) имеет вид двух ферромагнитных магнитопроводов П-образного поперечного сечения , представляющие собой два отрезка двухзаходной винтовой линии. Полная длина каждого магнитопровода статора, вдоль которого можно уложить Zpt, где р 1, 2, 3, равна 1/2 длины витка одного захода, т.е. каждый магнитопровод занимает 180° по ходу винтовой линии. В центральной внутренней части магнитопроводов 1 и 2 выполняются винтовые прямоугольные пазы 3 и Ц, имеющие шаг винтовой линии, равный шагу винта магнитопроводов статора. винтовые пазы служат для укладки кольцевой обмотки возбуждения. По обе стороны от пазов 3 и на участ- 35 ках равной ширины располагаются пазы 5 и 6, параллельные продольной оси двигателя. Пазы 5 и 6 служат для размещения якорных обмоток двигателя и равномерно размещаются по всей внут- о ремней поверхности магнитопроводов статора. Число полюсных делений якорных обмоток кратно двум полюсным делениям машины . Магнитопроводы 1 и 2 в сумме занимают угол равный ЗбО 45 что позволяет выполнить барабанный электромеханический коллектор.

Ротор двигателя (фиг. 2) выполняется из ферромагнитного материала и представляет собой цилиндр 7. на ко- 50 тором размещены ферромагнитные модуляторы 8-11 основного магнитного поля, располагающиеся внутри винтовых поверхностей магнитопроводов статора, несущих якорные обмотки.55

Ширина каждого из этих выступов, по продольной оси двигателя, равна ширине каждого из участков магнитопроводов 1 и 2 статора с пазами 5 и 6. Выступы 8-11, формирующие основное магнитное поле, имеют длину вдоль винтовой линии, равную L 5 (Lg - коэффициент расчетной полюсной дуги). Длина впадин 12-15 между выступами 8-11 составляет (2 - Lg) , Расстояние между внутренними поверхностями выступов 8-11, измеренное вдоль оси двигателя, равно ширине пазов 3 и А, занимаемых обмоткой возбуждения двигателя. Оси выступов 8 и 10 совпадают с осями впадин 12 и 1, а выступов 9 и 11 - с ОСЯМИ- впадин 13 и 15, обеспечивая шахматное расположение этих выступов.

Работа предлагаемого двигателя может быть объяснена на основании рассмотрения фиг. 3, где схематически представлены магнитопроводы 1 и 2 статора с обмоткой якоря, подсоединенной к пластинам электромеханического коллектора. Заштрихованы площадки поверхностей (например, магнитопровод 1), соответствующие расположению под ними винтовых выступов ротора. I

Если по проводникам обмотки 16-18 при показанном на фиг. 3 положении щеток на коллекторе ток протекает вправо, а по проводникам 19-21 - влево, а обмотка возбуждения включена так, что в зоне проводников 16-18 поток возбуждения направлен к нам, а в зоне проводников 19-21 соответственно от нас, то на винтовые выступы ротора, находящиеся в зоне проводников l6-l8 в соответствии с законом Био-Савара-Лапласа действует электромагнитное усилие, направленное против часовой стрелки, против же часовой стрелки направлено и усилие, действующее на винтовые выступы, находящиеся в зоне проводников статора. Аналогичный порядок возникновения электромагнитных усилий наблюдается и под действием токов в проводниках 22-11. Под действием этих усилий возникает вращательный момент двигателя, перемещающий ротор. При начавшемся под действием этого усилия винтовом вращении ротора коллектор коммутирует секции якорной обмотки таким образом, чтобы направление вращающегося момента все время сохранялось.

Формула изобретения

Электрический двигатель постоянного тока, состоящий из двух винтообразных магнитопроводов статора, размещенных на следующих друг от друга заходах двухзаходной винтовой линии, несущих якорные обмотки и обмотку возбуждения, и ротора с ферромагнитными выступами для формирования основного магнитного потока, также располохсенных на двухзаходной винтовой линии, отличающийся тем, что, с целью уменьшения расхода активных материалов и увеличения равномерности хода, каждый из магнитопроводов статора имеет длину, равную половине окружности, и в каждом

из них выполнен винтовой паз, в котором уложена общая для обоих мар- нитопроводов обмотка возбуждения, а пазы для якорной обмотки выполнены на всей внутренней поверхности магнитопроводов статора, при этом ферромагнитные выступы ротора, расположенные на каждом из заходов винтовой резьбы, размещены в два ряда так, что против выступа одного находится впадина другого.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

кл. Н 02 К 1/02, 15.02.78.

Фиг.1