Моментный электродвигатель постоянного тока Советский патент 1982 года по МПК H02K26/00 

(5) МОМЕНТНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО

ТОКА

Изобретение относится к электромеханическим устройствам автоматики и может быть использовано при созда НИИ датчика момента постоянного тока для систем стабилизации и управления Известен моментный электродвигатель постоянного тока, содержащий статор с секторными постоянными магнитами, ориентированными навстречу друг другу одноименными полюсами, полюсные наконечники, расположенные между магнитами, зубчатый ротор с-об моткой, зубчатое колесо из магнитомягкого материала и постоянный магни взаимодействующий с этим колесом f 1 } Моменты зубчатости двигателя и зубчатого колеса нахрдятся в противофазе и взаимно вычитаются. Однако это решение компромиссное, так как угловая характеристика момента зубчатости имеет сложную форму, различ ную не только для разных типов двига телей, но может меняться, например, от образца к образцу в пределах одно го типа машин. Кроме того, при запитКЗ якоря, т.е. при формировании движущего момента, момент, развиваемый зубчатым колесом и магнитом, будет являться паразитным по отношению к движущему моменту и снижать выходные, характеристики электродвигателя. Известны также электрические машины с уменьшенным моментом зубчатости за счет скоса пазов ротора или стато ра или введением в рабочий зазор тонкого кольца из магнитомягкого материала , перемыкающего полюса индуктора, а также выполнения машик 1 с гладким якоремf2}. Однако эти конструктивные решения связаны с уменьшением величины движущего момента, развиваемого электродвигателем при том же значении тока якоря, причем при жестких требованиях к величине момента зубчатости, например в системах силовой стабилизации, указанные потери момента могут быть значительными.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является момемтный электродвигатель постоянного тока, содержащий статор, выполненный в виде двух соосных кольцевых аксиально намагниченных постоянных Mai- нитов, ориентированных навстречу один другому одноименными полюсами, состоящих из секторов чередующейся полярности, прикрепленных с внешних торцов к шунтирующим кольцам, и рото с обмоткой, размещенной в пазах, статор снабжен полюсными наконечниками, установленными между секторами ма)- нитов, немагнитной втулкой, на которой закреплены указанные наконечники с магнитами, а ротор расположен концентрично статору З

Этот электродвигатель за счет явно выраженной зубчатости ротора и статора имеет момент зубчатости-, который может быть снижен за счет предполагаемого скоса зубцов якоря.

Это, соответственно, уменьшит ееличину момента, развиваемого электродвигателем при запитке якоря. Указанное развиваемого момента может быть скомпенсировано увеличением тока якоря. Однако это уменьшает надежность и срок службы электродвигателя, так как такая добавка увеличивает значение тока, коммутируемого коллектором, особенно если учесть, что коммутируемая мощность пропорциональна квадрату тока.

Цель изобретения - повышение надежности путем снижения пульсации вращающего момента.

Указанная цель достигается тем, что в элект1эодвигатель постоянного тока введен активный шунт, состоящий из обмотки шунта и цилиндрического зубчатого магнитопровода с радиальными зубцами и цилиндрической спинкой, примыкающей торцовыми поверхностями к внутренним торцам шунтирующих колец и укрепленной на немагнитной втулке, зубцы шунта, число которых равно числу полюсов статора, выполнена на цилиндрической спинке и примыкают к противоположным ротору торцам полюсных наконечников, обмотка шунта выполнена многосекционной и каждая секция обмотки шунта размещена на зубце магнитопровода.

На фиг.1 представлен электродвигатель, продольный разрез; на фиг.2 то же, поперечный разрез.

Электродвигатель состоит из якоря ( ротора 1, внутри которого концентрично ему установлен статор 2. Ротор 1 представляет собой шихтованный сердечник 3, в пазах которого уложена обмотка k ротора 1.

Статор 2 выполнен в виде соосных и аксиально намагниченных кольцевых постоянных магнитов 5 и 6, ориентированных один к другому одноименными полюсами, выполненными в форме секторов 7 и 8 чередующейся полярности, между которыми установлены полюсные наконечники 9 из ферромагнитного материала. С внешних торцов магнитов 5 и 6 установлены шунтирующие кольца 10 и 11 из магнитомягкого материала, закрепленные на немагнитной втулке 12, на которой установлен зубчатый цилиндрический магнитопровод 13 активного шунта 1.

Магнитопровод состоит из спинки 15, примыкающей своими торцами к шунтирующим кольцам 10 и 11, и радиальных зубцов 16, на которых размещены секции 17 обмотки 18 шунта 1. Крепление постоянных магнитов 5 и осуществляться, например, с помощью клея либо методом пайки легкоплавким припоем с температурой пайки до 200 С, что не вызывает необратимых изменений магнитных свойст постоянных магнитов.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии тока якоря 1 и тока в обмотке 18 шунта I магнитный поток постоянных магнитов 7, входя в полюсный наконечник 9 распределяется на два контура, один из которых проходит последовательно рабочий зазор, сердечник 3 якоря 1, где, пройдя по зубцам и спинке якоря, входит через рабочий зазор в полюсный наконечник 9 следующего в тангенциальном направлении магнита 8, после чего,

проходя магнит 8 через шунтирующие кольца 10 и 11, возвращается в магнит 7. Другой контур (шунтирующий), в котором магнитный поток Фм, минуя рабочий .зазор, проходит зубец 16, спинку 15 шунта 1 и через кольца 10 и 11 подходит к магниту 7Количественное соотношение этих потоков будет определяться магнитными сопротивлениями обоих контуров. Очевидно.что доминирующая часть пото ка пройдет по второму контуру (q практически на имеющему неферромагнитных участков и меньшую длину пути потока. Таким образом, при обесточенном якоре момент зубчатости, опре деляемый при заданной геометрии элементов в рабочем зазоре величиной магнитного потока, практически исклю чается и электродвигатель не вносит вредны) возмущений в систему, например, в режиме стабилизации объекта. При работе электродвигателя как моментного датчика и подачи напряжения на обмотку k необходимо запитать обмотку 18 постоянным током и развиваемый магнитный потокф, направленный согласно рабочему потоку ф вытесняет магнитный, потокфдд в рабочий зазор и режим электродвигателя не нарушается. Так как режим запитки обмотки 18 статический и этот ток не проходит через коллектор, то необходимую магнитодвижущую силу можно обеспечить увеличенным числом витков, а не током запитки, поэтому потребление обмотки 18 шунта 1 мож- но сделать незначительным. Таким образом, предлагаемое техническое решение обеспечивает уменьшение момента зубчатости электродвигателя без увеличения коммутиру емого тока нарушения режима работы двигателя, что приводит к увеличе нию надежности электродвигателя. Формула изобретения Мс 1ентный электродвигатель постоянного тока, содержащий зубчатый ротор, в .пазах которого размещена обмотка и статор, выполненный в виде кольцевых аксиально намагниченных постоянных магнитов, ориентированных один к другому противоположными полюсами, состоящих из секторов чередующейся полярности, прикрепленных с внешних торцов к шунтирующим кольцам и снабженных полюсными наконечниками, установленными между секторами магнитов, немагнитную втулку, на которой укреплены шунтирующие кольца, о т личаю1цийся тем, что, с целью повышения надежности путем снижения пульсациИ| вращающегося-f O мента, введен активный шунт, состоящий из обмотки и цилиндрического зуб чатого магнитопровода с радиальными зубцами и цилиндрической спинкой, примыкающей торцовыми поверхностями к внутренним торцам шунтирующих колец и укрепленной на немагнитной втулке, зубцы шунта, число которых равно числу полюсов статора, выполнены на цилиндрической спинке и примыкают к противоположным ротору торцам полюсных наконечников, обмотка шунта выполнена многосекционной и каждая секция обмотки шунта размещена на зубце магнитопровода. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2920261, кл. Н 02 К 26/00, 1980. 2.Дубенский А.А. Бесконтактные двигатели постоянного тока. М., Энергия, 1967, с.. 3- Авторское свидетельство СССР If i 85527, кл. Н 02 К 23/0, 1973А. / /( лц

.