RU2251784C1

RU2251784C1 - Flanged multilayer torque motor

Info

Publication number: RU2251784C1
Application number: RU2003133725/11A
Authority: RU
Inventors: А.П. Сеньков (RU); А.П. Сеньков; А.А. Сеньков (RU); А.А. Сеньков
Priority date: 2003-11-19
Filing date: 2003-11-19
Publication date: 2005-05-10

Abstract

FIELD: electrical engineering; electrical machines and drives.

SUBSTANCE: proposed motor characterized in great number of pole pairs has rotor assembled of several disks mounted on common shaft and provided with permanent magnets whose polarity is tangentially alternating, as well as toothed wound stators. Stators disposed on both ends of any rotor disk carry ring windings of one phase only installed in each stator coaxially with respect to rotor between two hollow cylindrical magnetic cores of different diameters. Butt-ends of hollow magnetic cores facing the rotor have teeth whose number equals number of rotor pole pairs; teeth of external and internal cylindrical magnetic cores are shifted through angle equal to angular width of rotor pole and on other butt end cylindrical magnetic cores are joined with magnetic core stacks assembled of radially disposed laminations. Stators of different phases are spaced apart through angle equal to 2π electrical degrees divided by number of phases.

EFFECT: simplified design, facilitated manufacture, reduced labor consumption and manufacturing cost.

2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрическим машинам и электроприводу.The invention relates to electrical engineering, in particular to electric machines and electric drives.

Аналогом является, например, торцевой магнитоэлектрический моментный двигатель (а.с. № 1775807, БИ № 42, 1992), имеющий тороидальный зубчатый магнитопровод статора, в радиальных пазах которого расположена обмотка, и два ротора с постоянными магнитами с осевой намагниченностью, полярность которых чередуется в тангенциальном направлении, предназначенный для применения в электроприводах с низкими частотами вращения.An analogue is, for example, an end magnetoelectric torque motor (AS No. 1775807, BI No. 42, 1992) having a toroidal stator toothed magnetic circuit, in which radial grooves a winding is located, and two rotors with permanent magnets with axial magnetization, the polarity of which alternates in the tangential direction, intended for use in electric drives with low speeds.

Наиболее близок к предлагаемой машине многослойный дисковый электродвигатель (Белый П.Н. Конструктивное развитие дисковых высокомоментных технологических электродвигателей с высококоэрцитивными постоянными магнитами. // Электротехника, 2001, №7, с.20-23), имеющий четыре установленных на одном валу дисковых ротора с постоянными магнитами, полярность которых чередуется в тангенциальном направлении, и три расположенных между роторами статора, на зубцах которых в радиальных пазах размещены обмотки.Closest to the proposed machine is a multilayer disk electric motor (Bely PN The constructive development of disk high-torque technological electric motors with highly coercive permanent magnets. // Electrotechnics, 2001, No. 7, p.20-23), having four disk rotors mounted on the same shaft with permanent magnets, the polarity of which alternates in the tangential direction, and three stator located between the rotors, on the teeth of which the windings are located in the radial grooves.

Недостатками прототипа является сложность конструкции и технологии изготовления многослойных торцевых моментных электродвигателей с высоким выходным моментом. Для повышения момента двигателя необходимо увеличивать число пар полюсов ротора, а значит, увеличивать число зубцов и радиальных пазов магнитопровода статора с размещенными в них обмотками. При изготовлении статора с большим числом зубцов и радиальных пазов, в которых размещаются витки обмотки статора, возникают технологические трудности, повышается трудоемкость и стоимость изготовления электродвигателя.The disadvantages of the prototype is the complexity of the design and manufacturing technology of multilayer end torque motors with high output torque. To increase the motor torque, it is necessary to increase the number of pairs of rotor poles, and therefore, increase the number of teeth and radial grooves of the stator magnetic circuit with the windings housed in them. In the manufacture of a stator with a large number of teeth and radial grooves, in which the stator windings are placed, technological difficulties arise, the complexity and cost of manufacturing an electric motor increases.

Предлагаемое изобретение упростит конструкцию многослойных торцевых моментных электродвигателей с большим числом пар полюсов и одновременно повысит технологичность и снизит трудоемкость и стоимость изготовления двигателя.The present invention will simplify the design of multilayer end torque motors with a large number of pole pairs and at the same time increase manufacturability and reduce the complexity and cost of manufacturing the motor.

Это достигается тем, что в многослойном торцевом моментном электродвигателе, содержащем ротор, состоящий из нескольких установленных на одном валу дисков с постоянными магнитами, полярность которых чередуется в тангенциальном направлении, и зубчатые статоры с обмотками, в статорах, расположенных с обеих сторон любого из дисков ротора, размещены кольцевые обмотки только одной фазы. Кольцевые обмотки фазы установлены в каждом статоре соосно с ротором между двумя полыми цилиндрическими магнитопроводами разных диаметров, на торцах полых цилиндрических магнитопроводов, обращенных к ротору, выполнены зубцы. Число зубцов на цилиндрических магнитопроводах равно числу пар полюсов ротора и зубцы наружного и внутреннего цилиндрических магнитопроводов смещены по углу на угловую ширину полюса ротора. Со стороны другого торца цилиндрические магнитопроводы сопряжены с пакетами магнитопроводов из пластин, расположенными в радиальном направлении. При этом статоры разных фаз смещены относительно друг друга на угол, равный 2π эл. рад, деленный на число фаз.This is achieved by the fact that in a multilayer end torque motor containing a rotor, consisting of several disks with permanent magnets mounted on one shaft, the polarity of which alternates in the tangential direction, and gear stators with windings, in stators located on both sides of any of the rotor disks placed ring windings of only one phase. Phase windings are installed in each stator coaxially with the rotor between two hollow cylindrical magnetic circuits of different diameters, teeth are made at the ends of the hollow cylindrical magnetic circuits facing the rotor. The number of teeth on cylindrical magnetic cores is equal to the number of pairs of rotor poles and the teeth of the outer and inner cylindrical magnetic cores are angled by the angular width of the rotor pole. From the side of the other end, the cylindrical magnetic circuits are interfaced with packages of magnetic circuits from the plates located in the radial direction. Moreover, the stators of different phases are offset relative to each other by an angle equal to 2π el. glad divided by the number of phases.

Масса и габариты предлагаемого двигателя уменьшаются, если в каждом из двух статоров фазы обмотка выполнена из нескольких кольцевых секций с чередующимся направлением намагничивающей силы. Кольцевые секции фазы размещаются между полыми цилиндрическими магнитопроводами разных диаметров, число которых в статоре должно быть на единицу больше числа кольцевых секций фазы. На торцах, обращенных к ротору, цилиндрические магнитопроводы имеют зубцы, число которых равно числу пар полюсов ротора, и зубцы четных и нечетных цилиндрических магнитопроводов смещены по углу на угловую ширину полюса ротора.The mass and dimensions of the proposed engine are reduced if in each of the two phase stators the winding is made of several annular sections with an alternating direction of magnetizing force. The ring sections of the phase are placed between hollow cylindrical magnetic circuits of different diameters, the number of which in the stator should be one more than the number of ring sections of the phase. At the ends facing the rotor, the cylindrical magnetic cores have teeth, the number of which is equal to the number of pairs of poles of the rotor, and the teeth of even and odd cylindrical magnetic cores are angled by the angular width of the rotor pole.

Размещение на статорах, расположенных по обе стороны каждого из дисков ротора, обмоток только одной из фаз и выполнение каждого статора из полых цилиндрических магнитопроводов с зубцами на торцевой поверхности позволяет использовать в двигателе простейшие кольцевые обмотки, что делает предлагаемый электродвигатель намного технологичнее и дешевле, чем электродвигатель с обмотками, уложенными в радиальные пазы магнитопровода. Это особенно проявляется в моментных двигателях с большим числом пар полюсов.Placing the windings of only one of the phases on the stators located on both sides of the rotor disks and the execution of each stator from hollow cylindrical magnetic circuits with teeth on the end surface allows using the simplest ring windings in the engine, which makes the proposed electric motor much more technological and cheaper than the electric motor with windings laid in the radial grooves of the magnetic circuit. This is especially true in torque motors with a large number of pole pairs.

На фиг.1 приведено осевое сечение предлагаемого электродвигателя в трехфазном исполнении с одной кольцевой секцией фазы на каждом статоре; на фиг.2а - торцевая поверхность первого статора первой фазы двигателя, показанного на фиг.1; на фиг.2б - торцевая поверхность диска ротора, обращенная к первому статору первой фазы, на фиг.2в - торцевая поверхность диска ротора, обращенная ко второму статору первой фазы, на фиг.2г - торцевая поверхность второго статора первой фазы; на фиг.3 - осевое сечение предлагаемого электродвигателя с двумя кольцевыми секциями фазы на каждом статоре; на фиг.4а - торцевая поверхность первого статора первой фазы двигателя, показанного на фиг.3; на фиг.4б - торцевая поверхность диска ротора, обращенная к первому статору первой фазы, на фиг.4в - торцевая поверхность диска ротора, обращенная ко второму статору первой фазы, на фиг.4г - торцевая поверхность второго статора первой фазы.Figure 1 shows the axial section of the proposed motor in three-phase design with one annular phase section on each stator; on figa - the end surface of the first stator of the first phase of the engine shown in figure 1; Fig.2b is the end surface of the rotor disk facing the first stator of the first phase; Fig.2b is the end surface of the rotor disk facing the second stator of the first phase; Fig.2g is the end surface of the second stator of the first phase; figure 3 is an axial section of the proposed motor with two annular phase sections on each stator; on figa - the end surface of the first stator of the first phase of the engine shown in figure 3; Fig. 4b shows the end surface of the rotor disk facing the first stator of the first phase; Fig. 4c shows the end surface of the rotor disk facing the second stator of the first phase; Fig. 4d shows the end surface of the second stator of the first phase.

На валу 1 (фиг.1) закреплены три одинаковых ферромагнитных диска 2 с установленными на торцевых сторонах постоянными магнитами 3 с осевым магнитным потоком. Полярность постоянных магнитов 3 чередуется в тангенциальном направлении. Вал 1 установлен в подшипниках 4, зафиксированных в крышках 5 и 6. В крышках 5 и 6 и в двух цилиндрических корпусах 7 и 8 установлено шесть статоров 9, 10, 11, 12, 13 и 14 электродвигателя. На фиг.1 обозначены элементы магнитопроводов двух статоров 9 и 10: наружные полые цилиндрические магнитопроводы 15 и 16, например, навитые из ленты; внутренние полые цилиндрические магнитопроводы 17 и 18 меньшего диаметра; радиально расположенные пакеты 19 и 20, набранные из пластин. Из аналогичных элементов состоят магнитопроводы и остальных статоров 11, 12, 13 и 14 электродвигателя.Three identical ferromagnetic disks 2 are mounted on the shaft 1 (Fig. 1) with permanent magnets 3 mounted on the end faces with axial magnetic flux. The polarity of the permanent magnets 3 alternates in the tangential direction. Shaft 1 is installed in bearings 4, fixed in covers 5 and 6. In covers 5 and 6 and in two cylindrical housings 7 and 8, six motor stators 9, 10, 11, 12, 13 and 14 are installed. Figure 1 shows the elements of the magnetic cores of two stators 9 and 10: the outer hollow cylindrical magnetic cores 15 and 16, for example, wound from tape; inner hollow cylindrical magnetic cores 17 and 18 of smaller diameter; radially arranged bags 19 and 20, recruited from the plates. Magnetic cores and other stators 11, 12, 13 and 14 of the electric motor consist of similar elements.

В полостях статоров 9, 10, 11, 12, 13 и 14 расположено по одной кольцевой обмотке 21, 22, 23, 24, 25 и 26 фаз. Каждая из трех фаз электродвигателя состоит из двух кольцевых секций. Первую фазу составляют обмотки 21 и 22, вторую фазу - обмотки 23 и 24, третью фазу - обмотки 25 и 26, то есть по торцевым сторонам каждого из дисков 2 ротора расположены статоры одной и той же фазы. Первая фаза размещается на статорах 9 и 10, вторая фаза - на статорах 11 и 12, третья фаза - на статорах 13 и 14.In the cavities of the stators 9, 10, 11, 12, 13 and 14, there is one ring winding of phases 21, 22, 23, 24, 25 and 26. Each of the three phases of the electric motor consists of two ring sections. The first phase consists of windings 21 and 22, the second phase - windings 23 and 24, the third phase - windings 25 and 26, that is, the stators of the same phase are located on the end sides of each of the rotor disks 2. The first phase is located on the stators 9 and 10, the second phase - on the stators 11 and 12, the third phase - on the stators 13 and 14.

На фиг.2а показана торцевая поверхность статора 9, обращенная к ротору. Наружный цилиндрический магнитопровод 15 на торце, обращенном к ротору, имеет зубцы 27. Внутренний цилиндрический магнитопровод 17 на торце, обращенном к ротору, также имеет зубцы 28. Для наглядности пазы между зубцами 27 и 28 на торцах магнитопроводов 15 и 17 заштрихованы. Угловая ширина зубцов 27 и 28 примерно равна угловой ширине полюса 3 (фиг.2б) ротора. Цилиндрические магнитопроводы 15 и 17 расположены друг относительно друга так, что их зубцы смещены по углу на угловую ширину полюса 3 ротора.On figa shows the end surface of the stator 9, facing the rotor. The outer cylindrical magnetic circuit 15 at the end facing the rotor has teeth 27. The inner cylindrical magnetic circuit 17 at the end facing the rotor also has teeth 28. For clarity, the grooves between the teeth 27 and 28 at the ends of the magnetic circuits 15 and 17 are shaded. The angular width of the teeth 27 and 28 is approximately equal to the angular width of the pole 3 (Fig.2B) of the rotor. The cylindrical magnetic cores 15 and 17 are located relative to each other so that their teeth are offset in angle by the angular width of the pole 3 of the rotor.

На фиг.2б показана обращенная к статору 9 торцевая сторона диска ротора, по сторонам которого расположены статоры первой фазы. На торцевой стороне этого ротора, обращенной к статору 10, полярность полюсов 3 противоположная (фиг.2в). При таком расположении постоянных магнитов 3 силы взаимного притяжения прижимают постоянные магниты 3 к диску 2.On figb shows the end side of the rotor disk facing the stator 9, on the sides of which are located the stators of the first phase. On the front side of this rotor facing the stator 10, the polarity of the poles 3 is opposite (pigv). With this arrangement of permanent magnets 3, the forces of mutual attraction press the permanent magnets 3 to the disk 2.

На фиг.2г показана обращенная к ротору торцевая поверхность статора 10. На торцах, обращенных к ротору, наружный цилиндрический магнитопровод 16 и внутренний цилиндрический магнитопровод 18 имеют соответственно зубцы 29 и 30, угловая ширина которых примерно равна угловой ширине полюса 3 ротора. Пазы между зубцами 29 и 30 на торцах магнитопроводов 16 и 18 для наглядности заштрихованы. По углу зубцы 29 и зубцы 30 смещены на угловую ширину полюса 3 ротора.Fig.2d shows the end surface of the stator 10 facing the rotor. At the ends facing the rotor, the outer cylindrical magnetic circuit 16 and the inner cylindrical magnetic circuit 18 have teeth 29 and 30, respectively, whose angular width is approximately equal to the angular width of the rotor pole 3. The grooves between the teeth 29 and 30 at the ends of the magnetic circuits 16 and 18 are shaded for clarity. In the angle, the teeth 29 and the teeth 30 are offset by the angular width of the rotor pole 3.

Статоры 9 и 10 установлены в крышке 5 и корпусе 7 так, что их диаметральные оси смещены относительно друг друга на угловую ширину полюса 3 ротора.The stators 9 and 10 are installed in the cover 5 and the housing 7 so that their diametrical axes are offset relative to each other by the angular width of the pole 3 of the rotor.

Конструкция статоров 11 и 12, в которых размещены обмотки 23 и 24 второй фазы, аналогична конструкции статоров 9 и 10, но статоры 11 и 12 смещены относительно статоров 9 и 10 на угол 2π электрических радиан, деленный на три. Такие же статоры 13 и 14, в которых размещены обмотки 25 и 26 третьей фазы, смещены относительно статоров 9 и 10 на угол 4π электрических радиан, деленный на три.The design of the stators 11 and 12, in which the windings 23 and 24 of the second phase are located, is similar to the design of the stators 9 and 10, but the stators 11 and 12 are offset relative to the stators 9 and 10 by an angle 2π of electric radians divided by three. The same stators 13 and 14, in which the windings 25 and 26 of the third phase are located, are offset relative to the stators 9 and 10 by an angle 4π of electric radians divided by three.

Электродвигатель работает следующим образом. Пусть сначала постоянный ток условного положительного направления протекает в обмотках 21 и 22 первой фазы, а обмотки 23 и 24 второй фазы и обмотки 25 и 26 третьей фазы обесточены. Обмотки 21 и 22 первой фазы могут быть соединены последовательно или параллельно. При условном положительном направлении тока обмотка 21 создает магнитный поток Ф1 (показан на фиг.1 пунктирной линией) статора 9, проходящий в осевом направлении через цилиндрический магнитопровод 15, в радиальном направлении через пакеты радиальных пластин 19 и снова в осевом направлении через цилиндрический магнитопровод 17. Затем поток Ф1 пересекает зазор между магнитопроводом 17 и ротором, проходит в осевом направлении через постоянные магниты 3, в тангенциально-радиальном направлении через диск ротора 2, снова в осевом направлении через постоянные магниты 3 и зазор между ротором и магнитопроводом 15. При этом зубцы 27 магнитопровода 15 будут иметь южную полярность, а зубцы 28 магнитопровода 17 будут иметь северную полярность.The electric motor operates as follows. First, let the direct current of the conditional positive direction flow in the windings 21 and 22 of the first phase, and the windings 23 and 24 of the second phase and the windings 25 and 26 of the third phase are de-energized. The windings 21 and 22 of the first phase can be connected in series or in parallel. With the conditional positive direction of the current, the winding 21 creates a magnetic flux F1 (shown by a dashed line in Fig. 1) of the stator 9, passing axially through the cylindrical magnetic core 15, in the radial direction through the packages of radial plates 19 and again in the axial direction through the cylindrical magnetic core 17. Then, the flux F1 crosses the gap between the magnetic circuit 17 and the rotor, passes axially through the permanent magnets 3, tangentially radially through the disk of the rotor 2, again in the axial direction through p constants magnets 3 and the gap between the rotor and the yoke 15. At this tine 27 of the magnetic circuit 15 will have a south polarity, and the teeth 28 of the magnetic circuit 17 will have a north polarity.

Обмотка 22 создает магнитный поток Ф2 статора 10, проходящий по пути, аналогичному пути потока Ф1 статора 9: через цилиндрический магнитопровод 16, пакеты радиальных пластин 20, цилиндрический магнитопровод 18, воздушные зазоры, постоянные магниты 3 и диск 2. При этом зубцы 29 магнитопровода 16 будут иметь южную полярность, а зубцы 30 магнитопровода 18 будут иметь северную полярность.The winding 22 creates a magnetic flux Ф2 of the stator 10, passing along a path similar to the path of the flux F1 of the stator 9: through a cylindrical magnetic circuit 16, packages of radial plates 20, a cylindrical magnetic circuit 18, air gaps, permanent magnets 3 and a disk 2. In this case, the teeth 29 of the magnetic circuit 16 will have a southern polarity, and the teeth 30 of the magnetic circuit 18 will have a northern polarity.

При взаимодействии обмоток 21 и 22 с магнитным полем ротора на ротор будет действовать электромагнитный момент, поворачивающий ротор в положение, при котором магнитные потоки обмоток 21 и 22 и ротора будут направлены согласно. На торцевой стороне ротора, обращенной к статору 9, северные полюсы 3 ротора расположатся напротив зубцов 27 наружного цилиндрического магнитопровода 15, а южные полюсы 3 ротора расположатся напротив зубцов 28 внутреннего цилиндрического магнитопровода 17. На торцевой стороне ротора, обращенной к статору 10, северные полюсы 3 ротора расположатся напротив зубцов 29 наружного цилиндрического магнитопровода 16, а южные полюсы 3 ротора расположатся напротив зубцов 30 внутреннего цилиндрического магнитопровода 18.When the windings 21 and 22 interact with the magnetic field of the rotor, an electromagnetic moment will act on the rotor, turning the rotor to a position in which the magnetic fluxes of the windings 21 and 22 and the rotor will be directed according to. On the end side of the rotor facing the stator 9, the north poles 3 of the rotor will be opposite the teeth 27 of the outer cylindrical magnetic core 15, and the south poles 3 of the rotor will be located opposite the teeth 28 of the inner cylindrical magnetic core 17. On the end side of the rotor facing the stator 10, north poles 3 the rotor will be located opposite the teeth 29 of the outer cylindrical magnetic circuit 16, and the south poles 3 of the rotor will be located opposite the teeth 30 of the inner cylindrical magnetic circuit 18.

При включении обмоток 23 и 24 второй фазы и выключенных обмотках 21 и 22 первой фазы и обмотках 25 и 26 третьей фазы возникнут магнитные потоки статора 11 и 12. Магнитный поток статора 11 будет аналогичен магнитному потоку статора 9, а магнитный поток статора 12 будет аналогичен магнитному потоку статора 10. Так как статоры 11 и 12 смещены относительно статоров 9 и 10 по углу на 2π/3 эл. рад, а диски 2 ротора одинаковы и установлены на валу двигателя без углового смещения, то под действием электромагнитного момента ротор и вал двигателя повернутся на 2π/3 эл. рад.When you turn on the windings 23 and 24 of the second phase and off the windings 21 and 22 of the first phase and the windings 25 and 26 of the third phase, magnetic fluxes of the stator 11 and 12 will occur. The magnetic flux of the stator 11 will be similar to the magnetic flux of the stator 9, and the magnetic flux of the stator 12 will be similar to magnetic the stator flow 10. Since the stators 11 and 12 are offset relative to the stators 9 and 10 in an angle of 2π / 3 el. I’m glad, and the rotor disks 2 are the same and are mounted on the motor shaft without angular displacement, then under the influence of electromagnetic moment the rotor and motor shaft will rotate by 2π / 3 el. glad.

При включении обмоток 25 и 26 третьей фазы и выключенных обмотках 21 и 22 первой фазы и обмотках 23 и 24 второй фазы возникнут магнитные потоки статора 13 и 14. Статоры 13 и 14 смещены относительно статоров 9 и 10 по углу на 4π/3 эл. рад., и ротор повернется еще на 2π/3 эл. рад в том же направлении.When you turn on the windings 25 and 26 of the third phase and off the windings 21 and 22 of the first phase and the windings 23 and 24 of the second phase, magnetic fluxes of the stator 13 and 14 will occur. The stators 13 and 14 are offset relative to the stators 9 and 10 by 4π / 3 el. glad., and the rotor will rotate another 2π / 3 e. glad in the same direction.

После этого вновь включаются обмотки 21 и 22 первой фазы, ротор вновь поворачивается на 2π/3 эл. рад и т.д.After this, the windings 21 and 22 of the first phase turn on again, the rotor again rotates by 2π / 3 el. glad etc.

Для изменения направления вращения ротора нужно изменить порядок переключения фаз двигателя на обратный.To change the direction of rotation of the rotor, you need to change the order of switching the phases of the motor to the opposite.

При дискретном характере изменения токов в обмотках, как описано выше, двигатель будет работать, как шаговый. Если на фазы двигателя подать трехфазное синусоидальное напряжение, то двигатель будет работать, как трехфазный синхронный электродвигатель с плавным вращением вала. Если переключать обмотки по сигналам датчика положения ротора, то двигатель будет работать, как бесконтактный двигатель постоянного тока (вентильный). Предлагаемую электрическую машину можно использовать также в качестве генератора для получения трехфазного напряжения.With the discrete nature of the change in currents in the windings, as described above, the motor will work as a stepper. If a three-phase sinusoidal voltage is applied to the phases of the motor, the motor will operate as a three-phase synchronous electric motor with smooth rotation of the shaft. If you switch the windings according to the signals of the rotor position sensor, the motor will work as a non-contact DC motor (valve). The proposed electric machine can also be used as a generator to obtain a three-phase voltage.

Масса и габариты предлагаемого электродвигателя уменьшаются, если в каждом статоре 9, 10, 11, 12, 13 и 14 двигателя разместить несколько кольцевых секций фаз. На фиг.3 приведено осевое сечение многослойного торцевого моментного электродвигателя с двумя кольцевыми секциями фазы в каждом статоре 9-14. В статоре 9 находятся кольцевые секции 31 и 32 первой фазы, а в статоре 10 находятся кольцевые секции 33 и 34 первой фазы. Кольцевые секции 31 и 32 в статоре 9 размещаются между полыми цилиндрическими магнитопроводами 35, 36 и 37, число которых в статоре должно быть на единицу больше числа кольцевых секций. Кольцевые секции 33 и 34 в статоре 10 размещены между цилиндрическими магнитопроводами 38, 39 и 40. Цилиндрические магнитопроводы 35, 36 и 37 статора 9 по торцам сопряжены с радиально расположенными пакетами 19 радиального магнитопровода, набранными из пластин. Цилиндрические магнитопроводы 38, 39 и 40 статора 10 по торцам сопряжены с радиально расположенными пакетами 20.The mass and dimensions of the proposed electric motor are reduced if several ring sections of the phases are placed in each stator 9, 10, 11, 12, 13 and 14 of the motor. Figure 3 shows the axial section of the multilayer end torque motor with two annular phase sections in each stator 9-14. In the stator 9 are the ring sections 31 and 32 of the first phase, and in the stator 10 are the ring sections 33 and 34 of the first phase. The annular sections 31 and 32 in the stator 9 are located between the hollow cylindrical magnetic circuits 35, 36 and 37, the number of which in the stator should be one more than the number of ring sections. The annular sections 33 and 34 in the stator 10 are located between the cylindrical magnetic circuits 38, 39 and 40. The cylindrical magnetic circuits 35, 36 and 37 of the stator 9 are connected at the ends to the radially arranged packages 19 of the radial magnetic circuit drawn from the plates. The cylindrical magnetic cores 38, 39 and 40 of the stator 10 at the ends are coupled with radially arranged packets 20.

На фиг.4а показана торцевая поверхность статора 9, обращенная к торцевой поверхности диска ротора, показанной на фиг.4б. На торцевых поверхностях цилиндрических магнитопроводов 35, 36 и 37 выполнены зубцы соответственно 41, 42 и 43. Для наглядности пазы между зубцами 41, 42 и 43 на торцах магнитопроводов 35, 36 и 37 заштрихованы. Зубцы 41 и 43 на нечетных цилиндрических магнитопроводах 35 и 37 по углу совпадают, а зубцы 42 четного цилиндрического магнитопровода 36 смещены относительно зубцов 41 и 43 на угловую ширину полюса 3 ротора. На фиг.4г показана торцевая поверхность статора 10, обращенная к торцевой поверхности ротора, показанной на фиг.4в. Зубцы 44 и 46 на четных цилиндрических магнитопроводах 38 и 40 по углу совпадают, а зубцы 45 нечетного цилиндрического магнитопровода 39 смещены относительно зубцов 44 и 46 на угловую ширину полюса 3 ротора.On figa shows the end surface of the stator 9, facing the end surface of the rotor disk, shown in figb. The teeth 41, 42 and 43 are respectively made on the end surfaces of the cylindrical magnetic circuits 35, 36 and 37. For clarity, the grooves between the teeth 41, 42 and 43 on the ends of the magnetic circuits 35, 36 and 37 are shaded. The teeth 41 and 43 on the odd cylindrical magnetic circuits 35 and 37 coincide in angle, and the teeth 42 of the even cylindrical magnetic circuit 36 are offset relative to the teeth 41 and 43 by the angular width of the pole 3 of the rotor. On fig.4g shows the end surface of the stator 10, facing the end surface of the rotor shown in figv. The teeth 44 and 46 on the even cylindrical magnetic circuits 38 and 40 coincide in angle, and the teeth 45 of the odd cylindrical magnetic circuit 39 are offset relative to the teeth 44 and 46 by the angular width of the pole 3 of the rotor.

Аналогичным образом устроены статоры 11 и 12 второй фазы и статоры 13 и 14 третьей фазы. Статоры различных фаз смещены до углу относительно друг друга на угол, равный 2π/3 эл. рад.The stators 11 and 12 of the second phase and the stators 13 and 14 of the third phase are similarly arranged. Stators of various phases are shifted to an angle relative to each other by an angle equal to 2π / 3 e. glad.

В каждом статоре кольцевые секции должны быть соединены так, чтобы их намагничивающие силы были противоположны. (При трех и более секциях в статоре их намагничивающие силы должны чередоваться.) При положительном токе в первой фазе секции 31 и 32 создают в статоре 9 два направленных встречно магнитных потока Ф11 и Ф12 (фиг.3). При положительном направлении тока первой фазы зубцы 41 и 43 цилиндрических магнитопроводов 35 и 37 будут иметь южную полярность, а зубцы 42 цилиндрического магнитопровода 36 - северную полярность. В статоре 10 ток первой фазы создаст магнитные потоки Ф21 и Ф22 (фиг.3). Зубцы 44 и 46 цилиндрических магнитопроводов 38 и 40 будут иметь южную полярность, а зубцы 45 цилиндрического магнитопровода 39 - северную полярность. Под действием электромагнитного момента ротор повернется в такое положение, чтобы магнитные потоки ротора, потоки Ф11 и Ф12 статора 9 и потоки Ф21 и Ф22 статора 10 были направлены согласно. При этом на торцевой поверхности, обращенной к статору 9 (фиг.4б), северные полюсы 3 ротора совпадут по углу с зубцами 41 и 43, а южные полюсы 3 ротора совпадут с зубцами 42. На торцевой поверхности ротора, обращенной к статору 10 (фиг.4в), северные полюсы 3 ротора совпадут по углу с зубцами 44 и 46, а южные полюсы 3 ротора совпадут с зубцами 45.In each stator, the annular sections must be connected so that their magnetizing forces are opposite. (With three or more sections in the stator, their magnetizing forces should alternate.) With a positive current in the first phase, sections 31 and 32 create two opposite-directional magnetic fluxes Ф11 and Ф12 in stator 9 (Fig. 3). With a positive direction of the current of the first phase, the teeth 41 and 43 of the cylindrical magnetic circuits 35 and 37 will have a southern polarity, and the teeth 42 of a cylindrical magnetic circuit 36 will have a northern polarity. In the stator 10, the current of the first phase will create magnetic fluxes F21 and F22 (figure 3). The teeth 44 and 46 of the cylindrical magnetic circuits 38 and 40 will have a southern polarity, and the teeth 45 of a cylindrical magnetic circuit 39 will have a northern polarity. Under the influence of the electromagnetic moment, the rotor will rotate in such a position that the magnetic fluxes of the rotor, the fluxes F11 and F12 of the stator 9 and the fluxes F21 and F22 of the stator 10 are directed according to. Moreover, on the end surface facing the stator 9 (Fig.4b), the north poles 3 of the rotor will coincide in angle with the teeth 41 and 43, and the south poles 3 of the rotor will coincide with the teeth 42. On the end surface of the rotor facing the stator 10 (Fig .4c), the north poles 3 of the rotor coincide in angle with the teeth 44 and 46, and the south poles 3 of the rotor coincide with the teeth 45.

При переключении фаз двигатель, показанный на фиг.3, будет работать так же, как и двигатель, изображенный на фиг.1.When switching the phases, the engine shown in FIG. 3 will operate in the same way as the engine shown in FIG. 1.

В электродвигателе, приведенном на фиг.3, по сравнению с электродвигателем, изображенным на фиг.1, магнитный поток каждого статора разделен на две части. В результате поток, проходящий в радиальном направлении, уменьшается в два раза, и площадь поперечного сечения пакетов магнитопроводов 9 и 10 может быть, соответственно, уменьшена в два раза. За счет этого уменьшаются масса и габариты электродвигателя. В общем случае площадь сечения радиальных пакетов магнитопровода уменьшается в число раз, равное числу кольцевых секций в каждом статоре.In the electric motor shown in FIG. 3, compared with the electric motor shown in FIG. 1, the magnetic flux of each stator is divided into two parts. As a result, the flux passing in the radial direction is halved, and the cross-sectional area of the packages of the magnetic cores 9 and 10 can be halved, respectively. Due to this, the mass and dimensions of the electric motor are reduced. In the general case, the cross-sectional area of the radial packets of the magnetic circuit decreases by a factor equal to the number of ring sections in each stator.

Claims

1. A multilayer end torque motor containing a rotor, consisting of several disks with permanent magnets mounted on one shaft, the polarity of which alternates in the tangential direction, and gear stators with windings, characterized in that in the stators located on both sides of any of the rotor disks placed ring windings of only one phase, installed in each stator coaxially with the rotor between two hollow cylindrical magnetic cores of different diameters, at the ends of hollow cylindrical magnets of the wires facing the rotor, teeth are made, the number of which is equal to the number of pairs of poles of the rotor, and the teeth of the outer and inner cylindrical magnetic cores are angularly displaced by the angular width of the rotor pole, and from the side of the other end, the cylindrical magnetic cores are coupled with packages of magnetic cores from plates located in the radial direction, while the stators of different phases are offset relative to each other by an angle equal to 2π el. rad. divided by the number of phases.

2. The multilayer end torque motor according to claim 1, characterized in that in each of the two stators the phase is made of several ring sections with an alternating direction of magnetizing force, the ring phase sections are placed between hollow cylindrical magnetic cores of different diameters, the number of which in the stator should be one is greater than the number of ring sections of the phase, at the ends facing the rotor, the cylindrical magnetic cores have teeth, the number of which is equal to the number of pairs of poles of the rotor, and the teeth of even and odd cylindrical their magnetic cores are offset in the corner by the angular width of the rotor pole.