SU1408502A1 - Моментный электродвигатель - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электромашиностроению . Цель изобретени  - повышение энергетических и динамических характеристик. Электродвигатель содержит магнитную систему, состо щую из обращенных друг к другу противоположными полюсами посто ниьпс магнитов 1, внутренних 2 и наружных 3магнитопроводов, разделенных рабочим воздушным зазором, в котором размещена подвижна  обмотка 4 управлени  , закрепленна  на объекте 5 управлени  . Благодар  выполнению осевых сечений активных частей обмотки по закону цепной линии получаетс  электромагнитный момент при минимальных Потер х в обмотке, что соответствует минимальной электромеханической посто нной времени электродвигател . 4ил. % (Л 00 ел О 1C фцг.Г

Description

1U

Изобретение относитс  к области sneKTpOTexiiHKH, в частности к исполнительным электродвигател м с воз- бз 1кдением от посто нных магнитов   с

I ограниченным углом поворота ротора, которые наход т широкое применение в претензионных след щих системах с высокими дин 1мическими характеристиками .

I Цель изобретени  - повышение энерIгетических и динамических характеI ристик.

На фиг.1 представлена конструктив

на .схема электродвигател , общий ВИД1 на фиг,2 - электродвигатель, вид сверху; на. фиг,3 - форма половины обмотки без ограничени  ее габаритов (а) и с ограничением костью радиуса R (б); на фиг.4 - зависимость величины 1/а от величины (R-r)l.

Электродвигатель содержит магнитную системуд вьтолненную из обращен ных друг к другу противоположными полюсами посто нных магнитов ,1, внутренних 2 и наружных 3 магнитопрово- дов, разделенных; рабочим возду/лньм зазором в котором размещена подвижна  обмотка 4 управлени , закреплен- на -на объекте 5 управлени .

Электродвигатель (фиг,2) показан с удаленными объектом 5 управлени  и каркасом обмотки 4 управлени .

Электродвигатель работает следую- цим образом.

I Посто нные магниты I создают В рабочем воздушном зазоре магнитное Ьоле. Боковые поверхности активньи (частей обмотки управлени - и поверх- IHOCTH магнитоп роводов 2 и 3, обращенные к рабочему зазору,  вл ютс  по- (ерхност ми вращени  с осьюз совпадающей с вращени  электродвигател . При пропускании по обмотке 4 управлени  электрического тока возникает электромагнитный момент, под Действием которого объект 5 управле- Лга  поворачиваетс  на определенньш УГОЛ либо перемещаетс  по требуемому закону.

Электромагнитный момент электродвигател  определ етс  равенством

S P-dla,

Ей

где В л - магнитна  индукци  в рабочем зазоре; I - ток в обмотке; W - число витков обмотки;

М

2В IW

р - рассто ние от точки активной части обмотки до оси вращени ; 1а - дуга одной активной части

обмотки;

dla - элемент дуги 1а, Введем в плоскости сечени  обмотки декартову систему координат хОу, причем ось X совпадает с осью вращени  электродвигател . Выражение дл  электромагнитного меомента примет вид: J

М KI J у {Т+у dx,

- где 21 - осева  длина обмотки- 4 управлени ; у , - производна  от функции

(х). описывающей одну активную часть обмотки 4 управлени  .

Наивысшие энергетические и динамические характеристики электродвигател  достигаютс  при выполнении условий {

dx

max,

dx la const,

Тое« условий получени  максимального электромагнитного момента при фиксированной длине активной части обмотки ,

Изопериметрическа  задача (1), (2) имеет решение з виде уравнени  цепной линии

d + а

, х-Ь

ch

а

где а,Ъ,с - константы.

При отсутствии ограничений на габариты электродвигател  и фиксированной длине витка обмотки получаем уравнени  активных частей обмотки

X

± (c-a-ch ). а ,

(3)

где а, с - положительные коэффициенты (фиг.За). Их значени  могут быть определены с помощью уравнений

a(ch ; -I) R-r, (4)

а

С R + а,(5)

где г, R минимальный и максимальный радиусы активной часг ти обмотки 4 управлени ; 21 - осева  длина обмотки 4 управлени .

Уравнени  (4) и (5) следуют из выражени  (3) и фиг.За при и . Приведенна  на фиг.4 зависимость

(-r-) позвол ет определить ре-

ш81Ше уравнени  (4). Пусть, например г 25 мм, R 85 мм,. 1 60мм. Получаем последовательно: мм; (R-r),0; по графику находим 1/а 1,62; мм; мм.

Уравнени  активных частей обмотки 4 управлени  имеют вид

у ± (122-37 . ch ) мм.

При малых значени х величины (R-r):l справедливо приближенное равенство

1 2(R-r)

а

Если габариты обмотки ограничены окружностью радиуса R, то активные части обмотки состо т из дуг этой окружности и сопр гаемых с ними кривых , описьшаемых уравнени ми

у i (с - а. ch ),

3

где а,Ь, с - положительные коэффициенты .

Выполнение боковых поверхностей активных частей обмотки управлени  и поверхностей магнитопроводов, обращенных к рабочему зазору, в виде поверхностей вращени  позвол ет получить минимальный рабочий зазор и максимальную магнитную индукцию в нем, что увеличивает электромагнитный момент электродвигател .

Вьтолнение активных частей обмотки электродвигател  с осевыми сечени ми по закону цепной линии позвол ет получить требуемый электромагнитный момент при минимальных поте- р х в обмотке, что соответствует ми- кимальной электромеханической посто нной времени электродвигател , дает максимальный КПД и высокое быстродействие электромеханической системы с исполнительным моментным электродвигателем .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Моментный электродвигатель, содержащий магнитную систему, вьтолнен- ную из двух обращен1п 1х друг к другу противоположными полюсами посто нных магнитов, с наружной и внутренней стороны которых установлены магнито- проводы, выступающие части которых образуют рабочий зазор, в котором раз мещена обмотка управлени , предназначенна  дл  закреплени  на объекте управлени , о тличающийс  тем, что, с целью повышени  энергетических и динамических характеристик, активные части обмотки, расположенные в зазоре, выполнены с осевыми сечени ми по закону цепной линии

   5

   0

   У где X

   ±(с - a-ch -)

   а у - декартовы координаты в

   плоскости сечени  обмотки, причем ось X совпадает с осью вращени  электродвигател ;

   а, с - положительные коэффициенты, определ емые уравнени ми

   a(ch i - 1) R - г, а

   с R + а;

   г, R - минимальный и максимальный радиусы активных частей обмотки управлени ; 21 - осева  длина обмотки управлени  ,

   а боковые поверхности активных частей обмотки управлени  и поверхности магнитопроводов, обращенные к рабочему зазору,  вл ютс  поверхност ми вращени  с осью, совпадающей с осью вращени  электродвигател .

   -К -I

   1 К X

   i/a J

   1 игЛ

   2 ±r i