SU1642557A1 - Магнитоэлектрический моментный двигатель - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике . Цель изобретени  - увеличение удельного момента. Магнитоэлектрический моментный двигатель содержит немагнитные подшипниковые щиты 1, наружный 2 и внутрейний 4 кольцевые магнитоводы, соответственно их зубцы 10 и 3, внешнюю 5 и внутреннюю 12 кольцевые обмотки возбуждени , размещенные в П-образньгх кольцевых маг- нитопроводах 6 и 13, тороидальный маг- нитопровод 9 статора с обмоткой  кор  7, немагнитные L-образные сегменты 8, которые раздел ют внутренний кольцевой магнитопровод 4 на отсто щую 17 и прилегающую 18 части. Кольцевой посто нный магнит 16 установлен на немагнитном валу 15. Двигатель размещен в магнитопровод щем корпусе 14. Организаци  большого числа полезных путей дл  машинного потока увеличивает его величину в рабочем заторе и при фиксированных значени х ампервитков обмотки возбуждени  и размеров посто нного магнита приводит к увеличению удельного момента двигател . 3 ил. г л

Description

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к бесконтактным момеитным электрическим двигател м. Такие двигатели широко используютс  в качестве исполнительных органов в современных роботехнических системах и автономных электроприводах.

Цель изобретени  - увеличение удельного момента двигател .

На фиг. 1 представлен предлагаемый двигатель, продольный разрез; на фиг. 2 представлен поперечный разрез левой стороны двигател  с пут ми Marнитного потока; на фиг. 3 представлен поперечный разрез правой стороны двигател  с пут ми магнитного потока. Магнитоэлектрический моментный двигатель содерзтат немагнитный подшипниковый щит 1, наружный кольцевой магнитопровод 2 диска ротора, зубец 3 внутреннего кольцевого магнитопро- вода 4 диска ротора, внешнюю кольцевую обмотку возбуждени  5, П-образ- ный кольцевой магнитопровод 6, внешней кольцевой обмотки возбуждени  5, обмотки  кор  7 (кольцевого ти&

ГО У1

yi vj

31642557

немагнитный L-образный сегмент

пр де . ди го ве ос то

8, тороидальный магнитопровод 9 статора , зубец 10 наружного кольцевого магнитопровода 2 диска ротора, немагнитный диск 11 ротора, внутреннюю кольцевую обмотку возбуждени  12, второй П-образный кольцевой магнитопровод 13 внутренней кольцевой обмотки возбуждени  12, магнитопро- вод щий корпус 14, немагнитный вал 15, кольцевой посто нный магнит 16, отсто щую часть 17 внутреннего кольцевого магнитопровода 4 диска ротора прилегающую часть 18 внутреннего кольцевого магнитопровода 4 диска ротора.

Немагнитный вал 15с подшипником устанавливаетс  в левом немагнитном подшипниковом щите 1.

Далее на немагнитный вал 15 на ,шпонке крепитс  немагнитный левый диск 11 ротора, в который запрессо

iваны наружный кольцевой магнитопро- iвод 2 с зубцами 10, внутренний коль- цевой магнитопровод 4 с зубцами .3 и немагнитными L-образными сегментами 8, после чего запрессовываетс  кольцевой посто нный магнит 16.

Затем собираем статор, состо щий ,из тороидального магнитопровода 9, I обмотки  кор  7. На внутренней стороне статора неподвижно закрепл ют внутреннюю кольцевую обмотку возбуждени  12 со вторым П-образным кольцевым магнитопроводом 13, а на внешней стороне статора устанавливают внешнюю кольцевую обмотку воз- буждени  5 со своим П-образным магнитопроводом 6, который позвол ет собранный статор с кольцевыми обмотками возбуждени  5 и 12 укрепить в магнитопровод щем корпусе 14.

Собранный статор с обмотками возбуждени  5 и 12 и корпусом фиксируетс  за счет посадки на левом подшипниковом щите 1, закрепл етс  на нем и контролируетс  величина торцового рабочего зазора и зазора между наружной поверхностью кольцевого посто нного магнита 16 и поверхностью второго П-образного кольцевого магнитопровода 13 внутренней кольцевой обмотки возбуждени  12.

Далее на немагнитный вал 15 на шпонке крепитс  правый немагнитный диск 11 ротора, в котором запрессованы части аналогичные левому диску и фиксируетс  стопорным кольцом.

0

5

0

5

Положение противоположных зубцов правого и левого дисков ротора определ етс  смещением шпоночных канавок . дисков. Торцовые рабочие зазоры строго контролируютс , а их симметри  и величина определ ютс  допусками на осевые размеры статора и дисков ро- тора. После проверки правильности ус- ,

тановки дисков ротора относительно статора закрепл ют на магнитопровод щем корпусе 4 правый подшипниковый щит 1 с подшипником и заканчивают сборку двигател .

5 Принцип действи  предложенного магнитоэлектрического моментного двигател  заключаетс  в следующем.

Кольцевой посто нный магнит 16 и внутренн   кольцева  обмотка воз0 буждени  12 создают основной магнитный поток, который замыкаетс  двум  пут ми.

Первый путь: полюс (N) кольцевого посто нного магнита 16, внутренний кольцевой магнитопровод 4 левого диска ротора, отсто ща  часть 17 внутреннего кольцевого магнитопровода 4 левого диска, зубец 3 внутреннего кольцевого магнитопровода 4 левого диска ротора, торцовый рабочий зазор, зубцова  часть и спинка тороидального магнитопровода 9 статора, зубцы статора, торцовый рабочий зазор , зубец 3 внутреннего кольцевого магнитопровода 4 правого диска, отсто ща  часть 17 внутреннего кольцевого магнитопровода 4 правого диска, внутренний кольцевой магнитопровод 4 правого диска, полюс (S) кольцевого посто нного магнита 16,

Второй путь: левый торец второго П-обраэного кольцевого магнитопровода 13 внутренней кольцевой обмотки возбуждени  12, торцовый зазор, при5 летающа  часть 18 внутреннего кольцевого магнитопровода 4 диска ротора, зубец 3 внутреннего кольцевого магнитопровода и левого диска, торцовый зазор, зубцова  часть и спинка тороидального магнитопровода 9 статора, зубцы -статора, торцовый зазор, зубец 3 внутреннего кольцевого магнитопровода 4 правого диска ротора, прилегающа  часть 18 внутреннего кольцевого магнитопровода 4 правого диска , торцовый зазор, правый торец второго Н-образного кольцевого магнитопровода 13 внутренней кольцевой обмотки возбуждени  12.

0

5

5

Магнитный поток, создаваемый вненей кольцевой обмоткой возбуждени  можно рассматривать состо щим из двух частичных потоков.

Перва  часть потока проходит следующим путем: правый торец П-образ- ного кольцевого магнитопровода 6 внешней кольцевой обмотки возбуждени  5, торцовый зазор, наружный кольцевой магнитопровод 2 правого диска ротора, зубец 10 правого диска ротора, торцовый зазор, зубец и спинка тороидального магнитопровода 9 статора, зубец магнитопровода 9, торцовый зазор, зубец 10 левого диска ротора, наружный кольцевой магнитопровод 2 левого диска, торцовый зазор, левый торец П-об- разного кольцевого магнитопрово- да 6.

Втора  часть потока идет следующим путем: права  часть магнитопро- вод щего корпуса 14, радиальный зазор, наружный кольцевой магнитопровод 2 правого диска ротора, зубец 10, торцовый зазор, зубцы, спинка и зубцы тороидального магнитпровода 9, торцовый зазор, зубец 10 левого диска, наружный кольцевой магнитопровод 2 левого диска, радиальный зазор, лева  часть магни- топровод щего корпуса 14.

Наличие большого числа полезных путей повышает проводимость магнитного потока и увеличивает величину и интенсивность в рабочем зазоре полезного магнитного потока при фиксированных значени х ампервитков обмотки возбуждени  и размеров посто нного магнита, что обеспечивает достижение высокого удельного момента в двигателе.

Зубцы 3 и 10 кольцевых магнито- проводов 2 и 4 левого и правого дисков ротора одной пол рности возбуждаютс  так же как и в прототипе разными обмотками возбуждени . Например , как показано на фиг.1 полюс N зубца 3 внутреннего кольцевого магнитопровода 4 левого диска возбуждаетс  внутренней кольцевой обмоткой возбуждени  12 и кольцевым посто нным магнитом 16, а полюс N зубца 10 наружного кольцевого магнитопровода 2 правого диска возбуждаетс внешней кольцевой обмоткой возбуждени  5. Аналогично возбуждаютс  одноименные полюса другой пол рности.

0

S

0

5

0

5

0

5

Полюса одной пол рности каждого диска ротора (как в прототипе.) в магнитном отношении замкнуты между собой кольцевыми магнитопроводами 2 и 4.

Пути магнитного потока с разделением по наружному и внутренним кольцевым магнитопроводам 2 и 4 и их зубцам 3 и 10 левого и правого дисков ротора приведены на фиг.1-3. Под зубцами 3 и 1.0 внутреннего 4 и наружного 2 магнитопроводов левого и правого дисков ротора магнитные потоки будут максимальны, а в зонах, где отсутствуют зубцы-потоки, минимальны .

Как и в прототипе, в образовании электромагнитного момента участвуют обе торцовые стороны катушек обмотки  кор  7. Кроме того, в- предлагаемом техническом решении за счет использовани  кольцевого посто нного магнита 16 активный вес двигател  увеличиваетс  на 10%, полезный магнитный поток увеличиваетс  в 1,5 раза , происходит увеличение удельного момента до 4 нм/кг (достигнуто на макетном образце) при суммарном

моменте М 40 Нм, Применение предлагаемого технического решени  позвол ет также повысить надежность работы момента двигател  за счет того, что работоспособность двигател  сохран етс  даже при неисправности (обрыве витков) двух обмоток возбуждени  .

Простота сборки двигател  обеспечиваетс  за счет независимой сборки основных узлов: левого и правого дисков ротора, подшипниковых щитов и статора с обмотками возбуждени , св занных между собой через вал и корпус. Кольцевые обмотки возбуждени  выполнены в виде катушек и технологически просто изготавливаютс  и устанавливаютс  на статор и корпус.

Длнна  конструктивна  схема момент- ного двигател  позвол ет выполн ть 0 многомодульные варианты двигателей, когда число статоров больше одного.

Наличие двух обмоток возбуждени  (продольной и поперечной) позвол ет данный моментный двигатель использовать в режиме вентильного двигател  (при наличии датчика положени  ротора) при уменьшении значени  пульсаций момента за счет применени  второй квадратурной обмотки возбуж

дени  дл  компенсации провалов момента .

Предлагаемый моментный двигатель расшир ет возможности применени  эле ктрических машин не только в качеств моментных ниэкоскоростных вентильных двигателей, но и использовать их в качестве автономных систем питани  с выходным напр жением управл емым, ка по амплитуде, так и по фазе.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Магнитоэлектрический моментный двигатель, содержащий статор с тороидальным магнитопроводом и кольцевой обмоткой, закрепленный неподвижно на корпусе, ротор дискового типа, кольцевые обмотки возбуждени  - внешн   с П-образным кольцевым магнитопроводом и внутренн  , диски ротора, состо щие из зубчатой, а также внутренней и внешней кольцевых частей, разделенных немагнит- ным диском, закрепленным на немаг- нитном валу, о т л и ч а и й- с   тем, что, с целью увеличени  - удельного момента, в него дополнительно введены второй П-образный магнитопровод внутренней кольцевой обмотки возбуждени , кольцевой аксиально намагниченный посто нный магнит, установленный с зазором относительно второго П-образного маг- нитопровода и L-образные немагнитные сегменты, при этом торцовые части второго П-образного магнито- провода размешены напротив внутренней части кольцевого магнитопровода ротора и отделены от них торцовыми рабочими зазорами, L-образные немагнитные сегменты расположены во внутренней части кольцевого магнито провода ротора, при этом горизонтальные части указанных сегментов выход т на торцовую поверхность дискового ротора и обращены к воздушному зазору между вторым П-образным магнитопроводом и посто нным магнитом , причем посто нный магнит, внутренн   и внешн   кольцева  части магнитопроводов дисков ротора через немагнитные диски жестко закреплены на немагнитном валу, а торцовые части П-образного магнитопровода наружной кольцевой обмотки возбуждени  размещены через торцовые ра- . I бочие зазоры напротив торцовых частей наружных кольцевых магнитопроводов ротора, цилиндрические части кбто- рых через радиальный зазор обращены к магннтопровод щему корпусу, при этом зазор между посто нным магнитом и вторым П-образным магнитопроводом превышает торцовый рабочий зазор двигател .

   IQ

   Т i

   i n

   чэ

   11

   и

   Фиг.з