Управляемый магнитоэлектрический двигатель

(19) 23 0 ОПИСАНИЕ ИЗОбРЕТ ЬСТ юл. Ф 39кий, Е,У,Хохл и электротехничес 088,8)е свидетельство СССР02 К 23/04. 1982. дает0,5маги Ю Ю ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРпО делАм изОБРетений и ОткРытий АВТОРСКОМУ СВИД(54) (57) УПРАВЛЯЕМЫЙ МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЛВИГАТЕПЬ по авт.св.Р 1050057, о т л и ч а Ю щ и й с я тем, что, с целью повьппення быстродействия путем увеличения максимального момента при расширении диапазона регулирования магнитного потока, он снабжен дополнительным кольцевым магнитом, установленным соосно с основным кольцевым магнитом, обхваты вая последний, причем направление намагничивания обоих магнитов совпаи его высота составляет 0,25"от высоты основного кольцевого1 , 11204Изобретение. относится к электрическим машинам, используемым в электроприводах роботов и промьппленныхманипуляторов в качестве исполнительного двигателя.По основному авт.св. й 1050057известен управляемый магнитоэлектрический двигатель, содержащий полыйякорь консольного исполнения, полюсапредставляющие собой постоянныемагниты, кбпьцевую обмотку последовательного возбуждения, полюса измагнитомягкого материала, чередующиеся с магнитами, расположеннымина неподвижном внутреннем ярме, кольцевой постоянный магнит, установленный в полости, выполненной вярме в зоне расположения обмоткивозбуждения, причем направление намагничивания кольцевого магнита совпадает с осью двигателя и перпендйкулярно направлению намагничиванияпостоянных полюсов магнитов 1.Однако известный двигатель обладает невысокой перегрузочной способностью (отношение максимального момента к номинальному), а следовательно, и невысоким быстродействием, что препятствует широкому его применению в электроприводах роботов и промышленных манипуляторов. Это объясняется тем, что при перегрузках шунтирующий участок магнитопровода насыщается и, начиная с некоторого значения тока, рост момента обеспечивается лишь за счет роста тока Зякоря.Целью изобретения является повыше ние быстродействия за счет увеличения максимального момента при расширении диапазона регулирования магнит, 40 ного потока двигателя.Поставленная цель достигается тем,.что двигатель постоянного тока, содержащий полый якорь консольногоЪ 45 исполнения, полюса, представляющие собой постоянные магниты, кольцевую обмотку последовательного возбуждения полюса нз магнитомягкого материала, чередующиеся с магнитами, расположенными на внутреннем ярме, кольцевой постоянный магнит, установленный в попости, выполненный в ярме в зоне расположения обмотки возбуждения, снабжен дополнительным кольцевым магнитом, установленным соосно с основным кольцевым магнитом, обхватывая последний, причем направление намагничивания обоих магнитов 57 2совпадает, и его высота составляет0,25-0,5 от высоты основного кольцевого магнита.На фиг. 1 изображен двигатель,поперечный разрез, на фиг. 2 - то жепродольный разрез.Внутри полого цилиндрическогоякоря 1 (фиг.1) размещены актйвныеполюса 2, представляющие собой постоянные магниты одной полярности, ипассивные полюса 3 из магнитомягкого материала, которые закрепленына одном внутреннем ярме 4 (фиг.2).Указанное ярмо и второе внутреннееярмо 5 имеют цилиндрическое отверстие, внутри которого проходит немагнитный вал 6. В полости между ярма-,ми 4 и 5. установлен основной кольцевой постоянный магнит 7, на который помещен добавочный кольцевой магнит 8, причем направление намагничивания обоих магнитов совпадает сосью двигателя. Ярмо 5 над магнитом8 охвачено обмоткой последовательного возбуждения 9, Со стороны коллектора 1 О подшипниковый прет 11 закреплен к наружному ярму 12.Управляемый магннтоэлектрическийдвигатель работает следующим образомПри отсутствии тока в цепи якорямагнитные потоки от основного 7 идобавочного 8 кольцевых магнитов замыкаются по цепям 7-5-4-7 и 8-5-4-. 8соответственно, Участок внутреннегоярма 5 шунтирует эти потоки, причемшунтирующий участок насыщен этимипотоками в направлении, противоположном направлению намагничивающей силыобмотки возбуждения 9. Ввиду насыщенности участка ярма 5 некотораячасть потоков от магнитов 7 и 8 замыкается по цепям 7"5-12"3-47 и8-5-12-3-4-8, а поток от постоянныхмагнитов 2 замыкается ио цепи 2-12--3-4-2.При наличии тока в цепи якоряобмотка 9, вкпюченная последовательно с якорем, создает магнитный поток, который на шунтирующем участкеярма 5 направлен навстречу потокамот ксльцевых магнитов 7 и 8 и замыкается по цепи 5-12-3-4-5,В диапазоне некоторого значениянамагничивающей силы обмотки возбуждения 9 шунтирующий участок ярма 5перемагничивается в направлении намагничивающей силы обмотки возбуждения 9. При размагничивании магнитныйпоток от постоянных магнитов 2 заЗО 3 11204 мыкается по цепи 2-12-3-4-2 и 2-12- -5-4-2, а магнитные потоки от кольце 1 вых магнитов 7 и 8 полностью шунтируются ярмом 5Указанный диапазон изменения тока в цепи якоря 1 характеризуется линейным повышением среднего потока на полюс при увеличении тока за счет увеличения намагничиваю щей силы обмотки 9 возбуждения так) как сопротивление магнитопровода в 10 силу его ненасыщенного состояния пренебрежимо мало и вся намагничиваю щая сила обмотки 9 возбуждения приложена к воздушному зазору.В силу дополнительного подмагничивания шунтирующего участка ярма 5 дополнитепьным магнитом 8 перемагничивание этого участка в противополож ном направлении под действием намагничивающей силы обмотки 9 возбужде-. ния происходит при большем ее значении, т.е, при болыиих значениях потока через участок ярма 5, что рав:носильно увеличению площади сечения шунтирующего участка. 25При этом линейный участок зависимости среднего потока на полюс от тока обмотки 9 возбуждения расширяется в сторону больших значений . намагничивающей силы. (тока) обмотки .9 возбуждения.Дальнейший рост тока якоря 1 переводит .участок ярма 5 в насыщенное состояние и сопровождается выгеснением потоком от магнитов 7 и 8 в воздушный зазор. Поток. от постоянных магнитов 2 снова переходит на классическое замыкание по цепи 2-12- -3-4-2. Данный диапазон изменения тока якоря 1 характеризуется ростом среднего потока на полюс за сЧет40 вытеснения потоков от магнитов 7 и8 из шунтирующего участка ярма 5 в воздушный зазор, а также,за счет роста намагничивающей силы обмотки 9 возбуждения. При некотором значе 45 нии намагничивающей силы обмотки 9 возбуждения потоки от магнитов 7 и 8 полностью выгесняются из шунтирующего участка ярма 5 в воздушный зазор и замыкаются по цепям 7-5"1250 574-,3-4-7 и 8-5-12-3-4-8 соответственно. Однако явно выраженного насыщения зависимость среднего потока ня1полюс оттока якоря 1 не имеет, поскольку намагничивающая сила обмотки9 возбуждения начинает превышатьнамагничивающую сину добавочногомагнита 8, так как его вьсота, аследовательно, и намагничивающаясила невелики и средний поток наполюс при дальнейшем увеличении токаякоря 1 растет за счет роста намагничивающей силы обмотки 9 возбуждения .При перегрузках, характеризующихся большими значениями тока, а сле"довательно, и большими значенияминамагничивающей силы обмотки 9 возбуждения, участок ярма 5 насыщен,Рост среднего потока на полюс в этомслучае постигается установкой дополнительного магнита 8 с невысокимзначением намагничивающей силы, Приэтом высота дополнительного магнитавыбирается в пределах 0,25-0.5 отвысоты основного кольцевого. магнитаи определяется номинальным и максимальным потоками двигателя.Установка дополнительного магнитавысотой менее 0,25 от высоты основиого кольцевого магнита приводит кснижению на 57 номинального потока(момента) двигателя, а применениедополнительного магнита высотойболее чем 0,5 от -основного приводитк снижению максимального потока(момента) на 107,Таким образом, использование дополнительного кольцевого магнита с невысоким значением намагничйваю" щей силы (высота дополнительного магнита составляет 0,25-0,5 от высоты основного) позволяет повысить величину максимального потока (момента) за счет его роста под действием намагничивающей силы обмотки возбуждения при перегрузках, что обеспечивает повышение быстродействия предлагаемого двигателя, а также расширение диапазона регулирования его потока.1120457 9 8 7 Составитель С.ШутоваТе хр ед Т . Фанта Корректор М.Максимининец Редактор Л.Лосева Финиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Заказ 7757/43 Тираж 666 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5