Электродвигатель

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическикРеслублик(72) Автор изобретения Д. А. Бут Московский ордена Ленина авиационный институт им, Серго Орджоникидзе(54) Э.ЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ 1Изобретение относится к области электрических машин и может быть использовано в электроприводах повышенной надежности, работающих в условиях вакуума и высоких давлений, повышенных температур, в присутствии агрессивных сред и т. и.5Рационально использование двигателя в перемешиваюших и вентиляторных устройствах, в устройствах звукозаписи и медицинском оборудовании.Известны электродвигатели 1, содержащие статор и ротор, соединенные упру гой связью с корпусом.Недостаток этой конструкции состоит, во-первых, в.том, что ротор может совершать только колебательные, возвратно-поступательные движения, во-вторых, в наличии опоры в виде подшипника, что сужает функциональные возможности и обуславливает большие габариты двигателя.Известен также электродвигатель 2, содержащий статор с обмоткой, установленный в корпусе, ротор осесимметричной фор О мы из ферромагнитного материала, установленный на центральном стержне, который укреплен одним концом на корпусе с возможностью упругого смещения. 2Недостатками такой конструкции являются значительная масса двигателя и плохие условия пуска, что обусловлено, во-первых, неравномерностью воздушного зазора между статором и ротором, который эксцентрично смещен в рабочем положении. Такой неравномерный зазор приводит к увеличению намагничивающего тока и увеличению потерь в двигателе, а также к снижению момента двигателя. Для получения требуемого момента необходимого увеличивать размеры и массу двигателя, Во-вторых, при симметричном положении ротора, относительно статора пуск двигателя затруднен,Целью изобретения являются снижение массы и улучшение условий пуска.Это достигается тем, что ротор выполнен в виде диска, центральный стержень укреплен на корпусе посредством регулируемого упругого элемента, статор выполнен из двух частей, установленных по обе стороны диска, причем на торцовых поверхностях статора (или ротора) выполнены скосы, образующие конусный воздушный зазор.Для улучшения регулировочных свойств путем согласованной настройки упругих и магнитных сил, действующих на ротор, 80308010 15 26 и зо З 5 ао 45 0 части статора могут быть выполнены в видесердечников, установленных в корпусе равномерно по окружности и аксиально, каждый с возможностью аксиального перемещения, на сердечниках размещены обмотки,корпус выполнен из ферромагнитного материала и на нем выполнены фиксаторысердечников.Упругий элемент выполнен в виде полого тела цилиндрической формы из упругогоматериала, один конец которого укрепленна центральном, стержне, а другой на корпусе с возможностью изменения жесткостив аксиальном направлении.На фиг. 1 представлен продольный разрез двигателя с упругим элементом в видеэластичной втулки; на фиг. 2 - продольный разрез двигателя с упругим звеном ввиде пружины; на фиг. 3 - электродвигатель с ротором, у которого выполнены скосы, и с упругим звеном в виде сильфона.Двигатель содержит ратьемнь;корпус 1,в котором укреплены части 2. 3 статора 4.В корпусе 1 укреплен упругий элемент 5,который одним концом соединен с центральным стержнем 6. На стержне 6 жестко укреплен диск 7 ротора 8. К другому концустержня 6 может быть подсоелинена нагрузка.Торцовые поверхности 9 сгатора 4 (илиротора 8) могут быть выполве ы со скосами, образующими конусный воздушный зазорЧасти 2 и 3 статора 4 мо;ут быть выполнены в виде сердечников", установленных в корпусе 1 равномерно по окружностии аксиально. На сердечниках 10 установлены обмотки 11. Сердечники О имеют возможность аксиального перемсгцения и фиксации фиксаторами 12, Корпус 1 при этомдолжен быть выполнен из ферромагнитногоматериала.Элемент 5 может быть выполнен в видеполого тела цилиндрической формы из упругого материала, например в виде резиновой втулки 13, пружины 14, сильфона 15,один конец элемента 5 укреплен на корпусе1, а другой соединен с центральным стержнем 6.Установленный на корпусе 1 конец элемента 5 имеет возможность изменения длины за счет поджатия, например винтом 16или другим способом, что позволяет изменять жесткость элемента 5.Работает электродвигатель следующимобразом.В обмотки 11 подается ток таким образом, что одновременно возбуждаются согласно включенные диаметрально противоположные обмотки 11, находящиеся по разные стороны диска 7, Возникающее приэтом магнитное поле замыкается через сердечники 1 О обомоток 11, корпус 1 и диск 7.Под действием несимметричного магнитноготяжения диск 7 перекашивается, приближаясь к соответствующим верхнему и нижнему сердечникам 10. Стержень 6 наклоняется на некоторый угол А по отношению к оси, как показано пунктиром на фиг. 1. При последовательном возбуждении соседних пар диаметральных верхних и нижних обмоток 11 диск 7 будет совершать периодические несимметричные смещения вдоль оси (каждая точка диска 7 будет колебаться в противофазе по отношению к диаметрально противоположной симметричной точке). При этом ось диска 7 и,соответственно, стержень 6 совершают движение прецессирующего характера. Свободный конец стержня 6 описывает окружности и приводит во вращение механическую нагрузку, сопряженную с концом стержня 6.Для увеличения силы магнитного тяжения на ротор 8 зазор между смещенным диском 7 и обращенными к нему торцами ближайших сердечников 10 делается равномерным за счет либо скоса торцов с 1 рдечников 10 (фиг. 1 и 3) либо скоса краев диска 7 (фиг. 4). Величина угла скоса имеет порядок.Таким образом, двигатель развивает механическую энергию вращения без использования подшипников и контактов.Однако по сравнению с прототипом, он во-первых, развивает больший момент благодаря равномерному зазору между торцами сердечников 10 и диском 7 в рабочем положении. Во-вторых, за счет регулирования жесткости упругого звена он допускает простое регулирование угла перекоса А, и регулирование выходного момента и амплитуды кругового движения свободного конца стержня 6, являющихся выходными параметрами двигателя. В-третьих, в предлагаемом двигателе легко осуществляется запуск при любом начальном положении ротора 8 благодаря несимметричному магнитному тяжению, создаваемому сердечниками 10 и обмотками 11 на статоре 4,Наиболее рациональный режим работы (без трения) двигателя реализуется при отсутствии касания диском 7 торцов сердечников 10 с сохранением минимально допустимого конструктивного зазора между ними. Такой режим обеспечивается путем регулирования жесткости элемента 5 и положения сердечников 10. Регулирование и настройка могут осуществляться во время работы двигателя.Если двигатель работает с касанием диска 7 ротора 8 торцов стержней 10, целесообразно поместить на этих торцах тонкие антифрикционные прокладки (например фторопластовые) . Возможно улучшение характеристик дви гателя за счет использования резонансных эффектов, роль которых благодаря- наличию элемента 5 может быть значительной,803080 11 Элемент 5 двигателя может быть выполнен в виде диафрагмы, на которой закрепляется диск 7 ротора 8, в виде набора пружин, прикрепляемых к различным точкам диска 7 ротора 8, эластичных прокладок между диском 7 и сердечниками 10, растяжек и т. п.Во всех случаях элементу 5 легко придать желаемуо механическую характеристику.Возможна работа двигателя в шаговом режиме.Конструкция (фиг, 1) с использованием в качестве упругого звена эластичной втулки 13 рациональна при нормальных условиях работы двигателя.Конструкция (фиг. 3 и 4) с элементом 13 5 в виде пружины 14 или сильфона 15 рациональна при высоких или низких температурах, при работе в вакууме, в присутствии агрессивных сред и т. п,На статоре 4 двигателя может размещаться обмотка или постоянный магнит для униполярного подмагничивания, а на роторе 8 постоянные магниты, намагниченные вдоль оси. Возможно использование многофазной П плоской обмотки на статоре для создания вращающегося магнитного поля, взаимодействующего с диском 7 ротора Ь,Поскольку ротор 8 двигателя не вращается вокруг своей оси, на нем могут быть установлены дополнительные обмотки, питаемые через гибкие соединения, для увеличения электромагнитных сил и момента. Предлагаемый электродвигатель позволяет уменьшить массу за счет увеличения момен- з та, улучшить пусковые характеристики и условия регулирования момента на валу. Формула изобретения1. Электродвигатель, содержащий статор с обмоткой, установленный в корпусе, ротор симметричной относительно оси формы из ферромагнитного материала, установленный на центральном стержне, который укреплен одним концом на корпусе с возможностью упругого смещения, отличающийся тем, что, с целью уменьшения массы и улучшения условий пуска, ротор выполнен в виде диска, центральный стержень укреплен на корпусе посредством регулируемого упругого элемента, статор выполнен из двух частей, установленных по обе стороны диска, причем на торцовых поверхностях статора или ротора выполнены скосы, образующие конусный воздушный зазор.2. Электродвигатель по п. 1, отличающийся тем, что части статора выполнены в виде сердечников, установленных аксиально в корпусе равномерно по окружности, каждый с возможностью аксиального перемещения, на сердечниках размещены обмотки, корпус выполнен из ферромагнитного материала и на нем выполнены фиксаторы сердечников.3. Электродвигатель по пп.и 2, отли-. чающийся тем, что упругий элемент выполнен в виде полого тела цилиндрической формы из упругого материала, один конец которого укреплен на центральном стержне, а другой на корпусе с возможностью изменения жесткости в аксиальном направлении. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США3571633, кл, 318 - 119,1971,2. Авторское свидетельство СССР678597, кл. Н 02 К 5/16, 1979, (прототип),803080 12 Фиг. Ф В. Трекас ешетнн комитет и открь шская на од, ул. 1130илиал Редактор Г. ПетрЗаказ 10274/68ВНИ ва Тех Ти ИПИ Государс по делам изо Москва, Ж -ППП Патент, ставител ред А. Бо аж 791 венного ретений 35, Рау г. Ужгб Корректор ГПодписноеСССРийд. 4/5Проектная, 4