Двигатель постоянного тока

) Н 02 К 23/ ГОСУДАРСТ ПО ДЕЛАМ ПИ ИЗОБРЕТ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ направление намагниченности магнита совпадает с осью двигателя, и под.шипниковый щит, примыкакзций к торцевым частям корпуса и внутреннего ярма, отличающийся тем, что, с целью повышения массогабаритных показателей.путем увеличения номинального удельного и максимального вращакщего моментов, он снабжен кольцевым постоянным магнитом и кольцом из магнитодизлектрика, подшипниковый щнт выполнен с кольцевой цилиндрической проточкой на торцевомучастке, прижкающем к корпусу,и уступом, образующим кольцевую полость между внутренней поверхностью цнлин- Б дрического корпуса и щитом, а часть щита, обращенная к внутреннему ярму, и полость ярма выполнены конуспричем кольцевой постоянный т размещен в проточке, а в кодьД. МасС 4 НЫМИ р магни цевой полнитодирогоцевог К енный комитет сссР3 ОБРетений и ОтнРцтии(71) Новосибирский электротехникий институт(56) 1. Авторское свидетельствоУ 639095, кл. Н 02 К 23/04, 1972. Авторское свидетельство ССпо заявке Р 3468076, кл, Н 02 К 23/О1983.(54) (57) ДВИГАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА,содержащий цилиндрический корпус,внутри которого размещены .якорь кон-.сольного исполнения, кольцевая катушка обмотки последовательного возбуждения, полюса из магнитомягкогоматериала, чередунзциеся с полюсамииз постоянных магнитов, расположенные на неподвижном внутреннем ярме,и постоянный магнит, размещенный вполости внутреннего ярма, причем ти установлено копьцлектрика, наружный рвен внутреннему радиумагнита.1 1150706Изобретение относится к электрическим машинам и может быть использовано в электроприводах роботов и автоматических манипуляторов в качест веисполнительного двигателя. 5Известен двигатель постоянного тока комбинированного возбуждения,сочетающий магнитоэлектрическое и пос" ледовательное электромагнитное возбужцение,.содержащий полый якорь кон О сольного исполнения, полюса, представляющие собой постоянные магниты, кольцевую обмотку последовательного возбуждения и полюса из магнитомягкого материала, чередукициеся с маг интами Я .Ио в таких машинах существенно ухудшены массогабаритные показатели по сравнению,с двигателями нерегули" руемого магнитоэлектрического возбуж О дения (особенно при больших степенях компаундирования) за счет использова-,. ния значительной доли электромагнитного возбужденияНаиболее близким к предлагаемому .25 является двигатель магнитоэлектрического регулируемого возбуждения, содержащий полый якорь консольного исполнения, полюса, представляющие собой постоянные магнитыкольцевую катушку обмотки последовательного возбужпения, полюса из магнитомягко" го материала, чередующиеся с магнита-. ми, расположенными на неподвижном внутреннемярме, и постоянный магнит, размещенный а полости внутреннего ярма 2 . Однако для данного двигателя номинальный удельный момент (соотношение номинального момента двигателя к масО се) имеет меньшее значение, чем для двигателя нерегулируемого магните" электрического возбуждениячто пре" пятствует широкому применению его в электроприводах промышленных роботов 45 и манипуляторов, так как исполнительные двигатели в указанных устройствах размещаются непосредственно на подвижных звеньях конструкций, требующих . повышенных весовых и габаритйыхпоказателей на единицу вращающего момента двигателя. Кроме того, вращающий момент при перегрузках (максимальный момент двигателя) меньше, чем у двигателя комбинированного возбуждения, 55 имеющего одинаковые с прототипом номинальные данные, что приводит к снижению максимального быстродействия, которое оценивается максимальным ускорением двигателяИ)паЕпцяхфгде Е- максимальное ускорение,Ища - максимальньй момент, 1 . - момент инерции двигателя.При этом в прототипе большой расход дефицитных материалов (постоянных магнитов), что повышает себестоимость двигателя.Цель изобретения - повышение массогабаритных показателей путем увеличения номинального удельного и максимального вращающего моментов,Поставленная цель достигается тем, что двигатель постоянного тока, содержащий цилиндрический корпус, внутри которого размещены якорь консольного исполнения, кольцевая катушка обмотки последовательного возбуждения, полюса из магнитомягкого материала, чередующиеся с полюсами из постоянных магнитов, расположенные на неподвижном внутреннем ярме, и постоянный магнит, размещенный в полости внутреннего ярма, причем направление намагниченности магнита совпадает с осью двигателя, и подшипниковый щит, примыкающий к торцевым частям корпуса и внутреннего ярма, снабжен кольцевым постоянным магнитом и кольцом из магнитодиэлектрика, подшипниковый щит выполнен с кольцевой цилиндрической проточкой на торцевом участке, примыкающем к корпусу, и уступом, образующим кольцевую полость между внутренней поверхностью цилиндрического корпуса и щитом, а часть щита, обращенная к внутреннему ярму, и полость ярма выполнены конусным, причем кольцевой постоянный магнит размещен в проточке, а в кольцевой полости установле" но кольцо из магнитодиэлектрика, размещенный радиус которого равен внутреннему радиусу кольцевого магнита. На фиг. 1 приведена схема двигателя, поперечный разрез, на фиг.2 - то же, продольный разрез.Внутри полого цилиндрического якоря 1 (фиг, 1) размещены полюса 2, представляющие собой постоянные магниты одной полярности и полюса 3 из магнитомягкого материала, которые выполнены,как одно целое с внутренним ярмом 4 (фиг.2), имеющим цилиндри" ческое отверстие, внутри которого проходит вал из немагнитного матери3 11507ала 5. Внутреннее ярмо 4 на периферийном участке от вала 5 двигателясоединено с подшипниковым щитом 6,являющимся одновременно магнитопроводом, а на участке, прилегащцем квалу между внутренним ярмом 4 и подшипниковым щитом 6, установлен конусный магнит 7. В подшипниковомщите 6 расположен кольцевой магнит8, который соприкасается по внутрен Онему радиусу с наружным радиусомкольца из магнитодиэлектрика 9, установленным между подшипниковым щитомб и наружным магнитопроводом 10. Вокне, образованном участком внутреннего ярма 4, кольцом из магнитодиэлектрика 9 и наружным магнитопроводом 10, размещена обмотка возбужде-ния1. Со стороны коллектора 12второй подшипниковый щит 13 закреплен 2,к наружному магнитопроводу 10,апервый подшипниковый щит 6 снабженнемагнитной втулкой 14, предназначенной для установки подшипника.Двигатель постоянного тока работает следующим образом,При отсутствии тока цепи якоря 1магнитный поток конусного магнита 7замыкается по цепи 7-6-4-7, т.е,шунтируется. Начальный рабочий магЗОнитный поток создается постояннымимагнитами 2 и частично кольцевыммагнитом 8, причем поток магнитов 2замыкается.по цепям 2-10-9-6-4-2,2-10-6-4-2 и 2-10-3-4-2, а некоторая часть потока кольцевого магнита8 замкнется по цепи 8-10-3-4-6-8.При этом часть потока магнита 8 неучаствует в создании рабочего потока,замыкаясь по цепям 8"10-9-6-8 и.8-10-6-8. Такое распределение пото 4 Оков в машине обусловлено: тем чтоучасток внутреннего ярма 4 над конусным магнитом 7 ненасьпцен, кольцо 9 из магнитодиэлектрика (например, альсифера) имеет низкое эначе 45ние относительной магнитной проницаемости (р =30-100) а участок магнитопровода подшипникового щита 6 надкольцевым магнитом 8 насьпцен.50При наличии тока цепи якоря 1 обмотка 11, включенная последовательнос якорем, создает магнитный поток,препятствующий шунтированию потоковот магнита 8 по цепям 8-10-9-6-8 и 558-10-6-8. С ростом тока якоря всебольшая часть потока кольцевого магнита 8 переходит на замыкание по це 06 4пи 8-10-3-4-6-8. Поток кольцевого магнита 8 и поток, создаваемый обмоткой возбуждения 11 по цепям 4-6-9-10- -3-4 и 4-6-10-3-4, препятствуют протеканию потока от магнита 2 по цепям 2-10-9-,6-4-2 и 2-10-6-4-2. В результате этого поток постоянных магнитов 2 постепенно переходит иа классическое замыкание по цепи 2-10-3-4-2. С некоторого значения тока цепи якоря 1 поток кольцевого магнита 8 полностью переходит иа замыкание по цепи 8-10-3-4-6-8. При этом участок внутреннего ярма 4 над конусным магнитом 7 начинает насыщаться под действием потоков кольцевого магнита 8 и обмотки возбуждения 11. Насыщение этого участка препятствует замыканию потока конусного магнита 7 по цепи 7-6- 4-6, заставляя его переходить на замыкание по цепям 7-6-0-3-4-7 и 7-6-9-10-3-4-7.Иаксимальному значению тока (току короткого замыкания двигателя) соответствует замасание потоков по цепям: от магнитов 2 - по цепи 2-10-3- -4-2, от обмотки возбуздения 11 - по цепям 4-6-9" 10-3-4 и 4-6-10-3-4, от кольцевого магнита 8- по цепи 8-10- -3-4-6"8, от конусного магнита 7- по цепям 7-6-9-10-3-4-7 к 7-6-10-3- -4-7Такое каскадное сочетание работы постоянных магнитов пассивных полюсов и внутреннего ярма с кольцевой обмоткой последовательного возбуждения позволяет произвести перераспределение потоков в зависимости от режима работы двигателя и суммирование потоков кольцевого и конусного магнитов, а также потока обмотки возбуждения в рабочем зазоре машины под пассивными полюсами. Перераспределение потоков с увеличением тока цепи якоря сопровождается увеличением среднего потока на полюс машины за счет повышения использования сначала кольцевого магнита, а затем и конус- ного.Суммарная площадь постоянных магнитов, создающих аксиальные магнитные потоки, увеличивается по сравнению с прототипом, так как конусный магнит имеет наибольшую площадь в данной конструкции двигателя, а кольцевой магнит размещается на большем радиусе от вала двигателя. Увеличению суммарной площади постоянных магнитов соот 1150706ветствует большое значение номинального и максимального потоков,а следовательно, и большие значения номинального и максимального моментов двигателя, При этом номинальный ток 5 и число витков обмотки возбуждения у предлагаемого двигателя и у прототипа равны. Каскадное сочетание работы магнитов позволяет уменьшить высоту магнитов активных полюсов, а кольцевой и конусный магниты выполнить с небольшими толщинами. Следствием этого является снижение массы иувеличение сечения магнитопровода внутреннего ярма, Последнее создает возмож ность повышения максимального значения потока (момента). В результате увеличения средних на полюс значений номинального и максимального потоков и снижения массы двигателя по- И вьпдается его номинальный удельный момент и максимальный вращающий момент при перегрузках,Таким образом, предлагаемая конструкция двигателя позволяет повысить номинальный удельный момент и вращающий момент при перегрузках по сравнению с прототипом за счет введения конусного магнита, кольца из магнитодиэлектрика и кольцевого магнита, расположенного в подшипниковом щите, вместо кольцевого магнита, расположенного в полости внутреннего ярма. Каскадное сочетание работы магнитов обеспечивает двигателю механические характеристики, близкие к характеристикам присущим двигателю последовательного возбуждения, При этом номинальный удельный момент предлагаемого двигателя несущественно отличается от этого же параметра у двигателя с нерегулируемым магнитоэлектрическим возбуждением, а электромагнитная инерция, равная инерции в прототипе, значительно меньше, чем у двигателя последовательного возбуждения.ное лиал ППП "Патент", г.ужгород, ул,Проектн Закаэ 2157/41 Тираж 6 ВНИИПИ Государст по делам иэоб 113035, Москва, Ж6 Под енного комитета ССС етений и открытий35, Раушская наб.,