Магнитоэлектрический моментный двигатель

(51) 5 Н 02 К 26/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДЮ СтВЕННЕ КОМИТЕТпп итиипиииит пщнптитПРИ ПЯТ СССР(56) Столов Л,И. и др. Авиационные моментные двигатели, М-.: Машиностроение, 1979, с,62, рис,3.6.Паластин Л.М. Синхронные машины автономных источников питания. М.: Энергия, 1980, с.82, рис.5-6.Авторское свидетельство СССР Р 1539914, кл. Н 02 К 26/00, 1988. (54) МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ МОМЕНТНЦЙ ДВИГАТЕЛЬ(57) Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - увеличение удельного момента. Магнитоэлектрический моментный двигатель соИзобретение относится к электротехнике, в частности к бесконтактнь 1 м моментным электрическим двигателям. Такие двигатели широко используются . в качестве исполнительных органов в современных роботехнических системах и автономных электроприводах.Цель изобретения - увеличение удельного момента двигателя.На фиг. 1 представлен предлагаемый двигатель, продольный разрез; на фиг. 2 представлен поперечный разрез левой стороны двигателя с путями .маг,801642 57 А 1 держит немагнитные подшипниковые щиты 1, наружный 2 и внутренний 4 кольцевые магнитоводы, соответственно ихзубцы 10 и 3, внешнюю 5 и внутреннюю12 кольцевые обмотки возбуждения, размещенные в П-образных кольцевых магнитопроводах 6 и 13, тороидальный магнитопровод 9 статора с обмоткой якоря7, немагнитные 1.-образные сегменты 8,которые разделяют внутренний кольцевой магнитопровод 4 на отстоящую 17 иприлегающую 18 части. Кольцевой постоянный магнит 16 установлен на немагнитном валу 15. Двигатель размещенв магнитопроводящем корпусе 14. Организация большого числа полезных путейдля машинного потока увеличивает еговеличину в.рабочем заторе и при фиксированных значениях ампервитков обмотки возбуждения и размеров постояннбго магнита приводит к увеличениюудельного момента двигателя. 3 ил. нитного потока; на фиг. 3 представлен поперечный разрез правой стороны двигателя с путями магнитного потока.Магнитоэлектрический моментный двигатель содержит немагнитный подшипниковый щит 1, наружный кольцевой маг- .е нитопровод 2 диска ротора, зубец 3 внутреннего кольцевого магнитопро- ффффф вода 4 диска ротора, внешнюю кольцевую обмотку возбуждения 5, П-образный кольцевой магнитопровод 6, внешней кольцевой обмотки возбуждения 15, обмотки якоря 7 (кольцевого ти 1642557па), немагнитный Ь-образный сегмент8, тороидальный магнитопровод 9 статора, зубец 10 наружного кольцевогомагнитопровода 2 диска ротора, немагнитный диск 11 ротора, внутреннююкольцевую обмотку возбуждения 12,второй П-образный кольцевой магнитопровод 13 внутреннейкольцевойобмотки возбуждения 12, магнитопро-,водящий корпус 14, немагнитный вал15, кольцевой постоянный магнит 16,отстоящую часть 17 внутреннего кольцевого магнитопровода 4 диска ротора,прилегающую часть 18 внутреннегокольцевого магнитопровода 4 дискаротора,Немагнитный вал 15 с подшипникомустанавливается в левом немагнитномподшипниковом щите 1.Далее на немагнитный вал 15 на,шпонке крепится немагнитный левыйдиск 11 ротора, в который запрессованы наружный кольцевой магнитопро 1 вод 2 с зубцами 10, внутренний кольцевой магнитопровод 4 с зубцами .3 инемагнитными Ь-образными сегментами8, после чего эапрессовывается кольцевой постоянный магнит 16.Затем собираем статор, состоящий.из тороидального магнитопровода 9,обмотки якоря 7. На внутренней стороне статора неподвижно закрепляютвнутреннюю кольцевую обмотку возбуждения 12 со вторым П-образнымкольцевым магнитопроводом 13, а навнешней стороне статора устанавливают внешнюю кольцевую обмотку возбуждения 5 со своим П-образным магнитопроводом 6, который позволяетсобранный статор с кольцевыми обмотками возбуждения 5 и 12 укрепитьв магнитопроводящем корпусе 14.Собранный статор с обмотками воз"буждения 5 и 12 и корпусом фиксируется за счет посадки на левом подшипниковом щите 1, закрепляется нанем и контролируется величина торцового рабочего зазора и зазора междунаружной поверхностью кольцевого постоянного магнита 16 и поверхностьювторого П"образного кольцевого магнитопровода 13 внутренней кольцевой1обмотки возбуждения 12,Далее на немагнитный вал 15 нашпонке крепится правый немагнитныйдиск 11 ротора, в котором запрессованы части аналогичные левому дискуи фиксируется стопорным кольцом,Положение противоположных зубцовправого и левого дисков ротора определяется смещением шпоночных канавокдисков, Торцовые рабочие зазоры строго контролируются, а их симметрия ивеличина определяются допусками наосевые размеры статора и дисков ротора. После проверки правильности ус-тановки дисков ротора относительностатора закрепляют на магнитопроводящем корпусе 4 правый подшипниковыйщит 1 с подшипником и заканчиваютсборку двигателя.15 Принцип действия предложенного магнитоэлектрического моментного двигателя заключается в следующем.Кольцевой постоянный магнит 16 ивнутренняя кольцевая обмотка воз 20 буждения .12 создают основной магнитный поток, который замыкается двумяпутями,Первый путь: полюс (В) кольцевогопостоянного магнита 16, внутренний25 кольцевой магнитопровод 4 левогодиска ротора, отстоящая часть 17внутреннего кольцевого магнитопровода 4 левого диска, зубец 3 внутреннего кольцевого магнитопровода 4 левого диска ротора, торцовый рабочийзазор, зубцовая часть и спинка тороидального магнитопровода 9 статора,зубцы статора, торцовый рабочий зазор, зубец 3 внутреннего кольцевогомагнитопровода 4 правого диска, отстоящая часть 17 внутреннего кольцевого магнитопровода 4 правого диска,внутренний кольцевой магнитопровод4 правого диска, полюс (8) кольцево 40 го постоянного магнита 16,Второй путь: левый торец второгоП-образного кольцевогомагнитопровода 13 внутренней кольцевой обмоткивозбуждения 12, торцовый зазор, при 45 легающая часть 18 внутреннего кольцевого магнитопровода 4 диска ротора,зубец 3 внутреннего кольцевого маг, нитопровода и левого диска, торцовыйзазор, зубцовая часть и спинка тороидального магнитопровода 9 статора,зубцы статора, торцовый зазор, зубец 3 внутреннего кольцевого магнитопровода 4 правого диска ротора, прилегающая часть 18 внутреннего кольцевого магнитопровода 4 правого диска, торцовый зазор, правый торец второго И-образного кольцевого магнитопровода 13 внутренней кольцевой обмот"ки возбуждения 12.Иагнитный поток, создаваемый внешней кольцевой обмоткой возбуждения 5, можно рассматривать состоящим из двух частичных потоков.Первая часть потока проходит следующим путем: правый торец П-образного кольцевого магнитопровода 6 внешней кольцевой обмотки возбуждения 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-образного кольцевого магнитопровода 6.Вторая часть потока идет следующим путем: правая часть магнитопроводящего корпуса 14, радиальный зазор, наружный кольцевой магнитопровод 2 правого диска ротора, зубец 10, торцовый зазор, зубцы, спинка и зубцы тороидального магнито. провода 9, торцовый зазор, зубец 10 левого диска, наружный кольцевой магнитопровод 2 левого диска, радиальный зазор, левая часть магнитопроводящего корпуса 14.Наличие большого числа полезных путей повьппает проводимость магнитного потока и увеличивает величину и интенсивность в рабочем зазоре полезного магнитного потока при фиксированных значениях ампервитков обмотки возбуждения и размеров постоянного магнита, что обеспечивает достижение высокого удельного момента в двигателе.Зубцы 3 и 10 кольцевых магнитопроводов 2 и 4 левого и правого дисков ротора одной полярности возбуж даются так.же как и в прототипе разными обмотками возбуждения. Например, как показано на фиг,1 полюс И зубца 3 внутреннего кольцевого магнитопровода 4 левого диска возбуждается внутренней кольцевой обмоткой возбуждения 12 и кольцевым по- . стоянным магнитом 16, а полюс Х зубца 10 наружного кольцевого магнитопровода 2 правого диска возбуждается внешней кольцевой обмоткой возбуждения 5. Аналогично возбуждаются одноименные полюса другой полярности.15 40 55 Полюса одной полярности каждогодиска ротора (как в прототипе) вмагнитном отношении замкнуты междусобой кольцевыми магнитопроводами2 и 4Пути магнитного потока с разделением по наружному и внутренним кольцевым магнитопроводам 2 и 4 и ихзубцам 3 и 10 левого и правого дисков ротора приведены на фиг,1-3.Под зубцами 3 и 10 внутреннего 4 инаружного 2 магнитопроводов левогои правого дисков ротора магнитныепотоки будут максимальны, а в зонах,где отсутствуют зубцы-потоки, минимальны.Как и в прототипе, в образованииэлектромагнитного момента участвуютобе торцовые стороны катушек обмотки якоря 7. Кроме того, впредлагаемом,техническом решении эа счет использования кольцевого постоянногомагнита 16 активный вес двигателяувеличивается на 102, полезный магнитный поток увеличивается в 1,5 раза, происходит увеличение удельногомомента до 4 нм/кг (достигнуто намакетном образце) при суммарном30 моменте И = 40 Нм. Применение предлагаемого технического решения позволяет также повысить надежность работы момента двигателя за счет того,что работоспособность двигателя сохранйется даже при неисправности(обрыве витков) двух обмоток возбуждения,Простота сборки двигателя обеспечивается за счет независимой сборкиосновных узлов: левого и правого дисков ротора, подшипниковых щитов истатора .с обмотками возбуждения, связанных между собой через вал и корпус,Кольцевые обмотки возбуждения выпол 5 иены в виде катушек и технологическипросто изготавливаются и устанавливаются на статор и корпус.Дяйная конструктивная схема моментного двигателя позволяет выполнять .50 многомодульные варианты двигателей,когда число статоров больше одного.Наличие двух обмоток возбуждения(продольной и поперечной) позволяет данный моментный двигатель использовать в режиме вентильного двигателя (при наличии датчика положения ротора) при уменьшении значенияпульсаций момента эа счет применениявторой квадратурной обмотки воэбуж 1642557дения для компенсации провалов момента.Предлагаемый моментный двигатель расширяет возможности применения электрических машин не только в качестве моментных низкоскоростных вентильных двигателей, но и испольэовать их в качестве автономных систем питанияс выходным напряжением управляемым, как по амплитуде, так и по фазе.Формула изобретенияИагнитоэлектрический моментный двигатель, содержащий статор с тороидальньк магнитопроводом и кольцевой обмоткой, закрепленный неподвижно На корпусе, ротор дискового типа, кольцевые обмотки возбуждения- внешняя с П-образным кольцевым магнитопроводом и внутренняя, диски ротора, состоящие из зубчатой, а также внутренней и внешней кольцевых частей, разделенных немагнитным диском, закрепленным на немагнитном валу, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью увейиченйя удельного момента, в него дополнительно введены второй П-образный магнитопровод внутренней кольцевой обмотки возбуждения, кольцевой аксиально намагниченный постоянный магнит, установленный с зазором относительно. второго П-образного магнитопровода и Ь-образные немагнитные сегменты, при этом торцовыечасти второго П-образного магнитопровода размещены напротив внутренней части кольцевого магнитопроводаротора и отделены от них торцовымирабочимй зазорами, Ь-образные немагнитные сегменты расположены вовнутренней части кольцевого магнитопровода ротора, при этом горизонтальные части указанных сегментоввыходят на торцовую поверхность дискового ротора и обращены к воздушному зазору между вторым П-образныммагнитопроводом и постоянным магнитом, причем постоянный магнит, внутренняя и внешняя кольцевая частимагнитопроводов дисков ротора черезиемагнитные диски жестко закреплены на немагнитном валу, а торцовыечасти П-образного,магнитопроводанаружной кольцевой обмотки возбуж, дения размещены через торцовые ра-, ф( бочие зазоры напротив торцовых частейнаружных кольцевыхмагнитопроводовротора, цилиндрические части которых через радиальный зазор обращены ЗО к магнитопроводящему корпусу, приэтом зазор между постоянным магнитом и вторым П-образнж магнитопроводом превышает .торцовый рабочийзазор двигателя.1642557 Составитель В,Никанороведактор В.Фельдман Техред С.Мигунова Коррек Пали оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Уагород, ул, Гагарин Заказ 1434 Тирая 329 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5