Управляемый магнитоэлектрический двигатель

 

УПРАВЛЯЕМЫЙ МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ по авт.св. № 1050057,- отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия путем увеличения максимального момента при расширении диапазона регулирования магнитного потока, он снабжен дополнительным кольцевым магнитом, установленным соосно с основным кольцевым магнитом, обхватывая последний, причем направление намагничивания обоих магнитов совпадает и его высота составляет 0,250 ,5 от в 1соты основного кольцевого магнита я (/) Ф«г./

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 3(51) Н 02 К 23 04

ОПИСАНИЕ ИЗОбРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

Ilo делАЮ изОБРетений и ОткРытий (61) 1050057 (21) 3610382/24-07 (22) 29.04.83 (46) 23.10.84. Бюл. ¹ 39 (72) В..Д. Макельский, Е.У.Хохлов и В.И.Малинин (71) Новосибирский электротехнический институт (53) 621.313. 2 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

¹ 1050057, кл. Н 02 К 23/04. 1982. (54) (57) УПРАВЛЯЕМЫЙ МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЛВИГАТЕПЬ по авт.св.

¹ 1050057, отличающийся 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 совпадает и его высота составляет 0,250,5 от высоты основного кольцевого магнита, 11204

Изобретение . относится к электрическим машинам, используемым в элект роприводах роботов и промьппленных манипуляторов в качестве исполнительного двигателя.

По основному авт.св. и 1050057 известен управляемый магнитоэлектрический двигатель, содержащий полый якорь консольного исполнения, полюса представляющие собой постоянные магниты, кольцевую обмотку последовательного возбуждения, полюса из магнитомягкого материала, чередующиеся с магнитами, расположенными на неподвижном внутреннем ярме, коль. 1 цевой постоянный магнит, установленный в полости, выполненной в ярме в зоне расположения обмотки возбуждения, причем направление намагничивания кольцевого магнита сов- 2б падает с осью двигателя и перпендйкулярно направлению намагничивания постоянных полюсов магнитов (1) .

Однако известный двигатель обладает невысокой перегрузочной способ- 25 костью (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 якоря .

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 консольного

Ъ 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 2 совпадает, и его высота составляет

0,25-0,5 от высоты основного кольце вого магнита. .На фиг. 1 изображен двигатель,поперечный разрез, на фиг. 2 — то же,. продольный разрез.

Внутри полого цилиндрического якоря 1.(фиг.1) размещены актйвные полюса 2, представляющие собой посто янные магниты одной полярности, и пассивные полюса 3 из магнитомягкого материала, которые закреплены на одном внутреннем ярме 4 (фиг.2).

Указанное ярмо и второе внутреннее ярмо 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 маг нит 8, причем направление намагничивания обоих магнитов совпадает с осью двигателя. Ярмо 5 над магнитом

8 охвачено обмоткой последовательного возбуждения 9. Со стороны коллектора 10 подшипниковый от 11 закреплен к наружному ярму 12.

Управляемый магннтоэлектрический двигатель работает следующим образом

При отсутствии тока в цепи якоря магнитные потоки от основного 7 и добавочного 8 кольцевых магнитов замыкаются по цепям 7-5-4-7 и 8-5-4-. 8 соответственно. Участок внутреннего ярма 5 шунтирует. эти потоки, причем шунтирующий участок насыщен этими потоками в направлении, противополож. ном направлению намагничивающей силы обмотки возбуждения 9. Ввиду насыщенности участка ярма 5 некоторая часть потоков от магнитов 7 и 8 замыкается по цепям 7-5-12-3-4«7 и

8-5-12-3-4-8, а поток от постоянных магнитов 2 замыкается ио цепи 2-12-!

-3-4-2.

При наличии тока в цепи якоря обмотка 9, вкпюченная последовательно с якорем, создает магнитный поток, который на шунтирующем участке ярма 5 направлен навстречу потокам от ксльцевых магнитов 7 и 8 и замыкается по цепи 5-12-3-4-5.

В диапазоне некоторого значения намагничивающей силы обмотки возбуждения 9 шунтирующий участок ярма 5 перемагничивается в направлении намагничивающей силы обмотки возбуждения 9. При размагничивании магнитный поток 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 кольце1 вых магнитов 7 и 8 полностью шунтируются ярмом 5 ° Указанный диапазон изменения тока в цепи якоря 1 харак5 теризуется 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 перемагни/ чивание этого участка в противополож ном направлении под действием намаг- . ничивающей 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 сече-! ния шунтирующего участка. 25

При 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 состбяние и сопровождается вытеснением 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 сЧет

40 вытеснения потоков от магнитов 7 и

8 из шунтирующего участка ярма 5 в воздушный зазор, а также,за счет роста намагничивающей силы обмотки

9 возбуждения. При некотором значе45 нии намагничивающей силы обмотки 9 возбуждения потоки от магнитов 7 и

8 полностью вытесняются из шунтирующего участка ярма 5 в воздушный зазор и замыкаются по цепям 7-5-1250

57

-,3-4-7 и 8-5-12-3-4-8 соответственно. Однако явно выраженного насыщения зависимость среднего потока ня .I полюс от тока якоря 1 не имеет, поскольку намагничивающая сила обмотки

9 возбуждения начинает превышать намагничивающую сину добавочного магнита 8, так как его высота, а следовательно, и намагничивающая сила невелики и средний поток на полюс при дальнейшем увеличении тока якоря 1 растет за счет роста намагни. чивающей силы обмотки 9 возбуждения .

При перегрузках, характеризующихся большими значениями тока, а следовательно, и большими значениями намагничивающей силы обмотки 9 возбуждения, участок ярма 5 насыщен.

Рост среднего потока на полюс в этом случае постигается установкой пополнительного магнита 8 с невысоким значением намагничивающей силы. При этом высота дополнительного магнита выбирается в пределах 0,25-0.5 от высоты основного кольцевого. магнита и определяется номинальным и максимальным потоками двигателя.

Установка дополнительного магнита высотой менее 0,25 от высоты основиоI

ro кольцевого магнита приводит к снижению íà 5Х номинального потока (момента) двигателя, а применение дополнительного магнита высотой более чем 0,5 от -основного приводит к 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

12 с н

% °

Составитель С.Шутова

Те хр ед Т . Фанта Корр ект ор M. Ма кс и мизинец

Редактор Л.Лосева

Филиал ППП "Патент", r . Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 7757/43 Тираж 666 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5