Электродвигатель

 

Изобретение относится к электротехнике , а именно к электродвигателям с электронным коммутатором. Целью изобретения является упроще1ще -конструкции и снижение стоимости изготовления . Статор электродвигателя содержит пост, магниты 1, 2. Магниты несколько наклонены друг к другу и ориентированы так, что их противоположные полюса обращены друг к другу. Каждый из них представляет собой пря .моугольную призму заранее определен f ut .1 ной длины и эти магниты удерживаются в фиксированном пространственном положении , к-рое определяет зазор 3 с продольной осью 4. Зазор имеет узкий входной участок 5 и более широкий выходной участок 6. Ротор 7 в виде пост, магнита представляет собой треугольную призму, расположенную внутри зазора 3. Она имеет более узкий конец 8, расположенный ближе к вьпсодному участку 6 зазора, и более широ-, кий. конец 9, расположенный ближе к входному участку зазора. Форма ротора может быть прямоугольной призмой. Зазор между пост, магнитами статора может быть в виде участка кольца. Пост, магниты статора могут быть выполнены в виде спиралей, расположенных одна в другой или в виде незамкнутых колец. Электродвигатель имеет электронный коммутатор, управляющие цепи которого связаны с выходом устройства для определения относительного положения ротора и статора, а выход подключен к обмотке электромагнита . Электромагнит расположен в зазоре между краями незамкнутых колец постоянных магнитов. Описан вариант торцового исполнения. 12 з.п. ф-лы. 10 ил. i СО С СА: го со 00 ISD ы

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1 в 4 Н 02 К 29/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТЪ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕ ГЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3755802/24-07 (22) 20.06.84 (31) 506439 (32) 21.06.83 (33) US (46) 30.06.87. Вюл. Р 24 (71) Магна Моутив Индастриз (US) (72) Даниэль Вейн Макджи, Стефен Розински мл. и Клод Самуэль Зетцер (ПЯ) (53) 621. 313, 13. 014 ° 2: 621. 382 (088. 8) (56) Патент Великобритании 11- 1578025, .кл. Н 2 А, 1980.

Патент Великобритании Ф 1572586, кл. Н 02 К 29/02, 1980.

Сб. Новое в жизни, науке, технике.

Знание. вып. 10, с. 12-14, 1980. (54) ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к электротехнике, а именно к электродвигателям с электронным коммутатором. Целью изобретения является упрощение конструкции и снижение стоимости изготовления. Статор электродвигателя содержит пост. магниты 1, 2. Магниты несколько наклонены друг к другу и ори. ентированы так, что их противоположные полюса обращены друг к другу.

Каждый из них представляет собой пря.моугольную призму заранее определен1

„,80„„1321382 А 3 ной длины и эти магниты удерживаются в фиксированном пространственном положении, к-рое определяет зазор 3 с продольной осью 4. Зазор имеет узкий входной участок 5 и более широкий выходной участок 6. Ротор 7 в виде пост. магнита представляет собой треугольную призму, расположенную внутри зазора 3 ° Она имеет более узкий конец 8, расположенный ближе к выходному участку 6 зазора, и более широ-, кий конец 9, расположений ближе к входному участку зазора. Форма ротора может быть прямоугольной призмой.

Зазор. между пост. магнитами статора может быть в виде участка кольца.

Пост. магниты статора могут быть выполнены в виде спиралей, расположенных одна в другой или в виде незамкнутых колец. Электродвигатель имеет электронный коммутатор, управляющие цепи которого связаны с выходом устройства для определения относительного положения ротора и статора, а выход подключен к обмотке электромагнита. Электромагнит расположен в saзоре между краями незамкнутых колец постоянных магнитов. Описан вариант торцового исполнения. 12 з.п. ф-лы.

10 ил.

1321382 2

20

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электродвигателям с электронным коммутатором.

Целью изобретения является упроще- ние конструкции и снижение стоимости изготовления.

На фиг ° 1 изображены изометрические проекции двух плоских и параллельных магнитов статора и расположенного между ними ротора; на фиг.2торцовый вид одного из вариантов двигателя; на фиг.3. — электродвигатель, вид сверху и горизонтальное сечение; на фиг.4 — сечение А-А на фиг ° 3 (часть деталей опущена для упрощения); на фиг.5 — сечение Б-Б на фиг.4; на фиг.6 — сечение В-В на фиг ° 4; на фиг.7 — блок-схема электронного коммутатора; на фиг.8— блок-схема участка цепи регулировки синхронизации электронного коммутатора; на фиг.9 — блок-схема электромагнита и электромагнитного контроллера, один вариант; на фиг.lO — то же, другой вариант.

Электродвигатель содержит (фиг.l) постоянные магниты 1 и 2 статора, которые несколько наклонены один к другому и ориентированы так, что их rzpoтивоположные полюса обращены друг к другу. Каждый из них представляет собой прямоугольную призму заранее определенной длины. Магниты удерживаются в. фиксированном пространственном положении, которое определяет зазор

3 с продольной осью 4. Зазор имеет более узкий входной участок 5 и более широкий выходной участок 6.

Ротор 7 в виде постоянного магнита представляет собой треугольную призму, расположенную внутри зазора

3 ° Она имеет более узкий (по окружности) конец 8, расположенный ближе к выходному участку 6 зазора и более широкий конец 9, расположенный ближе к входному участку 5 зазора. Две непараллельных прямоугольных грани представляют собой противоположные магнитные полюса N и S, которые отталкиваются от полюсов N u S постоянных магнитов статора соответственно.

Треугольная конфигурация сечения постоянного магнита ротора увеличивает разницу в расстояниях от магнита ротора до магнитов статора, измеренных на противоположных концах 8 и 9 постоянного магнита ротора. Поскольку расстояние от постоянного магнита ротора до полюса статора на участке

6 больше, чем на участке 5, разница в отталкиваюших силах приводит к возникновению силы Га, стремящейся ускорить магнит ротора вдоль продольной оси 4 по направлению к выходному участку 6 зазора. Можно заменить форму ротора 7, показанную на фиг.l, на прямоугольную призму. Это уменьшит разницу расстояний от концов ротора до соответствующих полюсов статора, что приведет к уменьшению результирующей силы, однако из-за разницы между этими расстояниями, полу" ченной за счет наклона магнитов статора, все еще будет иметь место ускорение магнита ротора вдоль продольной оси 4.

Наклон магнитов статора и треугольное сечение магнита ротора можно использовать оба одновременно °

Электродвигатель (фиг.l) создает линейные перемещения.

При выполнении зазора между постоянными магнитами статора в виде участка кольца, электродвигатель вокруг оси вращения будет создавать вращательнбе перемещение ротора.

Хотя работа электродвигателя была описана с учетом магнитных отталкивающих сил, следует учесть, что можно использовать и силы притягивания, а также комбинацию указанных сил.

На фиг.2-4 показан один из вариантов реализации предлагаемого изобретения, причем одинаковые детали обозначены одинаковыми позициями.

Данный вариант содержит два узла статора и ротора, установленных на едином общем валу. Следует учесть, что можно использовать один или более узлов статора и ротора и количество магнитов ротора может меняться по желанию или необходимости. Когда множество статорно роторных узлов разбито на пары, статоры могут быть повера куты на 180, как показано на фиг.2 и 3. Это позволяет встроить электромагниты и свести к минимуму импульсы крутящего момента для сглаживания вращения вала.

Двигатель с постоянным магнитом

10 содержит три основные части. Средство статора 11 содержит по меньшей мере пару противолежащих постоянных магнитов, которые определяют между собой зазор. Средство ротора 12 содержит заранее определенное коли3 1 32! 3 чество постоянных магнитов, установленных с возможностью вращения в этом зазоре. Электронное средство 13 управления содержит электромагнит, который наводит электромагнитное поле, взаимодействующее с магнитным полем ротора и статора для управления вращением ротора. !

Статор 11 (фиг. 4 и 5) содержит пару расположенных напротив друг друга магнитодержателей 14 и 15, выполненных из неферромагнитного материала. Каждый магнитодержатель имеет

" образную форму и имеет первый и второй концы 16 и 17. С-образная форма также определяет центральную продольную ось 18, которая совпадает для двух магнитодержателей. Внешняя поверхность статора 19 (фиг.4) может иметь плоскую или любую другУю подходящую конфигурацию, а внутренняя поверхность статора 20 образует сегмент спирали, где первый и второй концы 16 и 17, разнесенные друг от друга в аксиальном направлении на заранее определенное растояние. Эта форма аналогична форме обычной шайбы Гровера. Кольцевой бортик 21 выступает в осевом направлении от внут- ..щ ренней поверхности статора 20 по его внутренней окружности 22, образуя полку, на которую опираются магниты статора. Этот магнитодержатель 14 может быть прикреплен к раме 23, выполненной из немагнитного материала для сохранения осевого совмещения и пространственного положения.

Второй или противолежащий магнитодержатель 15 представляет собой зеркальное отражение магнитодержателя

14, являющегося осесимметричным относительно плоскости, перпендикуляр" ной продольной оси 18 и расположенной посередине между двумя магнито- 45 держателями. Иагнитодержатель 15 может быть прикреплен к рамному элементу 24, выполненному из немагнитного материала таким же способом, что и магнитодержатель 14. На рамных элементах может быть расположена пара коаксиальных разнесенных друг от друга подшипников 25 и 26 для поддержки вращения вала 27, совпадающего с продольной осью 18. Рамные элементы могут быть прикреплены к немагнитному основанию 28 в случае необходимости или по желанию и могут содержать боковые опоры 29.

82 4

Пара С-образных постоянных магнитов 30 и 31 статора форма которых

1 является ответной относительно спиральной внутренней поверхности 20 магнитодержателей 14 и 15, прикреплена к этим магнитодержателям, а магниты имеют равномерную аксиальную толщину и по всей толщине намагничены так, что противоположные полюса обращены друг к другу через зазор, находящийся между ними. Кроме того, имеющие аналогичную С-образную форму ферромагнитные пластины 32 и 33, вы-. полненные из материала, обладающего высокой магнитной проницаемостью, могут быть установлены между каждым из магнитов статора и соответствующим магнитодержателем для создания . части формообразователя магнитного потока. Помимо этого материал с высокой магнитной проницаемостью может использоваться в других местах для придания желаемой фаормы магнитному потоку и для улучшения желаемых рабочих характеристик. Например, он может соединять внешние полюсные грани постоянных магнитов статора, чтобы перемкнуть воздушный зазор и снизить сопротивление магнитной цепи между ними.

Внутренние противолежащие грани

34 и 35 постоянных магнитов 30 и 31 статора определяют криволинейный

С-образный зазор 36, имеющий входной участок 37 (фиг ° 5), расположенный рядом с концом 17 магнитодержателя и выходной участок 38, расположенный рядом с концом 16 магнитодержателя.

Этот зазор имеет постоянно увеличивающуюся ширину с равномерным градиентом, измеренным аксиально между противолежащими гранями 34 и 35 магнитов статора при перемещении по зазору от входного участка к выходному.

Хотя магнитодержатели описаны как имеющие неравномерную осевую толщину, что обеспечивает спиралеобразную форму, а магниты — как имеющие одинаковую толщину, следует учесть, что эти размеры могут быть изменены при условии, что зазор для данного варианта реализации изобретения, имеет постоянно увеличивающееся расстояние между гранями при перемещении от входного к выходному участку. Необходимо отметить, что та же принципиальная конструкция может иметь и зазор с постоянным расстоянием между

5 132 гранями и постоянный магнит ротора, имеющий треугольное сечение.

Ротор 12 (фиг.б) установлен с возможностью вращения на валу 27, который расположен соосно с осью 18.. Указанный ротор содержит круглую пластину 39, выполненную из немагнитного материала и имеющую ступицу и кольцевой буртик по окружности. Заранее определенное количество постоянных магнитов 40 расположено радиально на равных угловых расстояниях друг от друга (на чертежах показано шесть магнитов, но это число может меняться). Множество хомутов из немагнитно го материала 41 взаимодействуют со ступицей 42 (фиг ° 4) и расположенным по окружности. буртиком для зажима между ними участка магнита ротора с воэможностью его освобождения, для чего используется винт 43 или другой крепежный элемент. В ступице 42 ротора может быть выполнен паз для шпонки, соединяющий его с валом 27.

На фиг.б постоянный магнит статора 30 показан за постоянными магнитами ротора 40 и занимает примерно

300 дуги вокруг продольной оси 18 для ротора, имеющего шесть магнитов.

Угол А, измеренный между концами 44 и 45 постоянного магнита статора должен быть приблизительно равен уг.лу В между центрами соседних магнитов ротора, измеренному в плоскости, перпендикулярной продольной оси.

Например, при наличии 10 магнитов ротора, угол А был бы равен 36

Каждый магнит ротора имеет верхнюю часть 46, выполненную в виде искривленной треугольной призмы, и нижнюю часть, выполненную в виде искривленной прямоугольной призмы.

Нижняя часть может содержать высту— пающие буртики или пазы, дополняющие и взаимодействующие с буртиком на ступице 42 ротора. Верхняя часть постоянного магнита ротора имеет узкий конец, более широкий задний конец и плоские прямоугольные боковые грани

47, наклоненные одна к другой. Постоянный магнит ротора намагничивается по всей своей толщине так, чтобы северный и южный полюса занимали со.ответствующую грань. При установке на ступицу ротора, магниты ротора ориентируются так, чтобы отталкиваться от граней магнитов статора, определяющих зазор 36, а узкий конец ро1382

5

30 тора был обращен в сторону вращения, входя во входной участок зазора до того, как в него войдет широкий задний конец. Магнит ротора может быть намагничен с противоположной полярностью, для того чтобы использовать силы притяжения, а не отталкивания.

На фиг.2-4 показано электронное управляющее средство, содержащее Собразный электромагнит 48, противоположные полюса 49 и 50 которого определяют между собой воздушный зазор.

Полюса 49 и 50 электромагнита расположены между первым и вторым концами

16 и 17 С-образных магнитов статора так, что они находятся на противоположных сторонах магнитов ротора. Толщина воздушного зазора в направлейии оси 18 приближается к осевой толщине входного участка зазора 36. Предпочтительно для каждого узла ротор †статор применять отдельный электромагнит и отверстия, определенные магнитами статора вместе со связанными электромагнитами для каждого узла, развернутые на 180 относительно друг друга для ограничения взаимодействия между ними и для ограничения наведенных токов, для сглаживания вращения ротора.

Средство 51 тахометра заставляет электрическую цепь 52 генерировать выходной электрический сигнал в ответ на скорость вращения и угловое положение вала 27. Этот выходной сигнал передается на электронное средство, где обрабатывается для управления электромагнитом 48, заставляя его наводить или снимать магнитное поле между полюсами 49 и 50.

Энергия для работы электромагнита может быть получена от обычных источников.

Пара противолежащих С-образных постоянных магнитов статора, имеет форму спирали, причем один постоянный магнит статора заключен в другом,. а не являются осесимметричными зеркальными отражениями один другого.

Такой вариант электродвигателя содержит статор, определяющий продольную ось, ротор, установленный с возможностью вращения вокруг этой продольной оси и электронное управляющее средство.

Рассмотрим блок-схему электронного коммутатора, приведенную на фиг.7.

7 132

Электрическая цепь 52, являющаяся датчиком на фиг.3, генерирует выходной импульс в линию 53 в ответ на скорость вращения и угловое положение вала 27. Выходной импульс по линии 53 подается на формирователь 54 импульсов для выдачи импульсов равномерного напряжения и продолжительности в линию 55 ° Хотя формирователь 54 импульсов не обязателен в этой, цепи, но он повышает стабильность и равномерность работы. Индикатор 56 скорости вращения может подключаться к формирователю 54 импульсов известным способом, например через линию 57, для обеспечения прямой индикации скорости вращения двигателя. Выходной сигнал формирователя импульсов подается через линию 55 на цепь 58 электронной регулировки синхронизации, которая может задерживать во времени выходной сигнал формирователя 54 импульсов. Такую задержку можно получать механически, изменив положение датчика или электрической цепи 52.

Отрегулированный во времени сигнал подается в линии 59 и 60. Частотный компаратор скорости вращения сравнивает разницы между сигналом в линии

61 от задающего тактового генератора

62, сигналом в линии 59 от цепи электронной регулировки синхронизации и выдает пропорциональный сигнал в линию 63, причем этот сигнал представляет собой сигнал ошибки. Электромагнитный контроллер 64 подает электрические импульсы заранее определеннои величины и с заранее определенной задержкой на электромагнит 65 по линии

66 в ответ на входные сигналы от частотного компаратора 67 скорости вращения и цепи электронной регулировки синхронизации. Балансируя величины сопротивления, емкости и индуктивности в электромагнитном контроллере можно добиться синхронной работы.

Сначала электромагнит притянет магнит ротора, когда тот приблизится к центру воздушного зазора электромагнита, а затем поменяет полярность своего магнитного поля для отталкивания магнита ротора, когда он покинет центр воздушного зазора электро магнита.

Датчиком может быть один из датчиков многих типов, которые выдают выходной сигнал, предпочтительно цифровой в ответ на скорость вращения ро1382 8

1О

55 тора. Он может определят скорост.ротора любым известным способом, например с использованием магнитного датчика, электромагнитного датчика вихревых токов, инфракрасного оптического датчика или датчика с механической связью. Для предлагаемого двио гателя на каждый оборот на 360 выдается шесть импульсов, т.е. один импульс на каждый магнит ротора.

Формирователь 54 импульсов выдает выходной импульс однородного напряжения и периода в ответ на входной импульс от датчика или электрической цепи 52, причем выходной импульс соответствует заранее определенным пороговым спецификациям для цепи электронной регулировки синхронизации.

Форма выходных импульсов в линии 55 не зависит от формы входных импульсов из линии 53.

Индикатор 56 скорости вращения может быть любым подходящим и совместным частотным индикатором.

Цепь 58 электронной регулировки синхронизации обеспечивает возможность селективного изменения по времени подачи электроэнергии на электромагнит 65. На фиг.8 показано, что сигнал от формирователя 54 импульсов, поступающий по линии 55 умножается, например, в двадцать раз умножителем 68 частоты и подается на десятичный счетчик 69 по линии 70. Счетчик

69 выдает в линию 71 двадцать двоичных импульсов на каждый импульс, поступивший от формирователя 54 импульсов. Декодирующее устройство 72 преобразует двоичные импульсы счета в пары десятков. Первый импульс десятка управляет электромагнитом для первого ротора, а второй импульс десятка управляет электромагнитом для второго ротора, причем электромагниты разнесены друг от друга на половину фазы или на 180, как показано для двухроторных двигателей на фиг.3 и 4.

Поэтому имеется возможность задержки запитывания электромагнитов от 0 до 50Х регулируя контакт 73. Выходной сигнал по линии 74 подается на триггер 75, который попеременно подает выходной сигнал схемы электронной регулировки синхронизации на два электромагнитных контроллера через формирователи 76 и 77 импульсов.

Другим средством умножения частоты является использование преобразова21382 10

Выпрямитель 83 выключается или переводится в непроводящее состояние цепью 97 выключения. Задержанный вы- ход генератора 86 импульсов по линии

89 управляет триггером 98, выход которого проходит через усилитель 99 на выключающую цепь 97. Заранее определенная временная постоянная задается потенциометром 100 и конденсатором 101, каждый из которых включен между переходом эмиттер — база одноконтактного транзистора 102 обычным способом. Когда временная постоянная выдерживается, одноконтактный транзистор 102 переходит в состояние проводимости выпрямителя 84, который заземляет конденсатор 103, переводя напряжение на выпрямитель 83 и нуль, и тем самым выключая его. Рези торы

104-106 работают совместно с транзистором 102.

45 включения.

55

9 13 теля частоты и напряжение, двадцатикратного усилителя и еще одной интегральной схемы, используемой как преобразователь напряжения в частоту.

Выход цепи электронной регулировки синхронизации сравнивается с выходом задающего тактового генератора

62 с помощью компаратора 67 частоты вращения двигателя. Входные сигналы с линий 59 и 61 преобразуются в выходной сигнал, подаваемый в линию 63 и являющийся пропорциональным разнице между фактической скоростью ротора и желаемой .скоростью ротора.

Выходной сигнал компаратора 67 подается на электромагнитный контроллер 64 по линии 63, как выходной сиг. нал цепи 58 электронного регулирова-" ния синхронизации. Этот контроллер подает энергию на электромагнит 65 и управляет эффективностью электромагнитного поля, изменяя время подачи электрической энергии на электромагнит относительно углового положения магнитов ротора, а также изменяя амплитуду импульса электроэнергии, который генерирует электромагнитное поле.

На фиг.9 показан усилитель 78, с линией 63 входа. Выход усилителя 78 подается по линии 79 на базу транзистора 80, включенного последовательно с источником 81 постоянного тока и сглаживающим конденсатором 82. Совместно они образуют регулятор напряжения. Можно использовать любую подходящую цепь регулировки напряжения, Разряд конденсатора 82 выборочно блокируется кремниевыми управляемыми выпрямителями 83-84. Выпрямитель 83

Нормально выключен или находится в непроводящем состоянии, обеспечивая возможность заряда конденсатора 82, который переключается в проводящее состояние в ответ на сигнал 85 цепи

Сигнал от цепи 58 электронной регулировки синхронизации подается на генератор 86 импульсов с задержкой по времени, управляемой напряжением через потенциометр 87. После того как на потенциометре 87 напряжение достигнет порогового значения, кото-рое включает заранее выбранную задержку в генераторе 86 импульсов, импульсный выход подается в линии 88 и 89. Поэтому открывающаяся цепь имеет два источника задержки — ручная

f0

35 установка потенциометра 87 и автоматическая мгновенная регулировка от компаратора 67 частоты и скорости вращения. Импульсный выход по линии

88 подается на базу транзистора 90, заставляя его перейти в проводящее состояние и подать достаточное запускающее напряжение на вентиль 83, переводя его во включенное или проводящее состояние ° Элементы 91-94 работают с транзистором 90 или фильтруют сигналы.

Заряженный конденсатор 82 заряжается через выпрямитель 83 и запитывает сбалансированную цепь резистивности, емкости и индуктивности, которая представлена конденсатором

95 и электромагнитом 96 для создаиия электромагнитного поля на полюсах электромагнита, которые расположены на противоположных сторонах ротора (фиг.3) и притяжения (или отталкивания) магнита ротора. После того как электромагнитное поле достигает своего пика, оно уменьшается, заряжая конденсатор 95, включенный к клеммам электромагнита, для реверсирования электромагнитного поля. Это даст отталкивание (или притягивание) магнита ротора в синхронизме с его вращательным перемещением для ввода между магнитами статора. Цепь синхронизации определяет момент запитывания электромагнита, что в свою очередь определяет будет ли электромагнит притягивать или отталкивать магнит ротора.

ll 132138

В конструкции, соответствующей электронной цепи управления, могут быть внесены различные изменения. Ðåгулировка временно постоянной для генератора 86 импульсов и выключающей цепи 97 и регулировка активноиндуктивно-емкостной цепи для электромагнита 96 зависят от желаемых оптимальных характеристик двигателя.

Электромагнит по желанию может иметь 10

U- или С-образную форму. Помимо этого можно использовать цифровые или аналоговые цепи, их комбинацию или . микропроцессор.

На фиг.10 показан альтернативный 15 вариант реализации электромагнита и цепи управления электромагнитом.

Электромагнит 107 электрически подключен к источнику 108 постоянного напряжения через нормально открытое 20 реле 109, которое при запитывании, замыкает переключатель 110. Реле запитывается электрически изолированной цепью, содержащей электромагнит ную катушку ill, источник 112 постоянного напряжения и сенсорный выключатель 113. Сенсорный выключатель может срабатывать под воздействием, кулачка и помещается в положение, аналогичное показанному на фиг.3 и З0 для электрических цепей 52. Резистор

114, конденсатор 115 и диод 116 балансируют работу электромагнита 107. крутящего момента.

Аналогичным образом электромагнитное средство можно использовать для замедления вращения или прекращения вращения изменяя напряженность магнитного поля, либо меняя его полярность. Скорость или выходную мощность магнитного двигателя можно также менять, меняя расстояние между гранями магнитов статора. Чем они будут ближе к граням магнита ротора, тем большими будут магнитные силы между ниии и тем выше будет выходная мощность. С другой стороны двигатель

Двигатель работает следующим образом.

За первоначальное положение ротора условно принято положение, в котором магнит ротора полностью введен во входной участок зазора. Радиаль- 40 ное расстояние от грани магнита ротора до грани магнита статора больше на узком переднем конце магнита ротора, чем Hà его широком заднем конце.

Поскольку отталкивающие силы, генерируемые противоположными магнитными полями ротора — статора в целом обратно пропорциональны расстоянию, возникает результирующая сила, стремящаяся переместить магнит ротора в направлении переднего конца и постоянно расширяющегося зазора. Каждый магнит ротора в зазоре вносит свой вклад в создание силы, стремящейся провернуть рОтОр и магниты рОтОра перемещаются от входного участка зазора к выходному участку.

Когда магнит ротора выходит из выходного участка зазора и продолжает

2 12 движение к входному участку зазора, он испытывает воздействие отталкивающей силы входного участка зазора.

Если вращающая сила генерирована магнитами, находящимися в зазоре, достаточна для преодоления отталкивающих сил, препятствующих вхОду магнита ротора в зазор, вращение будет продолжено. Если вращающая сила, генерируемая магнитами, располбженными внутри зазора недостаточна, то можно использовать электромагнитное средство для создания магнитного поля, которое будет стремиться ввести магнит ротора во входной участок зазора.

Синхронно с вращением, как это определяется тахометром, электрическая цепь наводит магнитное поле для притягивания магнита ротора, когда он выходит иэ выходного участка зазора.

Предпочтительно, чтобы предыдущий магнит ротора был по существу внутри входного участка зазора, чтобы отталкивающее действие электромагнитного поля на этот магнит было бы незначительным. Когда притягиваемый магнит ротора приближается к середине зазора между полюсами электромагнита, притягивающее поле снимается и реверсируется для отталкивания магнита ротора, устремляя его во входной участок зазора. Этот синхронизированный режим реверсирования поля оказывает тянуще-толкающее действие на вращение ротора, чем усиливает это вращение.

Кроме того, отталкивание входящего магнита ротора может быть отбалансировано направленной вперед силой выходящего магнита ротора, снижая тем самым отрицательное усилие, которое испытывает входящий магнит ротора. Это повышает выходной крутящий момент и сглаживает колебания

13213

13 можно останавливать разделяя половины статора.

В альтернативном варианте двигатель может работать используя силы притягивания, реверсировав полярность магнитов ротора и полярность средства электромагнита. Еще одной альтернативой является использование независимого источника энергии для вращения ротора и применение данного Ю устройства в качестве генератора.

Движение магнита между полюсами электромагнита наведет,ток и по окружности статора можно разместить дополнительные обмотки, соединяющие, например„ внешние поверхности магнитов статора с материалом, обладающим магнитной проницаемостью, и окруженным электрической обмоткой.

Постоянные магниты данного двигателя относятся к группе редкоземельно-кобальтовых. Что касается изложенформула и з обретения

1. Электродвигатель, содержащий ротор, по окружности которого расположены постоянные магниты, установленный с возможностью вращения относительно оси статора, на котором расположен постоянный магнит, выполнен. ный в виде незамкнутого кольца, между набегающим и сбегающим в направлении ных выше альтернативных вариантов воплощений, то очевидно, что изобретение может претерпевать большое количество модификаций в отношении форм статора и ротора, их ориентации, относительно друг друга или общей .оси и в отношении форм и ориентации 3п магнитов статора и ротора. Очевидно, что различные конструкции основного . блока двигателя можно объединить на. общем валу и разместить один в другом. КРоме того, допустимы модифика.— ции используемых материалов как магнитных, так и других для повышения работоспособности или ненадежности или для снижения себестоимости. Например, можно повысить эффективность, 4g охлаждая магниты. Это усилит магнитное поле снизив тепловую активность, которая в противном случае ухудшает внутреннюю когерентность. Такое улучшение может привести к значительному 45 повышению мощности, так как генерируемая сила пропорциональна квадрату напряженности поля.

82

14 вращения краями которого установлен электромагнит, активная поверхность постоянного магнита статора обращена к активной поверхности постоянных магнитов ротора, и установлена с увеличивающимся расстоянием от нее до активной поверхности постоянных магнитов дт набегающего края в направлении вращения к сбегающему, электронный коммутатор, управляющие цепи которого связаны с выходом устроиства для определения относительного положения ротора и статора, а выход подключен к обмотке электромагнита, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и снижения стоимости изготовления, статор снабжен вторым постоянным магнитом, выполненным в виде незамкнутого кольца, и расположенным против первого постоянного магнита статора, ротор выполнен с второй активной поверхностью, активная поверхность второго постоянного магнита статора обращена к второй активной поверхности ротора, причем расстояние между этими активными поверхностями переменное в направлении от набегающих краев незамкнутых колец статора к сбегающим. !

2. Электродвигатель по и. 1, о т— л и ч а ю шийся тем, что постоянные магниты статора расположены так, что расстояние между их активными поверхностями увеличивается в направлении от набегающего края к сбегающему.

3. Электродвигатель по п.1, о т— л и ч а ю шийся тем, что ротор выполнен дискообразной формы с торцовыми активными поверхностями, а постоянные магниты статора выполнены с активной поверхностью С-образной формы и расположены с аксиальным сдвигом симметрично относительно поперечной плоскости симметрии ротора.

4. Электродвигатель по пп.1 и 3, отличающийся тем, что ротор выполнен чашеобразной формы в виде полого цилиндра, его постоянные магниты намагничены радиально, один постоянный магнит статора расположен внутри другого, при этом ротор расположен между активными поверхностями внутреннего и внешнего постоянных магнитов статора, каждая из которых расположена с переменным воздушным зазором с цилиндрической поверхностью ротора и между собой.

15 132) 3

5. Электродвигатель по пп.l и 2, отличающийся тем, что активные поверхности постоянных магнитов статора установлены между собой на расстоянии, уменьшающимся от набе- 5 гающего края к сбегающему.

6. Электродвигатель по п.l, о т— л и ч а ю шийся тем, что активные поверхности постоянных магнитов статора расположены параллельно. 10

7. Электродвигатель по пп. 1-3, отличающийся тем, что активные поверхности постоянных магнитов статора и ротора, обращенные друг к другу, имеют одинаковую поляр- 15 ность.

8 ° Электродвигатель по пп.1-3, отличающийся тем, что активные поверхности постоянных магнитов статора и ротора, обращенные 20 друг к другу, имеют противоположную полярность.

9. Электродвигатель norm.l и 2, отличающийся тем, что постоянные магниты статора снабжены 25 ферромагнитными пластинами, расположенными на поверхности постоянных магнитов противоположной активной поверхности, причем магнитная проницаемость ферромагнитных пластин одинако- З0 ва с магнитной проницаемостью постоянных магнитов статора, 10. Электродвигатель но п.l, о тл и ч а ю шийся тем, что элек82 l6 тромагнит расположен в зазоре между краями незамкнутых колец постоянных магнитов статора.

11. Электродвигатель по п.l, о тл и ч а ю шийся тем, что электронный коммутатор выполнен с возможностью подключения обмотки электромагнита для создания тока такого направления, при котором он притягивает магнит ротора при выходе его из зазора статора и отталкивает его, когда входит в зазор статора.

12. Электродвигатель по пп.l и 1 1, отличающийся тем, что электронный коммутатор выполнен с возможностью подключения обмотки электромагнита для создания тока такого направления, при котором он отталкивает постоянный магнит ротора при выходе его из зазора статора и притягивает при входе -его в зазор статора °

13. Электродвигатель по п.l, о тл и ч а ю шийся тем, что снабжен управляющим устройством, содержащим датчик положения ротора двигателя, задатчик требуемого положения, устройство сравнения выходных сигналов датчика и задатчика, электронный коммутатор снабжен вторым входом, а выход устройства сравнения подключен к второму управляющему входу электронного коммутатора.

1321382

1321382

l321382

1321382

103

Фие. 9

1321382

glee. 70

Составитель В.Комаров

Техред В.Кадар Корректор А.Зимокосов

Редактор 10.Середа

Заказ 2672/59

Тираж 660 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4