Магнитоэлектрический моментный двигатель

 

Изобретение относится к электротехнике . Цель изобретения - увеличение удельного момента. Магнитоэлектрический моментный двигатель содержит немагнитные подшипниковые щиты 1, наружный 2 и внутрейний 4 кольцевые магнитоводы, соответственно их зубцы 10 и 3, внешнюю 5 и внутреннюю 12 кольцевые обмотки возбуждения, размещенные в П-образньгх кольцевых магнитопроводах 6 и 13, тороидальный магнитопровод 9 статора с обмоткой якоря 7, немагнитные L-образные сегменты 8, которые разделяют внутренний кольцевой магнитопровод 4 на отстоящую 17 и прилегающую 18 части. Кольцевой постоянный магнит 16 установлен на немагнитном валу 15. Двигатель размещен в магнитопроводящем корпусе 14. Организация большого числа полезных путей для машинного потока увеличивает его величину в рабочем заторе и при фиксированных значениях ампервитков обмотки возбуждения и размеров постоянного магнита приводит к увеличению удельного момента двигателя. 3 ил. г л

СОЮЗ СОВЕтСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУбЛИК (51) 5 Н 02 К 26/00

ГОСУДИ СтВЕННЕ НОМИтЕт

ПРИ fHHT СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4672755/07 (22) 03.04.89 (46) 15.04.91. Бюл. К- 14 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электромашиностроения (72) В.С.Березин и P.Ê.Åâñååâ (53) 621.313(088.8) (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 бесконтактным 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„,Я0„„1642 57 А 1 держит немагнитные подшипниковые щиты 1, наружный 2 и внутренний 4 кольцевые магнитоводы, соответственно их зубцы 10 и 3, внешнюю 5 и внутреннюю

12 кольцевые обмотки возбуждения, размещенные в П-образных кольцевых магнитопроводах 6 и 13, тороидальный магнитопровод 9 статора с обмоткой якоря

7, немагнитные I. — îáðàçíûå сегменты 8, которые разделяют внутренний кольцевой магнитопровод 4 на отстоящую 17 и прилегающую 18 части. Кольцевой постоянный магнит 16 установлен на не» магнитном валу 15. Двигатель размещен в магнитопроводящем корпусе 14. Организация большого числа полезных путей для машинного потока увеличивает его величину в рабочем заторе и при фиксированных значениях ампервитков обмотки возбуждения и размеров постоянного магнита приводит к увеличению удельного 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 магнитопровод 2 диска ротора, зубец 3 внутреннего кольцевого магнитопровода 4 диска ротора, внешнюю кольцевую обмотку возбуждения 5, П-образный кольцевой магнитопровод 6, внешней кольцевой обмотки возбуждения

15, обмотки якоря 7 (кольцевого ти1642557 па), немагнитный L-образный сегмент

8, тороидальный магнитопровод 9 статора, зубец 10 наружного кольцевого магнитопровода 2 диска ротора, немагнитный диск 11 ротора, внутреннюю кольцевую обмотку возбуждения 12, второй П-образный кольцевой магнитопровод 13 внутренней кольцевой обмотки возбуждения 12, магнитопро-, водящий корпус 14, немагнитный вал

15, кольцевой постоянный магнит 16, отстоящую часть 17 внутреннего кольцевого магнитопровода 4 диска ротора, прилегающую часть 18 внутреннего кольцевого магнитопровода 4 диска ротора.

Немагнитный вал 15 с подшипником устанавливается в левом немагнитном подшипниковом щите 1.

Далее на немагнитный вал 15 на

;шпонке крепится немагнитный левый диск 11 ротора, в который запрессованы наружный кольцевой магнитопро1вод 2 с зубцами 10, внутренний кольцевой магнитопровод 4 с зубцами .3 и немагнитными Ь-образными сегментами

8, после чего эапрессовывается кольцевой постоянный магнит 16.

Затем собираем статор, состоящий .из тороидального магнитопровода 9, обмотки якоря 7. На внутренней сто( роне статора неподвижно закрепляют внутреннюю кольцевую обмотку возбуждения 12 со вторым П-образным кольцевым магнитопроводом 13, а на внешней стороне статора устанавливают внешнюю кольцевую обмотку воз-! буждения 5 со своим П-образным магнитопроводом 6, который позволяет собранный статор с кольцевыми обмотками возбуждения 5 и 12 укрепить в магнитопроводящем корпусе 14.

Собранный статор с обмотками воз" буждения 5 и 12 и корпусом фиксируется за счет посадки на левом подшипниковом щите 1, закрепляется на нем и контролируется величина торцового рабочего зазора и зазора между наружной поверхностью кольцевого постоянного магнита 16 и поверхностью второго П-образного кольцевого магнитопровода 13 внутренней кольцевой, 1 обмотки возбуждения 12.

Далее на немагнитный вал 15 на шпонке крепится правый немагнитный диск 11 ротора, в котором запрессованы части аналогичные левому диску и фиксируется стопорным кольцом.

Положение противоположных зубцов правого и левого дисков ротора определяется смещением шпоночных канавок дисков. Торцовые рабочие зазоры строго контролируются, а их симметрия и величина определяются допусками на осевые размеры статора и дисков ротора. После проверки правильности установки дисков ротора относительно статора закрепляют на магнитопроводящем корпусе 4 правый подшипниковый щит 1 с подшипником и заканчивают сборку двигателя.

Принцип действия предложенного магнитоэлектрического моментного двигателя заключается в следующем.

Кольцевой постоянный магнит 16 и внутренняя кольцевая обмотка воз20 буждения .12 создают основной магнитный поток, который замыкается двумя путями.

Первый путь: полюс (И) кольцевого постоянного магнита 16, внутренний

25 кольцевой магнитопровод 4 левого диска ротора, отстоящая часть 17 внутреннего кольцевого магнитопровода 4 левого диска, зубец 3 внутреннего кольцевого магнитопровода 4 левого диска ротора, торцовый рабочий зазор, зубцовая часть и спинка тороидального магнитопровода 9 статора, зубцы статора, торцовый рабочий зазор, зубец 3 внутреннего кольцевого магнитопровода 4 правого диска, отстоящая часть 17 внутреннего кольцевого магнитопровода 4 правого диска, внутренний кольцевой магнитопровод

4 правого диска, полюс ($) кольцево40 го постоянного магнита 16.

Второй путь: левый торец второго

П-образного кольцевого магнитопровода 13 внутренней кольцевой обмотки возбужления 12, торцовый зазор, при45 легающая часть 18 внутреннего кольцевого магнитопровода 4 диска ротора, зубец 3 внутреннего кольцевого маг, нитопровода и левого диска, торцовый зазор, 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 обмотки возбуждения 12.

1642557

Магнитный 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 магнитопровода 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 возбуж. дения 5. Аналогично возбуждаются одноименные полюса другой полярности.

40

Полюса одной полярности каждого диска ротора (как в прототипе) в магнитном отношении замкнуты между собой кольцевыми магнитопроводами

2и4 °

Пути магнитного потока с разделением по наружному и внутренним кольцевым магнитопроводам 2 и 4 и их зубцам 3 и 10 левого и правого дисков ротора приведены на фиг.t-3.

Под зубцами 3 и 10 внутреннего 4 и наружного 2 магнитопроводов левого и правого дисков ротора магнитные потоки будут максимальны, а в зонах, где отсутствуют зубцы-потоки, минимальны.

Как и в прототипе, в образовании электромагнитного момента участвуют обе торцовые стороны катушек обмотки якоря 7. Кроме того, в предлагаемом,техническом решении эа счет использования кольцевого постоянного магнита 16 активный вес двигателя увеличивается íà 10Х, полезный магнитный поток увеличивается в 1,5 раза, происходит увеличение удельного момента до 4 нм/кг (достигнуто на макетном образце) при суммарном

30 моменте М = 40 Нм. Применение предлагаемого технического решения позволяет также повысить надежность работы момента двигателя за счет того, что работоспособность двигателя сохраняется даже при неисправности (обрыве витков) двух обмоток возбуждения, Простота сборки двигателя обеспечивается за счет независимой сборки бсновных узлов: левого и правого дисков ротора, подшипниковых щитов и статора .с обмотками возбуждения, связанных между собой через вал и корпус.

Кольцевые обмотки возбуждения выполнены в виде катушек и технологически просто изготавливаются и устанавливаются на статор и корпус.

Длинная 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 положе-. ния ротора) при уменьшении значения пульсаций момента эа счет применения второй квадратурной обмотки воэбуж1 642557 дения 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 питания с выходным напряжением управляемым, как по амплитуде, так и по фазе.

Формула изобретения

Иагнитоэлектрический моментный двигатель, содержащий статор с тороидальнъак магнитопроводом и кольцевой обмоткой, закрепленный неподвижно На корпусе, ротор дискового типа, кольцевые обмотки возбуждениявнешняя 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, s 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 L-образные немагнитные сегменты, при этом торцовые части второго П-образного магнитопровода размещены напротив внутренней части кольцевого магнитопровода ротора и отделены от них торцовыми рабочимй зазорами, L-образные немагнитные сегменты расположены во внутренней части кольцевого магнитопровода ротора, при этом горизонтальные части указанных сегментов выходят на торцовую поверхность дискового ротора и обращены к воздушному зазору между вторым П-образным магнитопроводом и постоянным магнитом, причем постоянный магнит, внутренняя и внешняя кольцевая части магнитопроводов дисков ротора через иемагнитные диски жестко закреплены на немагнитном валу, а торцовые части П-образного,магнитопровода наружной кольцевой обмотки возбуж25, дения размещены через торцовые ра-, ° { бочие зазоры напротив торцовых частей наружных кольцевыхмагнитопроводов ротора, цилиндрические части которых через радиальный зазор обращены к магнитопроводящему корпусу, при этом зазор между постоянным магнитом и вторым П-образнж магнитопроводом превышает .торцовый рабочий зазор двигателя.

1642557 б А

1642557

Составитель В.Никаноров

Техред С.Мигунова Корректор T.Палий

Редактор В.Фельдман

Заказ 1434 Тирая 329 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ултород, ул. Гагарина, 101