Магнитный редуктор

Изобретение относится к электромагнитным механизмам, а именно к бесконтактным магнитным редукторам, и может быть использовано в качестве передаточного устройства в механических системах с большим ресурсом работы при ударных нагрузках. Технический результат заключается в улучшении технологичности конструкции и энергетических показателей. Магнитный редуктор содержит корпус 1 и подшипниковые щиты 2, 3, на которых установлены магнитопроводы 4, 5. На валу быстрого вращения 11 установлена немагнитная втулка 7 ротора быстрого вращения с постоянными магнитами 6. На статоре 8 установлены диски 5 статора. На валу медленного вращения 12 установлена немагнитная втулка 10 ротора медленного вращения с дисками 9. Диски 8 статора и диски 9 ротора медленного вращения чередуются. Диски статора имеют чередующиеся ферромагнитные и немагнитные элементы в виде секторов. Диски ротора медленного вращения выполнены из магнитотвердого материала с аксиально намагниченными секторами чередующейся полярности, равномерно расположенными по окружности. Диски ротора медленного вращения имеют свое магнитное поле, взаимодействующее с полем постоянных магнитов и создающее активный электромагнитный момент. 7 ил.

 

Изобретение относится к электромагнитным механизмам, а конкретно к бесконтактным магнитным редукторам, и может быть использовано в качестве передаточного устройства в механических системах с большим ресурсом работы при ударных нагрузках.

Известен магнитный редуктор-мультипликатор, содержащий индуктор, магнитопровод которого имеет зубцы, роторы быстрого и медленного вращения, а также статор, имеющие чередующиеся ферромагнитные и немагнитные элементы, причем количества ферромагнитных элементов статора и ротора медленного вращения отличается на единицу в пределах одного полюсного деления, индуктор магнитного поля выполнен неподвижным, а ротор быстрого и ротор медленного вращения представляют собой диски, диски ротора медленного вращения чередуются с дисками статора, между диском ротора быстрого вращения и диском ротора медленного вращения располагается диск статора, количество дисков ротора медленного вращения и дисков статора один или более (патент на полезную модель №118136, H02K 51/00, опубл. 10.07.2012, Бюл. №19) - [1].

Его недостатком является большая масса, что связано с внешним магнитопроводом, замыкающим магнитный поток, проходящий через активную часть редуктора. Далее, магнитный редуктор имеет потери энергии в стали секторов, магнитная индукция в которых изменяется. При совпадении угловых размеров ферромагнитных элементов дисков статора и ротора медленного вращения наблюдается эффект прилипания, что вызывает вибрацию ротора медленного вращения.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является магнитный редуктор, содержащий статор, роторы быстрого и медленного вращения, ротор медленного вращения и статор имеют чередующиеся диски, имеющие чередующиеся ферромагнитные и немагнитные элементы, ротор быстрого вращения представляет собой индуктор с постоянными магнитами, имеющими вид секторов и намагниченными аксиально с чередующейся полярностью, между ротором быстрого вращения и диском ротора медленного вращения располагается диск статора, ферромагнитные элементы ротора медленного вращения и статора выполнены из электротехнической стали шихтованными, причем их количества отличаются на число полюсов ротора быстрого вращения, а магнитопровод статора выполнен в виде двух колец из ленты электротехнической стали путем навивки, расположенных по торцам редуктора, причем магнитопровод, дальний от ротора быстрого вращения, имеет зубцы на поверхности, обращенной к диску ротора медленного вращения (Афанасьев А.Ю., Давыдов Н.В., Ефремов Д.О. Магнитный редуктор. Заявка №2013138975/07 от 20.08.2013, решение о выдаче патента от 28.10.2014) - [2].

Его недостатком является наличие ферромагнитных и немагнитных элементов дисков ротора медленного вращения, что усложняет технологию изготовления и уменьшает энергетические показатели.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в улучшении технологичности конструкции и энергетических показателей.

Технический результат достигается тем, что в магнитном редукторе, содержащем статор, роторы быстрого и медленного вращения, ротор медленного вращения и статор имеют чередующиеся диски, диски статора имеют чередующиеся ферромагнитные и немагнитные элементы, ротор быстрого вращения представляет собой индуктор с постоянными магнитами, имеющими вид секторов и намагниченными аксиально с чередующейся полярностью, между ротором быстрого вращения и диском ротора медленного вращения располагается диск статора, ферромагнитные элементы статора выполнены из электротехнической стали шихтованными, а магнитопровод статора выполнен в виде двух колец из ленты электротехнической стали путем навивки, расположенных по торцам редуктора, причем магнитопровод, дальний от ротора быстрого вращения, имеет зубцы на поверхности, обращенной к диску ротора медленного вращения, диски ротора медленного вращения выполнены из магнитотвердого материала с аксиально намагниченными секторами чередующихся полярностей, при этом клиновидные выступы зубцов и ферромагнитные элементы дисков статора, а также намагниченные сектора дисков ротора имеют свои одинаковые угловые размеры и положения, причем количества секторов на диске статора zc и намагниченных секторов на диске ротора zp связаны равенством zp=zc±2р, где р - число пар полюсов ротора быстрого вращения.

Сущность изобретения поясняется на фиг. 1-7.

Фиг. 1 - продольное сечение магнитного редуктора;

фиг. 2 - диск ротора быстрого вращения;

фиг. 3 - диск ротора медленного вращения;

фиг. 4 - диск статора;

фиг. 5 - направления сил, действующих на эквивалентные токи;

фиг. 6 - пути прохождения магнитного потока в предлагаемом магнитном редукторе;

фиг. 7 - форма листов шихтованного сектора диска статора.

Здесь 1 - корпус; 2, 3 - подшипниковые щиты; 4, 5 - магнитопроводы статора; 6 - постоянные магниты; 7 - втулка ротора быстрого вращения; 8 - диски статора; 9 - диски ротора медленного вращения; 10 - втулка ротора медленного вращения; 11 - вал быстрого вращения; 12 - вал медленного вращения; 13-16 - подшипники; 17 - втулка подшипников.

Корпус 1 жестко связан с подшипниковыми щитами 2, 3. На них установлены кольцевые магнитопроводы 4, 5 статора. На магнитопроводе 5 имеются зубцы.

Четыре постоянных магнита 6 установлены на втулке 7 ротора быстрого вращения. Диски 8 статора закреплены на корпусе 1. Диски 9 ротора медленного вращения установлены на втулке 10 ротора медленного вращения. Вал 11 быстрого вращения опирается на подшипники 13, 15, а вал 12 медленного вращения опирается на подшипники 14, 16. Подшипники 13, 14 установлены в подшипниковых щитах 2, 3. Подшипники 15, 16 установлены во втулке 17 подшипников, жестко связанной с диском статора, расположенным рядом с ротором быстрого вращения.

Магнитопроводы 4, 5 выполнены лентой из электротехнической стали путем навивки.

Диски 8 статора имеют чередующиеся секторы из магнитомягкого материала (на фиг. 3 показаны закрашенными) и немагнитного материала (на фиг. 3 не закрашены). Магнитные секторы выполнены шихтованными из электротехнической стали.

Диски 9 ротора медленного вращения имеют аксиально намагниченные сектора, имеющие с одной стороны северные полюса (на фиг. 4 показаны закрашенными) и южные полюса (на фиг. 4 не закрашены).

Количество секторов дисков статора zc и ротора zp, приходящихся на одно полюсное деление ротора быстрого вращения, отличаются на единицу. На фиг. 2, 3 показан случай, когда число пар полюсов р=2, zc=48, zp=44.

Ротор быстрого вращения имеет четыре постоянных магнита 6 из высококоэрцитивного магнитотвердого материала, имеющие вид секторов (на фиг. 2 показаны закрашенными), и немагнитные сектора (на фиг. 2 не закрашены). Сектора намагничены по оси вращения и образуют на торцевых поверхностях чередующиеся полюса.

Магнитный редуктор работает следующим образом. При вращении ротора быстрого вращения вместе с ним вращаются области большой магнитной индукции. В результате диски ротора медленного вращения поворачиваются так, что места совпадения положений ферромагнитных секторов дисков статора и намагниченных секторов соответствующей полярности дисков ротора находятся в зоне максимума модуля магнитной индукции. При повороте ротора быстрого вращения на угол π/2 ротор медленного вращения должен повернуться на один сектор, т.е. на угол 2π/zp. Следовательно, магнитный редуктор имеет передаточное отношение zp/4. Поэтому скорость вращения ротора медленного вращения будет ωмб/zp, а момент на валу медленного вращения Мм=zpMб/4.

Наличие нескольких дисков статора и ротора вызывает многократную деформацию магнитного поля в зоне дисков, что увеличивает развиваемый момент и позволяет улучшить массогабаритные показатели.

На фиг. 6 показано взаимное положение роторов быстрого и медленного вращения в случае максимального момента. Показаны токи, эквивалентные магнитодвижущим силам намагниченных секторов ротора, и силы Ампера, действующие на эти токи со стороны магнитного поля, созданного обмоткой статора. Видно, что они максимальны в зоне максимума модуля магнитной индукции обмотки статора и имеют одинаковые направления.

На фиг. 6 показаны пути прохождения магнитного потока в данной конструкции, где внешний магнитопровод отсутствует, а объем и масса малы.

На торцевой поверхности магнитопровода 5 статора, обращенной к активной зоне, имеются ферромагнитные выступы в виде секторов, повторяющие по форме и количеству ферромагнитные элементы дисков статора, что увеличивает развиваемый момент.

Магнитные секторы статора выполнены из электротехнической стали шихтованными для уменьшения потерь в стали на вихревые токи, поскольку в процессе работы магнитная индукция в секторах изменяется. На фиг. 7 показана форма листов шихтованного сектора, выполняемого из электротехнической стали.

Передача момента редуктора является упругой. При увеличении момента нагрузки на валу медленного вращения он отстает на некоторый угол от положения, соответствующего холостому ходу.

Магнитный редуктор не имеет механических контактов между подвижными активными частями, бесшумен в работе, имеет большой срок службы, определяемый подшипниками, допускает ударные нагрузки, так как связь между валами осуществляется через магнитное поле.

Благодаря выполнению дисков ротора медленного вращения из магнитотвердого материала он имеет однородную структуру и более технологичен в изготовлении. Диски ротора медленного вращения имеют свое магнитное поле, взаимодействующее с магнитным полем ротора быстрого вращения. За счет этого магнитный редуктор имеет повышенные энергетические показатели.

Магнитный редуктор, содержащий статор, роторы быстрого и медленного вращения, ротор медленного вращения и статор имеют чередующиеся диски, диски статора имеют чередующиеся ферромагнитные и немагнитные элементы, ротор быстрого вращения представляет собой индуктор с постоянными магнитами, имеющими вид секторов и намагниченными аксиально с чередующейся полярностью, между ротором быстрого вращения и диском ротора медленного вращения располагается диск статора, ферромагнитные элементы статора выполнены из электротехнической стали шихтованными, а магнитопровод статора выполнен в виде двух колец из ленты электротехнической стали путем навивки, расположенных по торцам редуктора, причем магнитопровод, дальний от ротора быстрого вращения, имеет зубцы на поверхности, обращенной к диску ротора медленного вращения, отличающийся тем, что диски ротора медленного вращения выполнены из магнитотвердого материала с аксиально намагниченными секторами чередующихся полярностей, при этом клиновидные выступы зубцов и ферромагнитные элементы дисков статора, а также намагниченные сектора дисков ротора имеют свои одинаковые угловые размеры и положения, причем количества секторов на диске статора zc и намагниченных секторов на диске ротора zp связаны равенством zp=zc±2р, где р - число пар полюсов ротора быстрого вращения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электроэнергетических системах распределения генерируемой электроэнергии. Техническим результатом является обеспечение эксплуатационной надежности электроэнергетической системы за счет трансформации отношения между тихоходным и быстроходным валами для исключения режима аварийного перехода генераторов в асинхронный режим.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к бесконтактным электромагнитным редукторам, которые содержат корпус с установленными в нем статором, первым и вторым роторами, жестко установленными на входном и выходном валах, при этом первый ротор выполнен в виде ферромагнитной беличьей клетки, стержни которой, вставленные в кольца из немагнитного и неэлектропроводящего материала, образуют зубцы этого ротора, а второй ротор, расположенный внутри первого, выполнен в виде зубчатого магнитопровода, причем статор, стержни зубцов первого ротора и второй ротор выполнены шихтованными из ферромагнитной тонколистовой стали.

Изобретение относится к области электроэнергетики, а точнее - к системам для генерации электроэнергии. Технический результат - повышение эффективности электроснабжения различных потребителей.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электромагнитным редукторам. Электромагнитный редуктор содержит корпус с установленными в нем статором, первым и вторым роторами, жестко установленными на входном и выходном валах соответственно, при этом первый ротор, расположенный коаксиально со статором и жестко связанный с концом входного вала, выполнен в виде беличьей клетки, стержни которой, вставленные в кольца из немагнитного материала, образуют зубцы этого ротора, а второй ротор, расположенный внутри первого, выполнен в виде зубчатого магнитопровода, причем статор, стержни зубцов первого ротора и второй ротор выполнены шихтованными из ферромагнитной тонколистовой стали, обмотки возбуждения установлены на щитах редуктора и подключены к источнику постоянного напряжения с возможностью создания однонаправленных магнитных потоков в статоре и роторах, а второй ротор выполнен с числом зубцов, равным разности между числом зубцов первого ротора и числом зубцов статора z2=(z1-z).

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах электропитания. Техническим результатом является поддержание частоты вращения за счет снижения тормозного момента.

Изобретение относится к электротехнике, к электроэнергетическим и электродинамическим установкам, и может быть использовано для придания движения аэрокосмическим аппаратам, а также наземным, водным и подводным транспортным средствам.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в приводе. Технический результат состоит в повышении надежности за счет повышения внутреннего сопротивления рабочей обмотки.

Изобретение относится к электротехнике, к магнитным бесконтактным планетарным редукторам, предназначенным для привода исполнительных механизмов и устройств с одновременной редукцией частоты вращения.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве передаточного устройства в механических системах с большим ресурсом работы при ударных нагрузках.

Система (20) генерирования электроэнергии содержит воздушный электрогенератор (30), узел (40) страховочного фала, сконфигурированный с возможностью передачи электроэнергии от воздушного электрогенератора на землю.

Изобретение относится к машиностроению и электротехнике и может быть использовано в качестве редукторов и мультипликаторов. Технический результат - повышение удельных характеристик.

Изобретение относится к электротехнике и машиностроению и может быть использовано в качестве редукторов и мультипликаторов. Техническим результат - повышение удельных характеристик.

Изобретение относится к магнитным редукторным передачам и может быть использовано в различных отраслях. Магнитная передача содержит ведущие и ведомые элементы, магнитопроводы, постоянные магниты и экран.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано преимущественно для редукторов или мультипликаторов. Магнитная передача содержит ведомый и ведущий валы, на которых установлены, соответственно ведомый и ведущий диски из магнитопроницаемого материала с постоянными магнитами, установленными с одинаковым шагом по периферии.

Изобретение относится к магнитным муфтам и может использоваться в герметичных насосах, компрессорах и системах передачи движения. Технический результат заключается в создании жаропрочной магнитной муфты, предназначенной для передачи движения в горячих средах, в частности в расплавленных металлах с температурой выше 300°C.

Изобретение относится к общему машиностроению, в частности к муфтам. .

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к устройствам для передачи вращения. .

Изобретение относится к машиностроению, более точно к компрессоро- и насосостроению. .

Изобретение относится к машиностроению, в частности к магнитным муфтам, предназначенным для соединения валов, и может найти применение в качестве редуктора в различных отраслях промышленности.

Изобретение относится к цилиндрическим магнитным муфтам с постоянными магнитами. .

Изобретение относится к электротехнике, а именно к бесконтактным электромагнитным редукторам. Электромагнитный редуктор содержит корпус с установленными в нем статором с многофазной обмоткой, подключенной к источнику напряжения регулируемой частоты, с первым и вторым роторами, жестко установленными на входном и выходном валах, соответственно. Первый ротор, расположенный коаксиально со статором и жестко связанный с концом входного вала, выполнен в виде беличьей клетки, стержни которой, вставленные в кольца из немагнитного материала, образуют зубцы этого ротора. Второй ротор, расположенный внутри первого ротора, выполнен в виде зубчатого магнитопровода с числом зубцов, равным разности между числом зубцов первого ротора и числом пар полюсов статора z2=(z1-p1). Обмотки возбуждения установлены на щитах редуктора и подключены к источнику постоянного напряжения с возможностью создания однонаправленных магнитных потоков в статоре и роторах. Статор, зубцы первого и второго роторов выполнены шихтованными из ферромагнитной тонколистовой стали. Технический результат состоит в увеличении передаваемой мощности при сохранении возможности регулирования коэффициента редукции. 2 ил.
Наверх