Синхронный электродвигатель

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТВУ (iu 855880 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 30.08.79 (21) 2814432/24-07 с присоединением заявки М (23) Ярноритет (5I)M. Кл.

Н 02 К 21/08

Ртеуаеретеенным кемнтет

СССР ао елен нзаеретеммй н етнрмтн!!

Опубликовано 15.08. 81 Бюллетень Ле 30

Дата опубликования описания 17.08.8! (53) УДК621. 313..323(088.8) (72) Авторы

А. И. Краснопевцев, В. В. Вуколов, А. Д. Усыскин (54) СИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

Изобретение относится к электрическим машинам, а именно к иикромашинам систем автоматики.

Известны синхронные электродвигатели, содержащие сосредоточенную обмотку, состоящую из четырех равномерно распределенных по окружности катушек, установленных между торцами дисков магнитопровода, снабженного вырезами, и постоянными магнитами, намагN ииченными в направлении оси вращения ротора, образующего торцевой воздушный зазор с магнитопроводом (!).

Основными недостатками известных двигателей являются неудовлетвори!

3 тельные динамические характеристики„ технологическая сложность и трудоемкость изготовления, а также невысокая надежность. Неудовлетворительные динамические характеристики обусловлены большой массой ротора. В случае использования таких двигателей в качестве синхронно-импульсных приходится ограничиваться лишь самыми малыми

2 габаритами при низкой частоте следо" вания импульсов, так как при увеличении частоты следования импульсов неизбежно возникновение сбоев в работе, поскольку массивный ротор не успевает за малый промежуток времени между двумя импульсами занять устойчивое положение для готовности к совершению следующего шага из-за,слншком медленно затухающих колебаний вокруг положения равновесия, возникающих после отработки предыдущего шага. Следствием наличия множества магнитов на роторе является технологическая сложность.

Подбор одинаковых по силе и размерам магнитов, установка их равномерно по окружности ротора, балансировка сложного ротора со значительной массой— причина большоЯ трудоемкости известного двигателя.

Наиболее близким к заявленному техническому решению по технической сущности и достигаемому эффекту явля,ется синхронный электродвигатель, со855880

50 держащий статор с магнитопроводом в виде двух дисков, два явнополюсных ротора, оси вращения которых параллельны, а валы связаны кинематически и расположены между витками обмотки, выполненной в виде коаксиально расположенных катушек. У известного двигателя кольцевые постоянные магниты, имеющие по одной паре полюсов распоФ ложены на валах, которые установлены между двумя катушками обмотки. Такое исполнение оптимально при двухполюсных магнитах f2).

Однако, если требуется уменьшить шаг поворота, то в известном двигателе с ростом числа пар полюсов магнита растет и количество катушек, которое для рационального использования машины целесообразно принимать равным р. С ростом числа полюсов магнита у из20 вестного двигателя необходимо уменьшать кривизну катушек для избежания уменьшения КНД, а это связано с увеличением расстояния между магнитами и в конечном счете также приводит к сни25 жению использования машины по величине синхронизирующего момента, приходящегося на единицу объема электродвигателя, снижению КПД.

Цель изобретения — повышение синхро.— низирующего момента на единицу объема и КПД двигателя.

Указанная цель достигается тем, что катушки выполнены овальной формы и валы роторов размещены в отверстии внутренней катушки. 35

Роторы могут бйть выполнены в виде многополюсных постоянных магнитов, намагниченных аксиально, а число катушек обмотки выпочнено равным половине числа пар полюсов каждого из роторов. 40

В одном из дисковых магнитопроводов могут быть выполнены отверстия с зубцами, роторы выполнены зубчатыми из ферромагнитного материала и размещены в отверстиях магнитопровода, а между магнитопроводами с внешней стороны обмотки установлены постоянные магниты, намагниченные аксиально в одинаковых направлениях.

На фиг. 1 представлен двигатель, общий. вид; на фиг. 2 — то же, в плане; на фиг. 3 — модификация двигателя; на фиг. 4 — то же, в плане; на фиг.5 поясняется принцип работы двигателя на фиг. 1-2; на фиг. 6 — еще одна модификация двигателя.

Синхронный электродвигатель (фиг.l) содержит обмотку, сос гоящую из двух

4 катушек и 2, Катушки 1 и 2 рас поло— жены коаксиально друг другу. Они расположены между торцами двух постоянных магнитов 3, 4 и двух дисков магнитопровода 5 и 6. Восьмиполюсt.htå кольцевые магниты 3 и 4 сидят на валах 7 и 8 и являются роторами двигателя. Направление намагничивания магнитов 3 и 4 — вдоль осей валов 7 и 8.

Валы 7 и 8 установлены между параллельными участками витков, принадлежащих внутренней катушке 2. Валы 7 и 8 параллельны друг другу и связаны между собою кинематически посредством зубчатых колес 9, 10 и ll. Диски магнитопровода 5 и 6 запрессованы в немагнитное основание 12, которое соединено с немагнитным мостом 13 посредством колонок 14. Вращающий момент двигателя передается с помощью триба 15, сидящего на выходном .-валу 16. В модификации описываемого двигателя (фиг. 3) магниты 17 и 18 уста— новлены между торцами дисков магнитопровода 5 и 6. Здесь обмотки 1 и 2 размещены между дисками магнитопровода 5 и 6. В отверстиях 19 магнитопровода 6 размещены ферромагнитные роторы 20 и 21, каждый из которых снабжен четырьмя зубцами 22. По окружности дисков магнитопровода 5 и 6 установлено немагнитное кольцо 23, служащее корпусом.

Двигатель работает следующим образом.

При подаче напряжения на катушки 1 и 2 витки обмоток создают магнитный поток, взаимодействующий с потоком магнитов 3 и 4. В зависимости от полярности тока результирующии магнитный поток усиливается или ослабляется. Магниты 3 и 4 стремятся занять такое положение, при котором »х магнитные потоки и магнитные потоки, созданные катушками 1 2 совпадают по направлению, поворачиваясь при этом более, чем на полшага, т.е. более чем ц78. При отсутствии тока в катушках 1 и 2 под действием реактивного момента, обусловленного за счет специальных вырезов в нем (не показаны) асимметрией магнитопровода 5, роторы 3 и 4 доворачиваются до нового устойчивого положения, т.е. до шага, p3BHoI +l4.

Далее процесс повторяется.

В модификациях двигателя (фиг. 3 и 4) при отсутствии тока в катушках реактивный момент обусловлен зубчатостью роторов 20 и 21.

588"

5 85

Величина синхронизирующего момента зависит от отношения расстояния между роторами к диаметру роторов для данной конструкции двигателя. Б двигателе по данному изобретению за счет овальной формы катушек i и 2 и размещения валов 7 и 8 внутри катушек 1 и 2 это соотношение может быть более благоприятным и позволяет повысить синхронизирующий момент и КПД двигателя.

Формула изобретения

1. Синхронный электродвигатель, содержащий статор с магничопроводом в виде двух дисков, два =:âíîïîëþcíûõ ротора, оси вращения которых параллельны, а валы связаны кинематически и расположены между витками обмотки, выполненной в виде коаксиально расположенных катушек, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения синхронизирующего момента на единицу объема двигателя и его КПД, катушки выполнены овальной формы и залы роторов размещc Hbl в отверстии вн:",ренней катушки.

2. Электродвигатель по и. 1, о тл н . а ю шийся тем, что роторы выполнены в виде многополюсных постоянцьгх магнитов, намагниченных аксиаль;- о, а число катушек обмотки выло гнено равным половине числа пар полюсов каждого из роторов.

3. Электродвигатель по и. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что в одном из дисковьгх магнитопроводов выполнены отверстия с зубцами, роторы выполнены зубчатьгми из ферромагнитного матер:.а.га и размещены в отверстиях маг. ни"опровода, а между магнитопроводами с .-.вешней стороны обмотки устаповлеHhi поcòîÿêíûe магниты, намаг ..гченные ак иально в одинаковых направлениях

Источники информации, принятые во внимание при зксггертизе

1. Гатент Франции 1 : 2149673, кл. Н 02 К 21/08, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 607311, кл. Н 02 К 2!/24, 1978.

CPr

855880 иг.

Составитель В. Трегубов

Редактор Т. Парфенова ТехоедА.Бабинец

Корректор С, Шекмар

Подписное

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

Заказ 6959/80 Тираж 730

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открыгий

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