Электрический двигатель с винтообразным статором

 

Союз Советских

Социалист ичесиих

Реслублик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ ш189672 1 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 020278 (21) 2575355/24-07 (51) РЛ. }(л.З

Н 02 К 41/02 с присоединением заявки Ио—

Государственнмй комитет

СССР ло деяам изобретений н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 070182 Бюллетень Н9 1

Э

Дата опубликования описания 07.0182 (53) УДК 621. 313. .13.024(088.8) (72) Автор изобретения

В.Т.Беликов

* .Фс (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ С ВИНТООБРАЗНЫМ

CTATOPON

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано в приводах, требующих совмеще ния перемещения подвижного элемента в аксиальном направлении с его вращением вокруг продольной оси двигателя при необходимости достижения плавного регулирования скорости винтового движения в широком диапазоне и необходимости получения точного останова рабочего органа. Одной из важных областей применения изобретения является электропривод промышленных роботов и манипуляторов, где, требуется сочетание поступательного и вращательного движений и достижение точного позиционирования.

Известны асинхронные и реактивные шаговые,цвигатели, дающие возможность получить винтовое движение подвижного элемента за счет особой конструкции статора и ротора двигателя.

В таких двигателях статор, несущий многофазную обмотку, имеет форму цилиндра, на внутренней поверхности которого нарезана двуххоцовая винтовая резьба. Ротор двигателя выполнен в виде цилиндра из ферромагнитного материала с кольцевой нарезкой, шаг которой равен шагу винтовой резьбы статора.

Многофазная обмотка, уложенная в . пазах статора, создает в машине вращающееся поле. При этом полюса, образующиеся на статоре, благодаря винтовой резьбе на его внутренней поверхности перемещаются в аксиальном направлении. Ротор перемещается синхронно с перемещением полюсов статора на величину двойного шага винта за один оборот вращающегося поля, обеспечивая прецизионное линейное перемещение (1).

Известен также электрический двигатель с винтообразным статором, в пазах которого уложена рабочая обмотка, и ротором. Этот двигатель также обеспечивает винтовое движение ротора 12 ).

Недостатком известного двигателя является невозможность достижения значительных диапазонов плавного регулирования скорости.

Цель изобретения - расширение диапазона регулирования скорости.

Поставленная. цель достигается тем, что B магнитопроводе выполнен дополнительный паз, в котором уложена обмотка возбуждения, а пазы для

896721 размещения. рабочей обмотки, располо° Ь женные на соседних витхах,имеют об-щие прЬдольные оси, причем длийа участка рабочей обмотки кратна 2 с, длина участка обмотки возбуждения равна (2К+1) В, где К=0,1,2,3,..., а на роторе выполнены винтообразные выступы длинои, равной, расположенные на расстоянии

На фиг.1 изображен магнитопровод статора с пазами для укладки рабочей обмотки и обмотки возбуждения, на фиг.2 — ротор с формирующими магнитное поле винтообразными выступами; на фиг.3 — схема развертка статора и ротора двигателя; на фиг.4 — двигатель с двумя винтообраэными магнитопроводами статора.

Электрический двигатель содержит винтообразный магнитопровод статора ! В пазах Cf магнитопровода размещена рабочая обмотка 2, причем пазы а имеют общие продольные оси. В центре магнитопровода статора выполнен дополнительный паэ б, в котором уложена обмотка 3 возбуждения. Длина участка магнитопровода, на котором размещена обмотка 3 возбуждения, равна (2К+1) Г, где К=0,1,2,3,..., с— полюсное деление двигателя, а длина участков для рабочей обмотки кратна

2С.

t5 Рабочие обмотки выполняются в соот-ЗО эить вес рабочей обмотки по сравнению с использованием раздельных рабочих обмоток на 25-30%.

Ферромагнитный ротор 4 имеет винтообразные выступы 5 длиной, равной и расположенные на расстоянии 7,..

Двигатель может иметь два винтообразных магнитопровода статора (фиг.4). Общая длина каждого магнитопрбвода статора в этом случае не превьпйает длины одного витка винтовой .— линии. На каждом из магнитопроводов статора имеется своя обмотка возбуждения находящаяся в большом пазу,по обе стороны от которого расположены рабочие обмотки. Пазы для размещения рабочей обмотки соответствующих участков магнитопроводов имеют общие продольные оси, что дает возможность выполнить

6О ветствии со схемами рабочих обмоток линейных двигателей постоянного тока и подключаются либо к коллекторным пластинам электромеханического коллектора, либо к соответствующим кана- И лам полупроводникового коммутатора (не показан). Пазы рабочих обмоток в известнОм устройстве магнитопровода статора располагаются точно друг против друга, в предлагаемом двигателе щ применяется общая для обеих частей магнитопровода, рабочая обмотка, что позволяет в зависимости от величины шага резьбы в 1,5-3,5 раза уменьшить объем лобовых частей рабочей обмотки и, соответственна, снирабочие обмотки обоих магнитопроводов статора иэ общих секций.

Двигатель работает следующим образом.

Если ротор занимает, находясь в расточке статора, таксе положение, например, при котором его выступы длиной Г находятся на противоположных концах участка магнитопровода статора с рабочей обмоткой, а электромеханический или полупроводника- вый коммутатор подключил ее к питающей сети, обеспечив протекание токов в 7(.над выступами ротора (фиг.3, для К=1), при этом обмотка возбуждения создает поток Ф, то в соответ2 ствии с законом Био-Савара-Лапласа возникает электромагнитное усилие, сдвигающее оба выступа ротора влево.

При начавшемся под действием этого усилия винтовом движении ротора коллектор коммутирует. секции рабочей обмотки таким образом, чтобы направление электромагнитной силы все время сохранялось. Регулирование скорости двигателя осуществляется как и в обычных машинах постоянного тока изменением величины напряжения питающей .сети, или изменением тока воэбужцения, или включением добавочного активного сопротивления в цепь рабочей обмотки.

Для осуществления реверса двигателя необходимо изменить полярность питания рабочей обмотки либо обмотки возбуждения.

Формула изобретения

Электрический двигатель с винтообразным статором, в пазах которого уложена рабочая обмотка, и ротором, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования скорости, в магнитопроводе выполнен дополнительный паз, в котором уложена обмотка возбуждения, а пазы для размещения рабочей обмотки, расположены на соседних витках, имеют общие продольные оси, причем длина участка рабочей обмотки кратна 2Ъ, длина участка обмотки возбуждения равна (2К+1)Г, где К=0,1,2,3,..., а на роторе выполнены винтообраэные выступы длиной, равной, расположенные на расстоянии . и сточ ники и н формации, принятые во внимание при экспертизе

1. Paul R.J.À., Reid G.G °, Stepрing-moclе performance of а 1inlаг

helical reductance mfor. Lonf. Zima.

FIectr. Machines, London, 1974, 77-82.

2. Авторское свидетельство СССР

9 б4142, кл. Н 02 K 17/02, 1940.

896721

Фиг. Л

Составитель С. Венгржановская

Техред Т. Маточка Корректор В.Синицкая

Редактор Е.Дичинская

Подписное

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

Заказ 11721/42 Тираж 718

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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