Моментный электродвигатель постоянного тока

 

ОЛ ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

I (61) Дополнительное к авт. свиа-ву (22) Заявлено 26. 06. 81 (21) ЗЗ06970/24-07 с присоединением заявки ¹вЂ”

Союз Советскнк

Социалистических

Рвслублнк (»)978281 (53)М. Кл.

H 02 К 26/00

Эюударетеаный квинтет

GCCP ив аман нзобретеннй к отнрытнй (23) Приоритет— (53) УЙК 621.З1З (088. 8) ОпУбликовано З0.11.82. Бюллетень №44

Дата опубликования описания 30 . 1 1. 82 (72) Авторы изобретения!

А.П.Теплинский, Б.Е.Базанов и А.Б.Керпель (7l ) Заявитель (54) ИОИЕНТНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО

ТОКА

1 Изобретение относится к электромеханическим устройствам автоматики и может быть использовано при создании датчика момента постоянного тока для систем стабилизации и управления °

Известен моментный электродвигатель постоянного тока, содержащий статор с секторными постоянными магнитами, ориентированными навстречу друг другу одноименными полюсами, полюсные наконечники, расположенные между магнитами, зубчатый ротор с обмоткой, зубчатое колесо из магнитомягкого материала и постоянный магнит, взаимодействующий с этим колесом 1 )., Моменты зубчатости двигателя и зубчатого колеса находятся в противофазе и взаимно вычитаются. Однако это решение компромиссное, так как угловая характеристика момента зуб- 20 чатости имеет сложную форму, различную не только для разных типов двигателей, но может меняться, например, от образца к образцу в пределах одно2 го типа машин. Кроме того, при запитке якоря, т.е. при формировании движущего момента, момент, развиваемый зубчатым колесом и магнитом, будет являться паразитным по отношению к движущему моменту и снижать выходные, характеристики электродвигателя. . Известны также электрические машины с уменьшенным моментом эубчатости за счет скоса пазов ротора или статора или введением в рабочий зазор тонкого кольца из магнитомягкого материала, перемыкающего полюса индуктора, а также выполнения машины с гладким якорем (2$.

Однако эти конструктивные решения связаны с уменьшением величины движущего момента, развиваемого электродвигателем при том же значении тока якоря, причем при жестких требованиях к величине момента зубчатости, например в системах силовой стабилизации, указанные потери момента могут. быть значительными.

978281

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является моментный электродвигатель постоянного тока, содержащий статор, выполненный в виде двух соосных кольцевых аксиально намагниченных постоянных магнитов, ориентированных навстречу один другому одноименными полюсами, состоящих из секторов чередующейся полярности, прикрепленных с внешних 1О торцов к шунтирующим кольцам, и ротор с обмоткой, размещенной в пазах, статор снабжен полюсными наконечниками, установленными между секторами магнитов, немагнитной втулкой, на кото- И рой закреплены указанные наконечники с магнитами, а ротор расположен концентрично статору f3).

Этот электродвигатель за счет явно выраженной зубчатости ротора 2в и статора имеет момент зубчатости; который может быть снижен эа счет предполагаемого скоса зубцов якоря.

Это, соответственно, уменьшит ве- 2s личину момента, развиваемого электродвигателем при запитке якоря.

Укаэанное снижение развиваемого момента может быть скомпенсировано увеличением тока якоря. Однако это уменьшает надежность и срок службы электродвигателя, так как такая добавка увеличивает значение тока, коммутируемого коллектором, особенно, если учесть, что коммутируемая мощность пропорциональна квадрату тока.

На фиг. l представлен электродвигатель, продольный разрез; на фиг.2то же, поперечный разрез.

Электродвигатель состоит из якоря (ротора) 1, внутри которого концентрично ему установлен. статор 2.

Ротор 1 представляет собой шихтованный сердечник 3, в пазах которого уложена обмотка 4 ротора

Статор 2 выполнен в виде соосных и аксиально намагниченных кольцевых постоянных магнитов 5 и 6, ориентированных один к другому одноименными полюсами, выполненными в форме секторов 7 и 8 чередующейся полярности, между которыми установлены полюсные наконечники 9 иэ ферромагнитного материала. С внешних торцов магнитов

5 и 6 установлены шунтирующие кольца

10 и 11 из ма гнитомягкого материала, закрепленные на немагнитной втулке

12, на которой установлен зубчатый цилиндрический магнитопровод 13 активного шунта 14.

Иагнитопровод состоит из спинки

15, примыкающей своими торцами к шунтирующим кольцам 10 и 11, и радиальных зубцов 16, на которых размещены секции 17 обмотки 18 шунта 14.

Крепление постоянных магнитов 5 и

6 может осуществляться, например, с йомощью клея либо методом пайки легкоплавким припоем с температурой пайки до 200 С, что не вызывает необратимых изменений магнитных свойств постоянных магнитов.

Цель изобретения - повышение надежности путем снижения пульсации вращающего момента.

Указанная цель достигается тем, что в электродвигатель постоянного тока введен активный шунт, состоящий из обмотки шунта и цилиндрического зубчатого магнитопровода с радиальными зубцами и цилиндрической спинкой, примыкающей торцовыми поверхностями к внутренним торцам шун. тирующих колец и укрепленной на

50 немагнитной втулке, зубцы шунта, число которых равно числу полюсов статора, выполнена на цилиндрической спинке и примыкают к противоположным ротору торцам полюсных наконечников, обмотка шунта выполнена многосекционной и каждая секция обмотки шунта размецена на зубце магнитопровода.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии тока якоря 1 и тока в обмотке 18 шунта 14 магнитный поток постоянных магнитов 7, входя в полисный наконечник 9, распределяется на два контура, один из которых фд„ проходит последовательно рабочий зазор, сердечник 3 якоря 1, где, пройдя по зубцам и спинке якоря, входит через рабочий зазор в полюсный наконечник 9 следующего в тангенциальном направлении магнита 8, после чего, проходя магнит 8 через шунтируоцие кольца 10 и 11, возвращается в магнит

7. Другой контур (шунтирующий), в котором магнитный поток фщ<, минуя рабочий .зазор, проходит зубец 16, спинку 15 шунта 14 и через кольца 10 и

11 подходит к магниту 7.

Количественное соотношение этих потоков будет определяться магнит70281 6 тор, в .пазах которого размещена об- мотка и статор, выполненный в виде кольцевых аксиально намагниченных постоянных магнитов, ориентированных

S один к другому противоположными полюсами, состоящих из секторов чередующейся полярности, прикрепленных с внешних торцов к шунтирующим кольцам и снабженных полюсными наконечниками, установленными между секторами магнитов, немагнитную втулку, на которой укреплены шунтирующие кольца, о тл и ч а ю 4 и и с я тем, что, с целью повышения надежности. путем снижения пульсации, вращающегося.момента, введен активный шунт, состоящий иэ обмотки и цилиндрического зубчатого магнитопровода с радиальными зубцами и цилиндрической спинкой, примыкающей торцовыми поверхностями к внутренним торцам шунтирующих колец и укрепленной на немагнитной втулке, зубцы шунта, число которых равно числу полюсов статора, выполнены на цилиндрической спинке и примыкают к противоположным ротору торцам полюсных наконечников, обмотка шунта выполнена многосекционной и каждая секция обмотки шунта размещена на зубце магнитопровода.

5 9 ными сопротивлениями обоих контуров.

Очевидно,что доминирующая часть потока пройдет по второму контуру (ф 3 а практически на имеющему неферромагнитных участков и меньшую длину пути потока. Таким образом, при обесточенном якоре момент зубчатости, определяемый при заданной геометрии элементов в рабочем зазоре величиной магнитного потока, практически исключается и электродвигатель не вносит вредных возмущений в систему, например, в режиме стабилизации объекта.

При работе электродвигателя как моментного датчика и подачи напряжения на обмотку 4 необходимо запитать обмотку 18 постоянным током и развиваемый магнитный поток ф, направленный согласно рабочему потоку ф„„

1 вытесняет магнитный поток ф, в рабочий зазор и. режим электродвигателя не нарушается.. Так как режим запитки.обмотки 18 статический и этот ток не проходит через коллектор, то необходимую магнитодвижущую силу можно обеспечить увеличенным числом витков, а не током запитки, поэтому потребление обмотки 18 шунта 14 можно сделать незначительным.

Таким образом, предлагаемое техническое решение обеспечивает уменьшение момента зубчатости электродвигателя без увеличения коммутиру -. емого тока и нарушения режима работы двигателя, что приводит к увеличению надежности электродвигателя. формула изобретения

Иоментный электродвигатель постоянного тока, содержащий зубчатый роИсточники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке У 292026 1, кл. Н 02 К 26/00, 1980.

2. Дубенский А.А. Бесконтактные двигатели пОстояннОго. тока ° И ° .

"Энергия", 1967, с.24.

3. Авторское свидетельство СССР

У 485527, кл. Н 02 К 23/04, 1973.

978281

4 и8. 2

Составитель С.Шутова

Редактор С.Пекарь Техред З.Палий Корректор Н.Яуряк

Заказ 9235/71 Тираж 721 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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