Электродвигатель постоянного тока с дисковым якорем. Дисковый электрический двигатель


Как спрятали электродвигатель — журнал За рулем

ТЕХНИКА

НОВИНКА

КАК СПРЯТАЛИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

Электрические стеклоподъемники — вероятно,

мечта каждого владельца отечественного автомобиля.

Денис БОРОВИЦКИЙ. Фото Александра Полунина

Многие к тому же хотели бы установить их самостоятельно, чтобы сэкономить на этом. Что же, сегодня на нашем рынке можно найти соответствующие предложения. Известны, например, изделия тайваньского производства, в которых моторедуктор ставят непосредственно на выходной вал штатного подъемного механизма и крепят саморезами на наружную сторону обивки дверей. Но то, о чем пойдет здесь речь — стеклоподъемники российской компании «Авиагруппа» — продукт совсем другого уровня. Познакомимся с ними поближе.

Для начала заметим: при установке этого изделия можно сохранить и обычную ручку стеклоподъемника, что позволит при отключенном аккумуляторе открывать и закрывать стекла вручную. Такое стало возможным благодаря рекордно низкой толщине устройства — всего 35 мм! Тем, кого по каким-то соображениям не устраивает «открытый» вариант, предложат «спрятать» устройство во внутреннюю полость двери. При этом штатный механизм подъема и опускания стекол потребует незначительной доработки.

В комплект помимо моторедуктора входит и электронный блок управления — он контролирует ток, потребляемый двигателем, и не позволит стеклу прищемить, скажем, руку, высунутую в открытое окно. Длительность подъема-опускания стекла не превышает 10 секунд, а уровень шума двигателя составляет приблизительно 55 дБ (30 дБ считается допустимым даже для спальни), что вполне удовлетворяет требованиям к подобным устройствам.

Все это явилось результатом применения совершенно новой для нашего автомобилестроения технологии, которая позволяет сделать электродвигатель толщиной всего... 6 мм! Как же работает столь необычный «моторчик»? Корпус его разъемный, за считанные минуты снимаем верхнюю часть и заглядываем внутрь. Первое, что бросается в глаза: здесь нет обычных для ротора массивных металлических частей — набора металлических пластин, характерной обмотки. На валу закреплен тонкий диск из изоляционного материала, а обмотка якоря двигателя выполнена по печатной технологии в виде многослойного плоского кольца. Представляете обычную печатную плату для резисторов с транзисторами? Так вот, ротор устроен примерно так же — он состоит из множества слоев непроводящего материала, на каждый из которых определенным образом нанесены тоненькие дорожки-проводники. Проводники разных слоев соединены между собой по наружной и внутренней сторонам кольца, образуя замкнутую электрическую цепь, при этом на внутренней они играют роль коллектора. Корпус электродвигателя выполнен из легкого сплава, на нем смонтированы щеточный узел и постоянные магниты (каждый не больше таблетки растворимого аспирина), а также магнитопроводы.

Как вы догадываетесь, подъемом стекол возможности двигателя не исчерпываются. Наличие сквозной втулки на выходном валу позволяет соединять моторедуктор напрямую с самыми различными механизмами: приводом люка, вентилятором системы охлаждения и «печки», стеклоочистителями и т. д. Ряд конструктивных решений, воплотившихся в двигателе, наделил его завидной долговечностью. По данным стендовых испытаний, наработка «на отказ» составила у него около 5000 часов. Много это или мало? Обратимся к цифрам. Представьте себе самый обычный автомобиль, средняя эксплуатационная скорость которого составляет 40 км/ч (таких машин — абсолютное большинство). Даже если водитель будет каждую минуту включать стеклоподъемники, они откажут лишь после 1 200 000 км пробега! Вряд ли машина будет к тому времени способна самостоятельно добраться до свалки.

Разработчики предусмотрели (и даже опробовали) и другие варианты применения плоских двигателей. Например, дрель, питающаяся постоянным током от аккумулятора, наверняка придется по душе тем, кому автомобиль заменяет дом, — дальнобойщикам. Небольшие габариты и возможность подключения к бортовой сети автомобиля позволяют облегчить ремонтные работы в полевых условиях. Такую дрель можно взять с собой и на дачу. Мотор-колеса на базе низковольтного электродвигателя постоянного тока с дисковым печатным якорем наверняка привлекут внимание производителей электромобилей, велорикш, транспортных платформ, а также инвалидных колясок.

Впервые электрическая машина постоянного тока с дисковым якорем была предложена французами Дерадье и Фритчем в 1885 году. Конструктивно двигатель был далек от совершенства и не мог соперничать с классическим, тем не менее идея получила дальнейшее развитие, правда, много лет спустя. В 1956 году инженер Общества электроники и автоматики SEA (Франция, Париж) Ф. Раймонд предложил асинхронный двигатель с печатными обмотками, а в феврале следующего инженер той же компании Ж. Анри-Бодо запатентовал электрическую машину постоянного тока с печатными обмотками на дисковом якоре.

Сегодня «плоские» двигатели, изготовленные по современным технологиям, составл

www.zr.ru

Дисковые двигатели – rentamatic

Основное достоинство дисковых моторов состоит в том, что они являются компактными и плоскими. Самая меньшая модель требует всего лишь 36,5 мм пространства.

Дисковые моторы постоянного тока серии GDM

На дисковых моторах постоянного тока используются постоянные магниты, роторы без стали и цилиндирической формы коллекторы, что означает низкую инерцию и высокую динамику во всем диапазоне скоростей. 

Дисковые бесщеточные моторы серии DSM

Там, где моторы постоянного тока не подходят (с их коллекторами и угольными щетками), бесщеточные дисковые моторы являются превосходным решением. В корпус мотора может встраиваться дополнительный электрический контроль, требуемый для различных специальных приложений.

GDM 75 – 12 – дисковые моторы постоянного тока

  • Компактный плоский дизайн
  • Низкая инерция и высокая динамика во всем диапазоне скоростей.
  • Точное равномерное вращение даже при минимальной скорости
  • Перегрузка может превышать номинальное значение в несколько раз на короткий период
  • Малый износ угольных щеток – малые затраты на эксплуатацию
  • Хорошо подходят для старт/стоп операций
  • Для малых мощностей до 150 Вт
  • Мотор постоянного тока с постоянным возбуждением и со статором без стали
  • Может оборудоваться, опционально, тахогенератором, импульсным энкодером, удерживающими тормозами, редуктором
  • Класс изоляции F, защита IP44 (более высокая степень защиты доступна по запросу
  • Для малых и средних мощностей до 4500 Вт

 

GDM 75-12 Технические данные

 

GDM 75 Z

GDM 80 F

GDM 80 N

GDM 9 K

GDM 10 F

GDM 10 N

GDM 12 Z

GDM 12 N

PN [Вт]

16

44

71

32

100

142

72

147

nM [мин-1]

3000

4200

2700

3000

4800

30900

3000

2000

J [кгсм2]

0.5

0.7

0.7

0.6

1.2

1.2

2.1

2.7

m0 [Нсм]

0,05

0,10

0,25

0,10

0,20

0,45

0,23

0,70

 

GDM 75 Z

GDM 80 F

GDM 80 N

GDM 9 K

GDM 10 F

GDM 10 N

GDM 12 Z

GDM 12 N

PN [hp]

0.02

0.06

0.10

0.04

0.13

0.19

0.10

0.20

nM [min-1]

3000

4200

2700

3000

4800

30900

3000

2000

J [lb in2]

0.17

0.24

0.24

0.21

0.41

0.41

0.72

0.92

m0 [lbf ft]

0.04

0.07

0.18

0.07

0.15

0.33

0.17

0.52

Возможны измененияТехнические данные для непрерывной работы при темперауре окружающей среды 25 С и с достаточно большой охлаждающей поверхностью. Класс изоляции F, степень защиты IP44. Другие данные и степень защиты доступны по запросу. Все моторы так же доступны с тахогенератором, импульсным энкодером, удерживающими тормозами, редуктором

Размеры  GDM 75 – 12

GDM 100 – 250 – дисковые моторы постоянного тока

  • Цилиндирической формы коллектор
  • Ротор без стали
  • Обмотка как проводная катушка
  • Имея достаточную вентиляцию эти моторы, взависимости от типа обмотки, могут обеспечить пиковую мощность с запасом сверх номинального значения; даже возможна работа  с полным номинальным крутящим моментом при простое, не подвергаясь перегреву
  • Низкая индуктивность якоря – низкий износ щеток и малые затраты на эксплуатацию
  • Высокая динамическая производительность   во всем диапазоне скоростей.  Поэтому эти моторы подходят для переменной нагрузки (частые старт/стор режимы работы)

  • Регилируемая скорость вращения мотора без внешней электроники
  • Уменьшение стоимости за счет кабеля
  • Осутствие дополнительной установки сенсорных механизмов, таких как тахогенераторы или импульсные энкодеры
  • Отсутствие ухода благодаря бесщеточной электронной коммутации
  • Плоская конструкция
  • Для малых и средних мощностейи до 4500 Вт

GDM 100 – 250 Технические данные

 

GDM100 N

GDM 100 N2

GDM 120 F

GDM 120 N

GDM 120 N2

GDM140

GDM160

GDM 180 N

GDM 180 N2

GDM 250/2

GDM 250/3

GDM 250/4

PN [Вт]

185

250

146

350

550

470

790

1000

1400

2200

3100

4500

nM [мин-1]

3200

4000

4000

3000

3500

3000

3000

3000

3000

3000

3000

3000

J [кгсм2]

1.6

1.6

2.6

3.6

3.6

5

9

18

18

90

90

110

m0 [Нсм]

0.55

0.60

0.35

1.1

1.5

1.5

2.5

3.2

4.5

7.0

10.0

14.5

 

GDM100 N

GDM 100 N2

GDM 120 F

GDM 120 N

GDM 120 N2

GDM140

GDM160

GDM 180 N

GDM 180 N2

GDM 250/2

GDM 250/3

GDM 250/4

PN [hp]

0,25

0,34

0,20

0,47

0,76

0,6

1,1

1,3

1,9

3,0

4,2

6,0

nM [min-1]

3200

4000

4000

3000

3500

3000

3000

3000

3000

3000

3000

3000

J [lb in2] ]

0.55

0.55

0.89

1.23

1.23

2

3

6

6

31

31

38

m0 [lbf ft]

0.41

0.44

0.26

0.81

1.11

1.11

1.8

2.4

3.3

5.2

7.4

10.7

Возможны измененияТехнические данные для непрерывной работы при темперауре окружающей среды 25 С и с достаточно большой охлаждающей поверхностью. Класс изоляции F, степень защиты IP44. Другие данные и степень защиты доступны по запросу. Все моторы так же доступны с тахогенератором, импульсным энкодером, удерживающими тормозами, редуктором

Размеры GDM 100 – 250

 

DSM 115 – 190 – Бесщеточные дисковые моторы

  • Очень тихие
  • Отсутствие момента фиксации на валу, свойственного электродвигателям
  • Малая инерция и высокая динамика во всем диапазоне скоростей
  • Компактный плоский дизайн
  • Малая стоимость обслуживания
  • Специальный дизайн как привода с высоким крутящим моментом
  • Мощность может быть удвоена за счет второго статора
  • Для малых и средних мощностей до 6300 Вт
  • Может оборудоваться, опционально, тахогенератором, импульсным энкодером, удерживающими тормозами, редуктором
  • Класс изоляции F, защита IP44 (более высокая степень защиты доступна по запросу)

 

Бесщеточные дисковые моторы производятся в соответствии с 2-мя различными принципами:

Для низшего диапазона мощности (серия DSM 115) принцип дискового мотора постоянного тока является обратным. Обмотка без стального сердечника размещена на статоре, а магниты расположены в роторе.

Для более высокого диапазона мощностей (серия DSM 117 – 190) обмотка статора вложена в наклонные пазы. За счет малой магнитной щели кэффициент потери мощности ниже.

DSM 115 – 190 Технические данные

 

DSM 115N/I 1)

DSM 115N2)

DSM 117N

DSM 130N

DSM 150N

DSM 170N

DSM 190N

DSM 190N2/L

PN [Вт]

205

410

470

1400

2260

3000

4500

6300

nM [мин-1]

3000

3000

3000

3000

3000

3000

3000

1000

J [кгсм2]

10

10

10

18

40

60

90

120

m0 [Нсм]

0,65

1,3

1,5

4,5

7,2

9,6

14,4

60,0

 

DSM 115N/I 1)

DSM 115N2)

DSM 117N

DSM 130N

DSM 150N

DSM 170N

DSM 190N

DSM 190N2/L

PN [hp]

0,3

0,5

0,6

1,9

3,0

4,0

6,0

8,4

nM [min-1]

3000

3000

3000

3000

3000

3000

3000

1000

J [lb in2] ]

3,4

3,4

3,4

6,2

13,7

20,5

30,8

41,0

m0 [lbf ft]

0,5

1,0

1,1

3,3

5,3

7,1

10,5

44,3

1) дисковый мотор с ротором без стали с интегрированной электроникой2) ротор без сталиВозможны изменения

Размеры  DSM 115 – 190

rentamatic.ru

Диск | Техника и Программы

Г. СРЕДНЯНОВ,

Механизм вращения диска высококачественного элект­ропроигрывателя не должен создавать шумов, иначе при воспроизведении грамзаписи будут слышны не­приятные гул и рокот. Вот почему так важно, чтобы электродвигатель был тихоходным, — отпадает тогда необходимость в промежуточной передаче, создающей значительные помехи, упрощается кинематика ЭПУ.

Предлагаем вниманию читателей описание тихоходного электродвигателя, ротор которого служит одновременно диском проигрывателя. Такой электромотор-диск имеет импульсно-фазовую автоподстройку частоты вращения, поэтому она не «плавает», когда в определенних пределах меняется момент нагрузки. А поскольку постоянство оборотов диска определяется стабильностью частоты опорного генератора, не нужны стробоскоп и регулятор скорости вращения. Уровень вибраций, создаваемых таким электрод вига­ телем, ниже, чем в ЭПУ высшего класса «Электроника Б1-011».

Устройство представляет собой бесколлекторный двигатель постоянного тока с пассивным ротором и двумя фотоэлектри­ческими датчиками положения ротора, выполненными на ин­фракрасных светодиодах. Вращение диска осуществляет блок из четырех П-образных электромагнитов (рис. 1), сдвинуты относительно зубцов стального обода диска на четверть шага. На то же расстояние смещены светодиодные датчики. Такая конструкция обеспечивает минимальный уровень вибрации горизонтальной и вертикальной плоскостях.

Принципиальная схема устройства управления электродвига­телем представлена на рисунке 2. На микросхеме А1 выполнен двухканальный ключевой усилитель сигналов светодиодов V1 V4, работающих в приемном режиме генераторов э. д. с Све­тодиоды VI, V3 служат излучателями.

Если между светодиодами VI, V2 или V3, V4 находится прорезь стального обода, на выходах микросхемы А1 (выво­ды 7, 8) присутствует уровень логического 0. Когда же между ними располагается выступ, на выходах At возникает высокий потенциал (около 11 В). Поскольку датчики VI — V4 сдвинут относительно зубцов, обода на четверть шага, то на вывода: 8 ИМС А1 будут устанавливаться четыре комбинации логиче­ских уровней с порядком следования — 11, 01, 00, 19, If., и т. д. (рис. 5).

На микросхеме D1 (рис. 2) выполнен дешифратор двоич­ного кода в позиционный. Последовательные сигналы логических нулей на выходах дешифратора инвертируются микросхе­мой D3 и через интегрирующие цепочки R15.C7; R16.C8; R17.C9; R18.C10 поступают на входы эмиттерных повторителей на транзисторах VI9 — V22. В цепях их эмиттеров включены катушки электромагнитов Yl — Y4 в порядке следования логи­ческих нулей на выходах дешифратора (выводь 4, 6, 7, 5) D1. В положений зубчатого обода, показанном на рисунке 1, на входы А и В дешифратора D1 (выводы 3,13 соответственно) прихвдвт сигналы 11. На выводе 4 этой ИМС устанавливает­ся логический 0 и, следовательно, под напряжением оказывает­ся электромагнит Y4. Происходит перемещение диска вправо на Г. Когда откроется оптический канал датчика на светодио-дах VI, V2, на входах А и В дешифратора D1 установятся сигналы 01 (соответственно), а логический 0 появится на выводе 6: включается катушка Y2 и т. д. Таким образом осу­ществляется разгон электродвигателя. Фронты и спады им­пульсов напряжения на катушках электромагнитов Yl — Y4 сглажены интегрирующими цепочками.

На стробирующем входе (вывод 1) дешифратора D1 в ре­жиме – разгона присутствует разрешающий сигнал логической единицы. При частоте вращения диска 33 1/3 об/мин и числе зубьев на ободе, равном 90, частота прямоугольных импульсов на выводе 7 (или 8) микросхемы AI составляет 50 Гц. На ре­зисторе R20 выделяются продифференцированные импульсы положительной полярности с учетверенной частотой f=200 Гц (см. рис. 5).

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ:

Частота вращения диска, об/мин …. 33 1/3; 45

Время установления номинальной частоты вращения не более, с……………2; 2,5

Вращающий момент в заторможенном режиме, г см З0

Рис. I. Конструкция тихоходного электродвигателя: 1 — диск (Д16-Т), 2 — обод (Ст. 3)г 3 — вал (Ст. 45), 4 — под­пятник (Ст. 45), 5 — гайка подпятника (Д16-Т), S — подшипник скоЯьженяя (Бр. ОФШ-1), 7 — втулка (Д16-Т), 8 — обмотка элек­тромагнита, 9 — сердечник -(Ст. 3), 10 — панель (Д16-Т), 11 — основание фотодатчиков (эбонит), 12 — стойка (Д16-Т).

Рис 2. Принципиальная схема устройства управления.

Рис. 3. Монтажная плата со схемой расположения деталей

На транзисторах V5, V6 (см. рис. 2) выполнен генератор опорной частоты, а на микросхеме D2 — делитель частоты на 16. На резисторе R21 выделяются продифференцированные импульсы положительной полярности с частотой f0 — 200 Гц (для частоты вращения 33 1/3 об/мин). На элементах D4.1.D4. 2 и D4.3, D4.4 выполнены формирователи импульсов типа триг­гера Шмитта. Сформированные импульсы опорной частоты t0 и частоты f, пропорциональной скорости вращения диска, с дли­тельностью около 1 мкс поступают на вход импульсного частот­но-фазового дискриминатора (ИЧФД), выполненного на ИМ С D5 — D8. Действие ИЧФД основано на логической обработке по­рядка следования во времени импульсов входных сигналов — опорного f0 и изменяющегося f. Благодаря этому ИЧФД рас­считан на широкий диапазон рабочих частот (от нуля до величины, определяемой быстродействием логических элемен­тов). Это устройство имеет логический выход (вывод 9 элемен­та D7.2). В режиме частотного сравнения сигналов характери­стика дискриминатора релейна: при f<f0 на выходе присут­ствует 1, а при f>f0 — 0.

В режиме фазового сравнения выходной сигнал представ­ляет собой последовательность импульсов логической единицы с частотой f0 и относительной длительностью К3, пропорцио­нальной разности фаз сравниваемых частот (см. рис. 5):

где Кз — относительная длительность (коэффициент заполне ния) импульсов на выходе ИЧФД; гр — фаза сигнала f, ф0 — фаза сигнала f0. Переключение режима частотного сравнения в фазовое производится автоматически при равенстве частот сравниваемых сигналов.

Таким образом, когда диск начинает вращаться со ско­ростью 33 1/3 (45,11) об/мин, длительность импульсов напряже­ния на обмотках Yl — Y4 уменьшается пропорционально разно­сти фаз частот f и f0 сигналов, поступающих с выхода ИЧФД (вывод 9 элемента D7.2) на стробирующий вход микросхемы D1 (вывод 1), и поддерживается такой, что f=f0 во всем до­пустимом диапазоне моментов нагрузки.

Переключателем S1 устанавливают частоту вращения, а подстроечными резисторами R8 и R9 — опорную.So.

Рие. 4. Монтажная плата входного устройства со схе­мой расположения деталей.

Рис. 5. Порядок следования импульсов.

Рис. 6. Аналог микросхе­мы К548У HI Б.

Рис 7. Электрическая схе­ма дешифратора.

Устройство собрано на двух монтажных платах размерами 80×153 мм (рис. 3) и 30×40 мм (рис. 4), изготовленных из . фольгированного стеклотекстолита толщиной 1 мм. Вторая, с микросхемой А1, установлена рядом со светодиодными дат­чиками.

Электромагниты Y1 — У4 состоят из двух бескаркасных по­луобмоток, содержащих по 1200 витков провода ПЭВ-2 0,17. Их наматывают на шаблоне и жестко устанавливают на сер­дечнике (см. рис. 1). Активное сопротивление Одной полуоб­мотки — около 90 Ом.

Микросхемы D2, D4 — D8 серии К134 можно заменить на ИМС серий К155, К133, уменьшив сопротивление резисторов R20, R21 (см. рис. 2) до 330 Ом, но при этом возрастет по­требление тока: от источника +5 В. Вместо микросхемы К548УН1Б допустимо использовать две ИМС К538УН1 или собрать заменяющее ее устройство (рис. 6). Дешифратор можно выполнить по схеме, представленной на рисунке 7.

Развиваемый электродвигателем момент можно увеличить, соединив незадействозанные входы микросхемы D3 (выводы 2, 5, 8, 11) с выходами 6, 4, 7, 5 дешифратора (показано на риунке 2 штриховыми линиями). В этом случае одновременно будут включены две обмотки.

Налаживание устройства состоит в установке частоты опор-ого генератора 3200 Гц для 33 1/3 об/мин и 4330 Гц Для 5,11 об/мин. Необходимо также подобрать оптимальное поло­жение датчиков относительно электромагнитов по минимально­му времени разгона.

Опорный генератор может вырабатывать и более высокую частоту, иметь кварцевую стабилизацию и делители с необходи­мыми коэффициентами пересчета. Допустимо использовать и удвоенную частоту сети (100 Гц), сократив число зубцов обода (см. рис. 1) вдвое и изменив соответствующим образом кон­струкцию блока электромагнитов. Частота вращения диска в этом случае будет 33 1/3 об/мин.

Моделист-конструктор N 10/1983

OCR Pirat

nauchebe.net

Электродвигатель постоянного тока с дисковым якорем

 

Изобретение относится к электрическим машинам, а именно к электродвигателям постоянного тока с дисковым проволочным якорем и возбуждением от поUPIMH СТОРННЫХ магнитов для промышленных ро ботов и других систем автоматики Цель изобретения - снижение габаритов и массы электродвигателя Коллекторный электродвигатель постоянно о тока содержит дисковый проволочный якорь 3, расположенный в зазоре между полюсами постоянных магнитов 1 и магнитопроводом 2. Зазор и толщина якоря в радиальном направлении выполнены пер°менньми, увеличивающимися к оси электродвигателя Это позволяет снизить тепловую деформацию ротора (за счет увеличения его жесткости) и уменьшить эффективную величину зазора Кроме того,за счет повышения величина i магнитной индукции у внешней части якоря по сравнению со средней возоастает развиваемый электродвигателем момент. 1 ил.

СОКЗЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s>) Н 02 К 23/54

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21, 4603166/07 (22) 09.08.88 (46) 30.12.91, Бюл, ¹ 48 (711 Смоленское научно-производственное обьединение "Техноприбор" (72) А. А. Хмелевский (53) 621,313.04(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 219677, кл. Н 02 К 23/54, 1966.

Авторское свидетельство СССР

¹ 605290, кл. Н 02 К 15/08, 1978. (54) ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО

ТОКА С ДИСКОВЫМ ЯКОРЕМ (57) Изобретение относится к электрическим машинам, а именно к электродвигателям постоянного тока с дисковым проволочным якорем и возбуждением от по-.

А ив

„.„ 0 „„ i 702491 А1 стоянных магнитов для промышленных роботов и других систем автоматики. Цель изобретения — снижение габаритов и массы электродвигателя, Коллекторный электродвигатель постоянного тока содержит дисковый проволочный якорь 3, расположенный в зазоре между полюсами постоянных магнитов 1 и магнитопроводом 2, Зазор и толщина якоря в радиальном направлении выполнены переменными, увеличивающимися к оси электродвигателя, Это позволяет снизить тепловую деформацию ротора (за счет увеличения его жесткости) и уменьшить эффективную величину зазора. Кроме того, за счет повышения величины магнитной индукции у внешней асти якоря по сравнению со средней возрастает развиваемый электродвигателем момент. 1 ил.

1702491 .4

Составитель И, Осин

Техред M.Mîðãeèòàë

Корректор Л. Патай

Редактор А, Огар

Заказ 4549 Ти р8® Подписное

ВНИИГ1И Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, К-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Изобретение относится к электромашиностроению, в частности к электродвигателям постоянного тока с дисковым якорем и возбуждением от постоянных. магнитов, Цель изобретения — снижение габарйтов и массы электродвигателя.

На чертеже представлен электродвигатель, продольный разрез, Электродвигатель содержит постоянные магниты 1, магнитопровад 2 и нема;"нитный якорь 3. Для уменьшения тепловой деформации якорь выполнен в радиальном направлении клинообразным, расшпряющимся к оси вала. Для уменьшения эффективного зазора магнитопровод статора также имеет форму клина, но сужающегося к оси вала. Эффективная величина зазора равна среднему значению максимальной диакс (ближе к оси двигателя) и минимальной д,. я (дальше от оси двигателя) величин зазора. Уменьшение среднего рабочего зазора д позволяет снижать габариты и массу электродвигателя. Кроме того, ввиду увеличения магнитной индукции в зазоре у внешней части якоря, где радиус приложения силы к элементу проводника больше, разви5 ваемый электродвигателем вращэюьций момент возрастает, Это дает возможность дополнительно уменьшить габариты и массу постоянных магнитов.

10 Формула изобретения

Электродвигатель постоянного тока с дисковым якорем, содержащий статор с полюсами из постоянных магнитов, магнитопровод и расположенный между полюсами и

15 магнитопроводом якорь, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью снижения габаритов и массы электродвигателя, якорь и магнитопровод в продольном сечении электродвигателя имеют клинообразную в радиальном

20 направлении форму, при этом клин якоря расширяется, а клин магнитопровода сужается к оси ва »а.

  

www.findpatent.ru

Электродвигатель с дисковым катящимся ротором

 

Сеюз Соеетскии

Социалистических

Республик

ОЛ ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

Дата опубликования описания 150981 (5 ),(3

Н 02 К 41/06

Госуаарстееииый комитет

СССР ио девам изобретений к открытий (53) 621.313. . 33 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Н.Г. Орлов и В.В, Филатов г

Московский станкоинструментальный (институт

1 (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ С ДИСКОВЫМ КАТЯЩИМСЯ

РОТОРОМ

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано при создании тихоходных электрических приводов.

Известен электродвигатель с катящимся дисковым ротором, установленным в сферическом подшипнике на валу, и статором, состоящим из ферромагнитных сердечников, на которых разме- 10 щены катушки обглоткн якоря. Сердечники статора этого двигателя имеют

С-образную форму, расположены по периметру дискового ротора и охватывают его, образуя двусторонний рабочий зазор jl). !5

Однако такой электродЬкгатель обладает низким моментом на валу, так как рабочий магнитный поток проходит через максимальный воздушный зазор. 20

Наиболее близким к тгредложенному по технической сущности является электродвигатель с дисковым катящимся ротором, установленным в сферическом подшипнике на валу и, расположен- 2 ными по обеим сторонам ротора двумя торцовыми статорами, состоящими иэ охваченных общим ярмом ферромагнитных стержней, на которых размещены катушки обмотки якоря (21 . 30

Однако этот электродвигатель также обладает пониженным моментом.

Целью изобретения лвляется увеличение момента на валу электродвигателя.

Поставленная цель достигается тем, что диаметрально расположенные и принадлежащие разным статорам катушки соединены между собой согласно и включены в схему шестилучевой звезды, диаметрально противоположные лучи которой подключены через вентили к одной иэ трех фаз источника, при этом полярность вентилей и лучей чередуется по окружности., На фиг. 1 изображен предлагаемый двигатель .со схемой одной фазы, общий вид> на фиг. 2 — то же, разрез

А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — схема питания электродвигателя.

Электродвигатель содержит дисковый ротор 1, установленный в сферическом подшипнике 2 на валу 3, который в свою очередь, опирается на подшипники 4. Два статора 5, 6 включают ферромагнитные стержни 7 с катушками обмотки якоря 8, охваченные общим ярмом 9, которое является одно,временно корпусом электродвигателя. .Дисковый ротор 1 опирается на зуб864455 чатые (или гладкие) направляющие 10, установленные на статорах. С обеих сторон ротора 1 на статорах 5, 6 установлены постоянные магниты 11 с полюсными наконечниками 12, обращенные к ротору 1 полюсом противоположной полярности, чем полюс статора, на котором они расположены. Другими полюсами магниты 11 примыкают к ярму

9.Статоры 5,6 представляют из себя монолитную конструкцию, залитую 1П эпоксидным компаундом, Возможно и другое крепление деталей статоров.

Питание электродвигателя осуществляется от трехфазной сети переменного тока по схеме шестилучевой звезды с общей точкой 0 (фиг. 3).

fS

Диаметрально расположенные и принадлежащие разным статорам катушки якоря соединены между собой параллельно (или последовательно), согласно (направление намотки показано на 20 фиг, 1) и подключены через вентиль к одной из фаэ источника питания,образуя луч шестилучевой схемы (фиг;3).

Катушки якоря, принадлежащие одному статору, обозначены цифрОй

13 другому — цифрой 14. В диаметрально прстивоположный луч схемы входят катушки якоря, расположенные в двигателе напротив первых двух, имеющие противоположное направление на" мотки и подключенные к той же фазе, но через вентиль с другой полярностью. Таким образом, в схеме полярность вентилей и направление намотки катушек якоря, принадлежащих одному лучу, чередуются по окружности.

Электродвигатель работает следующим образом.

В обесточенном положении потоки возбуждения обоих магнитов Фэ замыкаются через минимальные зазоры, 40 создавая естественный арретирующий момент. При включении электродвига" теля в трехфазную сеть каждый из статоров, благодаря вентильному пи" танию и чередующемуся направлению 4я намотки катушек, создает вращающееся магнитное поле одной полярности, противоположной с другим статором. При этом оси магнитных полюсов статоров диаметрально противоположны и Маг- () нитный ноток якоря Ф замыкается через минимальные зазоры,(фиг. 1).

Наличие униполярного потока возбуждения, который при любом режиме работы машины замыкается через минимальный зазор и создает дополнительную силу в зоне контакта ротора с поверхностью обкатывания, позволяет исключить проскальзывание (в случае гладких поверхностей качения) или .выдавливания (в случае зубчатых поверхностей) и, тем самым, более полно реализовать электромагнитное усилие на валу. В рабочем зазоре возникает результирующая электромагнитная сила, под действием которой ротор, опираясь на направляющие, обкатывает активные поверхности . якорей с синхронной частотой, поворачиваясь вокруг своей оси с медленной редуцированной частотой. Это движение через специальный сферический подшипник передается на вал электродвигателя.

Замыкание потока якоря через минимальные рабочие зазоры, а также применение в двухстаторной конструкции униполярного подмагничивания, позволяет значительно увеличить выходной момент двигателя и получить естественный арретирующий момент электродвигателя в обесточенном по- : ложении.

Формула изобретения

Электродвигатель с дисковым катящимся ротором, установленным в сферическом подшипнике на валу и расположенными по обеим сторонам ротора двумя торцовыми статорами, состоя" щими иэ охваченных общим ярмом ферромагнитных стержней, на которых размещены катушки обмотки якоря, о т л ь ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения удельного вращающего момента на валу двигателя, диаметрально расположенные и принадлежащие разным статорам катушки якоря соединейы между собой согласно и включены в схему шестилучевой звезды, каждый-. из диаметрально противоположных лучеи которой подключен через вентили к одной иэ трех фаз источника, при этом полярность вентилей у лучей чередуется по окружности.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе,1.Патент Японии 9 50-31921; кл . Н 02 К 37/00, 55 A 42„ 1975.

2.Патент США Р 3644764,кл.310-49, 1972.

Составитель 3. Горник

Редактор П. Коссей Техред М, Табакович Корректор A. Ференц

Заказ 7823/80 Тираж .733 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул, Проектная, 4

    

www.findpatent.ru

Электродвигатель

Изобретение относится к области электротехники и машиностроения и касается особенностей конструктивного выполнения электродвигателей, преимущественно для транспортных средств. Сущность изобретения состоит в том, что электродвигатель содержит ротор (3) с электромагнитами (6), статор (2) с круговым магнитопроводом (4), на котором с одинаковым шагом закреплено четное число постоянных магнитов (5), распределительный коллектор (7) с токопроводящими пластинами (9), расположенный на корпусе статора, и токосъемники (8), подключенные к обмоткам катушек электромагнитов ротора. Согласно изобретению обмотки катушек смежных электромагнитов ротора соединены попарно согласно последовательно, а с обмотками катушек пары диаметрально противоположных электромагнитов - встречно последовательно. При этом к выводам обмоток, соединенным с токосъемниками, подключены конденсаторы с образованием резонансных контуров. Количество (n) постоянных магнитов статора и количество (m) упомянутых резонансных контуров определены соотношением: n=10+4k, m=2+k, где k=0, 1, 2, 3... Количество токосъемных пластин распределительного коллектора равно числу постоянных магнитов статора, а осевые линии диэлектрических промежутков (10) распределительного коллектора ориентированны по осевым линиям упомянутых постоянных магнитов. Техническим результатом является повышение крутящего момента электродвигателя. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к электродвигателям, в частности безредукторным электродвигателям для транспортных средств, и может быть использовано в качестве мотор-колес в электроприводных велосипедах, инвалидных колясках, скутерах, мотоциклах, электроавтомобилях и т.д., а также в иных областях техники.

Широкое применение в технике, в том числе и на транспорте, нашли устройства снабжаемые редуктором и асинхронным электродвигателем. Указанные электродвигатели имеют ряд преимуществ по сравнению с двигателями внутреннего сгорания, являясь экологически чистыми, надежными и экономичными.

Наиболее перспективными являются безредукторные мотор-колеса, у которых вращение колеса вызывается непосредственно электромагнитным взаимодействием магнитных систем ротора и статора. Известно мотор-колесо, содержащее обод и ось со встроенным асинхронным электродвигателем (SU 628008 А, 15.10.1978). Электродвигатель выполнен в виде дисковой асинхронной электромашины, статор которой с магнитопроводом, обмотками и токопроводом закреплен на неподвижной оси колеса, а ротор с короткозамкнутой обмоткой и магнитопроводами, размещенными с двух сторон статора, образуют колесо, выполненное с возможностью вращения. Такая конструкция мотор-колеса обеспечивает большую надежность за счет отсутствия механического редуктора и имеет улучшенное по сравнению с традиционной конструкцией охлаждение за счет радиальных каналов, омываемых охлаждающей средой. Однако использование такого элемента как асинхронный двигатель приводит к высокому тепловыделению, требует сложной системы управления и высоковольтных источников питания. Кроме того, такое мотор-колесо не имеет перспективы рекуперации электроэнергии как при движении, так и при торможении транспортного средства.

Известен встроенный электродвигатель (WO 93/08999 А1, 13.05.93), содержащий две основные части: неподвижный статор, закрепленный на оси и имеющий магнитопровод с постоянными магнитами, размещенными равномерно; и подвижный ротор, несущий обод и содержащий по крайней мере две группы электромагнитов, а также распределительный коллектор, закрепленный на статоре и имеющий токопроводящие пластины, соединенные с источником постоянного тока. На роторе закреплены токосъемники, имеющие электрический контакт с пластинами распределительного коллектора.

Указанное мотор-колесо имеет различные модификации и варианты исполнения (US 6384496 B1, 07.05.2002; US 6617746 B1, 09.09.2003; RU 2129965 С1, 10.05.1999; RU 2172261 С1, 20.08.2001). К преимуществам такого устройства относятся отсутствие редуктора, использование низковольтных источников питания, отсутствие дополнительных электронных схем, возможность рекуперции энергии, небольшие габариты и вес. Комбинирование основных элементов мотор-колеса в сочетании с дополнительными устройствами позволяет создавать аналогичные по принципу работы и обладающие указанными преимуществами мотор-колеса.

Однако описанное мотор-колесо и его разновидности имеют ряд недостатков, главный из которых заключается в необходимости больших пусковых и переходных токов при трогании и ускорении транспортного средства. Это приводит к быстрому износу и порче аккумуляторов и ухудшению теплового режима. Другим недостатком является недостаточно эффективное возвращение и использование электроэнергии. Также названные электродвигатели имеют низкий крутящий момент, что существенно ограничивает область их практического использования.

Известные технические решения, направленные на устранение указанных недостатков, связаны с применением высоковольтных источников питания и сложных схем управления, что делает их дорогостоящими и малонадежными в эксплуатации (US 6791226 B1, 14.09.2004, US 6727668 B1, 27.04.2004, US 6355996 B1, 12.03.2002).

Настоящее изобретение направлено на улучшение эксплуатационно-технических характеристик электродвигателя, в первую очередь повышение его крутящего момента, при сохранении относительной простоты конструкции и надежности.

Автором изобретения было экспериментально установлено, что решение указанной задачи может быть обеспечено путем подбора определенного соотношения между числом электромагнитов ротора, постоянных магнитов статора и токопроводящих пластин распределительного коллектора, а также схемой подключения катушек электромагнитов к источнику питания.

Электродвигатель, в соответствии с настоящим изобретением, содержит статор с круговым магнитопроводом, на котором закреплено четное количество постоянных магнитов с одинаковым шагом, ротор, отделенный от статора воздушным промежутком, и несущий четное число электромагнитов, расположенных попарно напротив друг друга, распределительный коллектор, закрепленный на корпусе статора и имеющий расположенные по окружности токопроводящие пластины, соединенные с чередованием полярности с постоянным источником тока и разделенные диэлектрическими промежутками; токосъемники, связанные с ротором и установленные с возможностью контакта с пластинами коллектора, причем каждый из токосъемников подключен к одноименному выводу обмоток соответствующих электромагнитов.

Каждый из электромагнитов имеет по две катушки с последовательно встречным направлением обмотки, причем обмотки катушек смежных электромагнитов соединены последовательно, а выводы обмоток противоположных электромагнитов, не подключенные к токосъемникам, соединены между собой. Выводы обмоток противоположных электромагнитов, подключенные к токосъемникам, шунтированы конденсаторами таким образом, что катушки каждой пары диаметрально противоположных электромагнитов совместно с конденсатором образуют резонансный контур. Количество постоянных магнитов статора, равное n, и количество указанных резонансных контуров m удовлетворяют соотношениям: n=10+4k, m=2+k, где k - целое число, принимающее значения 0, 1, 2, 3 и т.д. Количество токопроводящих пластин в распределительном коллекторе равно числу постоянных магнитов статора, а осевые линии диэлектрических промежутков распределительного коллектора ориентированы по осевым линиям постоянных магнитов статора.

Такое соотношение числа электромагнитов, постоянных магнитов и пластин коллектора, их взаиморасположение и используемая схема коммутации электромагнитов обеспечивает резонанс токов текущих через обмотки диаметрально противоположных электромагнитов, и как следствие, уменьшает скачки напряжения (электропотребление) при трогании и разгоне электродвигателя и улучшает его динамические характеристики. Кроме того, такая конструкция электродвигателя позволяет максимально эффективно рекуперировать электроэнергию за счет возникновения противоЭДС при холостом ходе.

Емкость конденсаторов шунтирующих катушки электромагнитов должна быть согласована с индуктивностью этих катушек. Емкость обычно выбирают тем больше, чем больше суммарное число витков в катушках электромагнитов. Предпочтительно также, чтобы все резонансные контуры, образованные шунтирующими конденсаторами и обмотками соответствующих катушек, имели одинаковую резонансную частоту.

Общее число витков в обмотках катушек противоположных электромагнитов может быть различно. При этом резонансные явления усиливаются, если разница в количестве витков катушек диаметрально противоположных магнитов отличается друг от друга на кратную величину. Кратность между числом витков должна составлять величину 1/2P от общего числа витков в одной из катушек, где р=2, 3, 4, 5, (то есть 1/4, 1/8, 1/16, 1/32).

Практически ликвидировать искрение можно также путем выбора подходящего угла опережения между токосъемниками и токопроводящими пластинами коллектора. Поэтому обычно токосъемники устанавливают на электродвигателе с возможностью регулировки их положения относительно коллектора.

Конструктивно электродвигатель может быть выполнен так, что ротор будет расположен с внешней стороны статора или ротор будет расположен внутри статора.

Сущность изобретения поясняется следующими чертежами.

На фиг.1 изображена схема электродвигателя, выполненного в соответствии с настоящим изобретением, у которого статор электродвигателя расположен внутри ротора;

На фиг.2 изображена схема электродвигателя, выполненного в соответствии с настоящим изобретением, у которого статор электродвигателя расположен снаружи ротора.

На фиг.3 изображена эпюра напряжений на выходах катушек противоположных электромагнитов, образующих вместе с подключенным к ним конденсатором резонансный контур.

На фиг.1 представлен электродвигатель, выполненный в соответствии с настоящим изобретением, который может быть использован как мотор-колесо для различных транспортных средств, например велосипеда с электроприводом. Электродвигатель содержит обечайку 1, выполняющую роль защитного кожуха и непосредственно передающую вращение на колесо. Обечайка соединена посредством спиц с ободом колеса (на фигуре не показано). Статор 2 электродвигателя расположен внутри ротора 3. Статор 2 имеет круговой магнитопровод 4, на котором закреплено четное количество постоянных магнитов 5 с одинаковым шагом и чередующейся полярностью. В данном случае десять магнитов (k=0). Ротор 3 отделен от статора воздушным промежутком и несет четное число электромагнитов 6. В данном случае четыре. Электромагниты расположены попарно напротив друг друга и образуют две пары. Каждый из указанных электромагнитов имеет по две катушки с последовательно встречным направлением обмотки, (то есть, если одна из катушек намотана по часовой стрелке, то другая против часовой). Между собой катушки одного электромагнита соединены последовательно, конец обмотки первой катушки электромагнита соединен с началом обмотки второй катушки электромагнита. На фиг.1 начало обмотки первой катушки обозначено буквой «Н», конец обмотки второй катушки обозначен буквой «К».

При работе электродвигателя катушки электромагнитов 6 запитываются от источника постоянного тока (на фигуре не показан) через распределительный коллектор 7 и токосъемники 8. Распределительный коллектор 7 неподвижен относительно статора, а токосъемники 8 связаны с ротором и при его вращении перемещаются относительно токоведущих пластин 9. Указанные пластины соединены с чередованием полярности с постоянным источником тока и разделены диэлектрическими промежутками 10. Количество пластин в распределительном коллекторе соответствует числу магнитов статора и в данном случае равно десяти. Осевые линии диэлектрических промежутков 10 между токоведущими пластинами должны совпадать с осевыми линиями постоянных магнитов 5.

Каждый из токосъемников 8 подключен к одноименным выводам обмоток одного из электромагнитов 6. На фигуре изображен вариант подключения к началу обмотки первой катушки электромагнита, обозначенной буквой «Н». (Возможен также вариант подключения токосъемников к концу обмотки второй катушки, обозначенной буквой «К», в этом случае двигатель будет вращаться в противоположную сторону).

Между собой электромагниты 6 соединены по следующей схеме:

обмотки катушек смежных электромагнитов соединены последовательно, то есть вывод обмотки «К» одного электромагнита соединяется с выводом «Н» соседнего электромагнита;

выводы обмоток противоположных электромагнитов не подключенные к токосъемникам, в данном случае «К», соединены между собой;

выводы обмоток противоположных электромагнитов 6, подключенные к токосъемникам 8 (в данном случае «Н»), дополнительно шунтированы конденсаторами 11 с образованием резонансных контуров. Такое шунтирование улучшает электродинамические характеристики двигателя и практически полностью устраняет возможность искрения на токосъемниках. Емкость конденсаторов шунтирующих катушки электромагнитов выбирают тем больше, чем больше суммарное число витков в этих катушках. Число витков в обмотках катушек противоположных электромагнитов может быть различно. Для усиления резонансных явлений предпочтительно, чтобы эта разница составляла величину 1/2P от общего числа витков в одной из катушек, где р=2, 3, 4, 5. Например, если суммарное количество витков в катушках одного электромагнита равно 128 и р=5, то суммарное количество витков в катушках диаметрально противоположного электромагнита будет 124. Если р=4, то суммарное количество витков в катушках диаметрально противоположного электромагнита будет равно 120 и т.д.

Общее число постоянных магнитов статора равное десяти и количество резонансных контуров, равное двум, удовлетворяют соотношениям:

n=10+4k,

m=2+k, где k=0.

Принцип действия электродвигателя, выполненного в соответствии с настоящим изобретением, аналогичен традиционному электродвигателю постоянного тока и основан на силах электромагнитного притяжения и отталкивания, возникающих при взаимодействии электромагнитов 6 ротора и постоянных магнитов статора. При прохождении электромагнитом положения, когда его ось расположена между осями постоянных магнитов, катушки электромагнита запитаны так, что создают магнитный полюс, противоположный полюсу последующего в направлении вращения постоянного магнита и одноименный с полюсом предыдущего постоянного магнита. Таким образом, электромагнит одновременно отталкивается от предыдущего и притягивается к последующему постоянному магниту. При прохождении электромагнитом положения напротив оси постоянного магнита он обесточен, поскольку токосъемник располагается напротив диэлектрического промежутка. Это положение электромагнит проходит по инерции. Преимущества настоящего электродвигателя заключаются в строго определенном соотношении числа электромагнитов и постоянных магнитов и их взаиморасположении, а также в используемой схеме коммутации электромагнитов и резонансе токов, текущих через обмотки электромагнитов.

На фиг.2 изображена схема электродвигателя, выполненного в соответствии с настоящим изобретением, у которого статор 2 электродвигателя расположен снаружи ротора 3. Такой электродвигатель может быть использован для электроподъемников, электрогенераторов и т.п. Конструктивные особенности и принцип действия этого электродвигателя аналогичны описанному выше.

Фиг.3 демонстрирует эпюру напряжений, возникающих в резонансном контуре, образованном катушками электромагнитов и шунтирующим их конденсатором.

Изменение полярности подключения каждого из контуров при вращении ротора создает в них знакопеременный ток. Крутящий момент, создаваемый электродвигателем, усиливается вследствие резонанса этого тока.

Пример реализации.

Электродвигатель, изготовленный в соответствии с настоящим изобретением, демонстрирует высокие эксплутационные характеристики и надежность конструкции.

Электродвигатель имеет 22 постоянных магнита статора и 5 резонансных контуров (10 электромагнитов ротора). Обмотки диаметрально противоположных электромагнитов рассчитаны на кратность 1/16.

При этом электродвигатель обладает следующими параметрами.

Диаметр 400 мм.

Вес - 16 кг.

Потребляемая мощность - 5,5 кВт.

Напряжение питания - 48 В.

Крутящий момент - до 500 Н/м.

Таким образом, достижение двигателем высоких значений крутящего момента при относительно малых значениях напряжения источника питания и простоте конструкции обеспечивает ему возможности широкого применения.

1. Электродвигатель, содержащий статор с круговым магнитопроводом, на котором закреплено четное число постоянных магнитов с одинаковым шагом; ротор, отделенный от статора воздушным промежутком, и несущий четное число электромагнитов, расположенных попарно напротив друг друга, каждый из электромагнитов имеет по две катушки с последовательно встречным направлением обмотки; распределительный коллектор, закрепленный на корпусе статора и имеющий расположенные по окружности токопроводящие пластины, соединенные с чередованием полярности с постоянным источником тока и разделенные диэлектрическими промежутками; токосъемники, связанные с ротором и установленные с возможностью контакта с пластинами коллектора, причем каждый из токосъемников подключен к одноименному выводу обмоток соответствующих электромагнитов, где обмотки катушек смежных электромагнитов соединены последовательно, выводы обмоток противоположных электромагнитов не подключенные к токосъемникам соединены между собой, а выводы обмоток противоположных электромагнитов подключенные к токосъемникам шунтированы конденсаторами с образованием при этом резонансных контуров; количество постоянных магнитов статора, равное n, и количество резонансных контуров m удовлетворяют соотношениям

n=10+4k, m=2+k,

где k - целое число, принимающее значения 0, 1, 2, 3 и т.д.,

количество токопроводящих пластин в распределительном коллекторе равно числу постоянных магнитов статора, а осевые линии диэлектрических промежутков распределительного коллектора ориентированы по осевым линиям постоянных магнитов статора.

2. Электродвигатель по п.1, отличающийся тем, что число витков в обмотках катушек диаметрально противоположных электромагнитов различно, и эта разница составляет величину 1/2P от общего числа витков в одной из катушек, где р=2,3,4,5.

3. Электродвигатель по п.2, отличающийся тем, что емкость конденсаторов, шунтирующих катушки электромагнитов тем больше, чем больше суммарное число витков в этих катушках.

4. Электродвигатель по п.1, отличающийся тем, что ротор расположен с внешней стороны статора.

5. Электродвигатель по п.1, отличающийся тем, что ротор расположен внутри статора.

6. Электродвигатель по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что токосъемники установлены с возможностью изменения их углового положения по окружности относительно коллектора.

www.findpatent.ru

Электрический двигатель с катящимся дисковым ротором

 

О Il и с А-ЙЪГ

ИЗОБРЕТЕН И

Сова Советских

0I57

Социалистический

Республик

К АВТОИ:ИОФАУ СЗИДЕТЕХНэС (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 08.02.73 (21) 1880345/24-7 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Опубликовано 05.08.75. Бюллетень ¹ 29

Дата опубликования описания 05.04.76

H 02k 41/06

Росударотвенный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий

621.313,39 (088,8) (72) Автор изобретения

А. А. Фароовский (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ С КАТЯЩИМСЯ

ДИСКОВЪ|М РОТОРОМ

Известен электрический двигатель с катящимся дисковым роторсм, содерж акций статор, на магнитопроводе которого размещена многофазная обмотка и система подмагничивания. 5

В предлагаемом двигателе с целью повышения энергетических показателей магнитопровод ротора выполнен в виде двух концентричных колец, между которыми установлена система подмагничивания в виде постоянного 10 магнита с радиальным намагничиванием, а на статоре размещена на дополнительном магнитопроводе вторая многофазная обмотка, создающая вр-щающееся магнитное поле, сдвинутое на 180 по отношению к полю первой 15 обмотки.

На фиг. 1 показан электрический двигатель в продольном разрезе; на фиг. 2 — схема подключения обмоток статора к трехфазной сети.

На немагнитном основании 1 ротора между 20 тороидальными магнитопроводами 2, 8, навитыми из ле нточной электротехнической стали, укреплен постоянный магнит 4, намагниченный в радиальном направлении. Статор с торцевой активной зоной состоит из двух обмоток 5, б с магнитопроводами 7, 8, залитых компаундом, а также кольца 9, армированного в компаунд и служащего поверхностью обкатывания кольца 10 ротора. Узел 11 крепления ротора к валу 12 выполнен таким обра- ЗО зам, что позволяет ротору принимать наклонное к статору положение совершать обкать.ванне его поверхности, исключая поворот ротора относительно вала. Вал 12 установлен г, подшипниках И, 14 соответственно в стакане

15 и крышке 16 корпуса двигателя. Крышка

16 выполнена из магнитомягкой стали.

Магнит 4 создает униполярный поток возбуждения, замыкающийся по пути (фиг. 1): наружная цилиндрическая поверхность магнита (полюс Л ) — мапнитопровод 3 ротора — рабочий зазор — магнитопровод 8 статора— крышка 16 — магнитопровод 7 статора — рабочнй зазор — магнитопровод 2 ротора— внутренняя поверхность магнита (полюс 5).

Обмотки 5, 6 статора (фиг. 2) включены между собой встреч to и, таким образом, создаваемые ими в соответствующих зонах рабочего зазора магнитные поля сдвинуты в пространстве относительно друг друга на 180 . Путь магнитного потока обмотки 5 показан на фиг.

1 штриховой линией: магнитопровод 7 статора — малый рабочий зазор — магнитопровод

2 ротора — большой рабочий зазор — магнитопровод 7 статора (нижняя часть на фиг.

1) — крышка 16. Путь магнитного потока обмотки б аналогичен пути потока обмотки 5.

Таким образом, магнитопроводы статора и ротора являются общими для потоков магнита и обмоток.

480157

sinj3 и =и, sin) — sina

Ф 3 10 9 7 8 1Х

Электрический двигатель работает следующим образом. Под действием поля возбуждения постоянного магнита ротор находится в наклонном положении. Вследствие асимметрии расположения ротора по отношению к статору поле возбуждения в рабочем зазоре неравномерно: максимально в малом зазоре и имеет наименьшее значение — в большом. При включении обмоток статора на переменное напряжение в зазоре происходит сложение полей статора и возбуждения. В результате появляется сила одностороннего магнитного притяжения, вектор которой вращается синхронно со скоростью вращения поля обмоток статора. Выходной вал будет вращаться со скоростью, определяемой выражением: где n> — синхронная скорость поля обмоток, Р, а — углы при вершинах конусов, образованных поверхностями обкатывания соответственно ротора и статора.

Для устранения динамического дебаланса двигатель может быть выполнен с двумя активнымп зонами (двумя роторами).

Предмет изобретения

Электрический двигатель с катящимся дисковым ротором, содержащий статор, на магнитопроводе которого размещена многофазная обмотка и систему подмагничивания, отличаюи ийся тем, что, с целью повышения энергетических показателей, магпитопровод ротора выполнен в виде двух концентричных колец, между которыми установлена система подмагничивания в виде постоянного магнита с радиальным намагничиванием, а на статоре размещена на дополнительном магнитопроводе вторая многофазная обмотка, создающая вращающееся магнитное поле, сдвинутое на 180 по отношению к полю первой обмотки.

480157

Фиг. 2

Составитель 3. Горник

Техред T. Курилко

Редактор В. Фельдман

1:,орректор В. Гутман

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент».

Заказ 174/336 Изд. лй 4

ЦНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений

Москва, 7Ê-35, Раушская

Тираж 78 Подписное

Совета Министров СССР и открытий наб., д. 4/5

   

www.findpatent.ru