Управляемый магнитоэлектрический двигатель

 

УПРАВЛЯЕМЫЙ МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ, содержа-: щий полый якорь консольного исполнения,. полюса, представляющие собой постоянные магниты, кольцевую обмотку последовательного возбуждения и полюса из магнитомягкого материала, чередующиеся с магнитами , расположенными на неподвижном внутреннем ярме, отличающийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей при уменьшении электромагнитной инерции , он снабжен кольцевым постоянным магнитом , установленным в полости, выполненной в ярме в зоне расположения обмотки возбуждения, причем направление намагничивания магнита совпадает с осью двигателя и перпендикулярно направлению намагничивания постоянных л агнитов полюсов. (Л сд J сд

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ace) Н 02 К 23/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ

И А Т1;" 1/, 1 g.

TFi_#_hV, -1 -., у, - - j

5 @,; p g "т1 с а

Ю

СТ

CO

CO

СГ 3

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3468076/24-07 (22) 08.07.82 (46) 23.10.83. Бюл. № 39 (72) В. И. Малинин, В. Н. Екимов и Е. У. Хохлов (71) Новосибирский электротехнический институт (53) 621.313.2 (088.8) (56) 1. Патент США № 3566251, кл. 322 — 46, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 607312, кл. Н-"02 К 2/304, 1978. (54) (57) УПРАВЛЯЕМЫЙ МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ, содержа- щий полый якорь консольного исполнения;

„„SUÄÄ 1050057 A полюса, представляющие собой постоянные магниты, кольцевую обмотку последовательного возбуждения и полюса из магнитомягкого материала, чередующиеся с магнитами, расположенными на неподвижном внутреннем ярме, отличающийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей при уменьшении электромагнитной инерции, он снабжен кольцевым постоянным магнитом, усгановленным в полости, выполненной в ярме в зоне расположения обмотки возбуждения, причем направление намагничивания магнита совпадает с осью двигателя и перпендикулярно направлению намагничивания постоянных Магнитов полюсов.

10Ь0057

Изобретение относится к электрическим машинам и может быть использовано в электроприводах роботов и промышленных манипуляторов. в качестве исполнительного двигателя.

Известно последовательное возбуждение в электрической машине с постоянными магнитами. В этих машинах на полюсах, представляющих собой постоянные магниты, расположены катушки возбуждения, обтекаемые током якоря, что нейтрализует размагничивающие действия реакции якоря (1).

Однако в таких машинах, где возбуждение осуществляется от постоянных магнитов, не представляется возможным осуществить регулирование магнитного потока электрическим путем, т.е. использовать преимущество применения постоянных магнитов в двигателях смешанного возбуждения.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является двигатель, содержащий полый якорь консольного исполнения, полюса, представляющие собой постоянные магниты, кольцевую обмотку последовательного возбуждения и полюса из магнитомягкого материала, чередующиеся с магнитами, расположенными на неподвижном внутреннем ярме (2).

Однако в известном двигателе при значительной степени компаундирования (отношение номинальных магнитных потоков последовательного и независимого магнитоэлектрического возбуждения) существенно ухудшаются массогабаритные показатели двигателя, что препятствует широкому применению его в электроприводах промышленных роботов и манипуляторов, так как исполнительные двигатели в указанных устройствах размещаются непосредственно на подвижных звеньях конструкций, требующих минимальных весовых и габаритных показателей на единицу мощности.

При этом в прототипе при степени компаундирования К) — 1 значение электромагнитной постоянной времени цепи якоря примерно равно значению электромеханической постоянной времени двигателя. Это приводит к тому, что двигатель в системе привода робота или манипулятора представляет собой колебательное звено второго порядка, причем из-за значительной индуктивности обмотки последовательного возбуждения он обладает повышенной электромагнитной инерцией. Электромагнитная инерция увеличивает время переходных процессов двигателя, а склонность к колебательным переходным процессам затрудняет коррекцию и ухудшает показатели замкнутых систем электропривода, что также препятствует широкому применению их в роботах и манипуляторах.

Целью изобретения является улучшение .массогабаритных показателей при уменьшении электромагнитной инерции двигателя

2

Поставленная цель достигается тем, что управляемый магнитоэлектрический двигатель, содержащий полый якорь консольного исполнения, полюса, представляющие собой постоянные магниты, кольцевую обмотку последовательного возбуждения и полюса из магнитомягкого материала, чередующиеся с магнитами, расположенными на неподвижном внутреннем ярме, снабжен кольцевым постоянным магнитом, установленным в полости, выполненной в ярме в зоне расположения обмотки возбуждения, причем направление намагничивания магнита совпадает с осью двигателя и перпендикулярно направлению намагничивания постоянных магнитов полюсов.

На фиг. 1 показан предлагаемый двигатель, поперечный разрез; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — внутреннее ярмо, продольный разрез.

Внутри полого цилиндрического якоря 1 (фиг. 1) размещены активные полюса 2, представляющие собой постоянные магниты одной полярности, и пассивные полюса 3 из магнитомягкого материала, которые закреплены к первому участку 4, образующие с вторым участком 5 внутреннее ярмо с цилиндрическим отверстием, внутри которого проходит вал 6. В полости между участками 4 и 5 установлен кольцевой постоянный магнит 7, направление намагничивания которого совпадает с осью двигателя, причем участок 5 внутреннего ярма охвачен обмоткой 8 последовательного возбуждения. Со стороны коллектора 9 подшипниковый щит 10 закреплен к наружному ярму 11.

Управляемый магнитоэлектрический двигатель работает следующим образом.

При отсутствии тока якоря магнитный поток кольцевого магнита 7 замыкается по цепи 7 — 5 — 4 — 7, т.е. участки внутреннего ярма шунтируют указанный поток, при этом начальный магнитный поток, создаваемый постоянными магнитами 2, замыкается по двум цепям; 2 — 11 — 5 — 4 — 2 и 2 — 11 — 3—

4 — 2.

При наличии тока цепи якоря 1 обмотка 8, включенная последовательно с якорем, создает магнитный поток, препятствующий протеканию потоков от магнитов 2 и 7 по общему для них участку внутреннего ярма.

С некоторого значения тока якоря поток постоянных магнитов 2 полностью переходит на классическое замыкание по цепи:

2 — 11 — 3 — 4 — 2, а поток кольцевого магнита 7 и поток, создаваемый обмоткой 8, замыкается по цепям: 7 — 5 — 11 — 3 — 4 — 7 и

5 — 11 — 3 — 4 — 5.

Такое сочетание постоянных магнитов, пассивных полюсов и внутреннего ярма с кольцевой обмоткой возбуждения позволяет произвести суммирование магнитных потоков в рабочем зазоре машины под пассивными полюсами. Использование кольцевого

1050057 постоянного магнита для создания, осевого потока снижает необходимую величину намагничивающей силы последовательной обмотки возбуждения, в результате число витков обмотки уменьшается, а следовательно, уменьшаются вес, габариты и электромагнитная инерция.

Таким образом, предлагаемая конструкция двигателя позволяет уменьшить габариты, вес и электромагнитную инерцию по сравнению с известной за счет введения коль- 10 цевого постоянного магнита, магнитный поток которого изменяет путь замыкания и величину суммарного потока в рабочем зазоре в зависимости от величины потока в последовательной обмотке возбуждения, Регулирование величины суммарного магнитного потока в рабочем зазоре током цепи якоря обеспечивает предлагаемому двигателю механические характеристики, аналогичные характеристикам известных двигателей комбинированного возбуждения, являющихся разновидностью двигателей смешанного возбуждения.

По сравнению с известными двигателями, предлагаемый имеет меньшие габариты, вес и электромагнитную инерцию.

i050057

Редактор А. Шандор

Заказ 8447/53

Со ста в ител ь С. Ш утов а

Техред И. Верес Коррсктор А. Зимокосов

Тираж 587 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий ! I 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4