Моментный электродвигатель

 

Изобретение относится к электромашиностроению . Цель изобретения - повышение энергетических и динамических характеристик. Электродвигатель содержит магнитную систему, состоящую из обращенных друг к другу противоположными полюсами постояниьпс магнитов 1, внутренних 2 и наружных 3магнитопроводов, разделенных рабочим воздушным зазором, в котором размещена подвижная обмотка 4 управления , закрепленная на объекте 5 управления . Благодаря выполнению осевых сечений активных частей обмотки по закону цепной линии получается электромагнитный момент при минимальных Потерях в обмотке, что соответствует минимальной электромеханической постоянной времени электродвигателя. 4ил. % (Л 00 ел О 1C фцг.Г

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕИНЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4181 203/24-07 (22) )3.01.87 (46} 07.07.88. Бюл. )) - 25 (71) Казанский авиационный институт им. А.Н.Туполева (72) А,Ю.Афанасьев (53) 621.313.2(088.8) (56) Розов Б.С. и др. Измерительные сканирующие приборы. — М.: Машиностроение, )980, с.130.

Авторское свидетельство СССР

И- 1203653, кл. H 02 К 26/00, 1985. (54) MOMEHTHblH ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ (57} Изобретение относится к электромашинос троению. Цель изобретения— повышение энергетических и динамичесÄÄ SUÄÄ 1408502 ких характеристик. Электродвигатель содержит магнитную систему, состоящую из обращенных друг к другу противоположными полюсами постоянных магнитов 1, внутренних 2 и наружных

3 магнитопроводов, разделенных рабочим воздушным зазором, в котором размещена подвижная обмотка 4 управления, закрепленная на объекте 5 управления, Благодаря выполнению осевых сечений активных частей обмотки по закону цепной линии получается электромагнитный момент при минимальных потерях в обмотке, что соответствует минимальной электромеханической постоянной времени электродвигателя.

4 ил.

1408502

Изобретение относится к области, электротехники, в частности к испол нительным электродвигателям с возр . буждением от постоянных магнитов и с

,ограниченным углом поворота ротора, которые находят широкое применение в прецизионных следящих системах с высокими динамическими характеристиками. 10

Цель изобретения — повышение энергетических и динамических характе, ристик.

На фиг.1 представлена конструктивная схема электродвигателя, общий 15 вид; на фиг.2 - электродвигатель, вид сверху, на. фиг.3 — форма половины обмотки без ограничения ее габаритов (а) и с ограничением окружностью радиуса R ; на фиг.4 — 20 зависимость величины 1/а от величи. ны (R-r) 1.

Электродвигатель содержит магнитную систему, .выполненную из обращен-. ных друг к другу противоположными полюсами постоянных магнитов 1, внутренних 2 и наружных 3 магнитопрово-ов, разделенных рабочим воздушным зазором, в котором размещена подвижая обмотка 4 управления, закрепленная на объекте 5 управления.

Электродвигатель (фиг.2) показан с удаленными объектом 5 управления каркасом обмотки 4 управления.

Электродвигатель работает следуюобразом. (Постоянные магниты 1 создают в рабочем воздушном зазоре магнитное

Поле. Боковые поверхности активных

Мастей обмотки управления и поверх- 40 ости магнитопроводов 2 и 3, обращенНые к рабочему зазору, являются поверхностями вращения с осью, совпаДающей с осью вращения электродвигателя. При пропускании по обмотке 4, 45 управления электрического тока возникает электромагнитный момент, под

Действием которого объект 5 управлеНия поворачивается на определенный угол либо перемещается по требуемому 50 закону.

Электромагнитный момент электродвигателя определяется равенством

М = 2В,1и 1 p dla, 1с(55 где  — магнитная индукция в рабочем зазоре;

I — ток в обмотке;

w — число витков обмотки х-Ъ у" с+а ° ch — —, a где а,Ь,c — константы, При отсутствии ограничений на габариты электродвиraтеля и фиксированной длине витка обмотки получаем уравнения активных частей обмотки х у = + (с-à -ch — ) (3) а где а, с — положительные коэффициенты (фиг.3а). Их значения могут быть определены с помощью уравнений

a(ch — -l ) = R-r, Ф а с =R+a, (4) (5) где r, К вЂ” минимальный и максимальный радиусы активной час-. ти обмотки 4 управления;

21 — осевая дпина обмотки 4 управления. р асстояние от точки активной части обмотки до оси вращения;

la — дуга одной активной части обмо тки;

dla — элемент дуги lа.

Введем в плоскости сечения обмотки декартову систему координат хОУ, причем ось х совпадает с осью вращения электродвигателя. Выражение для электромагнитного меомента примет вид. Г у 1+у

-е где 21 " осевая длина обмотки- 4 управления; у, — производная от функции

y=f(x) описывающей одну активную часть обмотки 4 управления.

Наивысшие энергетические и динамические характеристики электродвигателя достигаются при выполнении условий у 5 1+у d}: max, (1)

1 -Е

1+у dx=la=const, (2)

--1 т.е. условий получения максимального элек тр ома гни т но го момен та при фик сированной длине активной части обмотки.

Изопериметрическая задача (1), (2) имеет решение в виде уравнения цепной линии

1408502

Уравнения (4) и (5) следуют из выражения (3) и фиг.3а при х=1 и х=О.

Приведенная на фиг.4 зависимость

R-r

1/a=f (- — ) позволяет определить ре1 шение уравнения (4) . Пусть, например, r = 25 мм, R = 85 мм, 1 =бОмм.Получаем последовательно: R-r=60 мм; (R-r):1=1,0; по графику находим 1/а= 10

=l,62; а=37 мм; c=122 мм.

Уравнения активных частей обмотки

4 управления имеют вид у + (122-37 ° ch †) мм. х

37 15

При малых значениях величины (R-r):1 справедливо приближенное равенство

2 (R-r)

Если габариты обмотки ограничены окружностью радиуса R то активные части обмотки состоят из дуг этой окружности и сопрягаемых с ними кривых, описываемых уравнениями х+Ь у= +(с-à ch — =-) а где а,b с — положительные коэффициенты.

Выполнение боковых поверхностей

30 активных частей обмотки управления и поверхностей магнитопроводов, обращенных к рабочему зазору, в виде поверхностей вращения позволяет получить минимальный рабочий зазор и максимальную магнитную индукцию в нем, что увеличивает электромагнитный момент электродвигателя.

Выполнение активных частей обмотки электродвигателя с осевыми сече- 40 ниями по закону цепной линии позволяет получить требуемый электромагнитный момент при минимальных поте, рях в обмотке, что соответствует ми-нимальной электромеханической постоянной времени электродвигателя, дает максимальный КПД и высокое быстродействие электромеханической системы с исполнительным моментным злектродвигателем.

Формула изобретения

Иоментный электродвигатель, содержащий магнитную систему, выполненную из двух обращенных друг к другу противоположными полюсами постоянных магнитов, с наружной и внутренней стороны которых установлены магнитопроводы, выступающие части которых обраэуют рабочий зазор, в котором раз- мещена обмотка управления, предназначенная для закрепления на объекте управления, отличающийся тем, что, с целью повыщения энергетических и динамических характеристик, активные части обмотки, расположенные в зазоре, выполнены с осевыми сечениями по закону цепной линии х у = +(с — à ° ch -) а где х, у — декартовы координаты в плоскости сечения обмотки, причем ось х совпадает с осью вращения электродви1 гателя; а, с — положительные коэффициенты, определяемые уравнениями

a(ch — — 1) = R — r

1 а

У с=К+а

r, R — минимальный и максимальный радиусы активных частей обмотки управления;

21 — осевая длина обмотки управления, а боковые поверхности активных частей обмотки управления и поверхности магнитопроводов, обращенные к рабочему зазору, являются поверхностями вращения с осью, совпадающей с осью вращения электродвигателя.

1408502

1408502

1,Е2

Составитель С.Шутова

Техред А.Кравчук Корректор Э.Лончакова

Редактор Н.Тупица

Тираж 665 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

)13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 3359/55

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4