RU133663U1 - ELECTROMAGNETIC MOTOR - Google Patents

Abstract

Электромагнитный двигатель, содержащий ротор в виде диска с расположенными по его периферии постоянными магнитами и статор с обмотками, отличающийся тем, что статор выполнен в форме диска из магнитомягкого материала с бобовидными обмотками, с намоткой, выполненной во встречных направлениях, соосно статору установлен ротор с магнитами разной полярности, повторяющими геометрию обмоток, поля магнитов параллельны оси вращения ротора, при этом ротор и статор установлены с угловым смещением относительно друг друга.An electromagnetic motor containing a rotor in the form of a disk with permanent magnets located on its periphery and a stator with windings, characterized in that the stator is made in the form of a disk of soft magnetic material with bean-shaped windings, with a winding made in opposite directions, a rotor with magnets is installed coaxially with the stator of different polarity, repeating the geometry of the windings, the fields of the magnets are parallel to the axis of rotation of the rotor, while the rotor and stator are installed with angular displacement relative to each other.

Description

Полезная модель относится к области электротехники, в частности - к электромагнитным приводам с большим углом поворота.The utility model relates to the field of electrical engineering, in particular to electromagnetic drives with a large angle of rotation.

Известен шаговый двигатель нереверсивный, содержащий закрепленный на корпусе магнитопровод со стержнями и наконечниками, между которыми по окружности размещены магниты также с наконечниками. Между зубцами ротора имеются прямоугольные вырезы для взаимодействия с фиксирующими вырезами в наконечниках. Каждый из наконечников магнитов выполнен заодно с крышкой одного из подшипников, при этом плоскость симметрии ротора совмещена с плоскостью симметрии магнитопровода. Патент Российской Федерации №2030077, МПК: Н02К 37/00, 1988. Недостаток шагового двигателя заключается в том, что он имеет сложную конструкцию, малый диаметр ротора не позволяет обеспечить большой крутящий момент при работе, форма деталей также сложна и нетехнологична. Конструкция известного шагового двигателя не обеспечивает малые величины угловых шагов ротора и имеет значительные габариты и массу.A non-reversible stepper motor is known, comprising a magnetic circuit fixed to the body with rods and tips, between which magnets with tips are also placed around the circumference. Between the teeth of the rotor there are rectangular cutouts for interacting with the fixing cutouts in the tips. Each of the tips of the magnets is made integral with the cover of one of the bearings, while the plane of symmetry of the rotor is aligned with the plane of symmetry of the magnetic circuit. Patent of the Russian Federation No. 2030077, IPC: Н02К 37/00, 1988. The disadvantage of the stepper motor is that it has a complex structure, the small diameter of the rotor does not allow for high torque during operation, the shape of the parts is also complicated and low-tech. The design of the known stepper motor does not provide small values of the angular steps of the rotor and has significant dimensions and weight.

Известен шаговый двигатель, содержащий многополюсный ротор с соосным диском, имеющим распределенные вдоль его периферии и намагниченные параллельно их оси постоянные магниты чередующейся полярности, обмотку возбуждения с сердечником, магнитопроводами и полюсными наконечниками, снабженный дополнительными обмотками возбуждения. Обмотки возбуждения образуют две фазы возбуждения и расположены с обеих сторон диска параллельно его оси вращения с возможностью взаимодействия создаваемыми электромагнитными полями с обоими полюсами постоянных магнитов, диаметрально размещенных в отверстиях диска, при этом постоянные магниты имеют высоту, равную или превышающую толщину диска, а обмотки возбуждения каждой фазы размещены симметрично оси ротора. Патент Российской Федерации №2422973, МПК: Н02К 37/08, 2011 г. Недостатками двигателя являются сложность, недостаточный стартовый момент вращения, ограниченная область применения.Known stepper motor containing a multi-pole rotor with a coaxial disk having permanent magnets of alternating polarity distributed along its periphery and magnetized parallel to their axis, an excitation winding with a core, magnetic cores and pole tips, equipped with additional excitation windings. The field windings form two phases of the field and are located on both sides of the disk parallel to its axis of rotation with the possibility of interaction created by electromagnetic fields with both poles of permanent magnets diametrically placed in the holes of the disk, while the permanent magnets have a height equal to or greater than the thickness of the disk, and the field windings each phase is placed symmetrically to the axis of the rotor. Patent of the Russian Federation No. 2422973, IPC: Н02К 37/08, 2011. The disadvantages of the engine are complexity, insufficient starting torque, limited scope.

Известен электромагнитный двигатель, содержащий ротор, выполненный в виде вала, установленного с возможностью вращения и, по крайней мере, двух дисков, установленных на валу, с расположенными по их периферии постоянными магнитами и статор, содержащий электромагниты, установленные с возможностью взаимодействия с постоянными магнитами. Постоянные магниты выполнены в форме цилиндров, плоскости торцов которых расположены в радиальной плоскости каждого из дисков, при этом постоянные магниты первого и второго дисков обращены друг к другу разноименными полюсами, а статор содержит электромагниты в виде соленоидов без магнитопроводов, установленные между дисками ротора, два пусковых электромагнита, имеющие не связанные магнитопроводы, и установленные напротив постоянного магнита, любого из дисков ротора, выключатель бесконтактный индукционный, установленный на статоре напротив любого из постоянных магнитов дисков ротора с возможностью взаимодействия с каждым из постоянных магнитов, размещенных на одном из вращающихся дисков ротора, в момент прохождения постоянным магнитом зоны чувствительности сенсорной части выключателя бесконтактного индукционного. Патент Российской Федерации №2470442, МПК: Н02К 16/02, 2012 г. Прототип.A known electromagnetic motor containing a rotor made in the form of a shaft mounted for rotation and at least two disks mounted on the shaft, with permanent magnets located on their periphery and a stator containing electromagnets mounted to interact with permanent magnets. Permanent magnets are made in the form of cylinders, the end faces of which are located in the radial plane of each of the disks, while the permanent magnets of the first and second disks face each other with opposite poles, and the stator contains electromagnets in the form of solenoids without magnetic circuits, installed between the rotor disks, two starting an electromagnet having unconnected magnetic cores, and installed opposite a permanent magnet, of any of the rotor disks, a proximity induction switch mounted on a stator against any of the permanent magnets of the rotor disks to cooperate with each of the permanent magnets arranged on one of the rotating rotor disks at the time of passage of the permanent magnet portion of the touch sensitive region inductive proximity switch. Patent of the Russian Federation No. 2470442, IPC: Н02К 16/02, 2012. Prototype.

Техническим результатом полезной модели является повышение момента вращения на всем угле поворота, уменьшение габаритов двигателя.The technical result of the utility model is to increase the torque at the entire angle of rotation, to reduce the size of the engine.

Технический результат достигается тем, что в электромагнитном двигателе, содержащем ротор в виде диска, с расположенными по его периферии постоянными магнитами и статор с обмотками, статор выполнен в форме диска из магнитомягкого материала с бобовидными обмотками, с намоткой, выполненной во встречных направлениях, соосно статору установлен ротор с магнитами разной полярности, повторяющими геометрию обмоток, поля магнитов параллельны оси вращения ротора, при этом ротор и статор установлены с угловым смещением друг относительно Друга.The technical result is achieved in that in an electromagnetic motor containing a rotor in the form of a disk, with permanent magnets located on its periphery and a stator with windings, the stator is made in the form of a disk of soft magnetic material with bean-shaped windings, with winding made in opposite directions, coaxial to the stator a rotor is installed with magnets of different polarity repeating the geometry of the windings, the fields of the magnets are parallel to the axis of rotation of the rotor, and the rotor and stator are installed with angular displacement relative to each other.

Сущность полезной модели поясняется на Фиг.1-5.The essence of the utility model is illustrated in Fig.1-5.

На Фиг.1 представлена схема построения электромагнитного двигателя, где: 1 - статор, 2, 3 - обмотки, 4 - ротор, 5, 6 - постоянные магниты.Figure 1 presents a diagram of the construction of an electromagnetic motor, where: 1 - stator, 2, 3 - windings, 4 - rotor, 5, 6 - permanent magnets.

На Фиг.2 представлено положение обмоток (разрез А-А).Figure 2 presents the position of the windings (section aa).

На Фиг.3 представлено положение постоянных магнитов (разрез Б-Б).Figure 3 presents the position of the permanent magnets (section BB).

На Фиг.4 представлено положение постоянных магнитов в исходном состоянии электромагнитного двигателя.Figure 4 presents the position of the permanent magnets in the initial state of the electromagnetic motor.

На Фиг.5 представлено положение постоянных магнитов в сработанном состоянии электромагнитного двигателя (в данном случае - угол поворота ротора составляет 90°).Figure 5 presents the position of the permanent magnets in the actuated state of the electromagnetic motor (in this case, the angle of rotation of the rotor is 90 °).

Электромагнитный двигатель содержит ротор 4, имеющий ось вращения, проходящую через центр двигателя, с закрепленными на нем постоянными магнитами 5 и 6. На статоре 1 установлены обмотки 2 и 3. При этом ротор 4 и статор 1 установлены соосно с угловым смещением, обеспечивая минимальный зазор между плоскостями постоянных магнитов 5 и 6 и сердечниками обмоток 2 и 3. Ротор 4 имеет возможность вращаться вокруг своей оси.The electromagnetic motor contains a rotor 4 having a rotation axis passing through the center of the motor, with permanent magnets 5 and 6 fixed to it. Stator 1 has windings 2 and 3. Moreover, the rotor 4 and stator 1 are mounted coaxially with an angular displacement, providing a minimum clearance between the planes of the permanent magnets 5 and 6 and the cores of the windings 2 and 3. The rotor 4 has the ability to rotate around its axis.

Работа электромагнитного двигателя основана на взаимном притяжении или отталкивании постоянных магнитов 5 и 6, закрепленных на роторе 4, от магнитных полюсов, создаваемых обмотками 2 и 3, установленных на статоре 1. Электромагнитный двигатель обеспечивает поворот ротора 4 на угол до 140° и обратно. Расположение обмоток 2 и 3 относительно постоянных магнитов 5 и 6 позволяет создавать эффективную электромагнитную систему с малыми потерями и рассеиванием энергии. В электромагнитном двигателе небольшое количество деталей обеспечивает его высокую надежность.The operation of the electromagnetic motor is based on the mutual attraction or repulsion of the permanent magnets 5 and 6, mounted on the rotor 4, from the magnetic poles created by the windings 2 and 3 mounted on the stator 1. The electromagnetic motor rotates the rotor 4 by an angle of up to 140 ° and vice versa. The location of the windings 2 and 3 relative to the permanent magnets 5 and 6 allows you to create an effective electromagnetic system with low losses and energy dissipation. In an electromagnetic motor, a small number of parts ensures its high reliability.

Работа электромагнитного двигателя происходит следующим образом. На статоре 1, выполненного в виде диска из магнитомягкого материала, закреплены обмотки бобовидной формы (фиг.2, А-А). На роторе 4, также выполненного в виде диска из магнитомягкого материала, установлены постоянные магниты 5 и 6, повторяющие геометрию обмоток 2 и 3. Ротор 4 и статор 1 расположены соосно друг другу с угловым смещением и возможностью вращения вокруг оси с минимальным зазором между плоскостями постоянных магнитов 5 и 6 и сердечниками обмоток 2 и 3 (фиг.3, Б-Б). Обмотки 2 и 3 объединены в единую электрическую цепь (направление тока показано на фиг.2) При подаче простой потенциальной команды в электрическую цепь обмоток 2 и 3 под действием электродвижущей силы в постоянных магнитах 5 и 6 возникает магнитное поле с разнонаправленными векторами магнитной индукции, которое отталкивает один и притягивает другой постоянный магнит.The operation of the electromagnetic motor is as follows. On the stator 1, made in the form of a disk of soft magnetic material, bean-shaped windings are fixed (Fig. 2, A-A). Permanent magnets 5 and 6 are installed on the rotor 4, also made in the form of a disk of soft magnetic material, repeating the geometry of the windings 2 and 3. The rotor 4 and the stator 1 are located coaxially to each other with angular displacement and the possibility of rotation around the axis with a minimum clearance between the constant planes magnets 5 and 6 and the cores of the windings 2 and 3 (Fig. 3, BB). Windings 2 and 3 are combined into a single electric circuit (the current direction is shown in Fig. 2). When a simple potential command is applied to the electric circuit of windings 2 and 3 under the action of an electromotive force in permanent magnets 5 and 6, a magnetic field arises with multidirectional magnetic induction vectors, which repels one and attracts another permanent magnet.

Возникающая электродвижущая сила стремится привести ротор 4 в устойчивое положение, совместив положение обмоток 2 и 3 и постоянных магнитов 5 и 6 в пространстве с максимальной площадью перекрытия. Возврат электромагнитного двигателя в исходной состояние происходит при подаче в электрическую цепь обмоток 2 и 3 тока обратной полярности.The resulting electromotive force tends to bring the rotor 4 into a stable position, combining the position of the windings 2 and 3 and the permanent magnets 5 and 6 in space with a maximum overlap area. The return of the electromagnetic motor to its original state occurs when the reverse polarity currents 2 and 3 are applied to the electric circuit.

Claims (1)

Электромагнитный двигатель, содержащий ротор в виде диска с расположенными по его периферии постоянными магнитами и статор с обмотками, отличающийся тем, что статор выполнен в форме диска из магнитомягкого материала с бобовидными обмотками, с намоткой, выполненной во встречных направлениях, соосно статору установлен ротор с магнитами разной полярности, повторяющими геометрию обмоток, поля магнитов параллельны оси вращения ротора, при этом ротор и статор установлены с угловым смещением относительно друг друга.

An electromagnetic motor containing a rotor in the form of a disk with permanent magnets located on its periphery and a stator with windings, characterized in that the stator is made in the form of a disk of soft magnetic material with bean-shaped windings, with a winding made in opposite directions, a rotor with magnets is installed coaxially with the stator of different polarity, repeating the geometry of the windings, the fields of the magnets are parallel to the axis of rotation of the rotor, while the rotor and stator are installed with angular displacement relative to each other.

Images