SU1332474A1 - Electric motor - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электромашиностроению . Цель изобретени  - повышение момента на единицу массы электродвигател . Момент вращени  в двигателе в пределах угла поворота 290-300 создаетс  за счет взаимодействи  радиального намагниченного магнита 5 4 с кольцевым двухполюсным магнитом ротора 1, имеющим градиент индукции вдоль полюсных дуг. Градиент достигаетс  за счет выполнени  магнитов 2 ротора 1 в виде ра- диально намагниченных секторов, образующих замкнутое кольцо 3, имеющее эксцентриситет между центрами внутренней и наружной окружностей в плоскости стыков секторов. Дл  проворо- та ротора 1 на полный оборот служит обмотка 6, расположенна  во внутренней полости ротора 1 на статоре 4. Эксцентриситеты магнитов и магнито- провода взаимно компенсируютс , благодар  чему ротор имеет форму правильного кольца без статического де- баланса. За счет уменьшени  длины зазора уменьшаетс  поток рассе ни . 2 ил. (Л со оо to 4 | 4The invention relates to electrical engineering. The purpose of the invention is to increase the moment per unit mass of the electric motor. The torque in the motor within the angle of rotation 290-300 is created by the interaction of the radial magnetised magnet 5 4 with the annular bipolar magnet of the rotor 1, having an induction gradient along the pole arcs. The gradient is achieved by making the magnets 2 of the rotor 1 in the form of radially magnetized sectors forming a closed ring 3 having an eccentricity between the centers of the inner and outer circles in the plane of the junction of the sectors. A winding 6 located in the inner cavity of the rotor 1 on the stator 4 serves to rotate the rotor 1 for a full revolution. The eccentricities of the magnets and the magnetic wires cancel each other out, so that the rotor has the shape of a regular ring without static balance. By reducing the gap length, the dispersion flow is reduced. 2 Il. (L co oo to 4 | 4

Description

Изобретение относитс  к электрическим машинам с посто нными магнитами и вентильным коммутатором с датчиком положени  ротора.The invention relates to permanent magnet electric machines and a valve switch with a rotor position sensor.

Цель изобретени  - повышение момента вращени  двигател  на единицу массы.The purpose of the invention is to increase the torque of the engine per unit mass.

На фиг.1 и 2 представлен двигатель при различных положени х ротора.Figures 1 and 2 show the engine at different rotor positions.

Ротор 1 двигател  выполнен из двух одинаковых радиально и противоположно намагниченных полуколец 2, соединенных в кольцо 3 с равномерноThe rotor 1 of the engine is made of two identical radially and oppositely magnetized half-rings 2, connected in a ring 3 with uniformly

переменным поперечным сечением. Цент- 15 ный размер наибольший и, следовательры внутренней и наружной окружностей кольца (магнита) 3 взаимно смещены в плоскости стыка полуколец 2, Статор 4 размещен внутри ротора 1 и содержит магнит-5 в виде части кольца, на- 20 раженного на фиг.2, ротор начинаетvariable cross section. The central size of the largest and, the investigators of the inner and outer circles of the ring (magnet) 3 are mutually offset in the joint plane of the half-rings 2, the stator 4 is placed inside the rotor 1 and contains a magnet-5 as part of the ring 20 shown in FIG. the rotor starts

магниченный радиально, и обмотку 6, ось которой совпадает с осью намагниченности магнита 5.magnetically radially, and the winding 6, the axis of which coincides with the axis of magnetization of the magnet 5.

Магнит 5 установлен по отношению к внутренней поверхности 7 кольца 3 ротора 1 с равномерным зазором 8. На наружной поверхности 9 кольца 3 ротора 1 установлен магнитопровод 10 в виде кольца с равномерно переменным поперечным сечением. Наружна  поверхность 11 магнитопровода 10 расположена концентрично внутренней поверхности 7 магнита 3 ротора 1. Обмотка 6 подключена к управл емому источнику напр жени , соединенному с датчиком положени  (не показаны) ротора 1 .The magnet 5 is installed with respect to the inner surface 7 of the ring 3 of the rotor 1 with a uniform gap 8. On the outer surface 9 of the ring 3 of the rotor 1 there is a magnetic core 10 in the form of a ring with a uniformly variable cross section. The outer surface 11 of the magnetic core 10 is located concentric with the inner surface 7 of the magnet 3 of the rotor 1. The winding 6 is connected to a controlled voltage source connected to a position sensor (not shown) of the rotor 1.

Двигатель работает следующим образом .The engine works as follows.

В некоторый момент времени ротор 1 находитс  в положении, изображенном на фиг.1. Так как магниты 3 и 5 ротора 1 и статора 4 обращены друг к другу одноименными полюсами, между ними действуют силы взаимного отталкивани , определ емые величинами индукций обоих магнитов. Поскольку радиальный размер магнита 3 измен етс  в пределах центрального угла 180 отAt some point in time, the rotor 1 is in the position shown in Fig. 1. Since the magnets 3 and 5 of the rotor 1 and the stator 4 face each other with like poles, there are mutual repulsive forces between them, determined by the values of the inductions of both magnets. Since the radial size of the magnet 3 varies within a central angle of 180 from

максимального до минимальногЬ значе- 50 Д йствует противодействующий момент.maximum to minimum is the counteracting moment.

ни , величина индукции по окружности этого магнита также переменна. Поэтому магнит 3 ротора 1 разворачиваетс  в направлении против часовой стрелки в положение, при котором силы взаимного отталкивани  минимальны, т,е, в положение, при котором стык полуколец 2 окажетс  против магниту 5 статора 4, В этом положении магнит наNor, the magnitude of the induction around the circumference of this magnet is also variable. Therefore, the magnet 3 of the rotor 1 turns in a counterclockwise direction to a position in which the mutual repulsive forces are minimal, t, e, to a position in which the junction of semirings 2 is opposite to the magnet 5 of the stator 4, In this position the magnet

чинает взаимодействовать с вторым полукольцом 2, имеющим противоположную пол рность.It interacts with the second semiring 2, having the opposite polarity.

Так как второе полукольцо 2 также имеет переменный радиальный размер, индукци  по его окружности измен етс  (увеличиваетс ) в сторону второго стыка. Попав в зону прит жени  магнита 5 статора 4, полукольцо 2 начинает прит гиватьс  к нему, разворачива сь против часовой стрелки таким образом, чтобы вт нуть в зону взаимодействи  ту часть, в которой радиально , наибольша  индукци . Поэтому к магниту 5 начнет приближатьс  стык второй стык полуколец 2.Since the second half ring 2 also has a variable radial size, the induction along its circumference changes (increases) towards the second joint. Once in the attraction zone of magnet 5 of stator 4, half ring 2 begins to be attracted to it, turning counterclockwise in such a way as to draw into the interaction zone the part in which radially has the greatest induction. Therefore, the junction of the second junction of half-rings 2 will begin to approach the magnet 5.

Развернувшись до положени , изобиспытывать отталкивающее действие магнита 5 из-за его взаимодействи  с полукольцом 2, Таким образом момент вращени  в этом положении урав25 новешиваетс  тормозным моментом. Чтобы снова продолжить вращение ротора 1 в направлении против часовой стрелки , необходимо с помощью внешней силы провернуть его в положение, приTurning to the position, izobispyaty repulsive action of the magnet 5 due to its interaction with the semiring 2. Thus, the torque in this position is balanced by the braking torque. To continue the rotation of the rotor 1 in the counterclockwise direction again, it is necessary to rotate it with the help of an external force, when

30 котором сила взаимного отталкивани  магнита 5 и полукольца 2, вращающа  ротор 1 против часовой стрелки, превысит силу прит жени  магнита 5 и другого полукольца 2, преп тствую35 щую этому вращению, т.е. в положение изображенное на фиг.1. Дл  этой цели служит обмотка 6.30 where the force of mutual repulsion of the magnet 5 and the semiring 2, rotating the rotor 1 counterclockwise, will exceed the force of attraction of the magnet 5 and the other semiring 2, which prevents this rotation, i.e. to the position depicted in FIG. Winding 6 serves this purpose.

II

При подходе к положению мертвойWhen approaching the position of the dead

4Q точки через обмотку 6 пропускают импульс тока посто нной пол рности по сигналу датчика положени . При этом возникает электромагнитный момент, разворачивающий ротор 1. При выводе4Q points through the winding 6 pass a current pulse of constant polarity according to the signal of the position sensor. When this occurs, the electromagnetic moment that rotates the rotor 1. When outputting

дд ротора из мертвой точки в положение , при котором момент взаимодействи  магнитов 3 и 5 ротора 1 и статора 4 начинает разворачивать ротор 1 в направлении вращени , на последнийdd rotor from the dead point to the position at which the moment of interaction of the magnets 3 and 5 of the rotor 1 and the stator 4 begins to turn the rotor 1 in the direction of rotation, at the last

5five

максимальна  величина которого достигаетс  в положении, при котором магнит 5 статора 4 расположен симметрично относительно стыка полуколец 2, т,е, стыка с максимальным радиальным размером. В этом положении требуетс  максимальна  эффективность взаимодействи  обмотки 6 с ротора 1, поэтому электрическа  ось обмотки 6 распоthe maximum value of which is reached in the position in which the magnet 5 of the stator 4 is located symmetrically with respect to the junction of the half-rings 2, t, e, of the junction with the maximum radial size. In this position, the maximum efficiency of the interaction of the winding 6 with the rotor 1 is required, therefore the electric axis of the winding 6 is located

ложена по оси намагничивани  магнита 5 статора Д.It is located along the magnetization axis of the magnet 5 of the stator D.

Суммарный угол, на который необходимо развернуть ротор дл  обеспече- НИН непрерывного вращени , составл ет не более 60-70 . В качестве датчика положени  ротора 1 может служить обмотка 6, котора  до подачи в нее импульса тока способна производить измерение ЭДС, возбуждаемой вращающимс  ротором 1. При достижении ЭДС величины , заранее определенной калибровкой обмотку 6 с помощью электронного коммутатора (не показан)подключают к источнику питани  и отключают по истечении времени, необходимого дл  вывода ротора из мертвой зоны. Это врем  возможно определить по скорости нарастани  ЭДС в обмотке 6 от нулевого до максимального значени , т.е. при повороте ротора I на 90 .The total angle through which the rotor needs to be rotated in order to ensure the NIN continuous rotation is no more than 60-70. A winding 6 can serve as a rotor 1 position sensor. Before applying a current pulse to it, it is possible to measure EMF excited by a rotating rotor 1. When the EMF reaches a value predetermined by calibration, the winding 6 is connected to a power supply via an electronic switch (not shown) and shut off after the time required to move the rotor out of the dead zone. This time can be determined from the rate of increase of the EMF in the winding 6 from zero to maximum, i.e. when turning the rotor I by 90.

По сравнению с известным устройством предлагаемый двигатель позвол ет увеличить момент вращени  за счет увеличени  магнитной индукции в меньшем зазоре уменьшени  длины зазора . Кроме того, упрощаетс  изготовление двигател  за счет упрощени  конструкции эксцентричного кольца.In comparison with the known device, the proposed motor allows increasing the torque by increasing the magnetic induction in a smaller gap and reducing the gap length. In addition, engine manufacture is simplified by simplifying the design of the eccentric ring.

00

5five

Claims (1)

Наружный магнитопровод ротора улучшает использование магнита. Формула изобретени  Электрический двигатель, содержащий статор с посто нным магнитом, намагниченным радиально, и обмоткой с клеммами дл  подключени  к управл емому источнику напр жени , соединенному с датчиком положени  ротора, ротор с посто нным магнитом в виде части кольца, установленный с зазором по отношению к магниту статора, отличающийс  тем, что, с целью повьппени  момента вращени  на единицу массы, ротор выполнен из двух одинаковых , радиально и противоположно намагниченных полуколец, соединенных в кольцо, центры внутренней и наружной окружностей которого взаимно смещены в плоскости стыка полуколец, статор размещен внутри кольца ротора, причем магнит статора установлен с равномерным зазором по отношению к 5 ротору, ось обмотки статора расположена по оси намагничивани  магнита статора, на наружной поверхности магнитов ротора установлен кольцевой магнитопровод, наружна  поверхность которого расположена концентрично внутренней поверхности магнитов ротора .The outer magnetic core of the rotor improves the use of the magnet. An electric motor comprising a stator with a permanent magnet magnetized radially and a winding with terminals for connection to a controllable voltage source connected to the rotor position sensor, a rotor with a permanent magnet as part of a ring, mounted with a gap relative to a stator magnet, characterized in that, in order to increase the torque per unit mass, the rotor is made of two identical, radially and oppositely magnetized semirings, connected in a ring, the centers of the inner the outer circumferences of which are mutually displaced in the plane of the junction of the half-rings, the stator is placed inside the rotor ring, the stator magnet is installed with a uniform clearance relative to the 5th rotor, the stator winding axis is located along the axis of magnetisation of the stator magnet, an annular magnetic circuit is installed on the outer surface of the rotor magnets which is located concentric with the inner surface of the magnets of the rotor. 00 00 Редактор П.ГерешиEditor P.Geershi Заказ 38А4/52Order 38A4 / 52 Тираж 659ПодписноеCirculation 659 Subscription ВНИИПИ Государственного комитета СССРVNIIPI USSR State Committee по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5for inventions and discoveries 113035, Moscow, Zh-35, Raushsk nab., 4/5 Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4Production and printing company, Uzhgorod, st. Project, 4 Составитель В.ТрегубовCompiled by V.Tregubov Техред В.Кадар Корректор А.ИльинTehred V. Kadar Proofreader A. Ilyin