SU1539914A1 - Бесконтактна электрическа машина торцового типа - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к бесконтактным моментным электрическим машинам. Цель изобретени  - увеличение удельного момента машины. В машину дополнительно введена втора  обмотка 3 возбуждени , выполненна  в виде катушки, расположенной в П-образном кольцевом магнитопроводе 2, закрепленном между внешней стороной статора и внутренней стороной немагнитного корпуса 1, а диски ротора выполнены зубчатыми с чередующейс  пол рностью. Зубцы наружных кольцевых магнитопроводов левого и правого дисков имеют магнитную св зь через торцовые зазоры с П-образным магнитопроводом 2 внешней обмотки 3 возбуждени  и смещены между собой на половину рассто ни  между однопол рными зубцами одного диска, а зубцы внутренних кольцевых магнитопроводов левого и правого дисков жестко соединены между собой через магнитом гкую втулку, причем зубцы наружного и внутреннего кольцевых магнитопроводов одного диска (левого и правого) имеют противоположную пол рность, зубцы разных дисков (правого и левого) одной пол рности наход тс  один против другого. Зубцы одной стороны диска ротора и одной пол рности жестко соединены между собой за счет кольцевых магнитопроводов, зубцы внутренних кольцевых магнитопроводов левого и правого дисков жестко укреплены на валу 12 машины, зубцы, принадлежащие наружным и внутренним кольцевым магнитопроводам каждого диска, скреплены между собой механически через немагнитный обод 20, обеспечивающий жесткую механическую св зь дисков ротора с валом 12 машины. 4 ил.

Description

(Л

с

Сл оо

со

CD

магнитную св зь через торцовые зазоры с П-образным магнитопроводом 2 внешней обмотки 3 возбуждени  и смещены между собой на половину рассто - ни  между однопол рными зубцами одного диска, а зубцы внутренних кольцевых магнитопроводов левого и правого дисков жестко соединены между собой через магнитно-м гкую втулку, причем зубцы наружного и внутреннего кольцевых магнитопроводов одного диска (левого и правого) имеют противоположную пол рность, зубцы разных дисков (правого и левого) одной пол рности нахо-

Изобретение относитс  к электромашиностроению , в частности к бесконтактным моментным электрическим машинам , широко используемым в электромеханических и автоматических системах управлени .

Цель изобретени  - увеличение удельного момента машины.

На фиг. 1 представлена предлагаема  машина, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 разрез Б-Ь на фиг, 1; на фиг. 4 - развертка магнитной системы машины с пут ми магнитного пот-ока.

Предлагаема  машина содержит немаг нитный корпус 1, магнитопровод 2 внеш ней обмотки возбуждени  (П-образного вида), внешнюю обмотку 3 возбуждени  (-катушечного типа) , обмотку k  кор  (кольцевого типа) , тороидальный магнитопровод 5 статора, немагнитный обод 6 левого диска ротора, зубец 7 наружного кольцевого магнитопровода правого диска ротора, внутреннюю обмотку В возбуждени  (катушечного типа ) , стопорное кольцо 9, подшипниковый узел 1Q, шпонку 11, немагнитный вал 12, внутренний кольцевой магнито провод 13 правого диска ротора, наруж ный кольцевой магнитопровод 1А правого диска ротора, правый подшипниковый щит 15 (немагнитный), наружный кольцевой магнитопоовод 16 левого диска ротора, зубец 17 внутреннего кольцевого магнитопровода левого диска рото ра, внутренний кольцевой магнитопровод 18 левого диска ротора, левый под шипниковый щит 19 (немагнитный), немагнитный обод 2U правого диска ротои

д тс  один против другого. Зубцы одной стороны диска ротора и одной пол рности жестко соединены между собой за счет кольцевых магнитопроводов, зубцы внутренних кольцевых магнитопроводов левого и правого дисков жестко укреплены на валу 12 машины, зубцы, принадлежащие наружным и внутренним кольцевым магнитопроводам каждого диска, скреплены между собой механически через немагнитный обод 20, обеспечивающий жесткую механическую св зь дисков ротора с валом 12 машины. k ил.

25

30

-35

40

45

50

ра , зубец 21 внутреннего кольцевого магнитопровода правого диска ротора, зубец 22 наружного кольцевого магнитопровода левого диска ротора.

На немагнитном валу 12 на шпонке 11 крепитс  левый диск ротора, который включает в себ  немагнитный обод 20, в котором неподвижно закреплены (запрессованы) внутренний 18 и наружный 16 кольцевые магнитопроводы с зубцами и 22 соответственно. Левый диск фиксируетс  на валу стопорным кольцом 9.

Левый подшипниковый щит 13 устанавливаетс  с подшипниковым узлом 10. Статор состоит из тороидального магнитопровода 5 и обмотки  кор . На внутренней стороне собранного статора неподвижно закреплена (на клею) обмотка 8 возбуждени  катушечного типа, а на внешней стороне статора укреплена обмотка 3 возбуждени  с магнитопроводом 2 П-образного вида, который позвол ет закрепить собранный статор с обмотками возбуждени  в немагнитном корпусе 1.

Собранный статор с корпусом фиксируетс  за счет посадки на левом подшипниковом щите 19 и закрепл етс  на нем. Аналогично левому диску собираетс  правый диск, состо щий из немагнитного обода 6 с зафиксированными в нем внутренним 13 и наружным 1 маг- нитопроводами с зубцами 21 и 7 соответственно . Собранный правый диск надеваетс  на вал до упора с левым диском и фиксируетс  стопорным кольцом 9.

Положение зубцов противоположных дисков определ етс  смещением шпоночзазоры должны строго контроливатьс , а их симметри  и величина определ ютс  допусками на осевые размеры дисков г ротора и статора. После провеоки правильности установки дисков ротора OT-JQ го и носительчо статора закрепл етс  на корпусе 1 правый подшипниковый щит 15 с подшипниковым узлом 10.

Предлагаема  машина работает следующим образом.15

Обмотка 8 возбуждени  (фиг. 1 - ) создает аксиально направленный магнитный поток Ф , проход щий по внутрен5133991 6

них канавок о правом и левом дисках (фиг. 3 и k и затем через наружный на половину рассто ни  между зубцами кольцевой магнитопровод 16 левого дис- одной пол рности диска (фиг. 1 и 2). ка ротора и торцовый зазор попадает в При этом торцовые воздушные (рабочие) с П-образный магнитопровод 2, где замыкаетс  вокруг внешней обмотки 3 возбуждени  „

Пути магнитного потока аналогичны дл  всех других пар зубцов внутреш- наружного кольцевых магнитопр водов правого и левого дисков рото.). Описанные пути магнитных потоков предлагаемой машины схематично представлены на фиг. t.

Очевидно, что под зубцами внутреннего и наружного магнитопроводов левого и правого дисков ротора (17 и /, 21 и 22) магнитные потоки максимальны, ним кольцевым магнитопроводам левого а в зонах, где отсутствуют зубцы, по- 18 и правого 13 дисков ротора и далее OQ токи минимальны. Благодар  сдвигу зуб- вход щий в зубцы Г/ внутреннего кольцевого магнитопровода левого диска. Проход  через обмотку k  кор , магнитный поток попадает в тороидальный магнитопровод 5 статора, проходит 25 нитопровода Б статора, а катушки об- вдоль части магнитопровода 5 и через мотки k  кор  каждой секции машины на- пространство, зан тое другой стороной обмотки k  кор , попадает на зубцы 21 внутреннего кольцевого магнитопровода

правого диска ротора, замыка сь вок- зо  кор  X, фиг. 0 , что при встечном руг внутренней обмотки 8 возбуждени  включении, например, катушек А и X через внутренний кольцевой магнитопровод 31 правого диска ротора.

Зубцы 7 наружного кольцевого магнитопровода правого диска ротора воз- 35 буждаютс  через торцовый (немагнитный ) зазор внешней обмотки 3 возбуждени  через П-образный магнитопровод 2, причем пол рность зубцов 17 внутреннего кольцевого магнитопровода ле-40 дает удвоенный электромагнитный нового диска совпадает с пол рностью мент, противоположных зубцов 7 наружного кольцевого кагнитопровода правого дисцов внутреннего и наружного кольцевых магнитопроводов левого и правого дисков ротора поток имеет тангенциальную составл ющую внутри тороидального магход тс  в зонах противоположно направленных потоков (например, сторона Ь катушки  кор  А и сторона а катушки

приводит к созданию однонаправленного (удвоенного) электромагнитного момента .

Аналогично пронизываетс  магнитным потоком другой обмотки возбуждени , например, сторона а катушки  кор  А и сторона Ь катушки  кор  X, мто при встречном включении этих катушек также

Все это приводит к образованию электромагнитного момента в два раза большего, чем у известной машины.

ка, далее поток через наружный кольВсе это приводит к образованию электромагнитного момента в два раза большего, чем у известной машины.

Путь основного магнитного потока показан пунктиром на фиг. 1-, на которых видно, что обе торцовые стороны одной и той же катушки обмотки k  кор  (например, катушки А) наход тцевой магнитопровод 1 правого диска 45 ротора попадает на зубцы 7 наружного кольцевого магнитопровода этого диска и через торцовый вбздушный зазор и пространство, зан тое обмоткой k  кор , входит в тороидальный магнитопро-5о с  под одним и тем же полюсом (напри- вод 3 статора, проходит вдоль части Мер, N), что приводит к образованию магнитопровода 5 в том же направлении , что и магнитный поток от внутренней обмотки 8 возбуждени  (потоки

складываютс ). Далее поток через об- 5g чае эффективность электромеханическо- отку А  кор  и торцовый воздушный го преобразовани  в два раза выше, зазор попадает в зубец 22 противопо- поскольку в образовании электромагнит- ложной пол рности наружного кольцево- ного момента участвуют обе торцовые го магнитопровода левого диска ротора стороны катушки обмотки  кор , тогда

электромагнитного момента в обеих ак- дивных сторонах обмотки  кор  (стороны , а, Ь, фиг. 5), т.е. в данном слуОчевидно , что под зубцами внутреннего и наружного магнитопроводов левого и правого дисков ротора (17 и /, 21 и 22) магнитные потоки максимальны, а в зонах, где отсутствуют зубцы, по- токи минимальны. Благодар  сдвигу зуб- нитопровода Б статора, а катушки об- мотки k  кор  каждой секции машины на-

цов внутреннего и наружного кольцевых магнитопроводов левого и правого дисков ротора поток имеет тангенциальную составл ющую внутри тороидального магОчевидно , что под зубцами внутреннего и наружного магнитопроводов левого и правого дисков ротора (17 и /, 21 и 22) магнитные потоки максимальны, а в зонах, где отсутствуют зубцы, по- токи минимальны. Благодар  сдвигу зуб- нитопровода Б статора, а катушки об- мотки k  кор  каждой секции машины на-

ход тс  в зонах противоположно направленных потоков (например, сторона Ь катушки  кор  А и сторона а катушки

 кор  X, фиг. 0 , что при встечном включении, например, катушек А и X

дает удвоенный электромагнитный номент ,

приводит к созданию однонаправленного (удвоенного) электромагнитного момента .

Аналогично пронизываетс  магнитным потоком другой обмотки возбуждени , например, сторона а катушки  кор  А и сторона Ь катушки  кор  X, мто при встречном включении этих катушек такж

дает удвоенный электромагнитный номент ,

Все это приводит к образованию электромагнитного момента в два раза большего, чем у известной машины.

Путь основного магнитного потока показан пунктиром на фиг. 1-, на которых видно, что обе торцовые стороны одной и той же катушки обмотки k  кор  (например, катушки А) наход тс  под одним и тем же полюсом (напри- Мер, N), что приводит к образованию

с  под одним и тем же полюсом (напри- Мер, N), что приводит к образованию

чае эффективность электромеханическо- го преобразовани  в два раза выше, поскольку в образовании электромагнит ного момента участвуют обе торцовые стороны катушки обмотки  кор , тогда

электромагнитного момента в обеих ак- дивных сторонах обмотки  кор  (стороны , а, Ь, фиг. 5), т.е. в данном слу

как в известной машине активной стороной  вл етс  только та, котора  находитс  напротив зубца ротора. При этом, несмотр  на некоторое увеличение объема и веса станины (не более 15%), происходит значительное увеличение удельного момента (не менее чем в 1 ,fj раза) ,

.Применение предлагаемого технического решени  позвол ет, кроме/того, повысить надежность машины за счет того, что ее работоспособность сохран етс  даже при неисправности (обрыве витков) в одной из обмоток возбуждени ,; при этом, происходит только уменьшение основного потока и снижение полезного момента в 2 раза, т.е. жесткость механической характеристики машины уменьшаетс  в два раза.

Сравнительна  простота сборки машины обеспечиваетс  за счет независимой сборки трех основных больших узлов- : двух дисков ротора с подшипниковыми щитами и статора, св занных между собой через корпус и вал.

Обмотки возбуждени  выполнены в виде катушек, что обеспечивает технологическую простоту их выполнени  и сборки с другими элементами конструк- ции (статором и корпусом).

Кроме указанных преимуществ, предлагаема  конструктивна  схема позвол ет выполн ть многомодульные варианты машин (когда число статоров больше одного) при малом числе однотипных деталей. Наличие большого обмоточного пространства, занимаемого обмоткой возбуждени , позвол ет секционировать ее (например, на три катушки с каждой стороны), что расшир ет возможности использовани  машин (позвол ет примен ть их в режимах вентильных двигателей с питанием от трехфазной сети сети через циклоконвер- ( тор при последовательно включенных обмотках возбуждени  и статора без дополнительных катушек индуктивности),

Если к внешней и внутренней обмоткам 3 и 8 возбуждени  подвести постсэ -нный ток такой пол рности, котора  обеспечивает создание магнитных потоков , изображенных на фиг. ks а к обмотке 4  кор  подвести переменный ток через полупроводниковый коммутатор (преобразователь частоты непосредственный или со звеном посто нного тока), то создаетс  вращающеес  магнитное поле, взаимодействующее с

0

5

0

5

0

о 5

д

5

5

полем зубцов внутреннего и наружного кольцевых магнитопроводов обоих дисков ротора (17, 21 и 7, 22), что, в свою очередь, приводит к возникновению вращающегос  электромагнитного момента, воздействующего на вал машины .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Бесконтактна  электрическа  машина торцового типа, содержаща  статор с тороидальным магнитопроводом и кольцевой  корной обмоткой, зубчатый ротор дискового типа с кольцевыми магнитопроводами дисков, размещенных с двух сторон  кор , внутреннюю не- iподвижную первую обмотку возбуждени , немагнитные вал и корпус, отличающа с  тем, что, с целью увеличени  удельного момента машины, дополнительно введены наружный кольцевой магнитопровод дисков ротора, магнитно-м гка  втулка, немагнитный обод, П-образный кольцевой магнйтопро- вод, внешн   втора  обмотка возбуждени , выполненна  в виде катушки, расположенной в П-образном кольцевом маг- нитопроводе, закрепленном между внешней стороной статора и внутренней стороной немагнитного корпуса, причем зубцы наружных кольцевых магнитопроводов левого и правого дисков магнитно св заны через торцовые зазоры с П-об- разным магнитопроводом внешней обмотки возбуждени , эти зубцы наружных магнитопроводов смещены между собой на половину рассто ни  между однопо- л рными зубцами одного диска, а зубцы внутренних кольцевых магнитопроводов левого и правого дисков жестко соединены между собой через магнитно- м гкую втулку, причем зубцы наружного и внутреннего кольцевых магнитопроводов одного диска, левого и правого, имеют противоположную пол рность при противоположном направлении осевых потоков внутреннего и внешнего магнитопроводов , зубцы разных дисков, правого и левого, одной пол рности наход тс  один против другого, при этом зубцы одной пол рности, лежащие со стороны диска ротора, жестко соединены между собой и с кольцевыми магнитопроводами , зубцы внутренних кольцевых магнитопроводой левого и правого дисков жеско укреплены на валу машины, зубцы, принадлежащие наружным и внутИ

   1S

   п

   9«„ jJ77%

   feb.

   Л,

   ft

   ui г

   //

   Редактор А. Огар

   Составитель А. Санталов

   Техред А.Кравчук Корректор 0. Ципле

   Заказ 226

   Тираж 43

   ВНИИПИ Государственного комитета по изобретени м и открыти м при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. k/S

   Фиг. 4

   Подписное