ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ
ELECTRIC MOTOR

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электромагнитным приводам исполнительных механизмов, и может быть использовано для поворота исполнительного механизма на заданный угол с фиксацией в крайних положениях.
Известен "Электродвигатель" (Россия, патент №2252476 C2, H02K 21/00, Н01H 36/00, опубл. 20.05.2005, бюл. №14), содержащий явнополюсный статор, по крайней мере, с одной обмоткой управления и ротор с полюсами из постоянных магнитов, расположенных на торцах и прилегающих к ним частях боковых поверхностей магнитопровода ротора.
Недостатком данного устройства является то, что при заданных намагничивающей силе обмотки и электромагнитном моменте в минимальных габаритах электродвигателя максимальный поперечный размер ротора ограничен снизу достижением величины индукции в материале магнитопровода ротора значения индукции насыщения при пропускании через магнитопровод ротора необходимого для создания заданного электромагнитного момента потока ротора от намагничивающей силы его постоянных магнитов. Указанное устройство выбрано в качестве прототипа.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в создании электродвигателя с максимально возможным удельным электромагнитным моментом.
Технический результат, достигаемый при осуществлении изобретения, состоит в повышении эффективности работы магнитной системы электродвигателя и, как следствие, увеличении его удельного момента и быстродействия.
Это достигается тем, что в электродвигателе, содержащем явнополюсный статор, по крайней мере, с одной обмоткой управления и ротор с полюсами из постоянных магнитов, расположенных на торцах и прилегающих к ним частях боковых поверхностей магнитопровода ротора, новым является то, что между соседними магнитами полюса ротора, расположенными на торце и прилегающих к нему частях боковых поверхностей магнитопровода ротора, введены дополнительные магниты, полярность которых совпадает с полярностью полюса ротора.
Введение между соседними магнитами полюса ротора, расположенными на торце и прилегающих к нему частях боковых поверхностей магнитопровода ротора, дополнительных магнитов, полярность которых совпадает с полярностью полюса ротора, позволяет при одинаковых с прототипом потоке и габаритах ротора, обусловленных достижением величины индукции в материале магнитопровода ротора значения индукции насыщения, повысить магнитный поток полюса ротора, направленный вдоль направления векторной суммы потоков полюса ротора от торцевых и боковых магнитов, что приводит при заданных намагничивающей силе обмотки и габаритах устройства к увеличению электромагнитного момента и повышению эффективности работы магнитной системы электродвигателя. Из этого следует, что можно создать электродвигатель с заданными электромагнитным моментом и намагничивающей силой обмотки при меньшем по сравнению с прототипом потоке ротора и, как следствие, меньшем максимальном поперечном размере ротора, а значит, и габаритах всей конструкции, то есть с максимально возможным удельным электромагнитным моментом. Уменьшение максимального поперечного размера ротора снижает его инерционность, а значит, повышает быстродействие электродвигателя.
На фигуре изображен заявляемый электродвигатель в исходном состоянии.
Электродвигатель содержит явнополюсный статор и ротор.
Явнополюсный статор содержит магнитопровод 1 и обмотку управления 2.
Ротор имеет магнитопровод 3 и полюса, каждый из которых образован постоянными магнитами 4 и 5. Магниты 4 находятся на торцах и прилегающих к ним частях боковых поверхностей магнитопровода 3. Магниты 5 расположены между соседними магнитами 4 полюса ротора, размещенными на торцах и прилегающих к ним частях боковых поверхностей магнитопровода 3.
Электродвигатель работает следующим образом. При отсутствии напряжения на управляющей обмотке 2 полюсá ротора из постоянных магнитов 4 и 5, притягиваясь к полюсам магнитопровода 1, удерживают ротор у фиксатора (на фигуре не показан) на некотором углу φ от оси симметрии полюсов статора. При подаче на управляющую обмотку 2 напряжения определенной величины и направления намагничивающая сила обмотки 2 формирует поток статора, который, взаимодействуя с потоком ротора, создает тяговый момент, стремящийся повернуть ротор к противоположным полюсам статора.
Проведенные исследования на трехмерной конечно-элементной модели показали, что при постоянной намагничивающей силе обмотки статора в заданных габаритах электродвигателя удельный электромагнитный момент на всем рабочем углу поворота ротора увеличивается в ≈2 раза по сравнению с прототипом.