ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Полезная модель относится к области электротехники, в частности - к электромагнитным приводам с большим углом поворота.
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.
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.
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.
Техническим результатом полезной модели является повышение момента вращения на всем угле поворота, уменьшение габаритов двигателя.
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.
Сущность полезной модели поясняется на Фиг.1-5.
На Фиг.1 представлена схема построения электромагнитного двигателя, где: 1 - статор, 2, 3 - обмотки, 4 - ротор, 5, 6 - постоянные магниты.
На Фиг.2 представлено положение обмоток (разрез А-А).
На Фиг.3 представлено положение постоянных магнитов (разрез Б-Б).
На Фиг.4 представлено положение постоянных магнитов в исходном состоянии электромагнитного двигателя.
На Фиг.5 представлено положение постоянных магнитов в сработанном состоянии электромагнитного двигателя (в данном случае - угол поворота ротора составляет 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.
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.
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.
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.