ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ДЛЯ ПОВОРОТА НА ЗАДАННЫЙ УГОЛ
ELECTROMAGNETIC MOTOR FOR ROTATION AT GIVEN ANGLE

Настоящее изобретение относится к области электротехники и машиностроения, а именно к двигателям постоянного тока и может быть использовано в электроприводах, где требуется многократное перемещение с фиксацией в крайних положениях, например, в качестве электропривода для открытия крышки оптических приборов.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство синхронного двигателя, вращательное движение в котором основано на последовательном притяжении ротора обмотками статора [1]. Движение данного механизма основано на быстром переключении обмоток, которые за счет изменения магнитного поля, вращают ротор в заданном направлении.
Недостатком известного устройства является отсутствие фиксации ротора в крайних положениях, невозможность поворота на определенный угол (например, для открытия крышки), сложность переключения питающего напряжения для вращения ротора, большие массу и габариты.
Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей за счет фиксации магнитного ротора в крайних положениях без подачи питания на обмотки статора.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном электромагнитном двигателе, содержащем неподвижный статор с обмотками и вращающийся ротор с постоянными магнитами, дополнительно статор выполнен в форме подковы, на концах которой расположены зубцы с обмотками, а ротор установлен между двумя неподвижными упорами, определяющими угол поворота ротора, с возможностью перемещения между ними, при этом ротор имеет два или более зубцов с чередующимися магнитными полюсами, а на статоре расположены 2 или более зубцов с обмотками, и статор состоит из двух или более электромагнитов, не объединенных единым сердечником.
Ротор будет притягиваться к концам статора, тем самым фиксируясь в крайних положениях. Для поворота ротора на требуемый угол на обмотки статора кратковременно подается постоянный электрический ток, который, при помощи магнитного поля, созданного обмотками статора, сообщает вращательное движение магнитному ротору.
На фиг. 1 показана схема электромагнитного двигателя с возможностью поворота на 80-128 градусов, с одноконечным ротором, на фиг. 2 - схема электромагнитного двигателя с возможностью поворота на 130-178 градусов, с четырехконечным ротором, на фиг. 3 - схема электромагнитного двигателя с возможностью поворота на 130-178 градусов, с двухконечным ротором, на фиг. 4 - пример реализации механизма закрытия крышки бленды оптического прибора электромагнитным двигателем.
Электромагнитный двигатель для поворота на заданный угол (фиг. 1) содержит неподвижный статор 1, выполненный в форме подковы, на концах которой расположены зубцы 2 с обмотками 3, расположенный на оси 4 магнитный ротор 5, состоящий из магнитомягкого сердечника с установленным на его конце постоянным магнитом 6, а также механический упор 7, ограничивающий вращение вокруг оси 4 ротора 5 до заданного угла А. Упор 7 выполнен в виде двух выступающих деталей, ограничивающих вращение ротора 5 в пределах от 80° до 128° градусов. Статор 1 может быть выполнен из двух или более электромагнитов, не объединенных единым сердечником, что позволяет уменьшить габаритные размеры и массу устройства.
Упор 7 выполнен таким образом, чтобы ротор 5 мог свободно вращаться вокруг неподвижной оси 4 на угол А, который может быть от 80° до 128° градусов.
В крайних положениях ротор 5 притягивается к зубцам 2 статора 1, что предотвращает самопроизвольное вращение ротора 5.
Электромагнитный двигатель для поворота на заданный угол работает следующим образом.
На обмотки 3 (фиг. 1) статора 1 подается напряжение так, чтобы в них создалось магнитное поле, отталкивающее магнитный ротор 5, что приводит к вращению ротора. Упор 7 дает небольшое отклонение ротора 5 от середины зубца 2 статора 1, что позволяет задать направление вращению. В процессе разворота начинают действовать силы притяжения ротора 5 магнитным полем обмотки 3. Вращение ротора 5 останавливается упором 7, при этом магнитный ротор 5 притягиваясь к зубцам 2 статора 1 и фиксируется от вращения вокруг оси 4.
После поворота ротора 5 напряжение на обмотках 3 статора 1 для фиксации вращения ротора 5 не требуется. Для обратного движения двигателя, необходимо сменить полярности обмоток 3, согласно изобретению.
Сердечник статора 1 может быть изготовлен из электротехнической стали или из другого магнитомягкого материала.
Сердечник ротора 5 может быть изготовлен из электротехнической стали или полностью быть постоянным магнитом.
Как вариант исполнения электромагнитный двигатель (фиг. 2) содержит ротор 8 в виде четырехконечной звезды, концы которой имеют магнитные полюса. Усилие удержания вращения ротора 8 больше, чем в электромагнитном двигателе на фиг. 1, благодаря притяжению концов ротора сразу к двум зубцам 2 статора 1.
Как вариант исполнения электромагнитный двигатель (фиг. 3) содержит двухконечный ротор 9, при этом удержание вращения ротора, как и на фиг. 2, происходит от притяжения ротора 9 сразу к двум зубцам 2 статора 1.
Магнитное поле между магнитным ротором 10 (фиг. 4) и зубцами 2 статора 1 удерживает крышку И в закрытом положении. Небольшое отклонение ротора 10 от середины зубца 2 задает направление вращению ротора 10 относительно оси 4 при подаче напряжения на обмотки 3 статора 1. В качестве упора, при закрытом положении крышки 11, может быть использована бленда 12 оптического прибора.
Электромагнитный двигатель (для всех фигур) содержит статор 1 имеющий два или более зубца 2 с обмотками 3, расположенными так, чтобы магнитный ротор между ними притягивался к зубцам 2 статора 1, тем самым, предотвращая его вращение.
Таким образом, предлагаемый электромагнитный двигатель позволяет в малых габаритах многократно осуществлять поворот ротора на заданный угол, способен работать при больших разбросах температур и в условиях низкого давления, не требует управления питающим напряжением и не требует наличие питания для удерживания положения ротора в крайних положениях.
Источники известности
1. Патент №2354030, 09.12.2005, Н02К 1/27, Н02К 21/12