МОМЕНТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
TORQUE MOTOR

Область техники
Изобретение относится к моментным микродвигателям. Основное применение - гальванометрические сканаторы с подвижным магнитом для лазерной маркировки.
Уровень техники
Известен четырехзубцовый цилиндрический поляризованный моментный двигатель [1] с ротором из ферромагнитного материала. Управляющие обмотки расположены на зубцах магнитной системы. Постоянные магниты установлены в разрывы магнитопровода МДС которых направлены встречно по отношению друг к другу. Магнитные потоки управляющих обмоток замыкаются через магнито-мягкие участки магнитопровода и ротор. Основным недостатком такого двигателя является большая индуктивность управляющих обмоток при прочих равных условиях.
Наиболее близким решением является [2] моментный двигатель с ротором в виде постоянного магнита и четырехзубцовой магнитной системой с двумя управляющими обмотками, принято за прототип. Магнитные потоки управляющих обмоток замыкаются через магнито-мягкий магнитопровод, что приводит к значительной величине их индуктивности при прочих равных условиях.
Раскрытие изобретения
В предложенном решении, в магнитопроводе 1 установлены четыре сердечника 3 образующие четырехзубцовую магнитную систему, между зубцами которой расположен ротор с постоянным магнитом 2. Обмотки управления 4 расположены на зубцах магнитной системы. Данное решение позволяет снизить величину суммарной индуктивности обмоток управления без снижения момента вращения, а также уменьшить потери в магнитопроводе. Расчет методом конечных элементов для моделей прототипа и предложенного решения при одинаковых габаритах магнитных систем и постоянных магнитов роторов показывает, что для одинаковых удельных моментов вращения 0.01 N/A индуктивность снижается в 2.77 раза. При равенстве суммарных активных сопротивлений обмоток управления, что обеспечивает равенство электрических потерь, соответствующие постоянные времени обмоток управления также отличаются в 2.77 раза. Для активного сопротивления 7 Ом, постоянная времени для прототипа составляет 0.56 мсек, для предложенного решения 0.2 мсек. Для гальванометрического сканатора, реализованного на основе предложенного решения постоянная времени установления переходного процесса для малого скачка составляет 0.35 мсек (для прототипа 0.15+0.56=0.71 мсек), таким образом, время переходного процесса снижается в 2 раза.
Описание чертежей
На Фиг. 1 представлен моментный двигатель, где:
1 - Магнитопровод
2 - Ротор с постоянным магнитом
3 - Сердечник
4 - Обмотка управления
Осуществление изобретения
Конструкция моментного двигателя представлена на Фиг. 1. Четырехзубцовая магнитная система состоит из магнитопровода 1 и четырех сердечников 3, на которых расположены обмотки управления 4 по 60 витков каждая. Ротор с постоянным магнитом, выполненный из NdFeB N50, расположен по центральной оси четырехзубцовой магнитной системы.
Работает устройство следующим образом: при протекании тока по обмоткам управления возникает момент вращения в одном направлении, приводящий к повороту ротора с постоянным магнитом, при изменении направления тока через обмотки управления меняется направление действующего момента и перемещение ротора с постоянным магнитом на противоположное.
1. Столов Л.И., Афанасьев А.Ю. Моментные двигатели постоянного тока. - М.: Энергоатомиздат, 1989, стр. 62, рис. 3.6.
2. Столов Л.И., Афанасьев А.Ю. Моментные двигатели постоянного тока. - М.: Энергоатомиздат, 1989, стр. 71, рис. 3.12, д.