Электродвигатель с постоянными магнитами (варианты)

(12) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ(71) Заявитель Открытое акционерное общество Пеленг(73) Патентообладатель Открытое акционерное общество Пеленг(57) 1. Электродвигатель с постоянными магнитами, содержащий ротор, включающий магнитопровод с расположенными на нем постоянными магнитами, и статор, включающий магнитопровод и плоские обмотки управления, отличающийся тем, что магнитопровод ротора выполнен в виде ступенчатого кольца, магнитопровод статора выполнен в виде гладкого кольца, на котором расположены плоские обмотки управления,при этом магнитопровод ротора и магнитопровод статора в радиальном направлении установлены с зазоромдля обеспечения замыкания магнитного потока вне рабочей зоны, величина которого удовлетворяет условию а/2, где а - расстояние от магнитопровода статора до постоянного магнита. 2. Электродвигатель с постоянными магнитами, содержащий ротор, включающий магнитопровод, выполненный в виде кольца с расположенными на нем постоянными магнитами, и статор, включающий магнитопровод и плоские обмотки управления, отличающийся тем, что магнитопровод статора выполнен в виде ступенчатого кольца, на котором расположены плоские обмотки управления, при этом магнитопровод ротора и магнитопровод статора в радиальном направлении установлены с зазоромдля обеспечения замыкания магнитного потока вне рабочей зоны, величина которого удовлетворяет условию а/2, где а - расстояние от магнитопровода статора до постоянного магнита. Фиг. 1 3. Электродвигатель с постоянными магнитами, содержащий ротор, включающий магнитопровод с расположенными на нем постоянными магнитами, и статор, включающий магнитопровод и плоские обмотки управления, отличающийся тем, что магнитопровод ротора выполнен в виде стакана, охватывающего статор, магнитопровод статора выполнен в виде гладкого кольца, на котором расположены плоские обмотки управления, при этом магнитопровод ротора и магнитопровод статора в радиальном направлении установле 233 ны с зазоромдля обеспечения замыкания магнитного потока вне рабочей зоны, величина которого удовлетворяет условию а/2, где а - расстояние от магнитопровода статора до постоянного магнита. 4. Электродвигатель с постоянными магнитами, содержащий ротор, включающий магнитопровод, выполненный в виде кольца с расположенными на нем постоянными магнитами, и статор, включающий магнитопровод и плоские обмотки управления, отличающийся тем, что магнитопровод статора выполнен в виде стакана, охватывающего ротор, плоские обмотки управления расположены на магнитопроводе статора, при этом магнитопровод ротора и магнитопровод статора в радиальном направлении установлены с зазоромдля обеспечения замыкания магнитного потока вне рабочей зоны, величина которого удовлетворяет условию а/2, где а - расстояние от магнитопровода статора до постоянного магнита.(56) 1. Штелтинг Г., Байссе А. Электрические машины. - М. Энергоатомиздат, 1991. - С. 187. 2. Кенио Т., Нагамори С. Двигатели постоянного тока с постоянными магнитами. - М. Энергоатомиздат, 1989. - С. 95 (прототип). Полезная модель относится к электрическим машинам, в частности к моментным электродвигателям с ограниченным угловым перемещением ротора. Известен электродвигатель с постоянными магнитами, расположенными на магнитопроводе ротора, причем магнитопровод ротора охватывает статор с обмотками с двух сторон 1. Недостатком такой конструкции являются относительно большие габариты и большая масса электродвигателя за счет исполнения магнитопровода ротора. Наиболее близким по технической сущности является электродвигатель 2, содержащий ротор, включающий магнитопровод, выполненный в виде кольца с расположенными на нем постоянными магнитами, и статор, состоящий из магнитопровода, выполненного в виде разновысотного кольца, и печатной платы с плоскими обмотками управления. Данная конструкция позволила уменьшить относительный размер по диаметру и массу ротора за счет выполнения ротора. Однако остается достаточно большой осевой размер за счет толщины печатной платы, к которой крепится обмотка, общей высоты магнитопровода статора, выполненного в виде разновысотного кольца. Печатная плата, к которой крепится плоская обмотка управления, находится в рабочей зоне двигателя, т.е. кроме общего увеличения осевых габаритов увеличивается рабочий зазор магнитной системы (зазор между постоянным магнитом и магнитопроводом статора). Это в свою очередь приводит к увеличению магнитного сопротивления, т.е. уменьшению величины магнитного потока и, соответственно, вращающего момента. Высокое магнитное сопротивление создает также неустойчивую к размагничиванию систему. Задачей полезной модели является увеличение вращающего момента двигателя, создание устойчивой к размагничиванию магнитной системы путем снижения магнитного сопротивления за счет обеспечения дополнительного замыкания магнитного потока и уменьшения рабочего зазора. Сущность полезной модели по первому варианту заключается в том, что в электродвигатель с постоянными магнитами, содержащий ротор, включающий магнитопровод с расположенными на нем постоянными магнитами, и статор, включающий магнитопровод и плоские обмотки управления, в отличие от прототипа,магнитопровод ротора выполнен в виде ступенчатого кольца, магнитопровод статора выполнен в виде гладкого кольца, на котором расположены плоские обмотки управления, при этом магнитопровод ротора и магнитопровод статора в радиальном направлении установлены с зазоромдля обеспечения замыкания магнитного потока вне рабочей зоны, величина которого удовлетворяет условию а/2, где а - расстояние от магнитопровода статора до постоянного магнита. Исключение печатной платы и крепление обмоток управления непосредственно на магнитопроводе статора уменьшает рабочий зазор. Уменьшение рабочего зазора приводит к увеличению магнитной индукции в зазоре и, соответственно, к увеличению момента двигателя. Выполнение магнитопровода ротора в виде ступенчатого кольца, а магнитопровода статора в виде гладкого кольца и расположение магнитопроводов статора и ротора в радиальном направлении с зазоромобеспечивают замыкание магнитного потока вне рабочей зоны, что позволяет уменьшить потери магнитного потока, а также создает устойчивую к размагничиванию систему. Уменьшение потерь магнитного потока приводит к увеличению магнитной индукции в рабочем зазоре и, соответственно, к увеличению момента двигателя. Величина зазораподтверждена экспериментально. При а/2 добавка магнитной индукции становится незначительной и магнитная система приближается к разомкнутой. Сущность полезной модели по второму варианту заключается в том, что в электродвигатель с постоянными магнитами, содержащий ротор, включающий магнитопровод, выполненный в виде кольца с расположенными на нем постоянными магнитами, и статор, включающий магнитопровод и плоские обмотки управления, в отличие от прототипа, магнитопровод статора выполнен в виде ступенчатого кольца, на котором 2 233 расположены плоские обмотки управления, при этом магнитопровод ротора и магнитопровод статора в радиальном направлении установлены с зазоромдля обеспечения замыкания магнитного потока вне рабочей зоны, величина которого удовлетворяет условию а/2, где а - расстояние от магнитопровода статора до постоянного магнита. Исключение печатной платы и крепление обмоток управления непосредственно на магнитопроводе статора уменьшает рабочий зазор. Уменьшение рабочего зазора приводит к увеличению магнитной индукции в зазоре и, соответственно, к увеличению момента двигателя. Выполнение магнитопровода статора в виде ступенчатого кольца, а магнитопровода ротора в виде кольца и расположение магнитопроводов статора и ротора в радиальном направлении с зазоромобеспечивают замыкание магнитного потока вне рабочей зоны, что позволяет уменьшить потери магнитного потока, а также создает устойчивую к размагничиванию систему. Уменьшение потерь магнитного потока приводит к увеличению магнитной индукции в рабочем зазоре и, соответственно, к увеличению момента двигателя. При а/2 добавка магнитной индукции становится незначительной и магнитная система приближается к разомкнутой. Сущность полезной модели по третьему варианту заключается в том, что в электродвигатель с постоянными магнитами, содержащий ротор, включающий магнитопровод с расположенными на нем постоянными магнитами, и статор, включающий магнитопровод и плоские обмотки управления, в отличие от прототипа,магнитопровод ротора выполнен в виде стакана, охватывающего статор, магнитопровод статора выполнен в виде гладкого кольца, на котором расположены плоские обмотки управления, при этом магнитопровод ротора и магнитопровод статора в радиальном направлении установлены с зазоромдля обеспечения замыкания магнитного потока вне рабочей зоны, величина которого удовлетворяет условию а/2, где а - расстояние от магнитопровода статора до постоянного магнита. Исключение печатной платы и крепление обмоток управления непосредственно на магнитопроводе статора уменьшает рабочий зазор. Уменьшение рабочего зазора приводит к увеличению магнитной индукции в зазоре и, соответственно, к увеличению момента двигателя. Выполнение магнитопровода ротора в виде стакана, охватывающего статор, а магнитопровода статора в виде гладкого кольца и расположение магнитопроводов статора и ротора в радиальном направлении с зазоромобеспечивают замыкание магнитного потока вне рабочей зоны, что позволяет уменьшить потери магнитного потока, а также создает устойчивую к размагничиванию систему. Уменьшение потерь магнитного потока приводит к увеличению магнитной индукции в рабочем зазоре и, соответственно, к увеличению момента двигателя. При а/2 добавка магнитной индукции становится незначительной и магнитная система приближается к разомкнутой. Сущность полезной модели по четвертому варианту заключается в том, что в электродвигатель с постоянными магнитами, содержащий ротор, включающий магнитопровод, выполненный в виде кольца с расположенными на нем постоянными магнитами, и статор, включающий магнитопровод и плоские обмотки управления, в отличие от прототипа, магнитопровод статора выполнен в виде стакана, охватывающего ротор, плоские обмотки управления расположены на магнитопроводе статора, при этом магнитопровод ротора и магнитопровод статора в радиальном направлении установлены с зазоромдля обеспечения замыкания магнитного потока вне рабочей зоны, величина которого удовлетворяет условию а/2, где а - расстояние от магнитопровода статора до постоянного магнита. Исключение печатной платы и крепление обмоток управления непосредственно на магнитопроводе статора уменьшает рабочий зазор. Уменьшение рабочего зазора приводит к увеличению магнитной индукции в зазоре и, соответственно, к увеличению момента двигателя. Выполнение магнитопровода статора в виде стакана, охватывающего ротор, а магнитопровода ротора в виде гладкого кольца и расположение магнитопроводов статора и ротора в радиальном направлении с зазоромобеспечивают замыкание магнитного потока вне рабочей зоны, что позволяет уменьшить потери магнитного потока, а также создает устойчивую к размагничиванию систему. Уменьшение потерь магнитного потока приводит к увеличению магнитной индукции в рабочем зазоре и, соответственно, к увеличению момента двигателя. При а/2 добавка магнитной индукции становится незначительной и магнитная система приближается к разомкнутой. На фиг. 1-4 изображены варианты электродвигателя с постоянными магнитами. Электродвигатель с постоянными магнитами (см. фиг. 1-4) состоит из ротора, представляющего собой магнитопровод 1 ротора, с равномерно расположенными на нем постоянными магнитами 2, и статора, представляющего собой магнитопровод 3 статора с равномерно расположенными на нем плоскими обмотками управления 4. Магнитопровод ротора и магнитопровод статора в радиальном направлении установлены с зазором , величина которого удовлетворяет условию а/2, где а - расстояние от магнитопровода статора до постоянного магнита. Магнитная система ротора может иметь любое четное количество полюсов. Полюса могут образовываться как отдельно взятыми постоянными магнитами, так и на одном многополюсном постоянном магните, выполненном в виде кольца. Плоские обмотки управления 4 выполнены в виде секций. Соединение секций обмотки управления 4, а соответственно и направление тока в них, определяется из ус 3 233 ловия суммирования сил от каждой секции обмотки. Это достигается либо соответствующим подключением начала и конца секций обмоток, либо выбором направлений намотки секций. В первом варианте электродвигателя (см. фиг. 1) магнитопровод 1 ротора выполнен в виде ступенчатого кольца, а магнитопровод 3 статора - в виде гладкого кольца. Во втором варианте электродвигателя (см. фиг. 2) магнитопровод 3 статора выполнен в виде ступенчатого кольца, а магнитопровод 1 ротора - в виде кольца. Ступенчатое кольцо в первом и втором вариантах электродвигателя может быть выполнено как цельным,так и составным. Причем роль ступеньки может выполнять и вал, на который устанавливается ротор двигателя. В третьем варианте электродвигателя (см. фиг. 3) магнитопровод 1 ротора выполнен в виде стакана, охватывающего статор, а магнитопровод 3 статора - в виде гладкого кольца. В четвертом варианте электродвигателя (см. фиг. 4) магнитопровод 3 статора выполнен в виде стакана,охватывающего ротор, а магнитопровод 1 ротора - в виде гладкого кольца. Стакан может быть выполненным как цельным, так и составным. Причем боковая поверхность стакана может быть корпусной деталью. Устройство работает следующим образом. Постоянные магниты 2 ротора с чередующейся полярностью равномерно расположены на магнитопроводе 1 ротора и создают постоянный по величине и чередующийся в пространстве магнитный поток. При питании постоянным током секций плоской обмотки управления 4 статора, находящихся в магнитном поле постоянных магнитов, возникает сила, направление которой определяется правилом левой руки. Величина силы определяется по формуле 1,где В - магнитная индукция, - величина тока, - число витков,1 - длина проводника в магнитном поле. Таким образом, предлагаемые варианты конструкции электродвигателя обеспечивают уменьшение магнитного сопротивления и перераспределение магнитного потока, что приводит к увеличению магнитной индукции и соответственно силы и момента, а также создают устойчивую к размагничиванию магнитную систему. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.