Універсальний двигун з дисковим ротором

Винахід відноситься до електромашинобудування зокрема до електродвигунів з дисковим ротором. Відомі колекторні електродвигуни, що складаються зі статора з обмоткою, ротора з обмоткою, колектора і вугільних щі ток (Общая электротехника / Под ред. В.С. Пантюшина. - М.: Высш. шк., 1970. - С. 370). Недоліком цих двигунів є неможливість обертання ротора при ушкодженні однієї чи декількох його петльових обмоток. Найбільш близьким до заявленого об'єкта по технічній сутності є електродвигун, що містить два розташованих із зазором статора, на яких розміщені постійні магніти, дискового ротора з обмоткою, намотаною на двох сторонах диска і, розміщеного в зазорі між статорами, колектора і щіток, розташованих по колу щодо колектора (Патент №1382412 за 1988 p. по класу H 02 К 23/54). Однак, у відомому двигуні мається цілий ряд недоліків, головним з який є колекторний вузол. За певних умов, у результаті незадовільної комунікації, щітки можуть іскрити. Наявність колекторного вузла знижує надійність і вимагає нагляду за двигуном, ускладнює і здорожує його конструкцію в порівнянні з безколекторним двигуном. Крім того, при використанні постійних магнітів виникають труднощі регулювання магнітного поля. Метою винаходу є спрощення конструкції двигуна. Зазначена мета досягається тим, що в електродвигуні два статори мають розташовані рівномірно по окружності і звернені до зазору електромагніти, ротор двигуна має подовжні прорізи з розміщеною в них обмоткою, кінці якої приєднані до кілець, розташованих на поверхні диска, і щіточок, що притискаються до кілець за допомогою пружин. На кресленні зображені: - поздовжній розріз електродвигуна (фіг. 1); - схеми включення універсального електродвигуна (фіг. 2: а, б, в); - конструкція статора і дискового ротора (фіг. 3: а, б); - електродвигун містить два розташованих із зазором один до одного статора 1 і 2, кожний з який має розташовані рівномірно по окружності і звернені до зазору електромагніти 3 і 4. У зазорі між статорами 1 і 2 на валу 5 установлений дисковий ротор 6, що складається з непровідного матеріалу і вільно обертовий на підшипниках 7 і 8 (фіг. 3). Ротор 6 має подовжні прорізи 9 з розміщеною в них обмоткою 10, покритою захисним шаром зі смолистого матеріалу, кінці якої припаяні до кілець 11 і 12 різних діаметрів. Кільця 11 і 12 покладені на поверхні дискового ротора 6 таким чином, що початок обмоток 10 ротора 6 приєднані до великого кільця 11, а кінці обмоток 10 - до малого кільця 12. До кілець 11 і 12 за допомогою пружин 13 притискаються щітки 14 і 15. Також, дисковий ротор 6 має крильчатку 16, а статор двигуна 1 і 2 має наскрізні отвори 17 (фіг. 1). Число обмоток ротора 10 більше числа полюсів кожного статора 1 і 2, тому площа займана обмоткою 10 менше площі полюса статора 1 і 2. З курсу електротехніки нам відомо, що робота електричних двигунів ґрунтується на фізичних законах електромеханічної й індукційної дій магнітного поля. Електромеханічна дія магнітного поля полягає в тім, що на провідник зі струмом у магнітному полі діє механічна сила. Напрямок сили знаходять за правилом лівої руки: якщо розташувати ліву р уку так, щоб магнітні лінії входили в долоню, а витягнуті уздовж долоні чотири пальці (крім великого) указували напрямок струму в провіднику, то великий палець, відігнутий у площині долоні перпендикулярно до іншим чотирьох, укаже напрямок діючої сили (Общая электротехника / Под ред. В. С. Пантюшина. - М.: Высш. шк., 1970. - С. 80). Використовуючи електромеханічну дію магнітного поля, двигун працює таким способом. При проходженні постійного електричного струму по обмотці статора 1 і 2, в електромагнітах 3 і 4 збуджується магнітне поле. При надходженні електричного струму через щітку 14 на велике кільце 11, а з нього на всі обмотки 10, а потім на мале кільце 12 і щітку 15, навколо дискового ротора 6 також виникає магнітне поле. Взаємодія цих магнітних полів, змушує дисковий ротор 6, що знаходиться між електромагнітами 3 і 4, названі полюсами збудження, обертатися. Але тому, що при надходженні електричного струму й обертанні дискового ротора 6, його обмотка буде постійно знаходитися між полюсами збудження 3 і 4, то постійним буде взаємодія магнітних полів статора 1 і 2 і дискового ротора 6, отже постійним буде й обертання дискового ротора 6. Для роботи двигуна в різних режимах, ланцюг збудження і ланцюг ротора стосовно мережі можуть бути включені паралельно, послідовно, змішано (фіг. 2 а, б, в, де: ПР - п усковий реостат, РВ - реостат збудження, А - амперметр, V - вольтметр). Двигун з послідовним збудженням можна застосувати як тяговий двигун на транспорті й у кранових установках. Тут важливо, щоб двигун розвивав максимально можливий момент при зрушенні з місця і малих швидкостях. Двигун з рівнобіжним збудженням можна застосувати в пилососах, швейних машинах, дрилях. Двигун змішаного збудження можна застосувати там, де потрібно значний пусковий момент і велике прискорення: для компресорів, насосів, прокатних станів і т.д. Як у двигуні рівнобіжного, так і в двигуні послідовного порушення може здійснюватися динамічне гальмування і гальмування противовключенням. Для динамічного гальмування двигун відключається від мережі, замикається на опір і виявляється в режимі генератора послідовного порушення. У режим електромагнітного гальма двигун переходить при переключенні напрямку стр уму в обертовому роторі. Одночасно в мету ротора вводиться додатковий опір для обмеження струму. Техніко-економічна ефективність запропонованого електродвигуна полягає в наступному: 1) спрощена і знижена металоємність ротора двигуна; 2) заміна колекторного вузла кільцями, робить термін служби щіток збільшеним, виключає іскріння і підвищує довговічність електродвигуна; 3) використання електромагнітів статора й одночасно працюючих обмоток ротора, збільшить потужність і, отже, К.К.Д. електродвигуна; 4) запропонована схема з'єднання ланцюга порушення і ланцюга ротора стосовно мережі, забезпечує універсальність двигуна і можливість його роботи в генераторному режимі і режимі електромагнітного гальма, також з'являється можливість регулювання в широких межах швидкості обертання і більший момент, що розвивається при пуску в хід.