Спосіб керування хвильовим електродвигуном

1. Спосіб керування хвильовим електродвигуном, який передбачає збудження хвилі магнітного поля, що переміщується уздовж поверхні статора при послідовному перемиканні обмоток електромагнітів статора, і що діє на гнучкий магніточутливий елемент ротора, забезпечуючи передачу зусилля за допомогою силового механічного елемента на вихідний вал, який відрізняється тим, що послідовно забезпечують живлення імпу 3 74979 4 гнучкого магніточутливого елементу, при цьому ки електромагніта, суміжного відносно напрямку струми однієї пари зовнішньої групи обертання до раніше ввімкнутого (див. фіг.1). Ця електромагнітів зсунуті уздовж поверхні статора сила утворює "провисання" частини на 90° відносно пари внутрішньої групи магніточутливого елементу. Під дією поперечної електромагнітів [3]. Електромагніти, здійснюючи сили Р здійснюється переміщення у притягнення магніточутливого елементу, тангенціальному напрямку ділянки переміщують початкову область деформації, що магніточутливого елемента із точки с в точку d під забезпечує обертання водила з роликами, розтадією повздовжньої сили тяги Т, що призводить до шованими всередині магніточутливого елементу. повороту вала при зачепленні з механічним силоОднак недоліком відомого способу керування вим елементом ротора. хвильовим електродвигуном є невисокі тягові хаРеалізувати пропонований спосіб керування рактеристики і конструктивна складність електрохвильового електродвигуна можна ефективно за двигуна, що необхідна для реалізації цього спосодопомогою живлення обмоток електромагнітів бу. прямокутними імпульсами струму від керованого Задачею винаходу є підвищення тягових хаелектронного комутатора. Прямокутні імпульси рактеристик і спрощення конструкції хвильового струму, що перемежаються паузами, забезпечуелектродвигуна. ють ефективне притягнення частини Поставлена задача вирішується тим, що у магніточутливого елементу до поверхні статора, а відомому способі керування хвильовим електротакож відпускання. Керований електронний комудвигуном, що передбачає збудження хвилі татор забезпечує практично любу частоту проходмагнітного поля, яка переміщується уздовж ження та "скважність" імпульсів, за рахунок чого поверхні статора при послідовному перемиканні забезпечуються потрібні регулювальні характериобмоток електромагнітів статора і яка діє на гнучстики електродвигуна. кий магніточутливий елемент ротора, який Комутатор може формувати імпульси струму забезпечує передачу зусилля за допомогою однієї або двох полярностей. В першому варіанті механічного силового елементу на вихідний вал, забезпечуються менші втрати у феромагнітних відповідно до пропонованого винаходу, послідовно елементах електродвигуна за рахунок зниження здійснюється живлення імпульсами струми втрат на гістерезіс. У другому варіанті прямокутної форми від керованого комутатора відбувається більш глибока модуляція індукції обмоток електромагнітів статора, які розташовані магнітного поля, що дозволяє підвищити силові на протилежних його сторонах, при якому характеристики електродвигуна. відбувається притягнення двох протилежних На фіг.1 представлена умовна схема, яка ділянок гнучкого магніточутливого елементу ротопояснює взаємозв'язок повздовжніх та поперечних ра без проковзування до поверхні статору, після сил "вірьовочного двигуна"; чого вмикаються обмотки електромагнітів, які На фіг.2 - принциповий устрій хвильового суміжні відносно напрямку обертання до раніше електродвигуна з недеформованим ввімкнутим, і вимикаються обмотки магніточутливим елементом ротора; обмотки електромагнітів, які суміжні відносно напрямку, кожної фази позначені однаковим тоном; протилежного обертанню, при якому здійснюється На фіг.3 - електрична схема хвильового елекповорот вала за рахунок переміщення у тродвигуна з керованим комутатором, який тангенціальному напрямку ділянок забезпечує імпульси струму в обмотках магніточутливого елемента шляхом взаємодії їх із електромагнітів однієї полярності; механічним силовим елементом ротора. На фіг.4 - електрична схема хвильового елекКрім того, імпульс струму має одну полярність. тродвигуна з керованим комутатором, який Крім того, імпульс струму складається з двох забезпечує імпульси струму в обмотках прямокутників різної полярності. електромагнітів, що утворені з двох прямокутників У хвильовому електродвигуні, що різної полярності; пропонується, реалізується спосіб керування, при На фіг. 5 - імпульси струму, що утворені елекякому використовується принцип "вірьовочного тричною схемою, яка зображена на фіг.3; двигуна" [4]. Відповідно принципу дії цього двигуна На фіг. 6 - імпульси струму, що утворені елекпри навантаженні у центральній частині тричною схемою, яка зображена на фіг.4; розтягненої вірьовки поперечною силою Р На фіг.7 - розподіл силових ліній магнітного утворюється провисання у поперечному напрямку поля та форма вигнутого магніточутливого елеі виникає поздовжня сила тяги Т, величина якої менту ротора при наявності імпульсів струму у залежить від кута нахилу а вірьовки (фіг. 1): обмотках електромагнітів фаз С і А (проміжок часу t1 – t2 на фіг.5 і 6); P T На фіг. 8 - розподіл силових ліній магнітного 2 sin поля та форма вигнутого магніточутливого елеПри малих кутах нахилу сила тяги T може менту ротора при наявності імпульсів струму у значно перевищувати поперечну силу Р. В даному обмотках електромагнітів фаз А і В (проміжок часу випадку вірьовкою слугує частина гнучкого t2 – t3 на фиг. 5 і 6); магніточутливого елементу; фіксована точка а На фіг.9 - розподіл силових ліній магнітного (див. фіг.1) реалізує притягнену частину гнучкого поля та форма вигнутого магніточутливого елемагніточутливого елементу без проковзування до менту ротора при наявності імпульсів струму у поверхні статору при живленні імпульсами струму обмотках електромагнітів фаз С і В (проміжок часу обмотки електромагніта; поперечна сила Р, яка t3 – t4 на фиг. 5 і 6); прикладена у точці b, виникає при вмиканні обмот 5 74979 6 На фіг. 10 - схематичне зображення хвильово5, та елементом 8 виникає зазор 17. Притягнені до го електродвигуна у поперечному перетині із заповерхні осердя статора 1 частини елемента 8 значенням сил і точок, що показані на фіг. 1. взаємодіють без проковзання. В наступний Хвильовий електродвигун містить розміщені у інтервал часу t2 – t3 вмикаються обмотки пазах феромагнітного осердя статора 1 три фази електромагнітів 4 і 5 фази В та вимикаються обА, В і С обмотки статора (фіг.2). Кожна з фаз має мотки електромагнітів 6 і 7 фази С та ін. дві послідовно з'єднані обмотки електромагнітів: На фіг. 10 стрілками показані сили, що винифаза А - обмотки 2 і 3, фаза В -обмотки 4 і 5, фаза кають в момент вмикання фази С (та вимикання С - обмотки 6 і 7. Всередині осердя статора фази B) при живленні струмом фази А (див. розміщений гнучкий магніточутливий елемент 8. аналогічні сили та точки прикладання на фіг.1). В Фази хвильового електродвигуна А-Х, B-Y, Cцей момент сила між ділянками магніточутливого Z, що утворені двома послідовно з'єднаними обелементу 8 і статору 1 з обмотками мотками електромагнітів, з'єднані у зірку (фіг.4) та електромагнітів 2 і З значна через відсутність заприєднані до виводів 9, 10 і 11 керованого комутазору між ними. Ця сила умовно показана стрілкою тора 12, що забезпечує імпульси струму із двох у точці а. Сила Р між ділянками магніточутливого прямокутників різної полярності, який живиться від елементу 8 і статору 1 з обмотками джерела постійної напруги U. електромагнітів 6 і 7 має менше значення через Фази хвильового електродвигуна А-Х, B-Y, C-Z наявність зазору 17 між ними. Ця сила умовно поз'єднані паралельно (фіг.3) у керованому казана стрілкою у точці b. Сила Р збільшується і комутаторі 12, який забезпечує імпульси струму деформує гнучкий елемент 8, що викликає однієї полярності. тангенціальну силу Т у точці с, яка розташована Пара послідовно з'єднаних електромагнітів напроти відімкнутих від струму обмоток кожної фази, а саме, 2 і 3, 4 і 5, 6 і 7 розташована електромагнітів 4 і 5. діаметрально протилежно. Під дією сили Т виникає тангенціальне Комутатор 12 включає до себе сукупність переміщення частини магніточутливого елементу. електронних ключів К1...К6 та зворотних діодів За рахунок упорів 15, які закріплені до внутрішньої D1...D6, які формують прямокутні імпульси струму у поверхні гнучкого магніточутливого елементу 8, з фазах хвильового електродвигуна. пазами 14, що виконані на зовнішній поверхні дисЯк ключі можуть використовуватись ку 13, відбувається передача силового моменту на електронні прилади, наприклад, транзистори або вал 16 електродвигуна. тиристори. Оскільки здійснюється постійне перемикання Механічний силовий елемент ротора обмоток електромагнітів статора хвильового елекскладається з виконаних на зовнішній поверхні тродвигуна, то забезпечується переміщення у диску 13 ряду пазів 14 та закріплених до просторі сил Р і Т, що обумовлює обертання валу внутрішньої поверхні гнучкого магніточутливого 16 електродвигуна зі значним механічним моменелементу 8 упорів 15, які розташовані напроти том. відповідних пазів 14. Диски 13 можуть бути Тому, що виникаюче під дією поперечної сили розміщені, наприклад, на торцях електродвигуна і Р «провисання» у поперечному напрямку мале жорстко з'єднані з валом 16. через малий зазор між внутрішньою поверхнею Спосіб керування хвильовим електродвигуном осердя статора 1 і магніточутливим елементом 8, полягає у збудженні хвилі магнітного поля (фіг.7 то кут "нахилу" а (фіг.1) малий, а значить пофіг.9), що переміщується уздовж поверхні статора вздовжня сила тяги T значна. при послідовному переключенні фаз обмоток стаПеревагою пропонованого способу керування тора та діючої на гнучкий магніточутливий елеелектродвигуном є те, що він може бути застосомент 8 ротора, забезпечуючи передачу зусилля за ваний як до електродвигунів з малим, так і з велидопомогою механічного силового елемента на ким діаметром ротора, причому, при збільшенні вихідний вал 16. діаметру виникає збільшення електромагнітного При роботі керованого комутатора 12 у фазах моменту. А, В і С обмотки статора хвильового електродвиСписок литературы: гуна формуються імпульси струму прямокутної 1. A.c. СССР № 881946, МКИ Н02К41/06. Волновой форми (фіг. 5, 6). При наявності імпульсу струму в электродвигатель. -Заявка № 2582919/27-07. обмотках електромагнітів між ними та Опубл. 15.11.81 г., Бюл. № 42. магніточутливим елементом 8 виникає сила при2. A.c. СССР № 909769, МКИ Н02К41/06. Волновой тягнення, яка викликає вигинання елемента 8. За электродвигатель. -Заявка № 2591714/24-07. рахунок притягнення частин елемента 8 до Опубл. 28.02.82 г., Бюл. № 8. підживлених струмом обмоток електромагнітів 3. A.c. СССР № ^1387129, МКИ Н02К41/06. Волновідбувається віддалення частин елемента 8, які вой электродвигатель. -Заявка № 3888766/24-07. обернені до не підживлених струмом обмоток Опубл. 23.04.85 г., Бюл. № 13. (прототип). електромагнітів, із утворенням зазору 17. 4. Лойцянский Л.Г., Лурье А.И. Курс теоретической Так, наприклад, в інтервалі часу t1 – t2 (фіг.7) механики. Часть первая: Статика и кинематика. магніточутливий елемент 8 притягнутий до частин Ленинград, Москва: ОГИЗ - государственное издаосердя статора 1, в яких розташовані обмотки тельство технико-теоретической литературы, електромагнітів 2,3 та 6,7, а між частинами осер1948. - С. 37-40. дя, в яких розташовані обмотки електромагнітів 4, 7 74979 8 9 Комп’ютерна верстка М. Клюкін 74979 Підписне 10 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601