Вентильний електричний двигун

Реферат: Вентильний електричний двигун містить статор з полюсами і обмоткою, ротор, розташований всередині статора на валу і постійні магніти, вбудовані всередині ротора. Статор виконаний у вигляді явнополюсної структури з прямими полюсами і з відкритими пазами, в які укладена котушкова обмотка. UA 77359 U (12) UA 77359 U UA 77359 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до області електротехніки, конкретно до вентильних електричних двигунів, наприклад, для шахтного електровоза. Відомі безколекторні електричні двигуни з постійними магнітами, в яких статор являє собою структуру з явно вираженими полюсами. На полюсах розташовується котушкова обмотка, виконана у вигляді окремих котушок з мідного ізольованого дроту. Котушки можуть мати каркас, або виконуватися в безкаркасному виконанні. Така обмотка статора забезпечує магнітну ізоляцію окремих секцій, що позитивно впливає на точність позиціонування і підвищує стабільність роботи електронних компонентів в електромеханічних перетворювачах безколекторних двигунів. Ротор двигуна конструктивно може бути виконаний як пасивним з феромагнітних матеріалів, так і з постійними магнітами (див. фіг. 2). В останньому випадку простота конструкції і хороші динамічні характеристики двигуна обумовлюються розташуванням постійних магнітів на зовнішній поверхні ротора. Таке розташування постійних магнітів отримало назву "поверхневий", а двигуни з таким розташуванням магнітів називаються двигунами з поверхневими постійними магнітами (surface permanent magnet, SPM). При описаному вище конструктивному виконанні статора і ротора безколекторних двигунів вони мають ряд переваг, таких, як простота конструкції статора і ротора, висока технологічність виконання обмотки статора, низька вартість матеріалів та виготовлення обмотки, можливість створення великих обертаючих моментів (див. В.І. Ткачук та ін. Теорія та синтез вентильних двигунів постійного струму. Львів, Видавництво Львівської політехніки, 2011 p., c.c. 111-121). Але, недоліками електричного двигуна даної конструкції є: по-перше, обмежена потужність двигуна; по-друге, низька надійність кріплення постійних магнітів на роторі. Найбільш близькою до корисної моделі, що заявляється, є конструкція високооборотного безколекторного двигуна з постійними магнітами, що містить статор з явновираженими полюсами і всипною обмоткою. Усередині статора розташований ротор, для якого застосовується технологія розташування постійних магнітів усередині ротора, тобто використання вбудованих постійних магнітів (interior permanent magnet, IPM) (див. Interior permanent magnet reluctance machine with brushless field excitation, RH Wiles, CL Coomer, JSHsu. Publication Date: September 2005). Конструкція даного безколекторного двигуна вибрана як найближчий аналог. Найближчий аналог і корисна модель, що заявляється, мають спільні ознаки: статор з обмоткою; ротор, закріплений на валу; постійні магніти, розташовані (вбудовані) всередині ротора. Однак описаному електричному двигуну притаманні такі недоліки: 1) складність виготовлення статора із всипною обмоткою; 2) наявність великих лобових частин всипної обмотки статора призводить до підвищеної витрати мідного дроту з одного боку і до збільшення електричних втрат в міді з іншого боку, що зменшує коефіцієнт корисної дії двигуна. В основу корисної моделі поставлено задачу створити удосконалену конструкцію вентильного електричного двигуна, в якому шляхом іншого виконання статора, забезпечити спрощення виготовлення двигуна і підвищення його ККД. Поставлена задача вирішена конструкцією вентильного електричного двигуна, що містить статор з полюсами і обмоткою, ротор, розташований всередині статора на валу і постійні магніти, вбудовані всередині ротора, згідно корисної моделі, статор виконаний у вигляді явнополюсної структури з прямими полюсами і з відкритими пазами, в які укладена котушкова обмотка. Для спрощення технології виготовлення вентильних двигунів з високою частотою обертання ротора, як, наприклад, в приводі пральних машин, а також для вентильних двигунів з великим діаметром ротора, які використовуються, наприклад, як тягові двигуни для шахтних електровозів, пропонується застосувати в роторі вентильного двигуна вбудовані постійні магніти по типу ІРМ-двигунів, де магніти розташовуються безпосередньо всередині ротора. При цьому з'являється можливість збільшення, як швидкості обертання ротора вентильного двигуна, так і його обертаючого моменту. Статор такого двигуна виконується у вигляді явнополюсної структури з прямими полюсами і відкритими пазами, в які вкладається котушкова обмотка. Така обмотка статора має просту технологію виготовлення, не має великих лобових частин і, отже, при її використанні економиться мідний обмотувальний дріт, що є її безумовною перевагою в порівнянні з всипною обмоткою. Корисна модель, що заявляється, ілюструється рисунками, де: фіг. 1 - вид вентильного електричного двигуна, що заявляється; 1 UA 77359 U 5 10 15 фіг. 2 - вид аналога; фіг. 3 - вид найближчого аналога. Вентильний електричний двигун містить статор 1, усередині якого розташований ротор 2, закріплений на валу 3. Всередині ротора 3 вбудовані постійні магніти 4. Статор 1 виконаний у вигляді явнополюсної структури з прямими полюсами 5 і відкритими пазами 7, в які укладена котушкова обмотка 6. Така обмотка статора має просту технологію виготовлення, не має великих лобових частин і, отже, при її використанні економиться мідний обмотувальний дріт. Працює вентильний електричний двигун наступним чином. За допомогою датчика положення ротора (на кресленні не показаний) визначається положення ротора 2 з постійними магнітами 4 щодо фаз обмотки, розташованої на прямих полюсах 5 статора 1. Відповідно положенню ротора 2 електронний комутатор (на кресленні не показаний) за певним законом підключає до джерела живлення постійного струму фази обмотки статора. При цьому створюється електромагнітний момент, що діє на ротор 2. Спрощення вентильного електричного двигуна, що заявляється, відбувається за рахунок спрощення виготовлення статора, а збільшення ККД вентильного двигуна відбувається за рахунок зменшення довжини витка котушок обмотки статора і відповідного зниження електричних втрат (втрат в міді) котушкової обмотки, яка не має великих лобових частин. 20 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 Вентильний електричний двигун, що містить статор з полюсами і обмоткою, ротор, розташований всередині статора на валу і постійні магніти, вбудовані всередині ротора, який відрізняється тим, що статор виконаний у вигляді явнополюсної структури з прямими полюсами і з відкритими пазами, в які укладена котушкова обмотка. 2 UA 77359 U Комп’ютерна верстка Л. Купенко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3