Безконтактний синхронний електричний двигун

Реферат: Безконтактний синхронний електричний двигун включає корпус, в якому встановлені гладкий безпазовий статор з обмоткою та явнополюсний ротор з постійними магнітами, розташований з можливістю обертання навколо своєї осі. Гладкий безпазовий статор виконаний у вигляді котушки з відпаленого магнітом'якого дроту, навитого виток до витка ззовні на обмотку статора. Дріт, яким навита котушка на обмотці статора, має у перерізі форму прямокутника чи круга. UA 87286 U (12) UA 87286 U UA 87286 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі машинобудування, до конструкцій електричних машин, а саме - до безконтактного синхронного електричного двигуна, призначеного для його застосування у рушіях підвищеної точності. Синхронна машина - це електрична машина змінного струму, частота обертання ротора якої дорівнює частоті обертання магнітного поля у повітряному зазорі між статором і ротором. Найбільш близьким до пропонованого є безконтактний синхронний електричний двигун, що включає корпус, в якому встановлені гладкий безпазовий статор з обмоткою та явнополюсний ротор з постійними магнітами, розташований з можливістю обертання навколо своєї осі [Патент на винахід № 2161852 Росія, МПК 7 Н02К21/14, Н02К5/132, Н02К15/04, Н02К3/04; Опубліковано: 10.01.2001]. Обмотка статора згаданого двигуна виконана гладкою безпазовою і розміщена у немагнітному каркасі безпазового пакета статора з немагнітними кільцями, який запресований у корпус двигуна. Для виготовлення описаного двигуна необхідне здійснення таких операцій, як: шихтовка та запресовка безпазового пакета статора у корпус двигуна, укладання гладкої безпазової обмотки статора всередину шихтованого пакета безпазового статора та встановлення ротора з постійними магнітами. При цьому процес вирубування кілець ламінацій для статора пов'язаний з великим до 80 % об'ємом відходів матеріалів. Збирання ж шихтованого пакета статора і наступного укладання та фіксації гладкої безпазової обмотки статора всередину шихтованого пакета також є складним процесом і потребує застосування високотехнологічного обладнання та праці спеціалістів високої кваліфікації. Зважаючи на сказане, собівартість описаного двигуна є досить високою, що обмежує застосування таких двигунів у рушіях підвищеної точності для сучасної побутової техніки та апаратури. У основу корисної моделі поставлена задача створення такого безконтактного синхронного електричного двигуна, який би мав меншу собівартість при прийнятній точності. За рахунок створення умов для зменшення відходів при виготовленні статора і не потребувала б застосування високотехнологічного обладнання та праці спеціалістів високої кваліфікації для виготовлення статора і фіксації у ньому гладкої безпазової обмотки шляхом виготовлення статора у вигляді обмотки з відпаленого магнітом'якого дроту, навитого на обмотку статора. Поставлена задача вирішується тим, що безконтактний синхронний електричний двигун, включає корпус, в якому встановлені гладкий безпазовий статор з обмоткою та явнополюсний ротор з постійними магнітами, розташований з можливістю обертання навколо своєї осі, відповідно до корисної моделі, гладкий безпазовий статор виконаний у вигляді котушки з відпаленого магнітом'якого дроту, навитого виток до витка ззовні на обмотку статора. Особливістю пропонованого двигуна є і те, що дріт, яким навита котушка на обмотці статора, має у перерізі форму прямокутника чи круга. Магнітом'які матеріали - це матеріали, що мають властивості феромагнетику чи ферімагнетику. При цьому їх коерцитивна сила по індукції складає не більше 4 кА/м. Такі матеріали характеризує високе значення магнітної проникності і невеликі втрати на гістерезис [інформація з сайту http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0 %9C%D0 %B0 %D0 %B3 %D0 %BD%D0 % B8 %D1 %82 %D0 %BE%D0 %BC%D1 %8F%D0 %B3 %D0 %BA%D0 %B8 %D0 %B5_%D0 %BC% D0 %B0 %D1 %82 %D0 %B5 %D1 %80 %D0 %B8 %D0 %B0 %D0 %BB%D1 %8B]. Статор у пропонованому двигуні - це однорядна спіральна котушка з магнітом'якого дроту, навита ззовні на обмотку статора. Виконання статора у вигляді котушки приводить до додаткових втрат на струми Фуко у матеріалі магнітом'якого дроту порівняно із статором, виготовленим у вигляді шихтованого пакета з електротехнічної (трансформаторної) сталі двигуна-прототипу. Але ці втрати складають лише 5-7 %. Зважаючи ж на те, що значення коефіцієнта корисної дії пропонованого двигуна залишається, практично таким, як і у двигуна-прототипу, а його тепловий режим не перевищує прийнятних меж, введення пропонованого двигуна у цивільний оборот є доцільним і економічно вигідним, оскільки собівартість пропонованого двигуна у рази менша за собівартість двигуна-прототипу. Магнітом'який дріт, яким навита котушка на обмотці статора, може мати у перерізі форму прямокутника чи круга. Форма прямокутника (квадрата) дозволяє зменшити втрати індукції у повітряному зазорі між статором та ротором порівняно з дротом, який має у перерізі форму круга. У той же час дріт, який має у перерізі форму круга має меншу вартість. Тому виробник пропонованих двигунів може приймати рішення щодо форми перерізу дроту в залежності від визначеної собівартості двигуна і його призначення. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями. На фіг. 1 показано загальний вигляд пропонованого двигуна. На фіг. 2 показано статор пропонованого двигуна. 1 UA 87286 U 5 10 15 20 25 Безконтактний синхронний електричний двигун включає корпус 1, в якому встановлені гладкий безпазовий статор 2 з трифазною обмоткою 3 та явнополюсний ротор 4 з постійними магнітами, розташований з можливістю обертання у підшипниках 5, встановлених у кришку 6 та корпус 1, навколо своєї осі. Гладкий безпазовий статор 2 виконаний у вигляді котушки з відпаленого магнітом'якого дроту, навитого виток до витка ззовні на обмотку 3 статора. Дріт, яким навита котушка на обмотці статора 3, може мати у перерізі форму прямокутника (квадрату) чи круга і виготовлений із сталі. Корпус 1 пропонованого двигуна може бути виготовлений у вигляді отвердженого компаунда, яким залитий гладкий безпазовий статор 2 котушка з відпаленого магнітом'якого дроту - разом з трифазною обмоткою 3. Згаданий двигун може входити до складу рушія підвищеної точності, призначеного для його застосування у сучасній побутовій техніці та апаратурі. Такий рушій, як правило, забезпечують системою управління, до складу якої входить блоком управління \не показано\, датчик Холла 7 положення вала ротора, встановленим на валу ротора 4 та магнітним диском 8 положення вала ротора. Пропонований двигун працює так. Подають живлення - трифазний електричний струм на обмотки 3 статора 2, навколо яких виникають магнітні поля. Магнітні ж поля постійних магнітів, встановлених на роторі 4 та магнітні поля обмоток статора 3 з навитою на них котушкою статора 2 взаємодіють і утворюють ланцюг для проходження магнітного потоку. Згаданий магнітний потік проходить через обмотку статора 3, через котушку статора 2, навиту на обмотці статора 3 та через повітряний зазор між ротором 4 та статором 2 і примушує ротор 4 обертатися. При цьому блоком управління задають певний кут повороту валу ротора 4. Датчики Холла 7 з магнітним диском положення вала ротора 8 відстежує і фіксує згаданий поворот, а блок управління, отримуючи з датчиків Холла виконання команди щодо повороту вала ротора 4 на певний кут, припиняє подання живлення на обмотки 3 статора 2 і, таким чином, зупиняє ротор 4. Завдяки тому, що котушка статора 2 навита ззовні на обмотці статора 3, собівартість пропонованого двигуна є суттєво меншою за двигун-прототип з шихтованим пакетом статора, що дозволяє застосовувати такі двигуни у рушіях підвищеної точності для сучасної побутової техніки та апаратури. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 1. Безконтактний синхронний електричний двигун, що включає корпус, в якому встановлені гладкий безпазовий статор з обмоткою та явнополюсний ротор з постійними магнітами, розташований з можливістю обертання навколо своєї осі, який відрізняється тим, що гладкий безпазовий статор виконаний у вигляді котушки з відпаленого магнітом'якого дроту, навитого виток до витка ззовні на обмотку статора. 2. Безконтактний синхронний електричний двигун за п. 1, який відрізняється тим, що дріт, яким навита котушка на обмотці статора, має у перерізі форму прямокутника чи круга. 2 UA 87286 U Комп’ютерна верстка М. Ломалова 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