Хвильовий електродвигун

1. Хвильовий електродвигун, що має розміщені у корпусі статор зі сталевим осердям, у внутрішніх пазах якого розміщена багатофазна обмотка, та гнучкий магніточутливий елемент, встановлений у внутрішній порожнині статора із зазором щонайменше на частині ділянки відносно внутрішньої поверхні осердя, який відрізняється тим, що гнучкий магніточутливий елемент виконаний у вигляді вигинної у радіальному напрямку одношарової феромагнітної стрічки з упорядковано розташованими у радіальному напрямку аксіальними штирями, кінцеві ділянки яких, що виступають за краї феромагнітної стрічки, розташовані з можливістю переміщень у пазах силових дисків, які встановлені і закріплені на валу електродвигуна суміжно з торцями осердя статора. 2. Хвильовий електродвигун за п. 1, який відрізняється тим, що гнучкий магніточутливий елемент виконаний у вигляді щільно намотаного в один шар феромагнітної проволоки, до внутрішньої поверхні якої приєднані аксіальні штирі, середні ділянки яких з'єднані з кожним витком феромагнітного дроту. C2 2 UA 1 3 75744 4 двигуна, у якого ротор складається із гнучкого стаміцно закріплений на одному торці статора, а друлевого циліндру і магнітопроводу, виконаного із гий - підпружинений і приєднаний до корпусу. феромагнітних пластин [1]. По довжині окружності Пристрій-прототип має компактну конструкцію гнучкого циліндру виконано два ряди прямокутних через малий зазор між статором і ротором, а таотворів, а феромагнітні пластини з'єднані між сокож через малу товщину гнучкого магніточутливого бою у замок за допомогою виконаних в них елемента. Крім того, ротор електродвигуна має повздовжніх ребер, що мають довжину меншу, ніж просту конструкцію, що полегшує проблему устадовжина пластин, і забезпечені дзьобоподібними новки в електромеханічну систему. зачепами для приєднання до сталевого циліндру До недоліків відомого хвильового електродвишляхом зчеплення з зазначеними отворами, пригуна відносяться: чому одні з пластин мають ліві зачепи, другі - праві 1. складна нетрадиційна конструкція статора, зачепи, а треті не мають зачепів і розташовуються що створює деякі проблеми при його виготовленні, між пластинами із зачепами. монтажі і ремонті; нетрадиційна конструкція Недоліками відомого пристрою є те, що гнучрозімкненого статора вимагає спеціального обкий сталевий циліндр з отворами не має ладнання для його виготовлення, що сприяє достатньої механічної надійності при тривалій підвищенню вартості електродвигуна; роботі електродвигуна, а також те, що такий елек2. відносно невеликий електромагнітний мотродвигун утворює значні шуми під час роботи при мент, який утворюється лише за рахунок сил зчеппереміщенні пластин і співударах зі статором. лення магніточутливого елемента з ротором через Є відомою конструкція хвильового електротертя; двигуна, який має статор з обмоткою і ротор, викопри збільшенні навантаження на роторі між наний у вигляді гнучкої тонкостінної оболонки, яка ним і магніточутливим елементом буде виникати опирається на кулачок [2]. Цей електродвигун запрослизання. безпечений механізмом комутації, опорний кулаЗавданням винаходу є підвищення чок виконаний у вигляді водила з двома роликами, технологічності при виготовленні, спрощення які нерухомо з'єднані із вихідним валом, конструкції і підвищення електромагнітного моелектромагнітна система статора виконана із шесменту хвильового електродвигуна. ти електромагнітів з осердями П-подібної форми з Поставлене завдання вирішується тим, що у котушками, що рівномірно розташовані по відомому хвильовому електродвигуні, який має окружності статора, а механізм комутації виконарозміщені у корпусі статор зі сталевим осердям, у ний у вигляді подвійної кільцевої системи гермевнутрішніх пазах якого розташована багатофазна тичних контактів і відповідних їм двох кільцевих обмотка, і гнучкий магніточутливий елемент, встагруп постійних магнітів, які закріплені на водилі. новлений у внутрішній порожнині статора із зазоОднак відомий електродвигун має значні ром, по крайній мірі, на деякій ділянці відносно габаритні розміри через наявність двох водил з внутрішньої поверхні осердя, відповідно до пропороликами і недостатній момент обертання, що нованого винаходу, гнучкий магніточутливий елевиникає при зсуві площини деформації гнучкої мент виконаний у вигляді вигинаємої у ланки, яка діє на ролики, які й передають обертанрадіальному напрямку одношарової феромагнітної ня на вихідний вал. стрічки з упорядковано розташованими у Є відомою конструкція електричної машини, радіальному напрямку аксіальними штирями, що має корпус, статор, який включає магнітопровід кінцеві ділянки яких, що виступають за краї з обмоткою, ротор, виконаний у вигляді гнучкої феромагнітної стрічки, розташовані з можливістю ланки зачеплення, що обгинає зірки, які насаджені переміщень у пазах силових дисків, які на вихідні вали. Пластини гнучкої ланки зачепленвстановлені і закріплені на валу електродвигуна ня з'єднані з електромагнітними елементами, що суміжно торцям осердя статора. виконані з двома обхваченими магнітопроводом Крім того, гнучкий магніточутливий елемент провідниками, кінці яких з'єднані перемичками [3]. виконаний у вигляді щільно намотаної в один шар Відома електрична машина має значні феромагнітної проволоки, до внутрішньої поверхні габаритні розміри через наявність рознесених у якої приєднані аксіальні штирі, середні ділянки просторі двох зірок, а конструкція ротора у вигляді яких з'єднані з кожним витком феромагнітної прогнучкої кінематичної ланки, яка включає волоки. електромагнітні елементи, провідники, перемички і Крім того, феромагнітна проволока виконана у магнітопровід, досить складна і не надійна при вигляді витого сталевого тросу, а аксіальні штирі тривалій роботі. виконані із феромагнітного матеріалу. З'єднання Найбільш близьким по технічній суті до запрокожного витка феромагнітної проволоки з понованого винаходу є хвильовий електродвигун, аксіальними штирями виконане, наприклад, за який має розміщені у корпусі багатофазний статор допомогою зварного з'єднання. і ротор, що виконаний у вигляді циліндра, обхваКрім того, гнучкий магніточутливий елемент ченого гнучким магніточутливим елементом [4]. виконаний у вигляді ряду щільно розташованих Статор цього електродвигуна виконаний феромагнітних пластин з двома внутрішніми розімкненим, внутрішня поверхня статора у місті аксіальними отворами на протилежних кінцях, в розриву має дві плоскі ділянки, які граничать з яких розміщені середні ділянки аксіальних штирів, торцями статора, утвореними розривом статора, і причому аксіально суміжні пластини встановлені із спряжених з внутрішньою циліндричною поверхвзаємним радіальним зсувом так, що у двох планею статора, а магніточутливий елемент виконастин один отвір розташований коаксіально. ний у вигляді стрічкової петлі, один кінець якої Крім того, феромагнітна пластина виконана у 5 75744 6 формі сегмента, радіус зовнішньої поверхні якого стин один отвір розташований коаксіально, дорівнює радіусу внутрішньої порожнині статора. утворює конструкцію гнучкого ротора, яка з Крім того, феромагнітна пластина сформована легкістю вигинається у радіальному напрямку, але набором щільно упакованих однакових не гнучка у всіх інших напрямках. ізольованих феромагнітних листів. Виконання феромагнітної пластини у вигляді Крім того, гнучкий магніточутливий елемент сегмента, радіус зовнішньої поверхні якого виконаний у вигляді гумової стрічки, всередині якої дорівнює радіусу внутрішньої поверхні порожнини розташована намотана в один шар феромагнітна статора, дозволяє зменшити ефективний проволока і середні ділянки аксіальних штирів. магнітний зазор між статором і магніточутливим Крім того, феромагнітні пластини виконані з елементом при їх контактуванні, що сприяє покритою гумою внутрішньою поверхнею. збільшенню сили притягнення між ними, а значить Крім того, гумова стрічка заповнена і посиленню електромагнітного моменту електродрібнодисперсним феромагнітним порошком. двигуна. В пропонованому хвильовому електродвигуні Виконання феромагнітної проволоки у вигляді передача електромагнітного моменту від витого сталевого тросу також, як і виконання магніточутливого елемента, виконаного у вигляді феромагнітної пластини у вигляді набору щільно вигинаємої в радіальному напрямку одношарової упакованих однакових ізольованих феромагнітних феромагнітної стрічки, здійснюється через листів, сприяє зменшенню в них втрат від вихроаксіальні штирі на два силових диски, закріплених вих струмів, що забезпечує підвищення на валу електродвигуна суміжно торцям осердя ефективності електродвигуна. статора. При переміщенні магнітної хвилі вздовж Виконання гнучкого магніточутливого елеменповерхні статора відбувається притягнення та у вигляді покритої гумою стрічки, всередині якої феромагнітної стрічки до включених секцій, в той розташована намотана в один шар феромагнітна час як на вимкнутих секціях за рахунок натягу проволока і середні ділянки аксіальних штирів, а відбувається віддалення стрічки від внутрішньої також виконання внутрішньої поверхні поверхні статора. При послідовному переключенні феромагнітних пластин покритою гумою, сприяє обмоток статора відбувається послідовне вигипідвищенню сили тертя стрічки з контактною нання стрічки з передачею моменту на аксіальні ділянкою внутрішньої поверхні статора, зменшенштирі із значною силою притягнення ділянок ню шуму і вібрації електродвигуна. При цьому стрічки до ділянок статора і силою тяги, що запобігається негативна взаємодія феромагнітних передається від стрічки на аксіальний штир. елементів з навколишнім середовищем, наприкПередачі моменту від аксіальних штирів, що лад через корозію при роботі у вологому кліматі. здійснюють невеликі радіальні і тангенціальні Заповнення покритою гумою стрічки переміщення, на силові диски сприяє розміщення дрібнодисперсним порошком призводить до посиїх у пазах силових дисків не міцно, а з можливістю лення електромагнітного моменту електродвигуна переміщення, наприклад, за рахунок наявності за рахунок збільшення сили притягнення стрічки зазору між ними. Внаслідок цього пропонований до статора. хвильовий електродвигун утворює значний Таким чином, в усіх конструкціях ротора електромагнітний момент при малій швидкості аксіальні штирі виконують дві функції: забезпечуобертання валу. ють міцність і цільність феромагнітних елементів Виконання магніточутливого елементу у ротора (витків сталевої проволоки і феромагнітних вигляді щільно намотаної в один шар пластин) між собою, а також забезпечують переферомагнітної проволоки - витого сталевого тросу, дачу моменту від гнучкого магніточутливого еледо внутрішньої поверхні якої приєднані аксіальні мента на вал електродвигуна. штирі, середні ділянки яких з'єднані з кожним витНа фіг. 1 схематично показаний поперечний ком феромагнітної проволоки, забезпечує високу перетин хвильового електродвигуна зі статором і технологічність, простоту конструкції і надійність гнучким магніточутливим елементом; ротора електродвигуна. на фіг. 2 - картина розподілу силових ліній Виконання аксіальних штирів із магнітного поля для хвильового електродвигуна на феромагнітного матеріалу, наприклад із сталі, фіг. 1; забезпечує підвищення сили притягнення гнучкої на фіг. 3 - поперечний перетин хвильового стрічки до внутрішньої поверхні статора, що електродвигуна зі статором, силовим диском, сприяє посиленню електромагнітного моменту. закріпленим на валу електродвигуна, і З'єднання кожного витка феромагнітної провоаксіальними штирями, розміщеними у пазах силолоки з аксіальними сталевими штирями за допових дисків; могою зварного сполучення призводить до утвона фіг. 4 - перетин А-А на фіг. 3; рення монолітної конструкції феромагнітної на фіг. 5 - схематична конструкція гнучкого стрічки, що сприяє її вигинанню лише у магніточутливого елемента з аксіальними штирярадіальному напрямку. ми у поперечному перетині; Виконання гнучкого магніточутливого елеменна фіг. 6 - варіант ротора хвильового електрота у вигляді ряду щільно розташованих двигуна на фіг. 4, у якого гнучкий магніточутливий феромагнітних пластин з двома внутрішніми елемент виконаний у вигляді покритою гумою аксіальними отворами на протилежних кінцях, в стрічки, всередині якої розташована намотана в яких розміщені середні ділянки аксіальних штирів, один шар феромагнітна проволока і середні а аксіально суміжні пластини встановлені із ділянки аксіальних штирів; взаємним радіальним зсувом так, що у двох плана фіг. 7 - елемент конструкції ротора, у якого 7 75744 8 гнучкий магніточутливий елемент виконаний у ний). Між суміжними пластинами, наприклад 18 і вигляді ряду феромагнітних пластин у формі сег19, розташовані упорні прокладки 24, які забезпемента з двома внутрішніми аксіальними отворами; чують невеликий аксіальний зазор 25 між ними та на фіг. 8 - елемент конструкції ротора, показамалу силу тертя при взаємному переміщенні у ного на фіг. 7, з підвищеним вигином гнучкого радіальному напрямку. магніточутливого елемента; Між кінцевими ділянками 8 аксіальних штирів 7 на фіг. 9 - варіант фіг. 7 хвильового електроі стінками пазів 9 силових дисків 10 є зазори 26, які двигуна, у якого феромагнітні пластини виконані з дозволяють забезпечити переміщення цих ділянок покритою гумою внутрішньою поверхнею; аксіальних штирів у пазах силових дисків. на фіг. 10 - частина виду А на фіг.7 на розверХвильовий електродвигун працює таким чинуту у площину поверхню ротора електродвигуна; ном. на фіг. 11 - варіант ротора хвильового елекПри послідовному збудженні фаз обмотки 3 тродвигуна на фіг. 10, у якого феромагнітні пластатора відбувається притягнення гнучкого стини сформовані набором щільно упакованих магніточутливого елемента 4 до внутрішньої однакових ізольованих феромагнітних листів. поверхні статора, в якій розташовані живлені Хвильовий електродвигун складається із стаструмом фази обмотки (фіг. 2). Оскільки хвиля левого осердя статора 1, розміщеного у корпусі магнітного поля статора здійснює переміщення (на фіг. не показаний), у внутрішніх пазах 2 якого уздовж поверхні статора, то відбувається розташована багатофазна обмотка 3, і гнучкого деформація гнучкого елемента 4. При цьому магніточутливого елемента 4, встановленого у відбувається переміщення аксіальних штирів 7 у внутрішній порожнині 5 статора із зазором 6, по пазах 9 силових дисків 10 у радіальному та крайній мірі, на деякій ділянці відносно тангенціальному напрямках за рахунок наявності внутрішньої поверхні осердя 1. Гнучкий зазору 26 між ними. За рахунок послідовної зміни у магніточутливий елемент 4 виконаний у вигляді тангенціальному напрямку довжини різних (привигинаємої у радіальному напрямку одношарової тиснутих і не притиснутих до внутрішньої поверхні феромагнітної стрічки з упорядковано розташоваосердя статора 1) ділянок гнучкого елемента 4 ними у радіальному напрямку аксіальними штирявиникає тангенційна складова переміщення штирів ми 7, кінцеві ділянки 8 яких, що виступають за краї 7, спрямована у бік, протилежний напрямку хвилі феромагнітної стрічки, розташовані з можливістю магнітного поля. Оскільки довжина окружності переміщення у пазах 9 силових дисків 10, які внутрішньої поверхні осердя статора 1 перевищує встановлені і закріплені на валу 11 електродвигуна довжину окружності зовнішньої поверхні гнучкого суміжно торцям осердя статора 1. елемента 4 через наявність зазору 6, то цим також Гнучкий магніточутливий елемент 4 (фіг. 4) випояснюється тангенційне переміщення гнучкого конаний у вигляді щільно намотаної в один шар елемента у бік, протилежний напрямку хвилі феромагнітної проволоки 13, до внутрішньої магнітного поля, утвореної обмоткою 3, при поверхні 14 якої приєднані аксіальні штирі 7, відсутності проковзування притиснутих до статора середні ділянки 15 яких з'єднані з кожним витком ділянок гнучкого елемента 4. При тангенційному феромагнітної проволоки 13. Проволока 13 викопереміщенні гнучкого елемента 4 аксіальні штирі 7 нана у вигляді витого сталевого троса, а аксіальні через кінцеві ділянки 8 і пази 9 передають зусилля штирі 7 виконані із феромагнітного матеріалу. у тангенційному напрямку на силові диски 10, моГнучкий магніточутливий елемент 4, предмент від яких, у свою чергу, передається на вал 11 ставлений на фіг. 7, виконаний у вигляді ряду електродвигуна. щільно розташованих феромагнітних пластин 16 з При роботі електродвигуна, у якого двома внутрішніми аксіальними отворами 17 на магніточутливий елемент 4 виконаний у вигляді протилежних кінцях, в яких розміщені середні щільно намотаної в один шар феромагнітної проділянки 15 аксіальних штирів 7. Аксіально суміжні волоки - витого сталевого тросу 13 (фіг. 4), пластини, наприклад 18 і 19, встановлені зі відбувається вигинання тросу у радіальному навзаємним радіальним зсувом так, що у них один прямку з передачею моменту через середні отвір, наприклад 20, розташований коаксіально. ділянки 15 аксіальних штирів 7. Кожна феромагнітна пластина 16 виконана у При роботі електродвигуна, у якого гнучкий формі сегмента, радіус зовнішньої поверхні якого магніточутливий елемент 4 (фіг. 7) виконаний у R2 дорівнює радіусу внутрішньої порожнині статовигляді ряду щільно розташованих феромагнітних ра R1. пластин 16 з двома внутрішніми аксіальними отКожна феромагнітна пластина 16, що предворами 17 на протилежних кінцях, в яких ставлена на фіг. 11, сформована набором щільно розміщені середні ділянки 15 аксіальних штирів 7, упакованих однакових ізольованих феромагнітних виникає взаємне переміщення аксіально суміжних листів 21. пластин, наприклад 18 та 19, з поворотом навколо Гнучкий магніточутливий елемент 4, що предаксіального штиря 7, розташованого в отворі 20. ставлений на фіг.6, виконаний у вигляді покритою При виготовленні феромагнітні пластини 16 гумою стрічки 22, всередині якої розташована нанабирають із листів, штампованих у формі вигнумотана в один шар феромагнітна проволока 13 і того зовні сегмента, а магніточутливий елемент 4 середні ділянки 15 аксіальних штирів 7. із феромагнітної проволоки легко намотується в Феромагнітні пластини 16, що представлені на один шар на технологічну оснастку. фіг. 9, виконані із покритою гумою внутрішньою Пропонований ротор хвильового електродвиповерхнею 23. Покрита гумою стрічка 22 заповнегуна є технологічним у виготовленні, має просту і на дрібнодисперсним порошком (на фіг не показанадійну конструкцію, яка забезпечує передачу 9 75744 10 значного моменту на вал. Надрук. 07.04.88 г., Бюл. № 13. Джерела інформації: 3. Пат. Російської Федерації № 2074491, МПК 1. А.с. СРСР № 875551, МПК Н02К 41/06. РоН02К 41/06. Електрична машина. - 3. № тор хвильового електродвигуна. -3. № 2871746/2494027926/07. - Надрук. 27.02.97 г. 07. - Надрук. 23.10.81 г., Бюл. № 39. 4. А.с. СРСР № 881946, МПК Н02К 41/06. 2. А.с. СРСР № 1387129, МПК Н02К 41/06. Хвильовий електродвигун. - 3. № 2582919/27-07. Хвильовий електродвигун. - 3. № 3888766/24-07. Надрук. 15.11.81 г., Бюл. № 42 (прототип). 11 Комп’ютерна верстка М. Клюкін 75744 Підписне 12 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