Униполярный двигатель с катящимся ротором
Иллюстрации
Реферат
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
11 Ц 752651
Со1оз боветскнк
Социалистических
Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 01.11.77 (21) 2538727/24-07 с присоединением заявки №
123) Приоритет (43) Опубликовано 30.07.80. Бюллетень № 28 (45) Дата опубликования описания 30.07.80 (51) М. Кл.з
Н 02К 31/02
Н 02К 41/06
Государственный комит> (53) УДК 621.313.291. .3 (088.8) по делам изобретений н открытий (72) Автор изобретения
Д. А. Бут
Московский ордена Ленина авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (71) Заявитель (54) УНИПОЛЯРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С КАТЯЩИМСЯ
РОТОРОМ
Изобретение относится к электромашиностроению, а именно к конструкции униполярного двигателя с катящимся ротором.
Известен униполярный двигатель с катящимся ротором, содержащий систему воз- 5 буждения и цилиндрический ферромагнитный ротор, контактирующий с двумя параллельными электрически взаимно изолированными направляющими элементами, закрепленными на статоре и подключенными 10 к источнику тока (1).
В этой конструкции система возбуждения двигателя расположена на роторе и может выполняться как в электромагнитном варианте (катушки возбуждения), так и в 15 магнитоэлектрическом (постоянные магниты из высококоэрцитивного магнитного материала с встречной аксиальной магнитной полярностью). В случае применения на роторе магнитоэлектрической системы возбуждения питание осуществляется постоянным током.
Ротор такого двигателя опирается на направляющие элементы, контактируя с ними и образуя тем самым замкнутую электрическую цепь для подключенного к направляющим элементам источника тока.
Возникающие при протекании тока по ротору, находящемуся под воздействием магнитного поля возбуждения, электромагнитные силы создают вращающий момент на роторе, приводя его во вращение.
Основным недостатком такой конструкции двигателя является весьма низкий момент Относительно точки контакта ротора и направляющих элементов, так как система возбуждения расположена на роторе, и эквивалентная электромагнитная сила, приложенная в зонах контакта ротора и направляющих элементов, создает относительно точки .контакта момент, встречный моментам, создаваемым электромагнитными спламн на остальных участках ротора, Если же ротор помещен в эксцентричную замкнутую систему, образованную направляющими элемснтамп, то магнитное поле возбуждения несимметрично относительно центра ротора, с наибольшей концентрацией в области наименьшего зазора — зоне контактов, и c) ммарнып момент QTHocHTG;IbHQ точки контакта ротора и направляющих элементов может обратиться в нуль.
Целью изобретения является увеличение момента двигателя.
Цель достигается тем, что ротор выполНеН не менее, чем из трех электрических взаимно изолированных секторов, скрепленных друг с другом, например, с помощью обойм, установлс1ьных на участках, примыкающих к торцам ротора, а статор включавозбуждения H магнитомягкий сердечник, охватывающий ротор между зонами его контакта с направляющими элементами, причем ротор отделен от сердечника статора неравномерным зазором, наименьшая величина которого находится на линии контакта ротора с направляющими элементами.
На фиг. 1 представлен продольный разрез униполярного двигателя с катящимся ротором; на фиг. 2 — сечение по А-А фиг. 1.
Униполярный двигатель с катящимся ротором содержит систему возбуждения, выполненную в виде неподвижных катушек 1, закрепленных на магнитомягком сердечнике 2, который установлен в торцовых фланцах 3 н 4. В торцовых фланцах закреплены параллельно один другому направляющие элементы 5, выполненные в виде обойм, которые электрически взаимно изолированы один от другого при помощи изоляционных втулок б.
Ротор 7 выполнен из секторов 8, электрически взаимно изолированных тонкими изоляционными слоями 9. Секторы скреплены при помощи обойм 10, электрически изолированных от секторов ротора и установленных на участках, примыкающих к торцам 11 ротора. Скрепленные таким образом секторы установлены на валу 12 двигателя. Магнитомягкий сердечник статора охватывает ротор между зонами 13 его контакта с направляющими элементами. Ротор отделен от сердечника статора неравномерным зазором 14. Наименьшая величина этого зазора находится на линии 15 контакта ротора с направляющими элементами, Неподвижные катушки системы возбуждения включаются таким образом, что создают встречно-направленные в аксиальном направлении магнитные поля. Таким образом, в активной зоне рабочего воздушного зазора между ферромагнитным ротором и сердечником статора образуется радиальное униполярное магнитное поле, величина которого максимальна в зоне минимального воздушного зазора. Направляющие элементы подключаются к источнику тока.
Благодаря контакту одного из секторов ротора с подключенными направляющими элементами, по контактирующему сектору потечет в осевом направлении ток. Причем контактирующий сектор всегда будет в зоне максимального магнитного поля возбуждения. Взаимодействие тока, протекающего в осевом направлении по сектору, с радиальным магнитным полем создает электромагнитную силу. Эта сила в свою очередь создает момент, поворачивающий ротор вокруг линии его контакта со статором, благодаря чему ротор обкатывает внутреннюю расточку направляющих элементов.
При этом вал ротора вращается с частотой
60 вращейия меньшей, чем частота вращения точки контакта ротора и статора, т. е. происходит электромеханическая редукция частоты вращения.
Поскольку ток протекает только по одному сектору, находящемуся в зоне максимального магнитного поля возбуждения, то электромагнитная сила всегда создает однонаправленный относительно оси контакта момент, при этом наличие магнитомягкого средечника статора позволяет получить значение индукции магнитного поля возбуждения в рабочем зазоре значительно большей величины по сравнению с известной конструкцией при одних и тех же значениях тока возбуждения. Следовательно, электромагнитная сила, определяемая произведением индукции магнитного поля возбуждения и тока, протекающего в осевом направлении по ротору, а соответственно и момент, будут выше.
Катушки системы возбуждения могут включаться последовательно с направляюшими элементами.
Направляющие элементы и примыкающие к ним поверхности ротора могут выполняться в виде зубчатых зацеплений для уменьшения проскальзывания и увеличения поверхности электрического контакта.
Скорость вращения ротора можно регулировать плавным изменением величины тока в катушках системы возбуждения или величины тока, протекающего по ротору.
Изобретение позволяет увеличить момент униполярного двигателя с катящимся ротором.
Формула изобретения
Уннполярный двигатель с катящимся ротором, содержащий систему. возбуждения и цилиндрический ферромагнитный ротор, контактирующий с двумя параллельными, электрически взаимно изолированными направляющими элементами, закрепленными на статоре и подключенными к источнику тока, отл ич а ющи йся тем, что, с целью увеличения момента, ротор выполнен не меrtee, чем из трех электрических взаимно изолированных секторов, скрепленных один с другим, например с помощью обойм, установленных на участках, примыкающих к торцам ротора, а статор включает систему возбуждения и магнитом ягкий сердечник, охватывающий ротор между зонами его контакта с направляющими элементами, причем ротор отделен от сердечника статора неравномерным зазором, наименьшая величина которого находится на линии контакта ротора с направляющими элементами.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Патент США № 3.390.290, кл. 310 — 156, 1968.
1
15 иг. 1
А-А
Фиг. 2
Составитель В. Филатов
Текрсд A. Камышникова
Корректор А. Степанова
1зсдактор Г. Улыбина
Заказ 146176 Изд. № 389 Тираж 798 Подписное
НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, 51осква, 7К-35, Раушская наб., д. 4 5
Типография, пр. Сапунова, 2