двигатель постоянного тока
Классы МПК: | H02P6/14 электронные коммутаторы H02K29/00 Двигатели или генераторы с бесконтактной коммутацией, осуществляемой, например, с помощью газоразрядных, электронных или полупроводниковых приборов |
Автор(ы): | Плотников П.К., Мельников А.В. |
Патентообладатель(и): | Мельников Андрей Вячеславович |
Приоритеты: |
подача заявки:
2001-08-13 публикация патента:
20.06.2003 |
Изобретение относится к области электромашиностроения, а именно к бесконтактным электрическим двигателям постоянного тока. Технический результат изобретения, заключающийся в создании бесконтактных устройств без электронных схем коммутации, достигается путем того, что в двигателе постоянного тока, содержащем якорь в виде пакета магнитомягкого железа и обмотки, закрепленных на валу, а также шарикоподшипниковые опоры, установленные в подшипниковых щитах, якорь размещен в поле закрепленного на корпусе статора в виде пакета магнитомягкого железа с обмоткой возбуждения радиального направления, якорь и статор помещены в герметичный корпус с вакуумплотными подшипниковыми щитами, заполненный инертными газами, в состав двигателя постоянного тока введены катоды, аноды и нити накала, причем на электроизоляционной втулке, укрепленной на подшипниковом щите, размещен неподвижный катод, и на ней укреплена нить накала данного катода, против него по радиусу к оси вращения на валу якоря с помощью электроизоляционного электродержателя закреплены пластинчатые аноды, образующие цилиндрическую поверхность, в количестве 2n штук, где n
3, на этом же электроде держателе по концентрической цилиндрической поверхности меньшего радиуса укреплены 2n пластин подвижных катодов, расположенных против соответствующих пластин подвижных анодов, на электроизоляционной втулке, укрепленной на подшипниковом щите, размещены также нити накалов подвижных катодов, а также неподвижный анод, противолежащий по отношению к неподвижному катоду и обращенный рабочей поверхностью в сторону подвижных катодов от оси вращения вала, при этом к диаметрально противоположным пластинам подвижных анодов и катодов подсоединены начала и концы соответствующих секций обмотки якоря, при этом неподвижный катод соединен с отрицательным, а неподвижный анод с положительным гермовыводами, предназначенными для подключения источника питания якоря. 3 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

Формула изобретения
Двигатель постоянного тока, содержащий якорь в виде пакета магнитомягкого железа и обмотки, закрепленных на валу, а также шарикоподшипниковые опоры, установленные в подшипниковых щитах, при этом якорь размещен в поле закрепленного на корпусе статора в виде пакета магнитомягкого железа с обмоткой возбуждения радиального направления, отличающийся тем, что якорь и статор помещены в герметичный корпус с вакуумплотными подшипниковыми щитами, заполненный инертными газами, в состав двигателя постоянного тока введены катоды, аноды и нити накала, причем на электроизоляционной втулке, укрепленной на подшипниковом щите, размещен неподвижный катод и на ней укреплена нить накала данного катода, против него по радиусу к оси вращения на валу якоря с помощью электроизоляционного электродержателя закреплены пластинчатые аноды, образующие цилиндрическую поверхность, в количестве 2n штук, где n
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области бесконтактных двигателей постоянного тока и может быть использовано в приборостроении и других отраслях науки и техники. Уровень техники в данной области характеризуется следующими техническими решениями. Известна электрическая машина постоянного тока [Пат. РФ 2077106, Н 02 К 23/04, БИ 10, 1997], содержащая станину статора, ротор с медной обмоткой и валом и коллектор, которая снабжена корпусом и сверхпроводящими магнитами, закрепленными между корпусом и станиной, обмотка крепится на валу при помощи стеклонитей и эпоксидной смолы, а станина и вал выполнены из немагнитной стали. Недостатком данной электрической машины постоянного тока является наличие коллекторного узла, снижающего ее надежность. Известен бесконтактный двигатель постоянного тока [Пат. РФ 2075821, Н 02 Р 6/00, 6/14, БИ 8, 1997], содержащий двухфазную обмотку, секции которой соединены по мостовой схеме, а вершины мостовой схемы обмотки подсоединены к шинам питания через ключи электронной схемы коммутации, управляемой от четырех датчиков положения ротора двигателя, при этом электронная схема коммутации выполнена в виде двух р-n-р силовых транзисторов и двух n-р-n силовых транзисторов, соединенных через схему управления. Недостатком бесконтактного двигателя постоянного тока является наличие электронной схемы коммутации обмоток, увеличивающей массу и габариты двигателя и снижающей его надежность. Известен двигатель постоянного тока, состоящий из пакета железа и обмотки якоря, закрепленных на валу, содержащем шарикоподшипниковые опоры, установленные в подшипниковых щитах, при этом якорь размещен в поле закрепленного на корпусе статора в виде пакета железа с обмоткой возбуждения радиального направления, щеточно-коллекторного узла, предназначенного для коммутации тока якоря [1]. Недостатками данного устройства, принятого за наиболее близкий аналог предлагаемого изобретения, являются недостаточные надежность и долговечность, обусловленные быстрым износом щеточно-коллекторного узла. Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности и долговечности двигателя постоянного тока. Техническим результатом реализации данного изобретения может явиться создание бесколлекторных (бесконтактных) устройств, например гироскопических приборов, в которых не требуется применение электронных схем коммутации. В силу этого в них снижаются масса, габариты, энергопотребление и повышается надежность. Поставленная задача решается за счет того, что двигатель постоянного тока, содержащий якорь в виде пакета магнитомягкого железа и обмотки, закрепленных на валу, а также шарикоподшипниковые опоры, установленные в подшипниковых щитах, при этом якорь размещен в поле закрепленного на корпусе статора в виде пакета магнитомягкого железа с обмоткой возбуждения радиального направления, якорь и статор помещены в герметичный корпус с вакуум-плотными подшипниковыми щитами, заполненный инертными газами, в состав двигателя постоянного тока введены катоды, аноды и нити накала, причем на электроизоляционной втулке, укрепленной на подшипниковом щите, размещен неподвижный катод, на этой же втулке укреплена нить накала этого катода, против него по радиусу к оси вращения на валу якоря с помощью электроизоляционного электрододержателя закреплены пластинчатые аноды, образующие цилиндрическую поверхность, в количестве 2n, где


Исполнительный (рабочий) орган может находиться во внутренней части двигателя. В частности, таким рабочим органом может быть ротор гироскопа или генератор переменного тока. В других случаях передача вращающего момента может производиться от вала 1 к исполнительному органу через посредство бесконтактной, например магнитной, муфты. Двигатель в силу свойства обратимости электрических машин [1] может работать в режиме генератора. Достоинствами электрической машины с бесконтактным токоподводом являются повышенные надежность и долговечность его работы. При плотности тока 5-10 А/см2 и при силе тока 1,5-3 А обеспечивается длительный режим работы электродов с долговечностью порядка 5 тыс. часов [4] и более. Напряжение накала может составлять 6,3 В, анодное напряжение U порядка 10 В [2, с.305] - в силу действия закона Пашена, когда расстояния между анодами и катодами невелики (

1. Бертинов А.И. и др. Специальные электрические машины. - М.: Энергоиздат, 1982. - 552 с. 2. Бекк А. Электронные лампы. Теория и конструирование. - М.: Сов. радио, 1958. - 628 с. 3. Шампе Р. Физика и техника электровакуумных приборов, т.2. - М.: Энергия, 1964. - 448 с. 4. Терещук P. M. и др. Справочник радиолюбителя. - Киев: ГИТТЛ УССР, 1960. - 840 с.
Класс H02P6/14 электронные коммутаторы
Класс H02K29/00 Двигатели или генераторы с бесконтактной коммутацией, осуществляемой, например, с помощью газоразрядных, электронных или полупроводниковых приборов