бесколлекторный роторный электрический двигатель

Формула изобретения

Бесколлекторный роторный электрический двигатель, содержащий статор с обмоткой и ротор, вращающийся на подшипниках, отличающийся тем, что статор выполнен в виде тороида с внешней намоткой катушки, а ротор, вращающийся внутри статора на подшипниках, имеет постоянные магниты в виде цилиндров, расположенных по касательным к ротору.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано в электроприводах общепромышленных механизмов.

В основе действия известных электрических генераторов и двигателей лежит закон Фарадея об электромагнитной индукции, определяющий возникновение электродвижущей силы (ЭДС) в проводнике с током, находящимся в поперечном магнитном поле, либо возникновение в таком проводнике ЭДС индукции в случае движения проводника в поперечном магнитном поле (Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц. Электродинамика сплошных сред, 2 изд., М., 1982; Дж. Джексон, Классическая электродинамика, пер. с англ., М., 1965; Д.В. Сивухин, Общий курс физики, 2 изд., т.3, Электричество, М., 1983).

В электрических двигателях и генераторах постоянного тока используются статоры на основе постоянных магнитов и электромагнитов постоянного тока и роторы, обмотка которых соединена с коллектором, к ламелям которого через скользящие контакты (как правило, угольные или медно-угольные щетки) подключены проводники, связанные либо с источником постоянного тока при работе устройства в качестве мотора, либо с электрической нагрузкой при работе этого устройства в качестве генератора постоянного тока.

Недостатком известных устройств является необходимость использования в них коллекторов (или контактных колец) и скользящих контактов, снижающих надежность таких электродвигателей и генераторов постоянного тока.

Из известных наиболее близким по технической сущности является электрический двигатель, включающий ротор и статор, выполненный в виде цилиндрического магнитопровода, внутри которого размещены две секции из нескольких кольцевых магнитопроводов каждая, в первой секции закреплен первый, а во второй секции - второй ребристо-цилиндрические электропроводники, выполненные из медной фольги, внутренние концы первого и второго ребристо-цилиндрических магнитопроводников электрически соединены с внутренними медными кольцевыми электродами, а их внешние концы - с внешними медными кольцевыми электродами, ротор выполнен в виде ребристо-цилиндрического электромагнита, кольцевые ребра которого входят в пазы первого и второго электропроводников, в средней части ротора размещена катушка подмагничивания, один конец которой соединен с электродом первого электропроводника, а второй - к внешнему электроду второго электропроводника; кроме того, вместо электромагнита в роторе можно использовать постоянный магнит с большим значением коэрцитивной силы (Патент RU № 2391761, МПК H02K 31/00 от 10.06.10 г.).

Недостатком является сложная конструкция низкий силовой момент и КПД двигателя.

Предлагаемое изобретение направлено на увеличение момента силы тяги электродвигателя для облегчения его запуска. Это достигается вращением цилиндрических магнитов ротора в магнитном поле внешней обмотки тороида при подключении к источнику питания.

На фиг.1 изображена схема бесколлекторного роторного электрического двигателя. Двигатель содержит: тороидальный статор 1, на корпусе которого размещена проволочная обмотка 2, представляющая замкнутый соленоид-тороид. Внутри статора расположен ротор 3, вращающийся на подшипниках 4, на котором закреплены цилиндрические магниты 5.

Работа двигателя состоит в следующем. При подаче напряжения на тороидальные обмотки статора внутри корпуса возникает направленный магнитный поток, который воздействует на цилиндрические магниты ротора. Под действием возникающей магнитной силы от взаимодействия магнитных полей тороида статора и цилиндрических магнитов ротора, последний вращается, поворачиваясь в подшипниках, где установлен вал ротора. Вращающий момент, а следовательно, и скорость вращения вала зависит от напряжения на обмотках статора.

Применение бесколлекторного роторного электрического двигателя позволит увеличить вращающий момент на валу двигателя, обеспечить повышение его КПД за счет малого рассеивания магнитного поля в тороиде.

Технический результат данного изобретения достигается за счет того, что статор выполнен в виде тороида с внешней намоткой катушки, а ротор, вращающийся внутри статора на подшипниках, имеет постоянные магниты в виде цилиндров, расположенных по касательным к ротору.