13.3. Волновой электродвигатель с внутренним статором
Волновые электродвигатели осуществляют вращение ротора с пониженной скоростью под действием магнитного поля, создаваемого обмоткой статора.
Решим задачи повышения технологичности при изготовлении, упрощения конструкции и повышения электромагнитного момента волнового электродвигателя (регистрационный номер заявки 2292107).
Волновой электродвигатель с внутренним статором (см. рис. 13.4) состоит из цилиндрического сердечника статора 1 и ротора 5, выполненного в виде полого цилиндра, охватывающего сердечник статора 1 по наружной поверхности 6, и гибкого магниточувствительного элемента 7, расположенного между сердечником статора 1 и ротором 5. Каждая секция обмотки состоит из пары противоположно размещенных обмоток, каждая из которых размещена в двух смежных пазах сердечника статора.
Рис. 13.4. Поперечное сечение волнового электродвигателя
с внутренним статором
Гибкий магниточувствительный элемент 7 выполнен с возможностью изгибания в радиальном направлении без изменения своей длины.
Наружная поверхность 14 магниточувствительного элемента 7 и внутренняя поверхность 13 полого ротора 5 выполнены с большим коэффициентом трения.
В частности, наружная поверхность 14 магниточувствительного элемента 7 и внутренняя поверхность 13 полого ротора 5 выполнены рифлеными с насечкам (не показаны).
В наружных пазах статора уложена трехфазная обмотка, состоящая из секций 2, 3 и 4.
На рис. 13.5 показано поперечное сечение волнового электродвигателя, у которого запитанные током секции обмотки статора отмечены темным тоном. Стрелками показано направление вращения магнитного поля статора при переключении секций обмотки и направление вращения ротора.
Рис. 13.5. Поперечное сечение волнового электродвигателя
с внутренним статором и запитанными обмотками статора
Гибкий магниточувствительный элемент 7 контактирует без проскальзывания с полым ротором 5 и с наружной поверхностью 6 сердечника статора 1, причем между участками 8 и 9 магниточувствительного элемента 7 и сердечника статора 1, а также между участками 10 и 11 элемента 7 и ротором 5 имеется зазор 12.
Контактирующие с наружной поверхностью 6 сердечника статора 1 участки 10 и 11 магниточувствительного элемента 7 расположены между контактирующими с внутренней поверхностью 13 ротора 5 участками 8 и 9 магниточувствительного элемента 7.
Волновой электродвигатель работает следующим образом.
Осуществляется последовательная запитка током секций 2, 3 и 4 трехфазной обмотки статора. Вследствие этого происходит последовательное изгибание магниточувствительного элемента 7 в радиальном направлении с притяжением одних его участков к сердечнику статора 1 и прижиманием других его участков к внутренней поверхности ротора с передачей на него электромагнитного момента.
Так, при запитке секций 3 и 4 обмотки статора током происходит притяжение участков 10 и 11 магниточувствительного элемента 7 к наружной поверхности 6 сердечника статора 1. Поскольку элемент 7 выполнен с возможностью изгибания в радиальном направлении без изменения своей длины, то участки 8 и 9 магниточувствительного элемента 7 прижимаются к внутренней поверхности 13 полого ротора 5. При этом между участками 10 и 11 магниточувствительного элемента 7 и внутренней поверхностью 13 полого ротора 5, а также между участками 8 и 9 элемента 7 и наружной поверхностью 6 сердечника статора 1 образуется зазор 12.
Поскольку между контактирующими участками магниточувствительного элемента с внутренней поверхностью ротора и наружной поверхностью сердечника статора отсутствует проскальзывание, а наружная поверхность элемента 7 и внутренняя поверхность полого ротора 5 выполнены с большим коэффициентом трения, то происходит передача электромагнитного момента от элемента 7 к ротору при последовательной запитке током секций 2, 3 и 4 трехфазной обмотки статора.
При последовательном переключении секций 2, 3, 4 обмотки статора создается вращающееся с частотой ωс магнитное поле. При этом формируется волна изгибания магниточувствительного элемента, вследствие чего обеспечивается вращение ротора с частотой ωр значительно ниже частоты вращения магнитного поля в направлении, показанном стрелкой.
Предлагаемый волновой электродвигатель с внутренним статором технологичен в изготовлении, обладает простой и надежной конструкцией сердечника статора и ротора, характеризуется легкостью соединения внешней поверхности ротора с приводимым в действие механизмом, обеспечивая передачу значительного электромагнитного момента на ротор.
Расположение полого ротора снаружи магниточувствительного элемента позволяет:
устранить зазор между этим элементом и наружной поверхностью сердечника статора, что приводит к увеличению силы притяжения между ними при питании обмотки током, а значит, и к увеличению электромагнитного момента двигателя;
выполнить ротор из любого электротехнического материала – магнитного или немагнитного;
выполнить ротор со значительной толщиной стенок; толстостенный ротор позволяет передавать значительный электромагнитный момент без механических деформаций;
присоединять к наружной поверхности ротора нагрузку, например шкив приводного устройства.