11. 3. 3. Тороїдні двигуни [39]

Тороїдні електродвигуни – спільна назва електродвигунів різних типів: асинхронних з масивним феромагнітним ротором, гістерезисних та двигунів з постійними магнітами, об'єднаних наявністю в конструкції тороїда, який має намотану у загальному випадку багатофазну обмотку спірального типу (кільцеву або граммівську). Використання тороїда дозволяє створити плоскі електродвигуни, прості за конструкцією й технологією виготовлення, а спіральна тороїдна обмотка – виконати багатополюсну систему для мініатюрних електродвигунів малої потужності на тороїдах малого розміру, у яких неможливо або важко виконати велику кількість полюсів іншими способами. Таким чином, за допомогою тороїдних двигунів можливо одержати достатньо низькі швидкості обертання ротора без застосування редукторів.

Статорна обмотка тороїдного двигуна може намотуватись як вручну, так і на верстатах для намотування тороїдів (СНТ-5, СНТ-8, СНТ-12). Ці верстати дозволяють намотувати дротом 0,05-0,4мм тори з найменшим внутрішнім діаметром 5-20мм.

При виконанні такої обмотки на торі з внутрішнім діаметром 12мм можливо виготовити звичайним способом не більше 8 полюсів, а за допомогою спіральної обмотки – кілька десятків.

На рис. 11.7 наведені обмотка й принцип створення полюсів та векторна діаграма МРС (рис. 11.7., б).

а) б) в)

Рис. 11.7. Обмотка (а) векторна діаграма МРС (б) та принцип створення полюсів (в) тороїдного двигуна

Виконання обмотки на гладкому тороїді – статорі сприяє усуненню втрат від зубцевих гармонічних.

а) б)

Рис. 11.8. Конструктивні схеми тороїдних двигунів з двобічним торцевим (а) та порожнистим (б) ротором

У зв'язку з особливістю розташування обмотки з торців обох боків тороїда частіше виконується конструкція з двобічним торцевим розташуванням ротора (рис.11.8, а). В деяких випадках доцільна звичайна конструкція (рис.11.8, б). На валу з обох боків тороїда розташовуються феромагнітні диски з магнітом'якого матеріалу. При виконанні гістерезисного синхронного двигуна ротор виготовляється з магнітотвердого матеріалу. Тороїди та тори виготовляються або навиванням зі стрічкової сталі 3412, 3421, холоднокатаної сталі, або з магнітом'якого фериту.

Іноді на кінцях тора виконують пази для виготовлення двошарової обмотки. Обмотка може виконуватись одношаровою або двошаровою. Двошарова має переваги, оскільки може виконуватись зі скороченим кроком для зменшення просторових гармонічних в кривій поля.

11. 4. Методи керування асинхронними виконавчими двигунами

Виконавчі асинхронні двигуни, як це видно з розгляданих конструкцій, на статорі мають дві окремі обмотки, зсунуті у просторі. Обмотка збудження постійно з'єднана з напругою мережі. На обмотку керування подається сигнал керування.

Для змінення швидкості обертання асинхронного виконавчого двигуна змінюють ступінь еліптичності магнітного поля від колового до пульсуючого. При максимальному сигналі керування поле колове. Зі зменшенням сигналу воно стає еліптичним, а при відсутності сигналу керування – пульсуючим.

Способи керування швидкістю обертання ротора виконавчого асинхронного двигуна (способи керування) витікають з теорії про форму обертового магнітного поля. Керування здійснюється зміною напруги на обмотці керування (амплітудний спосіб), фази між напругами керування та збудження (фазовий спосіб), просторового кута між обмотками керування й збудження (просторовий спосіб), або зміною за фазою й амплітудою (амплітудно-фазовий спосіб), комбінований. В останньому випадку іноді вмикають конденсатор не тільки в ланцюг збудження, а й у ланцюг керування. При цьому у зв'язку з компенсацією індуктивності обмотки керування з'являється можливість знизити напругу , тобто зменшити потужність керування , що дуже важливо у зв'язку з обмеженою потужністю джерела керуючого сигналу.