2.1.2 Малоинерционные двигатели.

Рассмотрим, в качестве примера, структуру привода поступательно движущейся каретки (рис 2.6)

На рис.2.6

1. ротор электродвигателя

2. соединительная муфта

3. шестерня с числом зубцов z₃

4. колесо с числом зубцов z₄

5. винтовой механизм

6. исполнительное звено – каретка

При быстром разгоне системы привод-каретка момент двигателя тратится, в основном, на преодоление инерции системы

где J_пр– приведенный к валу двигателя момент инерции системы,

– угловое ускорение вала двигателя.

Приведенный к валу двигателя момент инерции системы*, без учета инерции валов, винта и зубчатых колес, будет

(2.8),

где – передаточное число зубчатой пары 3, 4; ,

– передаточное число пары винт-гайка, = φ/s,

φ – угол поворота винта,

s– перемещение каретки (гайки),

при φ=2π и однозаходном винте с шагом , , тогда (рад/м)

m₆ – масса каретки,

J₁ иJ₂ – моменты инерции ротора 1 двигателя и муфты 2, соответственно.

Анализируя формулу (2.8) видим, что несмотря на то, что масса ротора много меньше массы каретки, ротор, по сравнению с кареткой, может оказывать большее влияние на приведенный момент инерции системы.

В быстродействующих системах с ε=max,Jпр должен быть сведен кmin, что достигается, в частности, применением малоинерционных двигателей.

_____________________________________________________________________________

*Понятия приведенный момент инерции и приведенная масса - одни из главных в механике. и определяются исходя из баланса кинетической энергии звеньев механизма. Например, если звено движется поступательно, его кинетическая энергия . Кинетическая энергия этого звена, приведенная к вращающемся валу. Приравнивая, получим,, где- передаточное отношение механизма передающего движение от звена, движущегося поступательно, к вращающемуся валу.

Двигатели с малым моментом инерции ротора строятся по 3 - м схемам (рис. 2.7)

а) б) в)

Рис. а) – двигатель с цилиндрическим полым ротором. Ротор в виде тонкостенной цилиндрической оболочки 1 сделан, например, из стеклопластика, провода обмотки ротора залиты в теле оболочки. Внутренний магнитопровод 2 неподвижен, в отличие от вращающегося магнитопровода 6 на рис 2.4 а). Вследствие малой массы, ротор имеет небольшой момент инерции.

Рис. б) – двигатель с дисковым ротором. Ротор 3 выполнен в виде тонкого диска. Провода обмоток заложены внутри диска. Все магниты 4 и магнитопровод 5 неподвижны. Коллектор 6 - торцевого типа. Ротор легкий, с малым моментом инерции.

Рис. в) - двигатель с ротором малого диаметра. Ротор 7 выполнен в виде вала, на поверхности которого закреплены проводники обмотки. Вследствие малого диаметра, ротор имеет небольшой момент инерции

2.1.3 Вентильные обращенные двигатели постоянного тока:

Механический коммутатор, в виде коллектора со щеточным аппаратом, существенно снижает надежность и ресурс работы двигателя, т.к имеет место износ щеток и коллектора. Искрение в коммутаторе приводит к появлению электромагнитных помех. Поэтому лучше коммутировать токи другим способом, например, с помощью электронного коммутатора (электронных ключей). Для этого делают обращенные двигатели – элементы статора и ротора меняют местами, на ротор ставят магниты 1, а на статоре располагают обмотки 2 (рис. 2.8). Токи в обмотке коммутируют электронными переключателями – ключами 3.

Ключи получают управляющий сигнал от датчика угла поворота ротора 4.

Такие, или другие, схожие по принципу действия двигатели, довольно широко применяются в современных транспортных и других машинах, например, в виде кольцевого двигателя, встроенного в колесо.