co,=a =i, (2.77)

где D,j и - диаметры окружностей катания направляющих и катков.

Для определения вращающего момента на выходном валу двигателя необходимо из (2.74) найти

P,=J f/s, . (2.78)

где - проекция силы /э (2.73) на ось д; us - элемент активной поверхности ротора.

В общем виде для рассматриваемой конструкции двигателя формула вращающего момента может быть записана следующим образом: ,

Л1з2=/вФпФс51пу, (2.79)

где fee - коэффициент, зависящий от конструктивных параметров и величины эксцентриситета; при отсутствии эксцентриситета ks =0; у - угол между осью потока Ф;. и продольной осью ротора d.

Как видно, момент Мэг-О при отсутствии потока подмагничивания Фп (вращающееся поле симметричное) или эксцентриситета ротора и статора.

У синхронных микродвигателей с катящимся ротором другой конструкции электромагнитный момент может иметь кроме активной (2.79) реактивную составляющую, изменяющуюся по закону sin 2у.

Как у всех синхронных микродвигателей, при увеличении момента сопротивления М ротор продолжает вращаться с прежней скоростью, но точка соприкосновения отстает от оси поля на больший угол. Если момент М превысит максимум Mgg, то ротор выходит из синхронизма.

Однако у микродвигателей с катящимся ротором, имеющих гладкие катки и направляющие, возможен еще один случай выхода из синхронизма. Соотношение скоростей (2.77) справедливо при качении без проскальзывания. Если поверхности направляющих и катков зубчатые, то проскальзывание невозможно. При гладкой поверхности проскальзывание отсутствует, если

F,<F (2.80)

где Р. - сила трения скольжения в точке соприкосновения (рис. 2.68, б).

Значит, если момент сопротивления М достигает такой величины, что для создания вращающего момента М2=М требуется сила Рд, большая чем Рте. т. е. нарлшается условие (2.80), то начинается проскальзывание катков по направляющим и двигатель переходит в асинхронный режим:

Микродвигатели с катящимся ротором имеют хорошие динамические характеристики: при частоте /=50 Гц время пуска составляет порядка 0,01 с, реверса - (0,0150,025) с, так как электромеханическая постоянная времени двигателя, пропорциональная моменту инерции вращающихся частей и их скорости, весьма мала. Объясняется это тем, что ротор вращается относительно своего центра с очень малой скоростью со.. Центр ротора вращается вокруг центра статора с большой скоростью со, но при малом эксцентриситете радиус вращения и соответственно момент инерции незначительный.

При остановке двигателя выключением переменного напряжения статора происходит самоторможение ротора за счет большой силы притяжения к статору, создаваемой полем подмагничивания в точке соприкосновения.

Наряду с преимуществами следует отметить некоторые недостатки микродвигателей с катящимся ротором. Конструкция двигателя вообще и механизма передачи вращения в частности довольно сложная, что связано со специфическим несоосным вращением ротора. Центробежные силы, возникающие за счет вращения центра ротора относительно центра статора, вызывают вибрации, шумы и неравномерность мгновенной скорости вращения ротора.

Волновые микродвигатели

Синхронные волновые микродвигатели представляют собой конструктивное объединение электрической машины и волновой зубчатой передачи. Особенность конструкции таких двигателей заключается в том, что они имеют гибкий, деформирующийся в радиальном направлении ротор, непосредственно на поверхность которого крепится гибкий зубчатый венец волновой передачи.

Электромашинная часть волнового двигателя создает вращающий момент и является электромагнитным генератором механических волн деформации для волновой передачи.

Конструкцию и принцип действия синхронного волнового двигателя рассмотрим на примере машины реактивного типа [25].

На рис. 2.69 изображена схема конструкции синхронного волнового реактивного двигателя с радиально-осевым замыканием магнитного потока. В корпусе / укреплены П-образные ферромагнитные сердечники 2 статора. На сердечниках расположены сосредоточенные катушки 3, образующие двух- или трехфазную обмотку переменного тока, предназначенную для создания в воздушном зшоре вращающегося магнитного поля. Жесткий зубчатый венец 8 волновой передачи закреплен на внутренней поверхности статора. Ротор 4 представляет собой гибкий тонкостенный стакан, выполненный из металла или пластмассы и укрепленный на выходном валу 9. На внешней поверхности ротора крепится гибкий зубчатый венец 7 волновой передачи. Внутренний магнитопровод состоит из отдельных ферромагнитных секторов 5, которые могут перемещаться в радиальном направлении и дефор-

мировать ротор. К внутренней поверхности ротора они прижимаются центрирующими эластичными кольцами б. . При подаче переменного напряжения на обмотки статора в воздушном зазоре создается вращающееся со скоростью C0i=2n-

магнитное поле Ф. Первая гармоника индукции Вес этого поля при

Рис. 2.69. Схема конструкции синхронного волнового микродвигателя реактиввого тапа с радиально-осевым замыканием магнитного потока

числе пар полюсов обмотки р= 1 изображена на рис. 2.70, а. В поле на секторы внутреннего магнитопровода действуют силы электромагнитного притяжения к статору. Эпюра сил электромагнитного притяжения /эм, построенная с учетом (2.79), также изображена на рис. 2.70, а. Секторы смещаются в радиальном направлении, дефор-

p=Z t/=2

Ч S) £)

Рис. 2.70. Распределение индукции и сил притяжения вдоль окружности ротора

волнового двигателя