Вентильные двигатели с постоянными магнитами применяются в электроприводах как прямого действия, в которых отсутствует редукция скорости вращения приводимого механизма, так и с механическим редуктором.
Возможна конструкция магнитоэлектрического вентильного двигателя с магнитным редуктором, встраиваемым, как говорят разработчики, в его «пустое место» [1, 2].
В основе такой конструкции лежит свойство магнитного редуктора с двумя воздушными зазорами, разделенными ферромагнитным ротором со сквозными пазами (модулятором), создавать в каждом воздушном зазоре силовое взаимодействие только определенных гармоник (одного порядка) магнитного поля. У конкретного воздушного зазора имеется только одна своя рабочая гармоника, причем рабочая гармоника другого зазора пропускается данным зазором «транзитом» без силового функционального отклика.
В такой совмещенной электрической машине ротор вентильного двигателя будет одновременно и ротором магнитного редуктора (рис. 1).
На статоре располагается как обмотка переменного тока вентильного двигателя, так и многополюсные магниты редуктора.
Обмотка и магниты внутреннего (быстроходного) ротора имеют одинаковое число пар полюсов p. У многополюсных магнитов на статоре число пар полюсов равно p1 . Тихоходный ротор (модулятор) имеет число ферромагнитных стержней z. Справедливо равенство z – p1 = p.
На поверхности, ограничивающие немагнитные зазоры, электромагнитное поле будет оказывать силовое воздействие в виде соответствующих электромагнитных моментов. Рассмотрим подходы к расчету этих моментов, используя метод натяжения [3] как универсальную физическую и математическую концепцию определения электромагнитных сил, воздействующих на материальные объекты произвольной формы и природы.
Электромагнитный момент М, действующий на поверхность расточки статора, рассчитываем, полагая, что эта поверхность является частью замкнутой поверхности, охватывающей весь сердечник статора. В соответствии с методом натяжения справедлива формула: