ДВУХФАЗНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ Российский патент 1994 года по МПК H02K17/00 

Изобретение относития к электромашиностроению и может быть использовано при производстве электрических машин, в частности при изготовлении асинхронных двигателей, предназначенных для питания от однофазной сети.

Известны двигатели малой мощности с явно полюсным статором и сосредоточенными обмотками на нем, например двигатели серии ДКВ. Двигатели отличаются простотой конструкции и технологичностью изготовления обмоток.

Основным недостатком этих двигателей является плохое использование магнитной системы. Эти двигатели имеют две фазы, расположенные на отдельных полюсах, причем на каждом полюсном делении размещаются два явно выраженных полюса (по одному на каждую фазу). В двигателе с двухполюсным, например магнитным, полем приходится размещать четыре явно выраженных полюса. При этом ширина полюсной дуги каждого полюса будет меньше половины полюсного деления.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является двигатель с разнесенными в аксиальном направлении двумя статорами, на полюсах которых располагаются катушки двух фаз.

Недостаток этих двигателей заключается в том, что поле каждой фазы действует на ротор только в той аксиальной части, где расположены ее полюса, т.е. использование магнитной системы тоже является неполным, что приводит к повышенному расходу активных материалов.

Целью изобретения является уменьшение расхода активных материалов электродвигателя при сохранении простоты и технологичности конструкции, присущих явно полюсным машинам.

Это достигается тем, что в двухфазном двухстаторном двигателе, содержащем ротор с короткозамкнутой обмоткой и два явно полюсных статора, расположенных соосно с ротором, аксиально друг к другу и смещенных в тангенциальном направлении один относительно другого на половину полюсного деления, каждый полюс разделен на две половины сквозным радиально-осевым зазором, соседние половины разных полюсов каждого статора соединены между собой с внешней стороны с помощью ярем, ярма двух статоров отделены друг от друга в аксиальном направлении немагнитным зазором, соседние половины полюсов разных статоров соединены между собой со стороны ротора полюсными наконечниками, выполненными прессованными из ферромагнитного порошка шириной в аксиальном направлении, равной сумме длин обоих статоров и аксиального зазора между ними.

На фиг.1 изображена активная часть предлагаемого электродвигателя, поперечный разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

В качестве примера выбран четырехполюсный двигатель. Он содержит два статора 1 и 2, сердечники которых включают в себя шихтованные полюса 3 и ярма 4, а также прессованные из ферромагнитного порошка полюсные наконечники 5. Статоры 1 и 2 повернуты в поперечном сечении один относительно другого на угол 90^о:р, где р - число пар полюсов машины. На каждом статоре расположены катушки своей фазы: на статоре 1 - катушки 6, на статоре 2 - катушки 7. Одна из фаз включена непосредственно в сеть, другая - через конденсатор. Каждый полюс состоит из двух половин, установленных с зазором. Соседние половины разных полюсов каждого статора соединены между собой с внешней стороны с помощью ярем 4, ярма двух статоров 1 и 2 отделены друг от друга в аксиальном направлении немагнитным зазором, соседние половины полюсов разных статоров соединены между собой со стороны ротора полюсными наконечниками 5, выполненными из ферромагнитного порошка, шириной в аксиальном направлении, равной сумме длин обоих статоров и зазора. При этом наконечники перекрывают в аксиальном направлении полюса обоих статоров. Ротор 8 имеет обычную для асинхронных двигателей конструкцию - шихтованный сердечник с короткозамкнутой обмоткой, выполняемой из алюминия путем литья под давлением.

Предлагаемый двигатель работает следующим образом.

Две фазы статоров 1 и 2, образованные катушками 6 и 7, создают два поля, пульсирующие со сдвигом во времени благодаря конденсатору в цепи одной из фаз. Так как полюс статора 3 смещен относительно полюсов статора 1 на четверть периода, сдвиг полей в пространстве также равен четверти периода. В результате образуется вращающееся поле, увлекающее ротор в сторону своего вращения. При этом силовые линии магнитного поля каждой фазы, замыкающиеся через полюса 3, ярма 4, распределяются по всей цилиндрической поверхности ротора как в осевом, так и в тангенциальном направлениях. Полюсная дуга каждого полюса формируется из двух полюсных наконечников 5, причем один и тот же полюсный наконечник является общим для двух половин полюсов, принадлежащих разным статорам и разнесенных по оси машины. В прессованных из порошка наконечниках поток может распространяться в любом направлении. На фиг. 1 и 2 пунктиром со стрелками показаны силовые линии поля, создаваемого катушками 6 статора 1, т.е. одной фазой статора. В результате поток каждой фазы оказывается распределенным как под всей полюсной дугой (см. фиг.1), так и по всей длине ротора 8 (см. фиг.2). Полюсные наконечники 5 в осевом направлении собирают потоки обоих статоров 1 и 2, направляя их на общий ротор, а в тангенциальном направлении поток каждого полюса рассредотачивают на поверхности ротора под двумя примыкающими наконечниками. Благодаря наличию сквозных радиальных зазоров по осям полюсов и отделению сердечников статоров друг от друга в аксиальном направлении силовые линии поля каждой фазы заходят в ротор, так как не могут обойти его ни через полюса, ни через ярмо "чухого" статора, наталкиваясь на зазор в этих полюсах и ярме.

Таким образом, предлагаемая конструкция явно полюсного двигателя обеспечивает максимальное использование активного объема машины, как и в двигателях с более сложной распределенной по пазам обмоткой. В то же время по сравнению с последними достигается упрощение технологии изготовления двигателя, обмоточно-изолировочного оборудования, повышение надежности работы двигателя за счет намотки катушек на каркас и отдельного изолирования.

Кроме того, поскольку длина силовых линий в полюсах невелика, можно допустить существенную концентрацию магнитного потока в них, уменьшить их поперечное сечение, что позволит снизить расход меди за счет уменьшения длины витка обмотки. Например, в четырехполюсном асинхронном двигателе предложенной конструкции мощностью 180 Вт, изготовленном на базе серийного двигателя КД 180-4/56 РК, достигнута экономия меди около 50%.

Использование: электротехника, электрические машины. Сущность изобретения: электродвигатель содержит два явно полюсных статора и ротор. Статоры установлены соосно с ротором и с аксиальным зазором по отношению друг к другу. Кроме того, статоры смещены относительно друга в тангенциальном направлении на половину полюсного деления. Каждый полюс статоров разделен на две части сквозным радиально-осевым зазором. С внешней стороны соседние части различных полюсов соединены ярмами, а со стороны ротора полюсными наконечниками. Полюсные наконечники выполнены прессованными из ферромагнитного порошка, а их аксиальный размер равен сумме длин обоих статоров и величины аксиального зазора между ними. 2 ил.

ДВУХФАЗНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ, содержащий ротор с короткозамкнутой обмоткой и два явно полюсных статора, которые установлены соосно с ротором и с аксиальным зазором по отношению друг к другу, а также смещены друг относительно друга в тангенциальном направлении на половину полюсного деления, с внешней стороны соседние полюса каждого статора соединены ярмами, отличающийся тем, что, с целью экономии активных материалов путем повышения коэффициента их использования, он снабжен полюсными наконечниками, каждый полюс статоров выполнен из двух частей, которые разделены сквозным радиально-осевым зазором, ярма статоров отделены друг от друга в аксиальном направлении немагнитным зазором, а соседние части различных полюсов обоих статоров соединены между собой со стороны ротора полюсными наконечниками, которые выполнены прессованными из ферромагнитного порошка, а их аксиальный размер равен сумме длин обоих статоров и величины аксиального зазора между ними.