ОДНОФАЗНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ ИНДУКТОРНОГО ТИПА Российский патент 1995 года по МПК H02K1/17 H02K19/06 

Изобретение относится к электротехнике, а точнее к электрическим машинам для бытовой техники, например для стиральных машин.

Известен однофазный синхронный реактивный двигатель, содержащий набранный из пластин сердечник статора с обмоткой в виде двух катушек, образующих одинаковые соседние полюса. Ротор, сердечник которого также набран из пластин, вращается внутри статора. Полюса, разделенные на группы, образуют замкнутые магнитопроводы. Магнитопроводы отдельных полюсов ограничены контурами соседних групп (Европейский патент N 0343845, кл. Н 02 К 19/06, 27.05.88).

Недостатком данного двигателя является отсутствие гарантированного пускового момента.

Известен однофазный электродвигатель индукторного типа, возбуждаемый от постоянных магнитов, содержащий зубчатые магнитопроводы безобмоточного ротора и статора, выполненного с полюсами и обмоткой (авт. св. СССР N 465698, кл. Н 02 К 19/06, опублик. 1975).

Недостатком данного двигателя, взятого за прототип, является плохое использование активного объема, так как магнитопровод статора выполнен из двух половинок и имеет дополнительный зубец для фиксации ротора в стартовом положении.

Изобретение направлено на уменьшение габаритов электродвигателя.

Для этого в однофазном электродвигателе индукторного типа, возбуждаемом от постоянного магнита, содержащем зубчатые магнитопроводы безобмоточного ротора и статора, выполненного с полюсами и обмоткой, согласно изобретению постоянный магнит закреплен на боковой стенке паза магнитопровода статора и выполнен с согласной с полюсом намагниченностью.

В отличие от прототипа в предлагаемом электродвигателе магнитопровод статора выполняется из одной части, т.е. более технологичен, а размещение постоянного магнита с согласной с полюсом намагниченностью на боковой стенке паза позволяет уменьшить габариты магнитопровода статора и тем самым повысить удельные показатели двигателя.

Известны бесконтактная синхронная машина, во впадинах между одноименными полюсами которой установлены постоянные магниты (авт. св. СССР N 213956, кл. Н 02 К 19/06, опублик. 1968), и синхронная реактивная электрическая машина, в пазах магнитной системы которой установлены постоянные магниты (авт. св. СССР N 1023560, кл. Н 02 К 19/06, опублик. 1983). Однако в обеих машинах постоянные магниты, установленные на оси паза, имеют встречную, а не согласную намагниченность с полюсами статора. Это приводит к улучшению удельных показателей машин. Однако при питании заявляемой машины однополярными импульсами тока от управляемого источника пусковые токи размагничивают постоянные магниты и тем самым полностью нейтрализуют достоинства указанных технических решений.

На чертеже показан электродвигатель, поперечное сечение.

Однофазный электродвигатель индукторного типа содержит магнитопровод статора 1 и магнитопровод ротора 2, набранные из пластин электротехнической стали, и неподвижную обмотку 3 управления, которая расположена в пазу 4. На магнитопроводе выполнены зубцы 5 статора и 6 ротора. На боковой стенке зубцов 5 закреплены постоянные магниты 7. Полярность N, S постоянных магнитов 7 согласована с направлением токов в обмотке 3 (направление токов обозначено крестиком и точкой) и магнитным потоком (направление потока от обмотки показано линией со стрелками).

При обесточенной обмотке под действием синхронизирующего момента от постоянных магнитов 7 ротор занимает стартовое положение, показанное на чертеже. В этом положении магнитное сопротивление магнитной системы по отношению к постоянным магнитам является минимальным. При подаче однополярного импульса тока в обмотку 3 возникают магнитные силы тяжения зубца 6 ротора 2 к ближайшему зубцу 5 статора 1, на боковой стенке которого закреплен постоянный магнит 7. Под действием вращающего момента ротор начинает вращение в сторону зубца 5, на ближайшей стенке которого установлен магнит 7. Ток в обмотке 3 протекает до тех пор, пока ротор 2 при своем вращении не достигнет углового положения, в котором обращенный к зазору угол А ближайшего зубца 6 ротора по мере вращения пересечет прямую, соединяющую точки В и 0. При дальнейшем вращении ротора 2 за счет накопленной кинетической энергии обмотка 3 должна быть обесточена до тех пор, пока зубцы ротора не займут положение, в котором совпадают оси симметрии зубцов 6 ротора 2 и пазов статора 1. Следующий импульс тока увеличивает частоту вращения ротора, и, таким образом, двигатель постепенно выходит на заданный режим работы. Такое питание обмотки обеспечивает надежный запуск двигателя и однонаправленное вращение ротора.

Положительный эффект от постоянного магнита, закрепленного на боковой стенке зубцов, обусловлен уменьшением габаритных размеров двигателя и повышением технологичности конструкции. При этом постоянный магнит наряду с обеспечением стартового положения ротора, находясь в зоне магнитного поля обмотки, участвует в создании вращающего момента двигателя. Рассмотрим влияние постоянного магнита на вращающий момент двигателя на примере работы одного полюса.

При вращении ротора 2 импульс тока подается в обмотку в тот момент, когда ось симметрии зубца 6 ротора 2 совпадет с осью симметрии паза статора 1. При дальнейшем вращении помимо притяжения зубцов 6 и 5 зубцы 6 ротора 2 взаимодействуют с постоянным магнитом, находящимся в зоне магнитного поля обмотки 3 и расположенным на ближайшей боковой стенке зубца 5 статора 1, в направлении которой вращается ротор. Ток в катушке 3 протекает до тех пор, пока зубцы 6 ротора 2 не достигнут углового положения, в котором обращенный к воздушному зазору ближайший угол А зубца 6 ротора по мере вращения пересекает прямую, соединяющую точки В и О. При дальнейшем вращении ротора обмотка 3 обесточена до тех пор, пока зубцы ротора вновь не займут положение, соответствующее моменту подачи импульса тока. При обесточенной катушке 3 на ротор действует тормозной момент, обусловленный только магнитным полем постоянного магнита. Однако, учитывая квадратичную зависимость вращающего момента от индукции магнитного поля, можно сделать вывод о том, что вращающий момент, обусловленный взаимодействием постоянного магнита и зубца ротора, в случае согласно включенной катушки, усиливающей поле постоянного магнита, значительно выше тормозного момента от постоянного магнита при обесточенной катушке. Таким образом, установка на боковой стенке паза постоянного магнита, согласной с полюсами намагниченности, позволяет увеличить вращающий момент электродвигателя, либо при том же значении вращающего момента снизить намагничивающую силу катушки. При этом уменьшаются расход обмоточного провода и габариты электродвигателя.

Использование: в электротехнике, а точнее в электрических машинах для бытовой техники, например для стиральных машин. Сущность изобретения: однофазный электродвигатель индукторного типа содержит магнитопроводы статора 1 и ротора 2 с зубцами и пазами и неподвижную обмотку 3 управления, расположенную в пазу 4. На боковой стенке зубцов 5 статора закреплены постоянные магниты с согласной с полюсами намагниченностью. Изобретение позволяет повысить удельные показатели в электрической машине. 1 ил.

ОДНОФАЗНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ ИНДУКТОРНОГО ТИПА, содержащий постоянный магнит, зубчатый безобмоточный ротор и статор, имеющий полюса и обмотку, отличающийся тем, что постоянный магнит закреплен на боковой стенке паза между соседними полюсами, а ось намагниченности постоянного магнита направлена согласно намагниченности полюсов.