СИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ Российский патент 1995 года по МПК H02K21/00 

Изобретение относится к электротехнике, а следовательно к синхронным электродвигателям, и может быть использовано как в силовых электроприводах, так и в различных системах автоматики.

Известны синхронные электродвигатели с активным ротором, состоящим из чередующихся по полярности полюсов, выполненных из постоянных магнитов, и размещенной в пазах статора многофазной распределенной обмотки [1]
Основными недостатками таких синхронных двигателей малой и средней мощности являются сравнительно низкие массогабаритные показатели, что обусловлено малой величиной ампер-витков в пазах статора, поскольку площадь его пазов уменьшается пропорционально второй степени диаметра двигателя.

Частично указанные недостатки устранены в синхронных электродвигателях с увеличенным объемом пазов статора за счет уменьшения их числа. Обычно такие двигатели выполняются с числом пазов на полюс и фазу, равным 1, а для уменьшения фиксации ротора при отключенной обмотке зубцы статора выполняются со скосом [2]
Однако скос пазов полностью не устраняет фиксацию ротора, но уменьшает величину вращающего момента, поэтому такие двигатели используются в основном в качестве шаговых, в которых фиксация ротора необходима.

Целью изобретения является повышение массогабаритных показателей.

Указанная цель достигается тем, что в синхронном электродвигателе, содержащем статор c m-фазной обмоткой, каждая катушка которой охватывает один зубец статора, и ротор с чередующимися по полярности полюсами 2р, число зубцов статора Z_с и число полюсов ротора 2р связаны между собой соотношением Z_с 2р ± Q, a Z_c m x x Q ^. Z_гр, следовательно 2р Q(m ^. Z_гр + 1), где Q 1,2,3. число повторяющихся частей статора, в каждой из которых содержится m катушечных групп, а Z_гр 1,2,3. число катушек в катушечной группе, состоящей из последовательно-встречно соединенных между собой катушек.

Кроме того, катушечные группы каждой фазы при m 3 и Z_гр четном соединены между собой встречно, при Z_гр нечетном согласно, а при m 2 и Z_гр, равном любому целому числу, катушечные группы фазы соединены между собой встречно.

На фиг. 1 представлена развернутая принципиальная схема предлагаемого трехфазного многополюсного электродвигателя; на фиг.2 конструкция ротора и статора многополюсного синхронного электродвигателя.

Предлагаемый синхронный электродвигатель содержит статор 1 с числом зубцов Z_c 18 (см.фиг.1); ротор с чередующимися по полярности полюсами 2р 20, число которых не равно числу зубцов статора, при этом полюсами 2 ротора являются концентраторы, установленные между постоянными магнитами 3, намагниченными в тангенциальном направлении и закрепленными на немагнитном кольце 4 (см. фиг. 2), трехфазную обмотку, каждая фаза которой состоит из двух катушечных групп, которые соединены между собой последовательно согласно, так как число фаз m 3, число катушек в каждой катушечной группе Z_гр 3 нечетное число, а разность между числом полюсов ротора 2р 20 и зубцов статора Z_с 18 равна 2, т.е. Q 2, при этом катушки 5 каждой катушечной группы, охватывающие по одному зубцу статора, соединены между собой последовательно-встречно.

Предлагаемый синхронный электродвигатель работает следующим образом.

При подключении фаз двигателя к источнику трехфазного напряжения в статоре двигателя создается вращающееся магнитное поле, которое, взаимодействуя с полюсами ротора, приводит его во вращение.

На фиг. 1 изображена полярность полюсов статора в фиксированный момент времени, когда ток в фазе А равен току в фазе С, а ток фазы В равен нулю. Из фиг. 1 видно, что все зубцы фаз А и С, взаимодействуя с полюсами 2 ротора, создают на его валу однонаправленный момент. При этом, когда зубец статора расположен между полюсами ротора (как в фазе С), т.е. смещение полюсов ротора относительно зубцов фазы составляет 90 эл.градусов, на валу двигателя создается максимальный вращающий момент.

Предлагаемый синхронный двигатель по сравнению с прототипом обеспечивает значительное уменьшение момента фиксации ротора, так как в нем разность между числами полюсов ротора и зубцов статора меньше, чем в прототипе, в число раз, равное числу катушек в катушечной группе. При этом массогабаритные показатели предлагаемого двигателя возрастают не только за счет уменьшения момента фиксации ротора, но и за счет лучшего использования меди статора, та как в каждом пазу статора прототипа расположены две активные стороны различных фаз, поэтому суммарное значение ампер-витков паза равно векторной сумме ампер-витков соседних фаз. В предлагаемом двигателе такими пазами являются только пазы, расположенные между катушечными группами, а в остальных пазах расположены активные стороны катушек одной фазы.

Испытания макетного образца предлагаемого синхронного двигателя показали, что по сравнению с прототипом он обеспечивает уменьшение момента фиксации ротора до 3-5% от максимального значения момента двигателя и не менее чем в 1,5 раза лучшие массогабаритные показатели.

Изобретение относится к синхронным электродвигателям и может быть использовано в силовых электроприводах и позволяет повысить массогабаритные показатели. Электродвигатель содержит статор с m-фазной сосредоточенной обмоткой, каждая катушка которой охватывает один зубец статора, и ротор с чередующимися по полярности полюсами, причем число полюсов ротора и число зубцов статора связаны между собой соотношением, приведенным в тексте описания. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. СИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ, содержащий статор с m-фазной сосредоточенной обмоткой, каждая катушка которой охватывает один зубец статора, и ротор с чередующимися по полярности полюсами 2 p, отличающийся тем, что, с целью повышения массогабаритных показателей, число полюсов ротора 2p и число зубцов статора Z_c связаны соотношением 2p=θ(m·Z_гр+1), где θ=1,2,3... число повторяющихся частей статора, в каждой из которых содержится m катушечных групп, а Z_гр 1, 2, 3. число катушек в катушечной группе, состоящей из последовательно-встречно соединенных катушек. 2. Электродвигатель по п.1, отличающийся тем, что при m=3 и Z_гр четном катушечные группы каждой фазы соединены между собой встречно, при Z_гр нечетном-согласно, а при m=2 и Z_гр, равном любому целому числу, катушечные группы фазы соединены между собой встречно.