АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С КОЛЬЦЕВОЙ ОБМОТКОЙ Российский патент 1995 года по МПК H02K17/16 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при изготовлении торцевых электродвигателей с повышенным моментом инерции и малыми аксиальными размерами.

Известно устройство, состоящее из двух статоров и одного ротора, содержащее также подшипники, один из которых является радиально-упорным. Статоры установлены таким образом, что зазор имеет ширину, достаточную для компенсации флюктуаций перемещения ротора на валу при работе [1]
Однако смещение ротора (совместно с валом) в аксиальном направлении при работе в известном устройстве вызывает уменьшение величины зазора между одним из статоров и одновременно увеличение между ротором и другим статором. Возникающее при этом преимущественное электромагнитное притяжение (меньший зазор) еще больше стремится уменьшить зазор. При этом для обмотки другого статора (больший зазор) увеличивается ток намагничивания, что на практике вызывает перегрев обмотки и даже может привести к выходу из строя двигателя. Механические смещения могут привести к "залипанию" ротора или требуют слишком больших величин зазора. Другим существенным недостатком известного изобретения является относительно высокий расход активной стали, используемой в магнитопроводах статора, приходящийся на единицу мощности двигателя. Это отношение характеризуется коэффициентом, равным отношению мощности двигателя, выраженной в киловаттах, к весу двигателя, выраженному в килограммах.

Известна конструкция мотора с кольцевой обмоткой индуктора и цилиндрическими аксиальными активными зонами, которая взята за прототип.

Известный мотор с кольцевой обмоткой выполнен в виде радиально шихтованного сердечника индуктора, на котором размещается в пазах (аксиальных) обмотках кольцевого типа и два ротора внутренний и внешний индуктор и роторы имеют консольную конструкцию, причем сердечник индуктора крепится к станине при помощи шпилек, что снижает использование активных материалов машины, консольная конструкция индуктора и роторов накладывает ограничения на длину активной зоны двигателя, кроме того, изготовление листов стали индуктора и роторов предполагает использование компаундных штампов относительно больших диаметров.

Целью изобретения является повышение удельной мощности двигателя, приходящейся на единицу его веса.

Цель достигается тем, что асинхронный двигатель с кольцевой обмоткой имеет индуктор и два ротора, выполненные путем намотки стальной ленты с радиальными пазовыми зонами, пазы в которых изготовлены путем штамповки с переменным шагом, в пазы индуктора уложена кольцевая обмотка, состоящая из секций мотаемых в пазы на противоположных сторонах (торцевых) индуктора, таким образом совместно с двумя роторами образуются две радиальные активные зоны, причем для обеих активных зон намагничивающие силы одинаковы и ярмо индуктора для обеих активных зон общее, индуктор крепится на втулке, в которой располагается радиально-упорный подшипник, являющийся базой для фиксации зазоров активных зон.

Сущность изобретения состоит в использовании индуктора с двумя радиальными активными зонами, кольцевой обмоткой, что обеспечивает экономию меди обмотки индуктора в сравнении с традиционной конструкцией индукторов машин переменного тока, улучшение теплоотвода по сравнению с прототипом, а крепление индуктора на втулке исключает каналы для шпилек (прототип), что улучшает использование магнитного материала индуктора и исключает консольную конструкцию индуктора и роторов, радиально-опорный подшипник образует базу для зазоров активных зон, ограничивая их минимальную величину, увеличение зазоров определяется тепловым расширением базы между втулками роторов, которая определяется шириной подшипника, магнитное тяжение между индуктором и ротором является в предлагаемой конструкции аксиальным и тем самым обеспечивает поддержание зазоров активных зон на минимальном уровне.

Существенной новизной и отличием предлагаемого технического решения является сумма взаимосвязанных эффектов, определяемых конструктивными изменениями известного изобретения.

Конструктивные изменения состоят в изготовлении сердечников индукции и роторов с радиальными активными зонами и конструктивном изменении крепления индуктора на подшипнике.

Эти конструктивные изменения в своем неразрывном единстве обуславливают работоспособность устройства, увеличивают величину коэффициента удельной мощности (снижают расход стали практически на 6-8% по сравнению с прототипом, снижают расход меди на 20-25% по сравнению с аналогом и за счет более эффективного теплоотвода на 4-6% увеличивается допустимая по нагреву мощность).

На фиг. 1, фиг. 2 изображено предлагаемое устройство в двух проекциях.

Устройство содержит индуктор 1, кольцевую обмотку 2, ротор 3 соединенный с валом 4, на котором установлен подшипник 5, который является опорным для индуктора и закреплен во втулке 6, на которой закреплен индуктор, радиальный подшипник 7, встроенный в корпус двигателя.

Устройство работает следующим образом.

При подключении многофазного источника переменного тока к обмотке 2 индуктора возникает вращающееся магнитное поле, которое делится на две части и замыкается первая активная зона ярмо индуктора 1 первая активная зона ярмо ротора 3 вторая активная зона ярмо индуктора 1 вторая активная зона ярмо ротора 3. Это магнитное поле, как известно, наводит электродвижущие силы в короткозамкнутых обмотках ротора, следствием чего являются токи в обмотках ротора, взаимодействие которых с главным магнитным полем обуславливает электромагнитный момент двигателя. Так как магнитное поле (вектор индукции) имеет аксиальное направление в активной зоне двигателя, то силы магнитного тяжения стремятся сблизить поверхности индуктора 1 и ротора 3, чему препятствует радиально-упорный подшипник 5. Малая база теплового расширения (ширина радиально-упорного подшипника) обеспечивает малые флюктуации зазора.

Предлагаемый двигатель прост в изготовлении, например, намотка стальной ленты и штамповка пазов (маломощный пресс), намотка обмотки на тор в виде сосредоточенных катушек, характеризуется существенным снижением расхода меди, по сравнению с обмотками барабанного типа, обладает стабильными рабочими характеристиками при эксплуатации по сравнению с известными двигателями торцевого типа.

Укрупненный расчет экономического эффекта, вызванного снижением расхода активных материалов при изготовлении одного изделия на ПО "Комплекс" (г. Новгород) дает экономию, равную 20 руб (в ценах 1984 г) для двигателя мощностью 200 Вт.

Использование изобретения: относится к электромашиностроению. Сущность изобретения: индуктор с кольцевой обмоткой и ротор изготовляются с аксиальной шихтовкой и имеют радиальные пазовые зоны. Индуктор закреплен на втулке, опирающейся на радиально-упорный подшипник, являющийся базой для величин зазоров между пазовыми зонами индуктора и ротора. Этими решениями достигается эффективное использование активных материалов двигателя и стабильность рабочих характеристик. 2 ил.

АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С КОЛЬЦЕВОЙ ОБМОТКОЙ, содержащий индуктор с кольцевой обмоткой, подшипники, закрепленный на валу ротор, отличающийся тем, что индуктор и ротор выполнены с радиальными пазовыми зонами, причем индуктор закреплен на втулке, которая оперта на радиально-упорный подшипник, образующий базу для минимально допустимых зазоров между пазовыми зонами индуктора и ротора.