ОДНОФАЗНЫЙ БЕСКОЛЛЕКТОРНЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 1997 года по МПК H02K29/00 

Изобретение касается бесколлекторных однофазных электрических двигателей.

Известны бесколлекторные однофазные электрические двигатели, в которых предусмотрены раздельные трансформаторная часть (наружный статор и наружная обмотка кольцевого ротора) и двигательная часть (внутренний статор и внутренняя обмотка кольцевого ротора). Попытки совместить эти части решались не полностью и в дальнейших изобретениях в этом направлении.

Задача изобретения совмещение трансформаторной и двигательной обмоток.

Для этого предлагается в однофазном бесколлекторном электрическом двигателе, состоящем из первичной части, включающей обмотку (обмотки) с парами полюсов, подключенную к сети переменного тока, и обмотки с 2р пар полюсов, подключенных к сети постоянного (или выпрямленного) тока, и вторичной части, магнитно сцепленной с обмотками указанной первичной части и включающей обмотки и выпрямительные устройства, упомянутые выпрямительные устройства выполнять однополупериодами.

При этом возможно как выполнение машины с первичной частью, расположенной на статоре, и вторичной частью на бесконтактном роторе, так и с обеими частями, расположенными на статоре с зубчатыми тороидами и ротором с зубчатыми кольцами.

На чертеже изображена 4-полюсная коллекторная машина МИ21MIM со срезанным коллекторным узлом в масштабе 2:1, где: 1 кольцо статора, 2 зубец ротора, 3 паз ротора /цифры в пазу 1-е наружное кольцо чисел номера пазов при условном взаимном положении ротора и статора α 0; второе кольцо a45^o, 3-е a 90^o, 4-е a 135^o, при a180^o повторяется 1-ое кольцо номеров, но уже в отношении противоположных полюсов той же полярности/, 4 полюс статора /четырехполюсной системы/, 5 обмотка полюса постоянного тока, 6 обмотка переменного тока (двухполюсная).

При заданном шаге обмоток (предпочтительно примерно при равном шаге, например через 6 пазов с закороткой каждой обмотки на диод в любом взаимном положении ротора и статора, указанном на чертеже кольцами номеров), на оси машины возникает вращающий момент, знак которого меняется при изменении полярности полюсов, а величина при изменении напряжения на обмотке 6 и/или на обмотках 5 совершенно аналогично коллекторной машине постоянного тока при изменении напряжения на якоре и возбуждении.

При расположении систем возбуждения и якоря на статоре и осуществлении модуляции потока зубчатыми поверхностями на роторе и статоре его кольцевых и дуговых участках все элементы электрической схемы (обмотки, диоды) расположены на статоре, что снимает ограничения по мощности у таких машин.

В табл. 1 приведены моменты, создаваемые секциями при шаге, равном шести (моменты для машин на базе МИ21MIM).

Легко показать, что наличие в табл. 1 участков с отрицательными моментами вызвано использованием элементов готовой машины, даже если использовать ротор с перемоткой секций по левому столбцу табл. 1, как выше, но статор выполнить, как у обычной шестиполюсной машины, на два противолежащих по диаметру полюса наложить обмотку переменного тока, а справа и слева от каждого из них установить по полюсу, создающему постоянный магнитный поток /или электромагнитный/, табл. 1 приобретает вид, представленный в табл. 2, где нет отрицательных отрезков.

Если выполнить шаг i=5, а не 6, и равномернее распределить пазы, оставляемые пустыми, можно еще обеспечить большую равномерность моментов в разных положениях ротора.

При использовании в качестве базовой конструкции машины переменного тока наименьшие переделки потребуются при шестиполюсной конструкции или числе пар полюсов 3р.

При этом вполне возможно использование как конструкции с якорной обмоткой на роторе (тогда машина полностью бесконтактна, диодный переход в закороченных секциях можно выполнить, не обязательны "покупные диоды"), так и конструкций с якорной обмоткой на статоре, но при этом возникает обычно необходимость по крайней мере в 3-х кольцах на роторе, чтобы подать постоянное и переменное напряжение с сохранением возможности их независимого регулирования вне ротора. Для относительно небольших машин для сохранения бесконтактности и подачи постоянного и переменного магнитных потоков с роторов можно рекомендовать конструкцию типа бесконтактного сельсина, у которого, например, слева от статора (якорь, секции которого соединены друг с другом и закорочены через диод) расположена катушка, питаемая переменным током, и за ней тороид, передающий, как и у обычного бесконтактного сельсина, магнитный поток на продольный пакет, идущий вдоль ротора до противолежащего края пакета статора; снаружи к этому левому тороиду примыкает продольный пакет корпуса, идущий мимо статора к тороиду, примыкающему к статору справа и взаимодействующему с продольным пакетом ротора, диаметрально смещенного от первого продольного пакета и идущего до левого края пакета статора. Затем либо справа и слева от этих продольных пакетов ротора устанавливаются постоянные магниты (по длине x только внутри пакета статора), образующие 4-полюсную систему постоянных потоков дополнительно к обычной у бесконтактного сельсина 2-полюсной системе переменных потоков, либо справа от упомянутого выше правого тороида системы переменных потоков устанавливается еще одна (вторая) катушка, питаемая постоянным током, и за ней еще тороид, с которым в роторе взаимодействуют два продольных пакета, диаметрально смещенных друг от друга и примыкающих соответственно справа и слева к продольным пакетам переменного потока в роторе и идущих до левого конца пакета статора, а с уже упомянутым левым тороидом взаимодействуют дополнительные два продольных пакета ротора, диаметрально смещенных от уже упомянутых продольных пакетов, несущих постоянный поток и идущих до правого края пакета статора, а снаружи крайний правый тороид с продольными пакетами корпуса мимо ближнего к статору тороида и пакета статора соединяется с левым тороидом (табл. 2).

Использование: промышленный и бытовой электропривод. Сущность изобретения: электрический двигатель состоит из первичной части, включающей обмотку (обмотки) с p парами полюсов, подключенную к сети переменного тока, и обмотки с 2p пар полюсов, подключенные к сети постоянного (или выпрямленного) тока, и вторичной части, магнитно сцепленной с обмотками указанной первичной части и включающей обмотки и выпрямительные устройства, причем выпрямительные устройства выполнены однополупериодными. Технический результат: упрощение конструкции. 1 ил., 2 табл.

Однофазный бесколлекторный электрический двигатель, состоящий из первичной части, включающей обмотку (обмотки) с p парами полюсов, подключенную к сети переменного тока и обмотки с 2p пар полюсов, подключенных к сети постоянного (или выпрямленного) тока и вторичной части, магнитно сцепленной с обмотками указанной первичной части и включающей обмотки и выпрямительные устройства, отличающийся тем, что упомянутые выпрямительные устройства выполнены однополупериодными.