ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ С НИЗКИМ ЧИСЛОМ ОБОРОТОВ, В ЧАСТНОСТИ ДЛЯ ПРИВЕДЕНИЯ В ДЕЙСТВИЕ ПОДЪЕМНЫХ УСТРОЙСТВ Российский патент 2011 года по МПК H02K7/10 H02K19/10 B66B11/04 H02K21/26 

Область техники

Настоящее изобретение относится к электродвигателю с низким числом оборотов. В частности, настоящее изобретение относится к электродвигателю с низким числом оборотов, который предпочтительно используют там, где необходим высокий крутящий момент.

Например, предлагаемый электродвигатель может быть использован для приведения в действие подъемных устройств, таких как лифты.

Уровень техники

Электродвигатели, используемые там, где необходим значительный крутящий момент, например для подъема лифтов, как правило, устанавливают в условиях нехватки места, и это вызывает большие затруднения, так как двигатель, снабженный понижающей передачей и шкивом, на который навиты тросы, поднимающие и опускающие кабину лифта, оказывается весьма громоздким.

Используемые в этих областях понижающие передачи нередко имеют непостоянные во времени электромеханические характеристики, что приводит к нестабильности при работе и значительному ухудшению рабочих характеристик двигателя.

Описание изобретения

Проблемы известных устройств решены в предлагаемом изобретении благодаря созданию компактного двигателя новой конструкции, которая не требует понижающей передачи.

В частности, для лифтов в настоящем изобретении предлагается электродвигатель с низким числом оборотов (например, приблизительно 50 об/мин, что соответствует скорости подъема приблизительно 1 м/с), при использовании которого компоненты, необходимые для перемещения и торможения кабины, могут быть расположены непосредственно внутри приводного шкива.

Признаки такого электродвигателя описаны в основном пункте формулы изобретения. В зависимых пунктах формулы изобретения описаны частные предпочтительные варианты реализации предлагаемого электродвигателя.

В наиболее типичной конфигурации предлагаемый электродвигатель содержит многополюсный ротор с питанием от источника трехфазного переменного напряжения и статор, который имеет такое же количество магнитных полюсов, что и ротор, и который выполнен в виде катушки с питанием от источника постоянного тока.

Согласно наиболее предпочтительному варианту реализации изобретения постоянное напряжение получено из однофазного выпрямленного, а следовательно, пульсирующего переменного напряжения. Постоянное напряжение позволяет получить отличные рабочие характеристики двигателя.

Описание чертежей

Другие особенности и преимущества изобретения станут ясны из описания некоторых вариантов его реализации, которые являются неограничивающими примерами. Описание приведено с использованием прилагаемого чертежа, на котором предлагаемый электродвигатель представлен в разрезе.

Описание некоторых вариантов реализации изобретения

Весь предлагаемый электродвигатель с низким числом оборотов, используемый для приведения в действие подъемных устройств, на чертеже обозначен 10.

Двигатель 10 установлен на подшипниках 12, 12' (роликовых или шариковых) на неподвижной металлической оси 11 и заключен в корпус 13 шкива, на внешней поверхности которого имеется ряд пазов 14, 14',…, предназначенных для размещения тросов (не показаны) для приведения в действие подъемного устройства, например лифта. Корпус 13 неподвижно прикреплен винтами 15 к двум диамагнитным боковым пластинам 16, 16', которые соединены с подшипниками 12, 12'.

Фактически электродвигатель размещен в полости, образованной пластинами 16, 16' и корпусом 13.

На внутренней поверхности шкива 13 имеется выполненный с ним за одно целое роторный пакет 17 с рядом пазов (не показаны), которые предназначены для размещения трехфазной обмотки с питанием от источника переменного напряжения. Указанная трехфазная обмотка соединена с тремя соответствующими проводящими кольцами 18, 18', 18", которые вставлены в соответствующие пазы, вырезанные в пластине 16'. К оси прикреплен щиток 19 из двух соединенных вместе частей, который удерживает три щетки 20, 20', 20" в контакте с соответствующими кольцами 18, 18', 18".

Также к оси 11 прикреплены магниты 21, 22, расположеные рядом друг с другом, и ограничивающие полость, в которой расположена катушка статора 24, с питанием от источника постоянного напряжения для создания магнитных полярностей статора.

Двигатель 10 содержит электромагнитный тормоз 25, содержащий два металлических диска, один из которых выполнен за одно целое с пластиной 16', а другой - с магнитом 22, и пружинные толкатели дисков, размещенные в соответствующих пазах магнита 22.

Таким образом, все необходимое оборудование для перемещения и торможения может содержаться в приводном шкиве, поэтому такой двигатель в особенности подходит для использования в качестве полноценного привода без понижающей передачи.

Согласно изобретению, источники питания катушки 24 (источник постоянного напряжения, полученного путем выпрямления однофазного переменного напряжения) и обмотки 17 (источник трехфазного переменного напряжения) регулируются подходящим управляющим устройством для получения требуемого числа оборотов, причем частота вращения двигателя зависит от числа его полюсов и частоты трехфазного источника питания.

Для этих целей может быть использовано частотное управляющее устройство, например преобразователь «переменный-постоянный-переменный ток» или «постоянный-переменный ток».

Согласно изобретению, питание катушки 24 осуществляется от источника постоянного напряжения. В этом варианте реализации двигатель содержит большое число магнитных полюсов, столько же, сколько и ротор, а полюса в статоре раздвоены, как в автомобильных генераторах переменного тока. В этом случае утрачиваются некоторые свойственные синхронному двигателю характеристики, но появляется крутящий момент ускорения, который дает возможность получения требуемого числа оборотов путем простого изменения частоты трехфазного питания ротора.

Для предотвращения утечки тока между валом и катушкой пластины 16, 16' выполнены из диамагнитного материала.

Так как в работе двигателя имеются три режима (постоянной скорости, торможения и ускорения), статор 24 постоянно запитан от источника постоянного напряжения, а ротор 17 - от источника переменного напряжения, регулируемого частотным преобразователем, который является внешним по отношению к ротору. В этом случае в режимах ускорения и торможения частота трехфазного напряжения ротора 17 регулируется с помощью частотных преобразователей («переменный-постоянный-переменный ток» или «постоянный-переменный ток»), которые обеспечивают требуемые частоты, токи и, следовательно, крутящие моменты.

В вышеизложенном тексте изобретение описано на примере предпочтительного варианта его реализации, в котором главная ось неподвижна, статор выполнен за одно целое с валом, а ротор вращается вокруг вала и статора.

Однако возможны варианты реализации, в которых функции частей двигателя обратны описанным: главная ось вращается, а корпус двигателя, выполненный за одно целое с трехфазной обмоткой, неподвижен.

В этом случае главная ось оборудована двумя проводящими кольцами, которые соединены с соответствующими кабелями, вставлены в пазы вала и соединены с обмотками катушки и вращающихся магнитов.

Для передачи тока с этими кольцами соединены две щетки, а с главной осью соединены механические приводные средства, в особенности подъемные средства.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам, и касается особенностей конструктивного выполнения электродвигателей с низким числом оборотов. Предлагается электродвигатель (10) с низким числом оборотов, содержащий ротор (17) c питанием от источника трехфазного переменного напряжения, магниты (21, 22) и катушку статора (24). Ротор (17), статор (24) и магниты (21, 22) размещены в корпусе (13) шкива, который вращается вокруг неподвижной оси (11), причем ротор (17) прикреплен к корпусу (13), катушка статора (24) выполнена с питанием от источника постоянного напряжения. Магниты (21, 22), образующие статор (24), неподвижно прикреплены к оси (11) и выполнены с возможностью размещения в них катушки статора (24), а корпус (13) шкива неподвижно прикреплен к двум диамагнитным боковым пластинам (16, 16'). Двигатель содержит электромагнитный тормоз (25); включающий два металлических диска, один из которых выполнен за одно целое с одной из указанных диамагнитных пластин (16'), а другой с магнитом (22), который образует полюса статора (24), и пружинные толкатели дисков, размещенные в соответствующих пазах магнита (22). Для противодействия усилию опускающегося тормозного диска служит упорный подшипник. Технический результат - получение отличных рабочих характеристик двигателя с низким числом оборотов, обладающего компактной конструкцией, которая не требует понижающей передачи. При этом обеспечена возможность регулирования частоты напряжения ротора для получения требуемого числа оборотов двигателя. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Электродвигатель (10) с низким числом оборотов, содержащий ротор (17) с питанием от источника трехфазного (18, 19, 20) переменного напряжения, магниты (21, 22) из черного металла и катушку, которая образует статор (24), и электромагнитный тормоз (25), причем ротор (17) и статор (24) имеют одинаковое число магнитных полюсов,
ротор (17), статор (24) и магниты (21, 22) размещены в корпусе (13) шкива, который вращается вокруг неподвижной оси (11), причем ротор (17) прикреплен к корпусу (13);
катушка статора (24) выполнена с питанием от источника постоянного напряжения, при этом обеспечена возможность регулирования частоты напряжения ротора (17);
магниты (21, 22), образующие статор (24), неподвижно прикреплены к оси (11) и выполнены с возможностью размещения в них катушки статора (24),
причем корпус (13) шкива неподвижно прикреплен к двум диамагнитным боковым пластинам (16, 16'),
электромагнитный тормоз (25) содержит два металлических диска, один из которых выполнен за одно целое с одной из указанных диамагнитных пластин (16'), а другой - с магнитом (22), который образует полюса статора (24), и пружинные толкатели дисков, размещенные в соответствующих пазах магнита (22).

2. Электродвигатель по п.1, в котором указанные диамагнитные боковые пластины (16, 16) соединены с двумя роликовыми подшипниками (12, 12'), взаимодействующими с указанной осью (11).

3. Электродвигатель по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит неподвижный щиток (19), на котором имеются щетки (20, 20', 20"), соединенные с соответствующими кольцами (18, 18', 18"), вращающимися вместе с корпусом шкива и электрически соединенными с трехфазной роторной обмоткой.

4. Электродвигатель по п.1, отличающийся тем, что на корпусе (13) шкива имеются периферийные пазы (14) для размещения приводных тросов.

5. Электродвигатель по п.1, отличающийся тем, что внутри него дополнительно имеется механический тормоз (25).

6. Электродвигатель по любому из п.1, отличающийся тем, что ротор и статор выполнены за одно целое со средствами передачи движения.

7. Электродвигатель по п.6, отличающийся тем, что средства передачи движения содержат зубчатую и фрикционную передачи.