Электрический двигатель Советский патент 1984 года по МПК H02K41/02 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано ка привод рабочих органов мапшн, например, как привод поршней в компрессорах, насосах и холодильно-газовьк машинах.

Известен электрический двигатель вращательного и возвратно-поступательного движения, содержащий статор с катушками прямого и обратного хода и подвижный элемент ЕО.

В этом двигателе рабочая энергия удара передается на нагрузку через вращакяцийся ротор двигателя-вращателя, В зоне удара возникают упругопластичные деформации и поэтому не вся энергия удара передается на нагрузку. Это обстоятельство ведет к снижению КПД машины, а наличие промежуточного звена для передачи рабочей энергии удара приводит к усложнению конструкции.

Известен электрический двигатель вращательного и возвратно-поступательного движения, содержащий статор с катушками прямого и обратного хода, между которыми размещен несущий трехфазную обмотку магнитопровод, и подвижный элемент, торцы которого выступают за пределы магнитопровода 23,

Недостатками данного электродвигателя являются сложность конструк.цйи из-за наличия системы управления катушками хода, осуществлякнцими с требуемой частотой переключение электрического поля, и, как следствие этого, - недостаточная надёжность и недолговечность устройства.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является, электрический двигатель, содержащий магнитопровод статора с трехфазной обмоткой и ротор с короткозамкнутой обмоткой, установленный на валу Сз .

Недостатком известного двигателя являются его низкие функциональные возможности и невозможндсть осуществления возвратно-поступательного и вращательного движения.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем получения одновременного вращательного и возвратно-поступательного перемещения вала.

Цель достигается тем, что в электрическом двигателе, содержащем магнитопровод статора с трехфазной обмоткой и ротор с короткозамкнутой обмоткой, установленный на валу, маг- , нитопровод статора выполнен так, что в развертке имеет вид полосы, огран ченной двумя эквидистантными волнообразными кривыми, причем число волн кривой равно числу полюсов обмотки статора.

Кроме того, в двигателе цороткозамкнутая обмотка ротора.снабжена ; промежуточными короткозамкнутыми кольцами.

На фиг. 1 схематично показан предлагаемый электродвигатель,продольный разрез; на фиг. 2 - одна волна развертки магнитопровода и обмотки статора; на фиг. 3 - развертка магнитопровода двухполюсного статора; на фиг. 4 - развертка магнитопровода четырехполюсного статора.

Двигатель содержит станину 1, встроенный статор 2 с трехфа:зной обмоткой 3, подшипниковые щиты 4, ротор 5 с короткозамкнутой обмоткой, установленный на валу 6, который смонтирован с возможностью вращательного и возвратно-поступательного движения в направлении его оси. Topm магнитопровода статора имеют криволинейные эквидистантные поверхности т.е.,магнитопровод набран из кольцевых пластин,изогнутых по торцовой поверхности. Короткозамкнутая обмотка на роторе 5 образована стержнями 7 и .промежуточными короткозамыкающими кольцами 8, установленными между крайними короткозамыкаклцими кольцами 9. Высота статора.и длина ротора равны / (фиг.2).Торцы магнитопроводй статора .эквидистантны. Длина одной волны развертки магнитопровода равна 360%, где п - число полюсов машины.

Двигатель работает следующим образом. )

При включении трехфазной обмотки 3 в электрическую сеть возникает магнитное поле,.которое совершает сложное движение: вращается вокруг оси и за один оборот совершает по одному возвратно-поступательному движению на каходый полюс обмотки на величину стрелы изгиба кольцевых пластин магнитопровода. /

Образование полюсов трехфазной обмотки и направление сил, действуюирпс на ротор вдоль оси, более подробно показаны на развертке двухполюсного магнитопровода статора (фиг.З).

Магнитопровод статора имеет на верхнем торце развертки два диаметрально расположенных выступа, которым на нижнем торце соответствуют впадины.

Магнитопровод четырехполюсного статора (фкг. 4) имеет на верхнем торце развертки четьфе диаметрально расположенных выступа, которым на нижнем торце соответствуют впадинь. Полюсы статора условно изображены прямоугольниками. Длина полюсов статора и ротора равна расстоянию между эквидистантными кривыми it. Ход ротора равен высоте волны V. Перемещение полюсов четырехполюсного статора отличается jt от перемещения полюсов двухполюсного статора тем, что один двойной ход совершается за время поворота магнитного поля статора на угол 90, За один оборот магнитного поля ротор 20 соверщит четыре двойных хода. Число двойных ходов ротора в обоих случаях будет одинаковым, так как произведение числа оборотов магнитного поля статора в единицу времени на число 25 двойных ходов ротора является постоянной величиной, равной удвоенной частоте тока при любом числе пар полюсов. Осевая сила, перемещающая ротор в четьфехполюсном статоре, будет в два раза больше, чём в двухполюсном, так как на ротор воздействует одновременно в два раза больше полюсов, в шестиполюсном - в три раза и т.д.

Использование предлагаемого двигаталя с короткозамкнутым ротором вращательного и возвратно-поступательного движения позволит значительно расщирить функциональные возможности асинхронных электродвигателей, устранить механические преобразователи движения между электродвигателем и рабочим органом машины, повысить надежность, долговечность и компактность машин. Например, в компрессорах, насосах и холодильных машинах устраняется щатунно-кривошипный механизм, а следовательно, идетали, подверженные повьшгенному износу и вызывающи е динамическую неуравновешенность, уменьшаются габариты и масса машин, сравнительно легко можно добиться полного динамического уравновешивания и устранения реактивного момента, возникающего при пуске и остановке машины.

i; ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ, содержащий магнитопровод статора трехфазной обмоткой и ротор с короткозамкнутой обмоткой, установленный на валу, отличающийся тем, что, с целью расширения функци ональных возможностей .путем получения одновременного вращательного и возвратно-поступательного перемещения вала, магнитопровод статора выполнен так, что в развертке имеет вид полосы, ограниченной двумя эквидистантными волнообразными кривыми, причем число волн кривой равно числу полюсов обмотки статора. 2. Двигатель по п.1, о т л и ч аю щ и и с я тем, что короткозамкнутая обмотка ротора снабжена промежуточными короткозамкнутыми кольцами. к СХ) 00

/Я

Фиг. 2