Синхронный редукторный электродвигатель Советский патент 1984 года по МПК H02K19/06 

1

Изобретение относится к электрическим машинам с электромагнитной редукцией частоты вращения и предназначено для использования в приводах переменного тока.

Известны синхронные редукторные электродвигатели, содержащие зубчатьй статор с обмоткой, безобмоточный зубчатый ротор и кольцевые постоянные магниты, намагниченные аксиально. Часть диаметрально расположенных пазов ротора выполнена с определенной величиной раскрытия, а число пазов ротора равно четному числу lj .

Недостатком такой конструкции являются низкие массогабаритные показатели из-за наличия постоянной составляющей магнитной индукции, снижающей амплитуду первой гармоники .

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту являются синхронные редукторные электродвигатели, содержащие статор с открытыми пазами, в которых размещена фазная обмотка, и ротор с полюсами чередзпощейся полярности, образованными постоянными магнитами с примыкающими к ним полюсными наконечниками.

Для обеспечения работоспособности двигателя должно быть выполнено условие

Z2 jZ,t()i ,

где Zn - число зубцов на поверхност полюсных наконечников (ротора) ;

Z - число зубцов статора; Р. - число пар полюсов обмотки

статора;

Ру - число пар полюсов постоянных магнитов ротора. Соотношение между числом пар полюсов P2/Pi прин11мается равным четному числу.

Взаимодействие первой гармоники индукции, созданной постоянными магнитами, и первой гармоники намагничиваницей силы обмотки статора создает вращающий момент.

Недостаток известных редукторных двигателей состоит в том, что они имеют низкую удельную мощность, так как при заданных габаритах и массе развивают низкий момент, что вызвано шличием постоянной составляющей магнитной индукции, которая снижает

30802

амплитуду первой гармоники. Кроме того, из-за сил одностороннего магнитного тяжения, вызывающих вибрацию, невозможно выполнить обмотку статора с нечетным числом пар полюсов, в том числе равным единице, при котором коэффициент злектромаг нлтной индукции, а следовательно и момент двигателя S приниг.1ают макси(0 мальное значение.

Целью изобретения является повышение удельной мощности электродвигателя путем увеличения его момента при заданных габаритах и массе,

j Указанная цель достигается тем, что в синхронном редукторном электродвигателе, содержащем статор с открытыми пазами, в которых размещена m -фазная обмотка и ротор с по20 стоянными магнитами и примыкающимч к ним полюсными наконечниками, образующими полюса чередующейся полярности, полюсные наконечники одноименной полярности соединены пере25 мычками из магнито-мягкого материала, а число пар полюсов ротора равно

Рг z i р, ,

где Р - число пар полюсов ротора Z - число зубцов статора; Р - число пар полюсов обмотки

статора.

На фиг, 1 приведен двигатель, продольный разрез; на фиг. 2 - се5 чение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 вид Б на фиг, 2(вид сверху на ротор двигателя); на фиг. 4 - развертка поперечного сечения активной зоны двигателя; на фиг. 5 картина нитного поля, созданного полюсами ротора, в рабочем зазоре двигателя; на фиг. 6 - то же, при смещении ротора; на фиг. 7 - диаграмма магнитного поля для подложки5 изображен ного на фиг. б(индексами М и-5 обозначены полюса, соответственно, северной и южной полярности; В - маг- нитная индукция; X--.координата вдоль расточки статора,

0 Электродвигатель содержит статор 1 с зубцами 2 и открытыми пазами 3, в которых размещена iri-фазная обмотка 4, и ротор-5 с полюсами 6 чередующейся полярности, образованными

5 постоянными магнитами 7 с примьжаюЩими к ним полюсными наконечниками 8. Полюсные наконечники 8 одно1даенной полярности соединены пере3iычкaми 9 из магнитно-мягкого материала. Число пар полюсов ротора выполнено равным Pj Z, Р, . Здесь знак + соответствует на правлению вращения ротора и магнит ного поля в одну сторону, а при зн ке - ротор и магнитное поле вращаются в противоположных направлениях . Электродвигатель работает следу ющим образок. При подачегт)-фазного переменного напряжения на обмотку 4 статора создается вращающаяся волна намагн чивающей силы (не показана). Постоянные магниты 7 совместно с полюсными наконечниками 8 и пере мычками 9, а также зубцы 2 статора создают в рабочем зазоре магнитное поле, в разложении которого в гарм нический ряд присутствует первая гармоника. Взаимодействие этой гар моники и первой гармоники намагничивающей силы обмотки статора 1, имеющих одинаковый период и скорос создает момент, вращающий ротор 5 двигателя. )чки 9 обеспечивают параллельную работу всех постоянных маг нитов 7 и перераспределение магнит ного потока от отдельных магнитов направлении максимума индукции, ко рый перемещается относительно ротора 5, а следовательно, и магнитов 7. Кроме того, перемычки 9 обеспечивают неизменное положение рабочей точки на кривой размагничи вания каждого из постоянных магнитов 7 .независимо от положения ротора 5. Для обеспечения работоспособнос ти предлагаемого двигателя должно быть выполнено условие 2 где Р - число пар полюсов ротора; Z - число зубцов статора; Р - число пар полюсов обмотки статора. Наличие электромагнитной редукции при выполнении этого условия д казывается следующим образом (фиг. 4-7). При смещении за время первой гармоники намагничивающей силы обмртки статора (не показана движущейся со скоростью V на расстояние ti , на такую же величину з 804 это же время сместится и первая гармоника магнитной индукции (фиг. 5. и 7). При этом ротор, ДВИЖУЩ1ГЙСЯ со скоростью Vj переместится на расстояние 2C--tj (фиг. 4 и 6), полюсное деление ротора, t, - зубцовое деление статора. Следовательно V T-2C2- 1,и V,T (Определяя коэффициент электроМсггнитной редукции Кр как отношение скоростей Vj можно получить 2c,,-t, z; 2-k -A z,--r z, где ij - длина расточки статора Для двигателя (фиг. 4 и 6) принято Р Z - Р, откуда Z тогда окончательно коэффициент электромагнитной редукции к - i р р Такое же значение коэффициента электромагнитной редукции будет и при выпотп1ении условия Р2 . В предлагаемом двигателе вследствие разнополярности и симметрии кривой магнитного поля в отличие от известного двигателя отсутствует постоянная составляющая магнитной индукции, что позволяет увеличить первую гармонику ее, а следователь- но, и момент двигателя при заданных габаритах и массе. Кроме того, в известном двигателе при нечетном числе пар полюсов обмотки статора возникают вибрации, вызванные односторонним магнитным тяжением, тогда как в предлагаемом двигателе силы одностороннего магнитного тяжения отсутствуют, так как магнитные потоки под разноименными полюсами обмотки статора равны. Это позволяет выподнять двигатель с любьтм числом пар полюсов обмотки статора, в том числе и с равным единице, при котором коэффициент электромагнитной редукции, а следовательно, и момент принимают максимальное значение. Таким образом, в предлагаемом двигателе повышение удельной мощности достигается за счет увеличения момента при заданных габаритах и массе двигателя. Увеличение момента получено путем увеличения амплитуды первой гармоники магнитной индукции, .созданной полюсами ротора, и реали$1123080

зации возможности получения макси- мотки мального значения коэффициенту элект- люсов ромагнитной редукции выполнением об- вибрации.

статора с числом пар поР - I без возникновения

СИНХРОННЫЙ РЕДУКТОРНЬЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ, содержащий статор с открытыми пазами, в которых размещена fn-фазная обмотка и ротор с постоянными магнитами и примыкающи-ми к ним полюсными наконечниками, образующими полюса чередующейся полярности, отличающийся тем, что, с целью повьшения удельной мощности электродвигателя, полюсные наконечники одноименной полярности соединены перемычками из магнитно-мягкого материала, а числе пар полюсов ротора равно Р 7 - Р i Ч где Р, - число пар полюсов ротора; Z - число зубцов статора; Р - число пар полюсов обмотки $ статора. Н

2

К

8

758

,1

Видб

- /

}f

0weJ