Электродвигатель с катящимся ротором Советский патент 1988 года по МПК H02K41/06 

(Л

фаз. Число катушек Z.g в остальных трех зонах, содержащих чередующиеся катушки двух фаз, выбирается четным, а их отношение к числу катушек Z в трех других зонах, содержащих катушки только одной из фаз, выполняется

равным Z Z, + 1, причем соотноше-. кие этих чис ел подчиняется условию 1 ,25 Za.s/Zi 1 ,1, а смежные катушки :На стыках всех шести зон включаются встречно. За счет этого обеспечивается максимальная МДС во всех зонах, 10 ил.

Изобретение относится к электротехнике, электрическим исполнительным механизмам автоматизированных систем регулирования. Цель состоит в повышении КПД. двигателя, уменьшении неравномерности вращения и уровня вибраций. Электродвигатель с катящимся ротором содержит статор 5 с расщепленным магнитным потоком, катушечная , обмотка 6 которого, подключенная к трехфазному источнику, выполнена из шести зон, три из которых, сдвинутые на 120° одна относительно другой, содержат катушки только одной из трех;

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве исполнительного тихоходного электродвигателя для автоматических систем.

Цель изобретения - повышение КПД, уменьшение неравномерности вращения и уровня вибраций.

На фиг.I представлен предлагаемый электродвигатель, поперечный разрез; на фиг.2 - то же, продольный разрез; на фиг.З - обмотка статора электродвигателя; на фиг.4 - алгоритм согласования МДС катушек в зонах обмотки; на фиг 5 и 6 - распределение результирующей МДС статорной обмотки для двух моментов времени; на фиг.7-10 - распределение электромагнитных сил в расточке статора для различных моментов времени.

Электродвигатель (фиг.1 и 2) состоит, из опорного фланца 1, внутри которого расположен рабочий вал 2, вращающийся в подшипниках 3. На фланце размещены элементы 4 эластичной подвески статора 5 с обмоткой 6, выполненной в виде катушек, размещенных на каждом зубце статора 5 и соединенных как показано на фиг.З. При этом зубцы статора 5 образуют равномерно чередующиеся разноименные полюса, чем достигается расцепление магнитного потока в каждой зоне обмотки.

Ротор двигателя выполнен в виде тонкостенного нешихтованного ферромагнитного кольца 7, прикрепленного с помощью элемента 8 эластичной поД- вески ротора к поводку 9. Последний жестко связан с рабочим валом 2, подшипники 3 которого зажаты крьш1кой 10.

Электродвигатель с катящимся ротором работает следующим образом.

0

При подключении обмотки статора (фиг.З) к трехфазному источнику максимумы тока последовательно возникают в зонах /3, , /5jz , , / , , 5 Р ife (фиг.4), и ротор обкатывается по расточке статора в соответствующем направлении. Реверсирование электродвигателя достигается изменением порядка чередования фаз. В обесточенном состоянии двигателя ротор 7 (фиг.1 и 2) концентричен, статору и свободно вращается вместе с валом 2 через поводок 9. При возбуждении обмотки 6 от трехфазного источника питания ротор 7 под действием возникшей силы одностороннего притяжения, вектор которой вращается с угловой скоростью VK 4Tf, притягивается к статору 5 и обкатьшается по нему.

5

0

На фиг.З представлен пример выполнения обмотки статора двигателя, со- держащей 33 катушки (по числу зубцов) . Обмотка статора состоит из шести зон; трех монофазных и трех бифаз- ных, чередующихся между собой. Моно- фазныё зоны /3,, , В, В-j. содержат катушки с токами только одной фазы. Катушки монофазной зоны соединяются последовательно так, что любые два смежных зубца зоны образуют разноименные полюса. Ббифазные зоны / « , образуются из чередующихся катушек с токами i ( и i, ij. з 1з и i; , включенных так, что результирующая намагничивающая сила зоны пропорциональна полуразности токов. Число катушек, монофазной зоны должно быть нечетным, а бифазной зоны - на единицу больше. Смежные катушки на стыках всех шести зон включаются

-Лстречно, при этом достигается наилучший эффект. Соответствующий алгоритм согласования (фиг.4) реализуется только при нечетном числе катушек в монофазной зоне. На фиг.4 показаны также положительны направления потоков в зубцах: белый кружок обозначает принадлежность данного зубца к первой фазе, черньй - ко второй фазе, а треугольник - к третьей фазе.

Технические преимущества предлагаемого электродвигателя по сравнению с известным состоят в том, что обеспечивается встречное включение смежных катушек на стыках всех шести зон и достигается одинаковая максимальная НДС во всех зонах за счет выбора соотношения числа катушек в бифазной и монофазной зонах в пределах 1,1-1,25, что обеспечивает повышение КПД двигателя, уменьшение неравномерности вращения и уровня виб раций. (КПД возростает более чем в 1,3 раза).

Формула изобретения Электродвигатель с катящимся ротором, содержащий статор с расщеплен- f. ной магнитной системой, катушечная трехфазная обмотка которого выполнена из шести зон - по две в каждой фазе, три из которых содержат катушки только одной из каждой трех фаз, а три 10 другие зоны содержат чередующиеся катушки двух фаз, включенные одна по отношению к другой встречно, причем все катушки имеют одинаковое число витков и соединены последовательно, 15 и ротор, выполненный в виде тонкостенного ферромагнитного кольца, о т- личающийся тем, что, с целью повьш1ения КПД, уменьшения неравномерности вращения и уровня виб- 20 раций, число катушек в зонах, содержащих чередующиеся катушки двух фаз, Z-у выполняется четным, число катушек в зонах,содержащих катушки толь- КО ОДНОЙ ИЗ трвх фаз, Z. выполнявтся 1 .25 на единицу меньшим, а соотношение

чисел катушек Z, g- /Zi. лежит в диапазоне 1,1-1,25.

fuz. }

f t «/ f ч

8

iO

liiiiiUi

и

il

13

/4

ЗГ

hi

ft3f

FM

-rfwy

FM

ФД

ЬэjrL

Фиг.З

16

17

18

19

20 Z1

iliiii

21

26 2 28

232425262

ilili

2930

31

3133

mm

-h,-hf

-Л5ftftflp

,/3

Фиг.5

JtFbft

Фиг.6

tfs7

e

чМ

м

Q(t3)

м

Q(Q

9(t)

Фигв

Фиг.9

ft

иг.Ю

fi