Электродвигатель переменного тока Советский патент 1989 года по МПК H02K17/12 H02K19/10 

1 ИзоОре енис о-тч сп я г, -чл мриi. М МП ГШк М, I Mi U рОИ-

HuxpoFiu ) 11 к гродша a i олчм, - быть использовано тпя электР оца малой мощности д i r иолу- ни я частот вращения в три и крат- ч трем раз больших синхронной.

Цель изобретения - упрощение кон трукции при одновременном улучше

нни энергетических показателей.

На фиг.1 представлено устройство статора электродвигателя; на фиг.2 (а,б,в.,г,д, е) - векторные диаграммы магнитодвижущих сил катушек зубцовых ГР/ПП статора.

JjieKгродвигатель переменного то- а содержит ротор и статор Статор пиг.1) содержит зубцы 1-18,равно- г .iii1 расположенные- по окружности и объединенные и i эй в зубцовые груп- 1 ч спинкой по ыгмрышеи окружности,

, со стороны воздушного за ,орд (утолщенной линией схематично показан магнитопровод статора). Па каждом 3vGu.e (утолщенные радиальные линии изображают зубцы) расположены одна или две катупм-i одного типоразмера. На каждом зубце одной лары диа- LTра™ы1о про)гпопоточних зубцовых

, Djsrin r, 1ЦСИ 3VblT,l 4 5 S , G И 13,

14,15 рагпо iu4i3ji ) по олгоп катушке с одинаковыми чнс гам; витков. Па каждом 3vfii;e остальных зубцовььс груп р с сложено по катушки с COOIHO- ыoниe I чисел БИТКОВ, составляющим

n,7/t) и 0,393 по опхомению к числу витков катуыек, размещелнпх за зуб- ппх ,5,6 и 13,14,15. По большей о. ру чности условно размещены катушки

5

5

0

и

5

0

5

0

с большим числом витков и имеют нумерацию, соответствующую зубцам, но с одним штрихом, например, катушка первого зубца с большим числом витков 11 . Катушки с меньшим числом витков условно размещены по меньшей окружности и в нумерации имеют два штриха, например катушка первого зубца с меньшим числом витков - 1 . Точкой на каждбй катушке отмечено ее начало. Катушки, пересеченные радиальной линией, соответствуют ка- , тушкам расположенным на этом зубце. Каждая катушка, расположенная на зубцах 4,5,6, подключена к разным фазным клеммам своими началами, а между собой они соединены в звезду. Каждая катушка, расположенная на зубцах 13,14,15, подключена к разным фазным клеммам своими концами, а между собой также в звезду. Катушки каждой из остальных зубцовых групп, т.е. с двумя катушками на зубце,соединены в трехфазную схему звезда- зигзаг и подключены к фазным клеммам. Таким образом, в каждой фазной ветви зигзага включены последовательно-встречно одна катушка с большим числом витков и одна катушка с меньшим числом витков, принадлежащие одной зубцовой группе. При этом к фазным клеммам подключены в зубцовых группах 1,2,3 и 7,8,9 начала катушек с большим числом витков, а в зубцовых группах 10,11,12 и 16,17,1-S концы катушек с большим числом витков. В диаметральной паре зубцовых групп 7,8,9 и 16,17,18 чередование фаз катушек с меньшим числом витков в схеме зигзаг выполнено прямой, т.е. А,В,С, а в другой диаметральной паре зубцовых групп 1,2,3 и 10,11,12 обратной.,.

На фиг.2 окружности равного радиуса, каждая из которых соответствует одной зубцовой группе, показывают фазовые соотношения всех магнитодвижущих сил (м.д.с.). Номер вектора JQ соответствует м.д.с. катушек, расположенной на зубце в соответствии с их нумерацией на фиг.1.

Результирующие м.д.с. (фиг.2) равны радиусу окружности.

Электродвигатель работает следующим образом.

При протекании токов катушки создают м.д.с., обеспечивающие насыщение электротехнической стали.зубцов. 2Q Магнитный поток каждого зубца вследствие насыщения имеет несинусоидальную форму и его гармонический состав характеризуется наличием нечетных Гармоник третьей, пятой и т.д. Ре- 5 зультирующие м.д.с. зубцов одной зубцовой группы сдвинуты во времени на 120° (см.фиг.2). Вследствие этого магнитные потоки первой гармоники каждого зубца одной зубцовой группы

равны по величине и сдвинуты на 120° При этом третьи гармоники потока равны и сдвинуты на утроенный угол, т.е. третьи гармоники потока зубцов 2 и 3 совпадают по фазе с третьей гармоникой потока зубца 1. Эти три п тока утроенной частоты каждого зубца суммируясь, создают один общий поток зубцовой группы, которьй проходи через воздушный зазор и ротор.Первые гармоники магнитного потока трех зубцов каждой зубцовой группы в сумме дают нуль и, следовательно, в воздушный зазор и ротор не проходят, а замыкаются по магнитной цепи в пределах своей зубцовой группы на статоре. Пятые гармоники потока зубцов, наибольшие по величине после третьей, имеют аналогичные первой гармонике сдвиги по фазе, т.е. 120° и, следовательно, в воздушный зазор и ротор не выходят. Остальные высшие гармоники потока вследствие их небольших значений не рассматриваются. В каждой зубцовой группе процесс аналогичен, но сдвинут по фазе за счет последовательно сдвинутых трехфазных систем м.д.с. рядом расположенных зубцовых групп на угол 20 .

,.

Q

Q 5

0

0 5

5

Это обеспечивает для рядом расположенных зубцовых групп сдвиг по фазе (третьих гармоник потока на угол 60°. Шесть трехфазных систем м.д.с. (фиг.2) зубцовых групп, последовательно размещенных по окружности (фиг.1), имеют также последовательный сдвиг по фазе на угол 20°. .Это приводят к формированию шести фазных потоков третьих гармоник последовательно сдвинутых по фазе на 60° и сдвинутых последовательно по окружности также на 60 , что и обеспечивает вращающееся магнитное поле утроенной частоты вращения.

Заданное соотношение числа витков катушек является оптимальным. Изменения любого из них приведет к изме-1 нению углов сдвига фаз м.д.с. как зубцов, так и зубцовых групп и, следовательно, ухудшит характеристики электродвигателя. При большом изменении соотношения возможно нарушение процессов и неработоспособность электродвигателя, обеспечивающих круговое вращающееся поле.

Таким образом, в двухполюсной машине, питающейся от сети с частотой fс 50 Гц, обеспечивается синхрон3-60fc

ная частота вращения п

Р

9000 об/мин, где р - число пар полюсов .

В общем случае возможно получение и большей частоты вращения.

Упрощение конструкции электродвигателя достигается уменьшением количества типоразмеров катушек и их единообразным размещением в статоре, а также упрощением магнитопровода- статора за счет одинаковой формы пазов. Улучшение энергетических показателей достигается за счет снижения в обмотках активных и реактивных потерь, а также обеспечения кругового вращающегося поля.

Формула изобретения

Электродвигатель переменного тока, содержащий ротор и статор с обмоткой, подключенной к фазным клеммам, выполненный в виде равномерно расположенных по окружности зубцовых групп, зубцы каждой из которых объединены спинкой со стороны воздушного зазора, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции

10

фие. 2

Изобретение относится к электрическим машинам, конкретно к электродвигателям переменного тока, и может быть использовано для высокоскоростного электропривода малой мощности. Цель изобретения - упрощение конструкций с одновременным улучшением энергетических показателей. Электродвигатель переменного тока содержит ротор и статор с трехфазной обмоткой, зубцы которого 1-18 объединены по три в зубцовые группы спинкой со стороны воздушного зазора. Зубцовые группы, размещенные диаметрально, составляют пары.На каждом зубце первой пары зубцовых групп (зубцы 5-6 и 13-15) размещены по одной катушке с одинаковым числом витков, каждая из которых подключена одним выводом к одной из фазных клемм A,B,C. На каждом зубце второй третьей пар зубцовых групп (зубцы 7-9, 16-18, и 1-3, 10-12) резмещены по две катушки с соотношением чисел витков, составляющим 0,745 и 0,393 по отношению к числу витков катушек первой пары зубцовых групп. Катушки первой пары зубцовых групп соединены по схеме "звезда", а катушки остальных зубцовых групп соединены по схеме "звезда-зигзиг" с подключением к фазным клеммам катушек с большим числом витков и с противоположным чередованием фаз. При этом катушки зубцов 1-9 и 10-18 подключены к клеммам A,B,C, своими разноименными выводами. Улучшение энергетических показателей обеспечивается за счет обеспечения кругового вращающегося поля, а упрощение конструкции - за счет описанной конструкции статора и схемы соединения обмотки. 2 ил.