Трехфазный асинхронный редукторный электродвигатель Советский патент 1990 года по МПК H02K17/16 

частично. Известно, что зубцовое поле, возбуждаемое разноименнополюсной обмоткой в зубчатом воздушном зазоре, является результатом интерференции большого числа гармонических составляющих, порядок которых отличается на ± 1. Из общего числа зубцовых гармоник только часть используется для полезного.преобразования энергии, а остальные непроизводительно рассеивают энергию. Наличие конденсаторов во вторичной обмотке статора, габариты которых при промышленной частоте питания могут быть намного больше габаритов двигателя, приводит к ухудшению мас- согабаритных показателей.

Наиболее близкими по технической сущности к предлагаемор/iy являются трехфазные асинхронные редукторные электродвигатели, содержащие разделенные воздушным зазором зубцатые статор и ротор, выполненные из шести пакетов кахс- дый, смещенные аксиально, пакеты ротора смещены попарно по окружности друг относительно друга, статор и ротор содержат пары пакетов, соединенные продольными магнитопроводами и магнитоизолмрован- ные от других пакетов, на статоре между этими магнитосоединенными парами пакетов размещены кольцевые обмотки, на роторе размещена короткозамкнутая обмотка 2. Недостатком такой конструкции является ее сложность, повышенная трудоемкость изготовления и пониженный КПД.

Эти недостатки обусловлены тем, что наличие короткозамкнутых беличьих клеток требует применения довольно дорогой операции заливки их под давлением. Наличие дополнительных крайних магнитопроводов на статоре и роторе усложняет конструкцию м утяжеляет ее.

Различное число зубцов статора и ротора приводит к тому, что зубцовое поле, возбуждаемое кольцевой катушкой, представляет собой сумму большого числа гармоник. Из них только часть принимает участие в электромеханическом преобразовании энергии, а остальная часть не сцепляется с полем короткозамкнутой обмотки, что снижает КПД двигателя.

ЦелоЮ изобретения является упрощение конструкции, снижение трудоемкости изготовления и повышения КПД.

Указанная цель достигается тем, что в трехфазном асинхронном редукторном электродвигателе, содержащем разделенные воздушным зазором зубчатые статор.и ротор, выполненные из шести смещенных аксиально пакетов каждый, пакеты ротора смещены попарно по окружности друг относительно друга, статор и ротор содержат

пары пакетов, соединенные продольными магнитопроводами и магнитоизолирован- ные от других пакетов, на статоре между этими магнитосоединенными парами паке- тов размещены кольцевые обмотки, на роторе размещена короткозамкнутая обмотка, все пакеты статора и ротора попарно соединены продольными магнитопроводами, обмотка ротора выполнена в виде кольцевых 0 катушек, размещенных между магнитосоединенными пакетами ротора, а оси зубцов магнитосоединенных пакетов статора и ротора, разделенных воздушным зазором, выполнены совпадающими между собой. Все 5 пакеты статора и ротора могут.быть выпол- . teны с одинаковым числом зубцов.

Сдвиг каждой последующей в аксиальном направлении магнитосоединенной пары пакетов ротора может быть выполнен 0 равным 1/3 зубцового деления в одном-направлении.

Все кольцевые обмотки ротора могут быть соединены между собой последова- тельно и согласно и замкнуты накоротко. 5На фиг.1 представлен асинхронный редукторный электродвигатель, общий вид; на фиг.2 - схема соединений катушек ротора. Трехфазный асинхронный редукторный электродвигатель содержит статор Т и ротор 30 2, выполненные каждый из трех одинаковых модулей 3, каждый из которых состоит из двух кольцевых зубчатых пакетов 4 и 5 статора 1 и двух кольцевых пакетов 6 и 7 ротора, соединенных продольными магнитопровода- 35 ми 8 и 9. Между кольцевыми зубчатыми пакетами 4, 5 и 6,7 расположены кольцевые катушки 10 статора 1 и кольцевые катушки 11 ротора 2. Модули 3 статора 1 расположены в немагнитном корпусе 12, а модули 3 ротора 2 - 40 на немагнитном валу 13.

Все пакеты 4-7 выполнены с одинаковым числом зубцов.

Сдвиг каждого последующего в аксиальном направлении модуля 3 ротора вы- 45 полнен равным 1/3 зубцового деления в одном направлении.

Смещение может быть выполнено аналогично модулей статора, а на роторе модули 3 могут быть установлены без сдвига. 50Кольцевые катушки 11 ротора 2 соединены последовательно и согласно и замкнуты накоротко (фиг,2).

Двигатель работает следующим образом,

55 Ток кольцевой обмотки 10 каждого модуля 3 возбуждает магнитный поток, который замыкается по пути, показанному на фиг.1. Этот поток из-за зубчатого строения статора 1 и ротора 2 содержит основную составляющую, соответствующую равномерному приведенному воздушному зазору, и зубцовую составляющую, которая при определенных параметрах зубцовой зоны может быть принята гармонической функцией. Аргумент последней зависит от про- изведения числа зубцов и угловой скорости вращения ротора 2.

Составляющие магнитного потока в силу пространственного относительного сдвига модулей 3 ротора 2 индуктируют в каждой из обмоток 10 статора 1 ЭДС прямого и нулевого следования. Первая, обусловленная основной составляющей потока, изменяется с частотой питания и уравновешивает приложенное напряжение. Вторая - от зубцовой составляющей потока - наводит в обмотках статора ЭДС с частотой (а - 7.2(i)2 , которая имеет нулевое следование. Поэтому с целью исключения электрических потерь от токов нулевого следования обмотка статора 10 должна быть соединена в звезду.

В обмотках 11 ротора 2 наводятся аналогичные ЭДС, величина которых отличается в К раз, где К - коэффициент трансформации: Wi

к

W2

где Wi-ЧИСЛО витков одной катушки статора;W2- число витков одной катушки рото-

ра.

ЭДС от основной составляющей магнитного потока в катушках ротора сдвинуты

2

на ± 7т я, а поскольку катушки 11 ротора 2

соединены последовательно и согласно и замкнуты накоротко, то сумма этих ЭДС и ток ротора 2 от них равны нулю.

Зубцовая составляющая потока индуктирует в обмотках 11 каждого модуля 3 ро- тора 2 ЭДС нулевого следования, которые при принятой схеме соединений обмоток, показанной на фиг.2, складываются и вызывают ток ротора, изменяющийся с частотой (У - Z2 У2 , где Z2 - число зубцов ротора 2; (О2 - угловая скорость вращения ротора 2.

Кольцевая катушка 11 каждого модуля 3 ротора 2, обтекаемая током ротора 2, возбуждает магнитное поле. Это поле также может быть представлено в виде двух составляющих - основной составляющей, соответствующей равномерному приведенному зазору, и зубцовой. Основная, сцепляясь с катушками 10 статора 1, наводит в них ЭДС нулевого следования, которая при соединении катушек 10 статора 1 в звезду не принимает участия в общем энергетическом балансе.

Зубцовая составляющая поля ротора 2 в силу пространственного сдвига модулей 3 ротора 2 наводит в катушке 10 статора 1 ЭДС прямого следования с частотой питания, которая также уравновешивает приложенное напряжение питания. Поэтому, в отличие от нормальных электрических машин, Зубцовая составляющая потока ротора 2 является фактически реакцией ротора 2 на воздействие зубцового поля статора 1.

Взаимодействие зубцового поля ротора 2 с основной составляющей поля статора определяет вращающий момент двигателя, который вращает ротор с частотой

(1 -Sz) об/мин.

где Sz - снижение ротора относительно зубцового поля статора:

„ (O -

ш

где to-угловая частота питания.

Предлагаемый д.вигатель более прост и не трудоемок в производстве поскольку вы- полней из однотипных модулей, содержащих простые кольцевые обмотки. Более высокий КПД двигателя обусловлен тем, что он имеет униполярное возбуждение и числа зубцов статора и ротора, равные друг другу. При этих условиях зубцовое поле является чисто гармонической функцией на всей окружности воздушного зазора, а не результатом интерференции зубцовых гармоник, как это имеет место при разноименнополюсных обмотках, что дает возможность полностью использовать энергию зубцового поля при электромеханическом преобразовании энергии, а не частично.

7 J 5 8 Ю П

Электродвигатель содержит разделенные воздушным зазором зубчатые статор и ротор, выполненные каждый из шести смещенных аксиально пакетов. С целью упрощения конструкции, снижения трудоемкости изготовления и повышения КПД, все пакеты статора и ротора попарно соединены продольными магнитопроводами, обмотка ротора выполнена в виде кольцевых катушек, размещенных между магнитосоединенными пакетами ротора, а оси зубцов магнитосоединенных пакетов статора и ротора, разделенных воздушным зазором, выполнены совпадающими между собой. Все пакеты статора и ротора выполнены с одинаковым числом зубцов. Сдвиг каждой последующей в аксиальном направлении магнитосоединенной пары пакетов ротора выполнен равным 1/3 зубцового деления в одном направлении, а все кольцевые обмотки ротора соединены между собой последовательно и согласно, и замкнуты накоротко. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Фйе.г

н