Асинхронный редукторный электродвигатель Советский патент 1991 года по МПК H02K17/12 

з 16 4 го s м к

1/1 / / / /

.

/ /

±777Г

ооч NVE

О

2

СА) СК

Изобретение относится к электрическим машинам малой мощности. Целью изобретения является повышение КПД, снижение трудоемкости изготовления. Двигатель состоит из статора 1 и ротора 2, выполненный каждый из четырех пакетов 3 - 6 и 7 - 10. Пакеты 6 и 10 - гладкие, пакеты 3 - 5 выполнены с полюсами, число зубцов статора 1 равно числу зубцов 13 ротора 2, а число зубчатых пакетов 7 - 10 ротора равно числу фаз. Все пакеты статора и ротора механически и магнитно связаны продольными магнитопроводами 14 и 15. Обмотка статора 1 выполнена из катушек 20, размещенных на полюсах. Катушки одного из пакетов 3 - 5 представляют собой фазу и включены между собой последовательно и встречно. На роторе 2 между гладким пакетом 10 и зубчатым пакетом 9 расположена короткозамкнутая обмотка 21. Зубцы пакетов 3 - 5 статора совпадают, а пакеты 7 - 9 ротора 2 сдвинуты друг относительно друга на M - 1/2M часть зубцового деления в одном направлении. Двигатель по изобретению имеет более простую конструкцию и более высокий КПД из-за лучшей симметрии электромагнитной системы. 3 ил.

7 7 / 15 8 /7

Фиг.1

/ I 21 Ю

I 18

Изобретение относится к электрическим машинам малой мощности и может быть использовано для создания тихоходных асинхронных электроприборов рабочих механизмов в различных отраслях народно- го хозяйства.

Цель изобретения - повышение КПД и снижение трудоемкости изготовления.

На фиг. 1 изображен асинхронный ре- дукторный электродвигатель, общий вид; на фиг. 2 - часть двигателя, поперечный разрез; на фиг. 3 - зубчатый лист статора.

Двигатель состоит из статора 1 и ротора 2, Статор 1 выполнен из четырех пакетов 3-6, а ротор 2 - из четырех пакетов 7-10 набранных из листов электротехнической стали. Пакеты 6 и 10 являются кольцевыми (в виде тороида) с гладкими наружными и внутренними поверхностями. Пакеты 3-5 набраны из листов с выступающими наружу полюсами 11. Внутренняя поверхность статора, обращенная к ротору 2, - зубчатая, число зубцов 12 статора равно числу зубцов 13 ротора 2, число зубчатых пакетов 7-10 ротора 2 равно числу фаз.

Все пакеты 3-6 статора и все пакеты 7-10 ротора 2 механически и магнитно связаны между собой едиными продольными магнитопроводами 14 и 15. Продольный магнитопровод 14 залит немагнитным мате- риалом и представляет собой корпус 16 дви- гателя. Продольный магнитопровод 15 через втулку 17 связан с валом 18.

Обмотка 19 статора представляет собой сосредоточенные катушки 20, которые распо- ложены на полюсах 11 пакетов 3-5. Катушки 20 одного из пакетов 3-5 представляют одну фазу двигателя и включены между собой последовательно и встречно. Таким образом, зубчатые пакеты 3-5 статора 1 с катуш- ками 20 представляют собой фазы статора 1, пакеты 6 и 10 выполняют функцию собирательного магнитопровода.

На роторе 2 между гладким пакетом 10 и зубчатым пакетом 9 расположена коротко- замкнутая обмотка 21 (или короткозамкнутое кольцо) из электропроводного материала.

Зубцы пакетов 3-5 статора совпадают между собой, а зубчатые пакеты 7-9 ротора сдвинуты в пространстве друг относительно друга на (т - 1)/2т часть зубчатого деления в одном направлении.

Двигатель работает следующим образом.

Две катушки 20 одного пакета статора 1 возбуждают магнитный поток, который из- за их встречного включения направлен вдоль оси ротора, как показано на фиг. 1. Этот поток вследствие зубчатого строения статора и ротора содержит основную составляющую, соответствующую равномерному приведенному зазору, и зубчатую составляющую. Первая изменяется во времени с частотой ш, а вторая - с частотой (ш - Z2 OJ2 ), зависящей от числа зубцов и скорости вращения ротора. Все составляющие магнитных потоков фаз проходят в осевом направлении и замыкаются через собирательные пакеты 6 и 10 статора и ротора 2. Поскольку основные составляющие потоков фаз равны по амплитуде и сдвинуты во времени на 2/3 л, то их сумма в собирательных пакетах равна нулю. Также равна нулю ЭДС кольца 21.

Зубцовые составляющие магнитных потоков фаз в силу относительного сдвига пакетов 7-9 ротора на 1/т часть зубцового деления имеют нулевое следование. Они в собирательных пакетах 6 и 10 складываются и сцепляются с короткозамкнутым кольцом 21, индуктируя в нем ЭДС и ток.

Ток кольца 21 возбуждает в воздушном зазоре под зубчатыми пакетами 3-5 магнитное поле реакции ротора, зубчатая составляющая которого наводит в катушках 20 статора ЭДС прямого следования с частотой со, которая уравновешивает напряжение на обмотках.

ЭДС в катушках статора от основной составляющей поля реакции ротора имеет нулевое следование, и при соединении их в звезду она не оказывает влияния на общий энергетический баланс.

Взаимодействие зубчатых полей реакции статора с основными составляющими поля статора определяет асинхронный вращающий момент, который приводит ротор во вращение со скоростью

П2 (1 - Sz ) , Об/МИН,

Z2

где гг - число зубцов ротора (статора);

Sz - скольжение зубцового поля ротора относительно статора;

f - частота питания.

Обмотка ротора может быть выполнена в виде сплошного кольца либо в виде корот- козамкнутой кольцевой обмотки. В последнем случае ее выполняют из изолированного провода, изолируют от магнитопровода и располагают на роторе между пакетами 9 и 10 или на статоре между пакетами 5 и 6.

На фиг. 1 представлен трехфазный асинхронный редукторный электродвигатель с одним гладким пакетом статора и ротора. В таком двигателе индуктивные параметры рассеяния катушек обмотки статора различны из-за различных магнитных сопротивлений потокам рассеяния в лобовых частях обмоток. Для полного симметрирования параметров обмоток фаз предлагаемый асинхронный двигатель может быть выполнен с двумя гладкими пакетами статора и ротора на каждом из торцов двигателя. При этом число зубчатых пакетов статора и ротора и количество обмоток остается неизменным. На роторе между гладкими пакетами и соседними зубчатыми пакетами расположено два кольца из электропроводного материала. В таком двигателе все обмотки статора находятся в одинаковых условиях и имеют одинаковые активные и реактивные сопротивления.

Аналогично выполняют двухфазный асинхронный радукторный электродвигатель, за исключением количества зубчатых пакетов статора и ротора, которое в данном случае равно двум, и взаимного сдвига зубчатых пакетов ротора на 1 /4 часть зубцово- го деления.

Электродвигатель по изобретению по сравнению с известным имеет более простую и технологичную конструкцию, обусловленную использованием одинакового

15

13

Фиг. 2

провода для изготовления катушек и их унификацией, и более высокий КПД из-за лучшей симметрии электромагнитной системы двигателя.

Формула изобретения Асинхронный редукторный электродвигатель, содержащий статор c.m-фазной обмоткой в виде катушек, включенных

последовательно и встречно, и ротор, каждый из которых выполнен из кольцевых зубчатых и гладких пакетов, установленных в аксиальных магнитопроводах, зубчатые пакеты, число которых равно числу фаз, имеют

одинаковое число зубцов, зубцы пакетов статора совпадают, а зубчатые пакеты ротора установлены со сдвигом друг относительно друга в одном направлении на (т - 1}/2т часть зубцового деления, отличающийс я тем, что, с целью повышения КПД и снижения трудоемкости изготовления, зубчатые пакеты .статора выполнены с наружными полюсными выступами, на которых размещены катушки обмотки.

12

Фиг.З