Трехфазный синхронный редукторный электродвигатель Советский патент 1992 года по МПК H02K19/06 

Изобретение относится к электричеCKv M машинам малой мощности и может быть использовано для создания тихоходных синхронных электроприводов.

Известен синхронный редукторный электродвигатель с короткозамкнутой клеткой на роторе, состоящий из зубчатого статора с обмоткой и зубчатого ротора с короткозамкнутой клеткой.

Недостатком такого двигателя является его низкий КПД из-за больших потерь в клетке ротора и низкая динамическая устойчивость в синхронном режиме.

Известен также синхронный редукторный электродвигатель, содержащий зубчатый статор с обмоткой и зубчатый ротор с пусковой короткозамкнутой обмоткой. Ротор выполнен из трех одинаковых пакетов, разнесенных по оси двигателя и смещенных относительно друг друга на 120 электрических градусов высшей гармоники НС статора, используемой для пуска двигателя. В пазах каждого пакета ротора расположена волновая короткозамкнутая обмотка, выполненная путем литья.

В таком двигателе используется первая и одна из высших гармоник намагничивающей силы обмотки статора. Первая гармоника обеспечивает синхронную работу двигателя с низкой скоростью, а высшая

гармоника обеспечивает пуск двигателя при низких потерях в роторе, более высокий КПД и динамическую устойчивость двигателя.

Недостатком этого двигателя является его невысокое использование из-за низкой величины удельного момента, вызванной большим отличием амплитуд первой и высшей гармоники НС.

Целью изобретения является повышение удельного момента трехфазного синхронного редукторьГого электродвигателя за счет использования для пуска двигателя четвертой гармоники поля.

Указанная цель достигается тем, что в трехфазном синхронном редукторном электродвигателе, содержащем зубчатый статор с трехфазной обмоткой и зубчатый ротор, состоящий из трех одинаковых пакетов,.разнесенных по оси и сдвинутых относительно друг друга на 120 электрических градусов четвертой гармоники поля, в пазах каждого пакета расположена короткозамкнутг я волновая обмотка с шагом, соотве гствующим полюсному делению четвертой гармоники, согласно изобретению обмотка статора выполнена концентрической несимметричной, у которой каждый из одноименных полюсов каждой фазы выполнен из трех внутренних и одной наружной секции, имеющих одинаковые числа витков, шаг наружной секции на два зубцовых деления больше полюсного деления первой гармоники поля, шаг центральной внутренней секции равен четырем, а шаг каждой соседней внутренней секции равен двум зубцовым делениям, все секции соединены последовательно, причем соседние внутренние секции соединены между собой согласно и встречно с наружной и центральной внутренней секциями, каждый из полюсов противоположной полярности выполнен из трех концентричных секций наружной, промежуточной и внутренней, числа витков наружной и промежуточной секций равны числу витков каждой из секций первых полюсов, а число витков внутренней секции в два раза больше упомянутых, шаг наружной секции на два, а шаг промежуточной секции на четыре зубцовых деления меньше полюсного деления первой гармоники поля, шаг внутренней секции равен двум зубцовым делениям, все три секции каждого из полюсов противоположной полярности соединены последовательно, причем наружная и промежуточная секции соединены согласно, а внутренняя - встречно с ними.

В предлагаемом электродвигателе трехфазная несимметричная обмотка статора является результатом синтеза на основе сложения двух гармоник НС; первой и четвертой с обязательным выполнением условия одинакового заполнения пазов проводниками обмотки.

При указанных значениях шагов секций и их чисел витков, амплитуды четвертой и первой гармоник относятся как

.7.

Каждая из этих гармоник НС определяет свою составляющую вращающего момента: первая гармоника - синхронный, а четвертая гармоника-асинхронный моменты. При

названных величинах первой и четвертой гармоник составляющие вращающего момента обеспечивают большой пусковой момент и момент входа в синхронизм, что повышает эффективность использования

двигателя.

На фиг.1 показан общий вид двигателя; на фиг.2 - схема двух полюсов одной фазы несимметричной трехфазной обмотки.

Электродвигатель состоит из зубчатого

статора 1 с трехфазной обмоткой 2 и ротора

3.Ротор 3 состоит из трех одинаковых зубчатых пакетов 4, 5, 6, расположенных на валу 7 и смещенных относительно друг друга на 120 электрических градусов четвертой

гармоники доля. В пазах каждого из пакетов

4,5, 6 расположена короткозамкнутая волновая обмотка 8.

Каждый из одноименных первых полюсов трехфазной обмотки 2 состоит из наружной секции 9, двух боковых внутренних секций 10,11 и одной центральной внутренней секции 12, имеющих одинаковое число витков. Шаг наружной секции 9 равен 14, что на два зубцовых деления больше полюсного деления первой гармоники поля, шаг центральной внутренней секции 12 равен четырем, а шаг внутренних боковых секций 10, 11 равен двум зубцовым делениям. Все секции 9,10, 11,12 соединены между собой

последовательно, причем секции 9, 12 согласно, а секции 10,11 встречно с секциями 9,12.

Каждый из полюсов противоположной

полярности состоит из трех концентричных

секций 13,14,15. Число витков наружной 13 и промежуточной 14 секций равно числу витков одной из секций 9, 10, 11, 12, а число витков внутренней секции 15 в два раза больше числа витков любой из рассмотренных секций. Шаг наружной секции 13 на два, а шаг промежуточной секции 14 на четыре зубцовых деления меньше полюсного деления первой гармоники поля, равного 12, шаг внутренней секции 15 равен двум зубцовым делениям. Все три секции 13,14,15 каждого из полюсов противоположной полярности соединены последовательно, причем наружная 13 и промежуточная 14 секции согласно, а внутренняя секция 15-встречно с ними. Принцип действия трехфазного синхронного редукторного двигателя состоит в следующем. Трехфазная несимметричная обмотка 2 возбуждает вращающуюся НС, которая определяется, в основном, суммой первой и четвертой гармоник. Первая из них, взаимодействуя с зубцовыми полями ротора, создает синхронный момент, а четвертая, взаимодействуя с полем реакции короткозамкнутых волнрвых обмоток ротора 8, создает асинхронный вращающий момент, который запускает двигатель. Поскольку в трехфазном двигателе вращение четвертой и первой гармоник НС является согласным,, то для согласования действий синхронного и асинхронного моментов .числа зубцов ротора должны быть выбраны больше числа зубцов статора. В этом случае асинхронный и синхронный моменты будут действовать согласно и обеспечивать высокую эффективность использования двигателя за счет повышения удельного момента.. Формула изобретения Трехфазный синхронный редукторный электродвигатель, содержащий зубчатый ctaTOp с трехфазной отмоткой и зубчатый ротор, состоящий из трех одинаковых пакетов, разнесенных по оси и сдвинутых друг относительно друга на 120 электрических градусов полюсности четвертой гармоники

фмг У поля, в пазах каждого пакета расположена короткозамкнутая волновая обмотка с ша ГСМ. соответствующим полюсному делению четвертой гармоники поля, отличающийся тем, что, с целью .повышения удельного момента, о.бмотка статора выполнена концентрической несимметричной, у которой каждый из одноименных полюсов каждой фазы выполнен из трех внутренних и одной наружных секций, имеющих одинаковые числа ВИТКОВ; шаг наружной секции выполнен на два зубцовых деления больше полюсного деления первой гармоники поля, шаг центральной внутренней секции равея четырем, а шаг каждой соседней внутренней секции равен двум зубцовым делениям, все секции соединены последовательно, причем соседние внутренние секции соединены между собой согласно и встречно с наружной и центральной внутренней секциями, каждый из полюсов противоположной полярности выполнен из трех концентричных секций - наружной, промежуточной и внутренней, числа витков наружной и промежуточной секций равны числу витков каждой иэ секций первых полюсов, а чи с ло витков внутренней секции в два раза больше упомянутых, шаг наружной секции на два. а шаг промежуточной секции на четыре зубцовых деления меньше полюсного деления первой гармоники поля, шаг внутренней секции равен двум зубцовым делениям, все три секции каждого из полюсов противоположной полярности, соединены последовательно, причем наружная и промежуточная секции соединены согласно, а внутренняя встречно с ними.

Фнг.2

Изобретение относится к электрическим машинам малой мощности, а именно ксинхронным двигателям с электромагнитной редукцией. Целью изобретения является увеличение удельного момента. Трехфазный синхронный редуктррный электродвигатель содержит зубчатый статор с трёхфазной обмоткой и зубчатый ротор, состоящий из трех одинаковых пакетов, разнесенных по оси и сдвинутых друг относительно друга на 120 электрических градусов полюсности четвертой гармоники поля, в пазах каждого пакета расположена короткозамкнутая волновая обмотка с'ша- гом, равным или близким полюсному-делению четвертой гармоники поля. Обмотка статора выполнена несимметричной и концентрической. Разноименные полюса обмотки состоят из разного количества секций, имеющих различный шаг и разное число витков. 2 ил.