Синхронный редукторный электродвигатель Советский патент 1992 года по МПК H02K19/06 

Изобретение относится к области электрических машин, а именно к высокомомен- тным электродвигателям, и может быть использовано, например, в низкоскоростных электроприводах.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей двигателя путем обеспечения асинхронного пуска.

На фиг. 1 показан общий вид двигателя; на фиг. 2 - схема соединения катушек в обмотке статора; на фиг. 3 - схема соединения катушек в обмотке ротора; на фиг. 4,5- диаграммы МДС обмоток статора и ротора в произвольный момент времени; на фиг. 6-11 - ЭДС, наведенная в короткозамкну- той обмотке при вращении ротора.

Двигатель (фиг. 1) состоит из статора 1 с зубцами 2, в открытые пазы между которыми уложена трехфазная обмотка 3. Ротор 4 также выполнен с зубцами 5, в пазы между которыми уложена трехфазная короткозам- кнутая обмотка 6. Число пазов z1 статора 2 равно 27, число пазов ротора 4 Z2 30.

Трехфазная обмотка статора 3 (фиг. 2) образована сосредоточенными катушками 7-33, расположенными по одной на каждом зубце 2. Каждая фаза обмотки 3 выполнена в виде ги 3 фазных зон, а фазную зону образуют Si 3 последовательно соединенные катушки, расположенные на соседних зубцах и включенные согласно конец с концом, начало с началом. Все фазные зоны обмотки подключены началами. Например, фаза А образована тремя фазными зонами, куда входят катушки 7, 8, 9, 16, 17, 18, 25, 26, 27. Первую фазную зону образуют катушки 7, 8, 9, вторую фазную зону образуют катушки 16, 17, 18, третью - 25, 26, 27. В пределах фазной зоны катушки включены согласно, то есть, например, конец катушки 7 соединен с концом катушки 8, начало катушки 8 - с началом катушки 9.

Все фазные зоны соединены между собой последовательно и началами подклго- чены к выводам. Например, если за начало 1-й фазной зоны принять начало катушки, за начало 2-й фазной зоны - начало катушки 16, а за начало 3-й фазной зоны - начало катушки 25, то все они подключены к выводу А одинаково, т.е. началами.

На роторе 4 (фиг. 3) уложена трехфазная короткозамкнутая обмотка 6, выполненная из сосредоточенных катушек 34-36, 39-41, 44-46, 49-51,54-56, 59-61. расположенных по одной на одноименных зубцах 5. Каждая фаза обмотки 6 образована двумя фазными зонами. Например, 1 фаза образована катушками 34, 35, 36 - первая фазная зона и

катушками 49, 50, 51 - вторая фазная зона. В пределах любой фазной зоны катушки включены согласно. Например, конец катушки 34 соединен с концом катушки, начало 35 катушки - с началом 36 катушки. Фазные зоны соединены между собой последовательно начало с концом, например, если за начало 1-й фазной зоны 1-й фазы принять начало 34 катушки, а за конец 2-й фазной зоны - конец 51 катушки, то эти точки должны быть соединены между собой, как и показано на чертеже.

Между двумя любыми соседними фазными зонами, принадлежащими различным

фазам, имеются два зубца 5 без обмоток. Например, между 1-ми фазными зонами 1-й и 2-й фаз имеются зубцы 37, 38, на которых нет катушек.

Двигатель работает следующим образом,

, При включении обмотки 3 в сеть трехфазного переменного напряжения по катушкам протекает ток частоты CDI, создающий вращающуюся МДС-F, пространственное положение которой в произвольный момент времени показано на фиг. 4. Если ограничить гармонический спектр F рассмотрением основных составляющих

F Fmcos(ftrt - n 1Q/2) cos(Z10/2) -|Fmcos(«t ) +

+ J-Fmcos(ftn -f Zl П1а) ,(1)

где Fm - амплитуда МДС;

. ft) - угловая скорость вращения ротора;

t - время;

а - угол фазной зоны, то ее можно представить как сумму прямоZi +щ

15и

бегущей волны полюсности Pi

обратнобегущей - полюсности Ра 12,

Магнитную проводимость воздушного зазора Дб при разнице между числами зубцов 2 и 5 статора 1 и ротора 4 m 3, представим в виде

Ао -f Aicos(z2Wpt - - та), (2)

где До Я| постоянная и переменная составляющая,

0)р - угловая скорость вращения ротора 4.

Тогда обмотка 3 статора 1 создает в зазоре следующие гармоники поля Вд

A5F Fmcos(wt - --J-) +5

1ч

+ yFmCOSfftrt + 22 о П1а) + -TFmCOs(z2ftJpt +

Z1 +3щ ч , Ai,,.10

+ ал-2- z) + - Fmcos( +

+ т + Z1 23nig) + Fmcos( - - at ) + -4Fmcos(z2ftJpt - an. +

+ a).

(3)

На синхронной скорости cop 2co/z2 взаимодействовать между собой с образованием момента будут две гармоники МДС (1) и две гармоники поля (последний и пред- последний члены выражения (3), имеющие одинаковую полюсность.

В свою очередь, обмотка 6 ротора 4 при протекании по ней трехфазной системы токов создает пространственную МДС с ши- роким гармоническим спектром (фиг, 5). Однако коэффициент взаимоиндуктивной связи между обмотками 3 и б статора 1 и ротора 4 определяется только полюсностью Pi (ni +zi)/2 15, что видно из фиг. 6-11, где показаны ЭДС в катушках, при повороте ротора на 120°.

Действительно, если произвольным образом зафиксировать токи в обмотке 3 статора 1, например так, как показано на фиг. 4 и привести ротор 4 во вращение, то в 34 катушке, принадлежащей 1-й фазной зоне 1-й фазы, наведется ЭДС, временной характер которой показан на фиг. 6. Ниже на чертеже показаны ЭДС, наведенные а 35 и 36 катушках, на фиг. 9 - ЭДС в 1-й фазной зоне, а на фиг. 10 - ЭДС во второй фазной зоне первой фазы. Как видно из фиг. 11,ре5

10

15

0

0

5

зультирующая ЭДС 1-й фазы (показана ЭДС при повороте ротора на 120°) содержит практически только одну гармонику с числом периодов, равным 15.

Последнее означает, что при частоте вращения ротора 4 от нуля до , в короткозамкнутой обмотке будет наводиться ЭДС и взаимодействие трехфазной системы токов а роторе 3 с одной из основных гармоник поля статора 1 (первый член в выражении (3) создает двигательный асинхронный момент. При достижении синхронной скорости токи в обмотке ротора 4 будут равны нулю.

В отличие от двигателя-прототипа, двигатель по изобретению обладает возможностью асинхронного пуска, что расширяет его функциональные возможности.

Формула изобретения Синхронный редукторный электродвигатель, содержащий статор с zi 27 зубцами и с трехфазной обмоткой, соединенной в звезду и образованной сосредоточенными катушками по одной на каждом зубце, каждая фаза обмотки выполнена в виде щ 3 последовательно соединенных фазных зон. фазную зону образуют Si 3 последовательно соединенные катушки, расположенные на соседних зубцах и включенные согласно конец с концом, начало с началом, все фазные зоны подключены к выводам началами, ротор выполнен зубчатым, с числом зубцов zi Z2 - ni, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения асинхронного пуска двигателя, он снабжен трехфазной короткозамкнутой обмоткой, размещенной на роторе и образованной сосредоточенными катушками по одной на одном зубце, каждая фаза обмотки ротора состоит из ° 2 фазных зон, включенных последовательно конец с началом, одна фазная зона занимает Z2/3P.2 5 зубцов и образована $2 3 катушками, расположенными на трех средних зубцах, принадлежащих этой фазной зоне, причем в пределах каждой фазной зоны катушки включены согласно конец с концом, начало с началом.

ШШ ШШШССС Ш

i i I i j | I |i i ; I i i i i и ч , i i II li i h i i I i i I i i i ii i i i i i i i I

в 9 ЮН/2} Mf5 6f7f8 &2вг( 12Z}24Z$262723MJ03IX33

Изобретение относится к электрическим машинам, а именно к высокомомент- ным электродвигателям. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей двигателя путем обеспечения асинхронного пуска. Двигатель состоит из статора 1 с зубцами 2 и трехфазной обмоткой 3, ротора 4 с зубцами 5 и трехфазной короткозамкнутой обмоткой 6. Число пазов статора zi 27, ротора Z2 30. Обмотка статора соединена в звезду, образована сосредоточенными катушками по одной на зубце. Число фазных зон щ 3 с последовательно соединенными катушками Si 3, Катушки включены согласно, фазные зоны соединены последовательно. Обмотка ротора выполнена из сосредоточенных катушек по одной на одном зубце. Число фазных зон 02 - 2, включенных последовательно, Фазная зона ротора имеет 5 зубцов, образована $2 3 катушками. Катушки фазной зоны ротора соединены согласно. Такое включение катушек обеспечивает асинхронный пуск и обеспечивает расширение функциональных возможностей. 11 ил. V Ј VI ел 00 VJ 00 OJ Фиг 1

fi о В C

л.

0

i i

ii и i j и; MI i i i i л ; i

343fJ637)8J/Wtr t ttWtS4S47t8&Sfff/32S5&r&-%f7-&-&Ј06tf2 63

pfS/S : P2 /2

П

Щ 4U

a

Фиг. 2

ГА

о rffi nw

Фиг У

Редактор И.Касарда

Составитель В,Трегубое Техред М.Моргентал

С в

Ш/f

Корректор Н.Тупица