Синхронный электродвигатель Советский патент 1980 года по МПК H02K21/14 

1

Изобретение относится к электрическим машинам, а именно к синхронным электродвигателям с постоянными магнитами.

Известны синхронные электродвигатели 1, содержащие статор с обмоткой и ротор с когтеобразными полюсами (когтями).

Недостатком данной конструкции являются узкие функциональные возможности, так как невозможно обеспечить в таком двигателе переключением числа пар полюсов разную частоту вращения.

Известны также синхронные электродвигатели 2, содержащие статор с полюснопереключаемои обмоткой, ротор с постоянным магнитом, намагниченным в аксиальном направлении и установленным между двумя магнитопроводящими фланцами с когтями.

Данное техническое решение наиболее близко изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту.

Недостатком этой конструкции является значительная стоимость из-за наличия двух магнитов на разное число пар полюсов и ограниченные функциональные возможности из-за ограниченного числа получаемых частот вращения.

Целью данного изобретения является снижение стоимости и расширение функциональных возможностей двигателя путем обеспе5 чения нескольких частот вращения.

Указанная цель достигается тем, что магнитопроводящие когти установлены во фланцах с возможностью перемещения в аксиальном направлении, размещенные на разных фланцах когти соединены попарно немагнитным элементом. В варианте исполнения двигателя на наружных торцовых поверхностях фланцев, в пределах секторов, в которых расположены когти, выполнены радиальные пазы, в которых размещены с возможностью радиального перемещения сухари, связанные

15 с фланцем упругим элементом. Существо изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен продольный разрез синхронного электродвигателя; на фиг. 2 - представлен продольный разрез варианта синхронного электродвигателя с сухарями, установленными на фланцах.

Электродвигатель содержит статор 1 с полюснопереключаемой обмоткой 2. На роторе 3 установлен постоянный магнит 4, имеющий аксиальную намагниченность. К торцовым поверхностям магнита 4 прилегают фланцы 5 и 6. Фланцы имеют на периферии прорези, в которых могут перемещаться когти 7 и 8. Когти 7 и 8 образуют пару, соединенную немагнитной шпилькой 9. Между шпилькой 9 и скобой 10, -прикрепленной к наружной поверхности магнита 4, установлена пружина 11, растягиваюшаяся при смещении пары когтей в ту или иную сторону.

Работа электродвигателя осуществляется следующим образом.

После разгона ротора 3 происходит втягивание одних когтей 7, 8 внутрь расточки статора и выдвижение других когтей 7, 8 в противоположном направлении, в соответствии с полярностью полюсов статора 1 и ротора 3.

Если число когтевых пар 7, 8 равно числу полюсов статорной обмотки 2 (например, шестнадцати, то число полюсов ротора 3 будет равно шестнадцати), т.е. один полюс ротора образован одним когтем. Если же число полюсов статорной обмотки 2 уменьшить (т.е. переключить обмотку 2 на большую скорость), например, перейти на 8 - полюсное соединение обмотки 2, то под каждым полюсом статора 1 скажется по две когтевые пары 7, 8. При этом один полюс ротора 3 будет образован двумя когтями 7, 8 (а всего полюсов ротора будет, как и у статора 8). Необходимое условие для обеспечения симметричного (одинакового) распределения когтевых пар 7, 8 под полюсами статорной обмотки 2 состоит в том, что число образованных пар когтей 7, 8 должно быть кратным числу полюсов статорной обмотки 2 на всех скоростях вращения.

Электродвигатель, конструкция которого показана на фиг. 1, будет устойчиво работать на холостом ходу и при достаточно малых нагрузках на валу. Однако по мере увеличения нагрузки будет возрастать угол между осями статорного и роторного полюсов. Поэтому в том случае, когда один роторный полюс образован двумя или более когтями, устойчивость будет сохраняться лишь до тех пор, пока указанный угол будет достаточно мал. При его чрезмерном увеличении одна из когтевых пар (крайняя отстающая пара) роторного полюса окажется под полюсом статора измененной (противоположной той, что была на холостом ходу) полярности.

Для предотврашения изменения положения когтевой пары в случае, если под действием возросшего момента на валу она окажется под полюсом статора измененной (по сравнению с режимом холостого хода) полярности, на фланцах 5 и 6 выполнены радиальные прорези (см. фиг. 2), в которых могут перемещаться подвижные сухари 12. Такой сухарь 12 отходит к периферии под действием центробежных сил и «запирает

коготь 8, препятствуя смещению последнего вправо в том случае, если при увеличении момента нагрузки коготь 8 окажется под южным (S) полюсом статора.

В случае прекращения вращения подвижный сухарь 12 под действием пружины 13 притягивается к неподвижному сухарю 14. Одним из преимуществ изобретения является возможность получения не только двух скоростей вращения но, в случае необходимости, трех и более скоростей. Это достигается тем, что (как уже отмечалось выще) полюса ротора 3 формируются под воздействием поля статора 1, и если на статоре 1 установить полюсопереключаемую обмотку 2, позволяющую получить три разных числа полюсов (а следовательно, и три разных скорости вращения поля статора), то число пар полюсов ротора 3 будет «приспосабливаться к тому полю статорной обмотки, которое соответствует ее конкретному (одному из трех) включению. Необходимым условием для этого является кратность числа пар когтей ротора 3 каждому из возможных чисел полюсов статорной обмотки.

Вторым преимуществом изобретения является использование в нем одного магнита вместо двух магнитов. Это дает существенный экономический эффект.

Формула изобретения

1.Синхронный электродвигатель, содержащий статор с полюснопереключаемой обмоткой, ротор с постоянным магнитом, намагниченным в аксиальном направлении и установленным между двумя магнитопроводящими фланцами с когтями, отличающийся тем, что, с целью снижения стоимости и расширения функциональных возможностей путем получения нескольких частот вращения, магнитопроводящие когти установлены во фланцах с возможностью перемещения в аксиальном направлении, размещенные на разных фланцах когти соединены попарно немагнитным элементом.

2.Электродвигатель по п. 1, отличающийся тем, что на наружных торцовых поверхностях фланцев в пределах секторов, в которых размещены когти, выполнены радиальные пазы, в которых размещены с возможностью радиального перемещения сухари, связанные с фланцем упругим элементом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Балагуров В. А. и др. «Электрические машины с постоянными магнитами, М.Л.,

«Энергия, 1964, с. 54.

2.Авторское свидетельство СССР

№ 201522, кл. И 02 К 21/14, 1967 (прототип).