Электродвигатель переменного тока Советский патент 1981 года по МПК H02K19/06 

1

Изобретение относится к электрическим машинам переменного тока, в частности к двигателям с цилиндрическими катушками возбуждения Г

Известен электродвигатель переменного тока, статор которого выполнен из магнитомягкого материала и состоит из двух одинаковых половинок, внутри которых размещается обмотка возбуждения, выполненная в виде цилиндрической катушки. На каждой половине статора имеются зубцы (выступы), равномерно распределенные по окружности. На валу закреплен плоский цилиндрический магнит с выемками, число которых равно числу зубцов одной половины статора Магнит ротора намагничен таким образом, что центргшьное отверстие имеет одну полярность, а все выступы, обращенные к воздушному зазору, противоположную Tin

Недостатком этого электродвигателя является неопределенность направления вргицения вала, так как оно зависит от положения ротора и от полярности напряжения в момент включения.

Известны также электродвигатели переменного тока, содержащие статор в виде магнитопроводящего сердечника с кольцевыми канавками, в которых размещены кольцевые катушки, соединенные последовательно с вентилями и фазосдвигающими элементами, и эксцентрично расположенный относительно статора полый ротор Г23 .

to

Недостатками данных электродвигателей являются сложность устройства статорной системы, что делает конструкцию нетехнологичной; ограниченность функциональных возможно15 ртей из-за того, что частота вращения определяется только четным числом; ограниченность эксплуатационных возможностей, обусловленная тем, что нельзя изменить частоту вращения

0 двигателя путем замены одного лншь ротора при неизменном статоре.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей, состоящее в получении частоты вращения 5 кратной целому числу .(в том числе и нечетному).

У1«аэанная цель достигается тем, что ротор выполнен из разделенных немагнитными промежутками магнито0 проводящих полос, установленных по

винтовой линии с углом подъема,определяемым из соотношения

N1

ci arctgjjrg ,,

- длина рабочей части ротогде I ра,м;

D - диаметр- ротора,м; N - число магнитопроводящих полос .

На фиг. 1 представлен двигатель, общий вид; на фиг, 2 - развертка ротора; на фиг. 3 - электрическая схема включения катушек обмотки статора ; на фиг. 4 - графики, определяющи характер токов в катушках.

Статор 1 электродвигателя содержит шесть катушек 2-7, намотанных на магнитопроводящий сердечник 8. Ротор 9, установленный эксцентрично относительно статора 1, содержит магнитопроводящие полосы 10, каждая из которых направлена по винтовой линии и отделена друг от друга немагнитными промежутками 11. Как видно из фиг.2, верхний срез каждой магнитопроводящей полосы 10 расположен над нижним срезом соседней с ней полосы 10.Угол подъема винтовой линии при этом равер

N1

oL arctgj,,

-осевая длина рабочей части

где ротора, м;

N

-число магнитопроводящих полосок ротора;

D - диаметр ротора, м. Ротор 9, изображенный на фиг.1 и 2, содержит восемь магнитопроводящих полос 10, т.е. N 8, однако в общем случае может быть любым целым числом. Последовательно с каждой катушкой 2-7 включен соответствующий вентиль 12. В катушках 2-4 вентили включены встречно по отношению к вентилям катуиюк 5-7. Кроме того, к паре катушек 2 и 5 (см.фиг.З) подключен фазосдвигающий элемент 13 (ФЭ), за счет чего ток, протекающий по этому элементу, опережает по фазе приложенное напряжениена 60 (при надлежащем выборе величины фазосдвигакицего элемента) .причем в течение одного полупериода -ток протекает по катушке 1, а в течение другого полупериода - по катушке 5 (как показано на фиг.4 линиями г и IK). К паре катушек 3 и 6 (см;фиг.3) подключен фазосдвиганвдий элемент 14 ТФЭ),который обеспечивает совпадение фазы тока, протекающего по этому элементу с фазой приложенного напряжения.При этом в течение одного полупериода ток протекает по катушке 3, а в течение другого полупериода - по катушке 6 (как показано на фиг.4 линиями i и 1б ) . К паре катушек 4 и

7 (см.фиг.З) подключен фазосдвигающий элемент 15 ФЭ, за счет чего ток, протекающий по этому элементу, отстает по фазе от приложенного напряжения на 60°. В течение одного полупериода ток протекает по катушке 4, а в течение другого полупериода по катушке 7 (как показано на фиг.4

и Iлиниями I,

Из изложенного следует, что максимальные значения тока чередуются (по абсолютной величине) в такой последовательности i i. 5- U

.т 12.- з- U y- 7 фиг.4). Следовательно, ток сначала достигает максимума в катушке 2. При этом ротор располагается так, как показано на фиг.1, т.е. магнитопроводящая полоса 10 занимает положение, при котором наименьший зазор между полосой 10 и статорным сердечником 8 имеет место в зоне катушки 2. Затем ток достигает максимума в катушке 3. В этот момент магнитопроводящая полоса 10 занимает положение, при котором наименьший зазор между полосой 10 и статорным сердечником 8 имеет место в зоне катушки 3, т.е. происходит

360°

поворот ротора 9 на

где К NK

общее число катушек. Для случая, представленного на фиг.1, N 8, К 6, угол поворота ротора 9 за промежуток времени At (см.фиг.4)

360

5 составит - 7,5 (против часовой стрелки). Аналогично за время jStg угол поворота составляет 7, и.т.д. За полный период времени Т,

показанный на фиг.4, 0 (.й,)

угол поворота ротора 9 составляет 7,5 (или иначе - угол поворота

360

360 ..°, -S- 45 J

ротора составляет N

По истечении пери.ода Т,происходит перемещение ранее упомянутой магнитопроводящей полосы 10 из положения А в положение Б (см.фиг.1), а в положении А оказывается уже соседняя полоса 10 (расположенная справа от ранее упомянутой) и процесс поворота ротора 9 повторяется. Таким образом, при частоте питания f, частота вращения п ротора 9 составляет

п -jj- об/мин.

Например, если f 50 Гц, то при N 8 получим

0 „ . 6050

375 об/мин.

-8- 9 получим

а при N 60.50

333,3 об/мин.

п Для обычных синхронных машин (при f 50 Гц) частоту вращения 333,3 об/мин вообще получить невозможно, так как их частота вращения определяется как отношение 60 f „ р

где р - число пар плюсов (т,е.

величина 60f делится на четное число) .

Таким образом, функциональные возможности предлагаемого изобретения шире, чем в случае обычных синхронных электродвигателей. Кроме того, данное изобретение позволяет осуществить сочетание роторов с различными числс1ми магнитопроводящих полос 10 (т.е. с разными значениями N) с одиим и тем же статором 1. В обычных синхронных двигателях такой возможности нет. Следовательно, в предлагаемом изобретении эксплуатационные возможности также шире.

Формула изобретения

Электродвигатель переменного тока, содержащий статор в виде магнитопроводящего сердечника с кольцевыми канавками, в которых размещены кольцевые катушки, соединенные последовательно с вентилями и фазосдвиГающими элементами, и эксцентрично расположенный относительно статора полый ротор, отличающийс я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей двигателя, ротор выполнен из разделенных немагнитными промежуткё1ми магнитопроводящих riortoc, установленных по винтовой линии с углом подъема, определяемым из соотношения

N1

сС arctgj

где I

-длина рабочей части ротора, м;

О N

-диаметр ротора, м;

-число магнитопроводящих полос.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Японии 38-4964, кл. 55А, 1964.

2. Патент США 3092743, кл. 310-162, Д968.

11