Синхронный электродвигатель Советский патент 1982 года по МПК H02K19/02 

(St) СИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

1

Изобретение относится к электри ческим машинам, в частности к редукторным электродвигателям, применяемым в электрических исполнительных механизмах систем автоматического регулирования и управления технологическими процессами различных отраслей промышленности.

Известны синхронные электродвигатели, содержащие ротор с зубцами и зубчатый статор с полюсами, снабженный индукционными обмотками, питаемыми от сети переменного тока, в из которых включен вентиль, например, импульсные синхронные реактивные двигатели 1,

Однако в известных электродвигателях вращающий момент имеет форму импульса, в результате чего среднее значение момента электродвигателя значительно меньше максимального. Кроме того, пусковой момент отсутствует или мал по величине, в результате чего для запуска этих.

электродвигателей необходимы допол- нительные пусковые средства. К недостаткам известных электродвигателей относится также неравномерность вращения.

Наиболее близкими к предлагаемому являются синхронные электродвигатели, содержащие ротор с зубцами, статор с 6и полюсами, где ц

,Q любое целое число, на внутренней поверхности которых выполнены зубцы, и трехфазной обмоткой, при этом каждая фаза содержит две параллельные ветви, расположенные под углом fP/и

15 и состоящие из последовательно соединенных катушек и вентилей, вентили параллельных ветвей включены встречно, а числа зубцов статора и ротора связаны соотношением | | п, где Z и Z|2 число зубцов ста20тора и ротора соответственно.

Недостаток данной конструкции заключается в том, что магнитные потоки, возбужденные катушками каж39дои фазы, направлены встречно и поэтому могут замыкаться через -все полюса в том числе и через те, которые находятся на поперечной оси двигателя,, уменьшая полезный вращающйй момент и уменьшая КПД двигателя Й, Цель изобретения - увеличение КПД электродвигателя. Указанная цель достигается тем, что параллельные ветви выполнены из Y( пар катушек, пары расположены под углом 2fC/R, катушки одной пары размещены на соседних полюсах и имеют противоположное направление намотки На фиг„ 1 представлена конструкци 12-полюсного электродвигателя на фиг 2 - взаимное положение 12-зуб-цов статора и 14 зубцов ротора в раз ные моменты времени;; на фиг. 3 изменение питающего напряжения на обмотках электродвигателя , на фиг.4показана электрическая схема электродвигателя-.. Электродвигатель (фиг. 1) соетоит из ротора 1 с зубцами 2, статора 3 снабженного 6 и полюсами t, на внутренней поверхности которых выполнены зубцы 5, на каждом полюсе размещены катушки 6 разных фаз. Размещение катушек электродвигателя и принцип его работы рассмотрен на примере трехфазного электродвигателя с 12 полюсами () и числами зубцов 2 и 5 статора 3 и ротора 1 12 и И соответственно. Обмотка каждой фазы (фиг, 1 и i) состоит из двух параллельных ветвей 7. Например, обмотка фазы В состоит из ветвей 7, образованных восемью катушками 6/Wp,, Wg W,, W в Каждая ветвь состоит из двух ) пар катушек 6 (Wg , Wg-j, Wgg) сдвинутым относительно друг друга на угол 2 180 . Катушки 6 одной пары (Wg и лежат на сосед них полюсах k (Р и PI), катушки 6 другой пары (Wg,WgJ лежат на диаметрально расположенных соседних полюсах 4 (Р и Pg ), Катушки 6 каждо пары соединены встречно, т.е. имеют противоположное направление намотки Вторая ветвь 7 расположена относительно первой под углом . В каждую ветвь 7 включен вентиль 8, Вентили 8 в параллельных ветзях включены встречно. В других фазах катушки 6 размещены аналогично. 4 . В общем случае предлагаемый электродвигатель может быть реализован с числом полюсов А статора 3 и числом зубцов 2 и 5 ротора 1 и статора 3, отличающимся от рассмотренного в данном примере. Электродвигатель работает следующим образом,, В момент времени t (фиг. 2 и фиг, ЗУ напряжение фазы В отрицательно и имеет максимальное значение, а напряжение фаз А и С положительно. Под действием отрицательного напряжения одновременно возбуждаются две смежные катушки 6 (VL и WL ) и диаметрально противоположные им катуш ки 6 ( V/gJ , возникшие при этом магнитные потоки образуютгдва независимых контура, замыкаясь через полюса (Р , Р и Р , Pg), В то же время под действием положительного напряжения фазы А возбуждаются еще две смежные катушки 6 (W, и Ыд ) и диаметрально противоположные им катушки 6 (W.. W. 1J магнитные потоки которых образуют также два контура, замыкаясь через полюса k (Р, |Р и Pg , Р ), Под действием положительного напряжения фазы С также возбуждаются две смежные катушки 6 (W и W ) и диаметрально прс)тивоположные катушки 6 ( Wj. ) , возникшие при этом магнитные потоки замыкаются через полюса (Р , j. Р). Через другие катушки 6 в рассматриваемый момент времени токи не протекают, В результате в момент времени t магнитное поле имеет максимальное значение под диаметрально расположенными полюсами (Р , Pj и Р , Pg), Ротор 1 при этом занимает такое положение, при котором проводимость для магнитного потока полюсов k (Р , Р,, P-J, Pg) максимальна, В момент времени tj, магнитное поле имеет максимальное значение под следующими диаметрально расположенными полюсами k (Р, PJ и Pg, Рр), ротор 1 занимает положение, при котором проводимость для магнитного потока этих полюсов А (Р, Р и Pg , Pg) максимальна (момент t, фиг. 2), При этом ротор 1 поворачивается на угол, равный 1/6 tj где t - зубцовое деление ротора. Аналогично к моменту времени tj ротор 1 поворачивается также на 1/6 его зубцового деления, т.е. смеща591 22

ется относительно своего первоначального положения на 1/3 2.t. моменту времени t. ротор 1 поворачивается на половину его зубцового деления. 8 итоге за половину перио- $ да изменения питающего напряжения (t.-t.) ротор 1 перемещается на 1/2 . За полный период изменения питающего напряжения ротор 1 поворачивается на целое его зубцовое деле- ю ние, следовательно, скорость врадения ротора 1 равна Q ; ,частота вращения, f - частота питающего напряжения. Для случая (об/мин). 15

Соединение и расположение катушек 6 предлагаемым способом позволяет увеличить КПД электродвигателя по сравнению с известными за счет устранения магнитного потока по по- 20 перечной оси электродвигателя, который вызывал появление тормозного моментао

Формула изобретения Синхронный электродвигатель, со- 25 держащий ротор с зубцами, статор Hie/, м

3

с 6у полюсами, где Vi - любое целое число, на внутренней поверхности которых выполнены зубцы, и многофазной обмотко, фазы содержат параллельные ветви, расположенные под углом Тс/и и состоящие из последовательно соединенных катушек и вентилей, вентили параллельных ветвей включены встречно, числа зубцов статора и ротора связаны соотношеием / (n, где Z и Zj число зубцов статора и ротора соответственно, отличающийся тем, что, с целью увеличения КПД, каждая ветвв выполнена из и пар катушек, пары расположены под углом 2R7n, катушки пар размещены на соседних полюсах и имеют противоположные направления намотки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Фиг.З ft

Фиг. 4