Однофазный электродвигатель Советский патент 1982 года по МПК H02K17/04 H02K3/28 

(54) ОДНОФАЗНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

Изобретение относится к электромашиностроению, а именно к однофазным асинхронным двигателям.

Известны однофазные электродвигатели, содержащие статор с обмотками, смещенными между собой в пространстве и включенными последовательно tl}«

Недостатком данных устройств является пониженные энергетические показатели.

Наиболее близким к изобретению явлчется одйофазный электродвигатель с обмоткой на статоре, состоящий из соединенных электрических и смещенных в пространстве частей, причем части обмотки уложены слоями и содержат проводники лишь одной фазной зоны. Части обмоток в своих фазных зонах выполнены в одних и тех же пазах с наложением друг на друга. Лобовые вылеты так же, накладываются. Зашунтированная при пуске часть обмотки выполнена в слоях, принадлежащих разноименным фазным зонам. В шунтирующую цепочку включены обмотки, не принадлежащие фазным зонам шунтированных частей. Согласно схеме соединения частей обмотки друг с другом, они образуют гри отдельные обмотки С 2.

Недостатке данного электродвигателя является недоиспользование активных материалов, поскольку часть Обмотки, включенная в и1унтирующую цепочку, используется лишь при пуске электродвигателя, а при работе отключается.

Цель изобретения - улучшение ис10пользования активных материалов.

Цель достига,ется тем, что в однофазном двигателе со статором, в пазйх которого р асположена обмотка, выполненная из соединенные электрическими

15 смещенных в пространстве частей и с пусковой цепью, шунтирующей половину обмотки, каждая часть обмотки выполнена из двух соединенных последовательно катушечных групп. Две части

20 обмотки равномерно размещены во всех пазах и выполнены из катушек с шагом ,5Т, аг каждая из двух других частей разметдена в 2/3 пазов статора, смещена одна относительно другой на 1/31 и выполнена из катушек с шагом

25 , причем конец первой части соединен с началом третьей, конец третьей с началом четвертой и конец четвертой с началом второй части,

30 а пусковая цепь подключена к точке соединения третьей и четвертой частей. На фиг.1 показана схема соединени частей обмотки; на фиг.2 и фиг.З схема выполнения частей обмотки статора в двухполюсном варианте. Обмотка статора состоит из двух групп частей. В,первую (услЬвно выделенную) группу частей обмотки входят две катушечные группы 1 и 2, размещенные в трех фазных зонах 3 и 4,размещенные в первой и второй фазных зонах. Во вторую группу частей обмотки так же, как и в первую входят две катушечные группы 5 и б, выполненные аналогично катушечным группам 1 и 2, проводники которых размещены в трех фазных зонах и ка4гушечные группы 7 и 8 размещенные во второй и третьей фазных зонах. Группы 1, 2 и 7,8 размещены в нижнем слое, а части 3,4 и 5,6 - в верхнем слое. Группы 1,2 и 5,6 выпол нены с шагом 0,5tr, а группы 3,4 и 7,8 с шагом 2/3Т и размещены в 2/3 пазов статора, они смещены между собой на 1/31Г, где t - полюсное деле ние. Шунтирующая цепь, состоящая из ре зистора 9 и -ключа 10, подключена к одной из частей обмотки. Обмотка статора размещена в пазах 11-34. Статор, как и в трехфазной машине по расточке разбит на три равные фаз ные зоны. В первую (условно выделенную) фазную зону входят пазы 11-14 и 23-26, во вторую - 19-22 и 31-34 и в третью 27-30 и 15-18. Группы 1 и 2 (тонкие штрих-пунктирные линии), содержат проводники трех фазных зон и выполнены по типу однослойной обмотки вразвалку с шагом по пазам, равным шести. Группы 5 и 6 (жирные сплошные линии) выпол нены аналогично группам 1 и 2 во вс трех фазных зонах. Группы 1,2 и,5,6 выполнены в одних и тех же пазах ст тора с наложением друг на друга.. Ло бовые вылеты, так же как активные части слоев накладываются. Группы 3 и 4 (жирные штрих-пунктирные линии) содержащие проводники первой и второй фазных зон так же выполнены по типу однослойных обмоток вразвалку по пазам, равным восьми. Группы 7 и 8 (тонкие.сплошные ли ний), содержащие проводники второй третьей фазных зон, выполнены аналогично группам 3 и 4. Наложение групп 3 и 4 и 7 и 8 на группы 1,2 и 5,6 происходит в актив ной части, а лобовые вылеты, наклад ваясь, .занимают разноименные фазные зоны. Таким образом, в схеме имеется многофазная система обмоток с прост ранственной и витковой несимметрией Пространственный угол, между осями обмоток составляет 150. Для .осуществления реверсирования двигателя необходимо шунтировать группы 1,2 и 3,4 вместо групп 7,8 и 5,6. Пусковые свойства двигателя зависят от соотношения чисел витков в слоях. Как показали исследования лучшими соотнсвиениями являются .e I где W ,W.4 ,Wj. - числа витков групп, обозначенных цифрами 1,2, 3,4и 5,6,7,8, выраженные в долях от числа витков фазной обмотки W|-p трехфазного двигателя. Величина резистора 9 -также влияет на пусковые свойства двигателя и подбирается из условий получения необходимых кратностей пусковых моментов и кратностей пусковых токов.Причем наибольший пусковой момент достиается при величине резистора 9, равной нулю, т.е. при коротком замыкании части обмотки при пуске. Работа двигателя основана на дай- . ствии многофазной системы токов в многофазной системе обмоток статора. При замыкании ключа 10 и определенного соединения катушечных групп 1-2, 3-4 и 5-6, 7-8 между собой в схеме образуется многофазная система обмоток. Многофазная система токов при этом создается за счет неравенства активных; и реактивных сопротивлений обмоток, вследствии их пространственной и витковой несимметрии. Сдвиг токов по времени и сдвиг осей обмоток в пространстве приводит к возникновению в зазоре машины вращающегося магнитного поля. Ротор разворачивается и увлекается в сторону вращения поля. При достижении определенной скорости ключ 10 размыкается и двигатель из пускового режима переходит в рабочий. В рабочем режиме обмотка состоит из четырех и последовательносоединенных групп 1,2,3,4 и 7,8,5,6, что соответствует двум последовательно соединенным обмоткам трехфазного двигателя того же габарита, но с укороченными лобовь1ми вылетами. Предлагаемый однофазный электродвигатель имеет улучшенные показатели за счет полного использования меди. Вследствие укорочения шага обмотки достигается значительная (до 50%) экономия активных материалов пр сравнению сизвестными однофазными двигателями. Поскольку активные стороны проводников лежат в тех же пазах, что и для обмотки с полным шагом и индуктированные в них ЭДС имеют те же направления, то данная обмотка эквивалентна обмотке, .выполненной с полным шагом.

Кроме TorOj улучшены пусковые свойства двигателя, так как уменьшен провал в механической характеристике от третьей гармонической составляющей поля, выше кратность пускового момента, меньше кратность пускового тока.

Формула изобретения

Однофазный электродвигатель, содержащий статор, пазах которого размещена обмотка, выполненная из соединенных электрически и смещенных в пространстве частей, и пусковую цепь шунтирующую половину обмотки, причем каждая часть обмотки выполнена из соединенных последовательно атушечных групп, отличающийс я тем, что, с целью улучшения использования активных материалов, дв части обмотки равномерно размещены во всех пазах и выполнены из катуше с шагом ,Sf, а каждая из .двух других частей размещена в 2/3 пазов статора, смещена одна относительно другой 1/3 tr и выполнена из катушек с шагом С 2/3С, причем конец, первой части соединен с началом третье конец третьей с началом четвертой части и конец четвертой с началом второй части, а пусковая часть подключена к точке соединения третьей и четвертой частей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР №423225, кл. Н 02 К 17/04, 1973.