Асинхронный трехфазный двигатель Советский патент 1982 года по МПК H02K17/12 

Изобретение относится к асинхрон ным многофазным двигателям как с короткозамкнутыми, так и с фазными роторами .

Известны двигатели, зубцы которых являются явновыраженными полюсами, несущими на себе сосредоточенную обмотку. Это дает возможность увеличить индукцию в зубцах и, следовательно, в витке до 1,7-1,8 Тл, а значит имеется возможность уменьшить длину витка по сравнению с двигателем обычной конструкции, в которых индукция в витке составляет 0,5-0,7 Тл. Длина витка определяет расход .медного провода, потери в меди, в конечном итоге расход активных материалов и- КПД.

Однако такая конструкция магнитной систег-ы находит применение только в однофазных двигателях с экранирующими витками 1, а также в некоторых типах двухфазных (конденсаторных) двигателях для бытовых нужд из-за следующих недостатков: виток имеет форму узкого и длинного прямоугольника, что по сравнению с квадратной формой 1вртка приводит к завышенному расходу меди; при тонких катушках, которые обеспечивают минимальный расход меди, плохо используется междуполюсное прост

ранство и растут .габсфиты двигателя в радиальном направлении.

Известны асинхронные многофазные, двигатели.с явновыраженными полюсами , выполненными в виде П-образных пакетов,-горизонтальная часть которых; несет на себе сосредоточенную обмотку и параллельна оси машины, а под вертикальными частями размещены

10 две половины ротора, закрепленные на одном валу 2.

Недостатком этого двигателя является необходимость в два раза большего числа витков обмотки статора по

15 сравнению с однороторной конструкцией. Это приводит к значительному перерасходу медного провода, а также увеличивает индуктивнее сопротивление рассеяния, которое пропорциональ20но квадрату числа витков, следствием чего являются низкие значения пускового и максимального моментов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является асинх25ронный трехфазный двигатель, статор которого содержит охьаченные катушками фазных обмоток аксиально расположенные когтеобразные зубцы, выполненные в виде пакетов, концы которых с од30ной стороны образуют расточку статору. а с другой стороны замкнуты общим кольцевым ярмом, .фазные обмотки состоят каждая из 2р катушечных групп, отстояишх друг от друга на 180 эл.град. и включенных между собой последовательцр-встречно 3.5 Однако в данном двигателе магнитное поле в воздушном зазоре имеет такую же форму, как и в обычной, трехфазной асинхронной машины с со средоточенной обмоткой, число цазов на по-цо люс и фазу в которой равно единице. магнитное поле имеет сильно развитые пятую и седьмую пространственные гармонические, их обмоточные коэффици- , енты имеют такую же величину, как и ,5 дпя ОСНОВНОЙ гармонической, а это затрудняет пуск двигателя и уменьшает КПД в номинальном режиме работы Цель изобретения - улучшение пусковых свойств двигателя и увеличение КПД. Указанная цель достигается тем, что число когтеобразных зубцов, равно 12 р, катушечные г группы каждой фазы выполнены из четырех катушек, вкпю-L ченных последовательно-согласно и расположенных на четырех рядом расположенных зубцах, при этом числа витков катушек находятся в-соотнсяиении 1:3:3:1, где р - число - число пар полюсов. На фиг.1 и 2 изображён трёхфазный двухполюсный асинхронный двигатель с когтеобразными зубцами,продольный и поперечный разрезы;на фиг.З - схема трехфазной обмотки двигателя; на фиг. 4 - а) фаза двухслойной распреде-; ленной обмотки с и у | Г ; б)криовая распределения н.с. фазы; в) условное изображение катушек фазы ког- 40 теобразных зубЦов; на фиг. 5 - а)трех-7 фазная и распределенная обмотка с q 2 и. у - С ; б) кривая распреде6ления н.с. трехфазной обмотки; в)ус- 45 ловное изображение катушек трехфазной обмотки когтеобразных зубцов; г) условное изображение катушек упрощенной трехфазной обмотки когтеобразных зубцов. Статор асинхронного монофазного . двигателя состоит из ярма 1 (фиг.- 1, и 2) , которое представляет собой на- витое из ленты электротехнической стали кольцо, и когтеобразнЫх зубцов 2, горизонтальная часть которых не- ээ сет на себе обмотку 3. Под частью когтеобразных зубцов, свободной от обмотки , находится ротор 4. Корпус двигателя должен быть немагнитным, например алюминиевым. Число когтеоб-: 60 разных зубцов равно 12р, где р - чис-: ло пар полюсов. Фазные обмотки сдвинуты друг относительно друга на 120 эл.град. (фиг. 3) и состоят каждая из 2р ка- 65 30 , f 50 тушечных групп. Катушечные группы отстоят друг от друга на 180 эл.гдад. и включены между собой последовательно-встречно. Каждая катушечная группа состоит из четырех катушек 1,2,3,4. Числа витков катушек 1 и 4 равны между собой, w «/4, Числа витков катушек 2 и 3 также равны между собой и в 3 раза больше чисел витков катушек т.е. 4,,.w, 3,-.3. Катушки устроенным числом витков на фиг. 3 обозначены ЖИРНЫМИ линия ное ол обмот в высших пространственных гармонических, как „ магнитное поле, создаваемое спределенной обмоткой при числе пазов L у рочении у ч- му v ии у На фиг. 4 с( показана фаза двухслойной распределенной обмотки при z 12, q 2, и у |г . На фиг.4 приведена кривая распределения н.с. этой фазы. Такую же н.с. создают охватывающие каждый зубец катушки, числа витков которых инаправлениенамотки показаны условно стрелками на фиг. 4 в . на фиг. 5« показана трехфазная распределенная обмотка с q 2 и q т Т, а на фиг. 56 - н.С., создавемая данной обмоткой для момента времени, когда ток в фазе А равен максимальному значению. Известно, что результирующая н.с. трехфазной обмотки равна сумме н.с. трех отдельно взятых фазных обмоток, сдвинутых между собой на угол 120 эл.град. Поэтому для когтеобразного двигателя, статорная обмотка которого должна создавать такую же н.с., как и распределенная обмотка обычного двигателя (фиг. 5а ), на каждом когтеобразном зубце должны располагаться катушки всех трех фаз, намотанных в определенном направлении, показанном на фиг. 5 стрелками, и по числу витков также находящихсямежду собой в строго определенном соотношении (на фиг., 5 в 1:2:2) . Обмотку, показанную на фиг. 5в , можно упростить. Н.с. одинаковой ве-личины любых двух фаз можно заменить такой же по величине н.с. третьей фазы, взятой с обратным знаком: iA + т 5 (JУ /ч L mmmv Sin 240-cos sin lAO jO-fs niut-1 . , Wi. -, (1 - TJ-Sin u)t + - cosu) -Sin ш1 + УзЛ -, /в +- -созwtj -J sln (u)t-f240°)r.(ujt- lO ls-i В . . ... . , . Аналогично А В С А Поэтому три типа Катушек на каждом стержне (фиг. 56 ) можно заменить двумя типами катушек, как показано стрел ками на фиг. 5г . То же самое изображено в виде катушек на фиг. 3. Обмоточные коэффициенты для основной и выоаих гармонических, подсчитываемые по формуле SinlV90 l oeM pAjSv имеют-следующие значений; 0,933; Коб5 , т.е. обмоточные коэффициенты для выалих гармонических имеют в 14 раз меньшие значения по сравнению с обмоточным коэффици-ентом для основной гармонической. Расход медного провода в предлагаелюм двигателе примерйо такой же, как в обычном двигателе. ЭтЬ проис-. ходит за счет того, что индукция магЬитного потока., пронизывгиоцего виток, в 4 раза больше индукции потока .в вит ке в серийных двигателях. Благодаря предложенной обмотке дви гатель имеет хорошие пусковые свойства и малые значения добавочных потерь Помимо этого обмотка проста в изготов лении, обладает механической и диэлек трической прочностью, что покупает на дежность двигателя-. Обмотка ремонуоспособна в эксплуатационных условиях, так как сгоревшуюкатушку легко можно заменить запасной, не -демонтируя двигатель. Это значительно облегчает эксплуатацию двигателя. Катушки легко герметизируются, что Всцкно для водопогружных двигателей., двигателей для перекачки агрессивных сред, работающих в химически активной среде и т.д. Фо(ула изобретения Асинхронный трехфазный двигатель со статором, содержащим охваченные катушками фазных обмоток аксиально расположенные когтеобразные зубцы, выполненные в виде пакетов, концы которых с одной стороны образуют расточку статора, а с другой стороны замкнуты общим кольцевым ярмом,, фазные обмотки, состоящие из 2р катушечных групп, отстоящих друг от друга на 180 эл. град, и включенных между собой последовательно-встречно, о т л ич а ю щ и И с я тем, что, с целью улучшения пусковых характеристик и увеличения КПД, число когтеобразнЫх зубцов равно 12 р , катушечные группы каждой фазы выполнены из четырех катушек, включенных последовательносогласно и расположенных, на четырех расположенных зубцах, при этом числа витков катушек находятся в соотношении 1:3:3:1, где р - число пар полюсов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе . 1.Вольдек А. И, Электрические машины. Л., Энергия, 1974, с. 614. . 2.Авторское свидетельство СССР №139726, кл. 21 d,19/02, 1954, 2. Авторское свидетельство СССР №289481, кл. Н 02 К 17/00, 1969,

QQQQ

ото

в о

оосуд

-о

ООШ

о-о

fpug.J

« /

2::i

- 7-1 1-1-1-НfatA ,