RU2006142C1

RU2006142C1 - Synchronous motor with electromagnetic speed reduction

Info

Publication number: RU2006142C1
Authority: RU
Inventors: К.Г. Новоселов; Е.Б. Баталов; А.В. Гайдуков; Б.С. Маслов
Original assignee: Государственное арендное предприятие "Новосибирский завод низковольтной аппаратуры"
Priority date: 1991-11-21
Filing date: 1991-11-21
Publication date: 1994-01-15

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: synchronous motor incorporating electromagnetic speed reduction provision has stator with poles provided with teeth on their internal surface, m-phase winding built up of 2mp coils (p is number of pole pairs) mounted on poles, switching device, and non-wound toothed rotor; pole shaders made of high-conductance nonmagnetic material are provided over periphery of toothed rotor and arranged on rotor teeth so that at any turn of toothed rotor and arranged on rotor teeth so that at any turn of rotor at least one pole shader occurs under each stator pole. EFFECT: improved design. 1 dwg

Description

Изобретение относится к электрическим машинам, а именно к синхронным электродвигателям с электромагнитной редукцией частоты вращения, работающим на зубцовых гармониках магнитного поля. The invention relates to electric machines, namely to synchronous motors with electromagnetic speed reduction, working on the harmonics of the magnetic field.

Известны синхронные редукторные электродвигатели, содержащие зубчатые ротор и статор. На роторе размещена пусковая короткозамкнутая обмотка типа "беличья клетка" [1] . Known synchronous gear motors containing gear rotor and stator. A squirrel cage type winding is placed on the rotor [1].

Недостатком этих электродвигателей является то, что при синхронной скорости вращения ротора в короткозамкнутой обмотке, пересекающей магнитное поле первой гармоники, наводится ток, вызывающий значительные потери в роторе, поскольку сама конфигурация "беличьей клетки" определяет характер растекания тока в теле ротора, а от этого зависит как магнитное насыщение стали ротора при нагрузке, так и электрические потери энергии в нем. Это в конечном итоге снижает энергетические показатели двигателя. The disadvantage of these electric motors is that at a synchronous rotor speed in a short-circuited winding crossing the magnetic field of the first harmonic, a current is induced that causes significant losses in the rotor, since the configuration of the "squirrel cage" determines the nature of the spreading of current in the rotor body, and this depends both the magnetic saturation of the rotor steel under load, and the electrical energy loss in it. This ultimately reduces the energy performance of the engine.

Наиболее близким к изобретению является синхронный двигатель с электромагнитной редукцией частоты вращения, содержащий статор с явновыраженными полюсами, на внутренней поверхности которых выполнены зубцы, m-фазную обмотку, выполненную в виде 2mp (где p - число пар полюсов) катушек, размещенных на полюсах, коммутационное устройство и зубчатый безобмоточный ротор. Closest to the invention is a synchronous motor with electromagnetic speed reduction, containing a stator with distinct poles, on the inner surface of which there are teeth, an m-phase winding made in the form of 2mp (where p is the number of pole pairs) of the coils placed on the poles, switching device and gear windingless rotor.

Недостатком этого двигателя является то, что из-за пульсации вращающего момента ухудшается стабильность частоты вращения ротора, возникают повышенный шум и вибрация, вызываемые колебаниями низкой частоты. The disadvantage of this engine is that due to the pulsation of the torque, the stability of the rotor speed deteriorates, there is increased noise and vibration caused by low-frequency oscillations.

Цель изобретения - снижение пульсации вращающего момента и улучшение энергетических показателей двигателя. The purpose of the invention is to reduce ripple torque and improve energy performance of the engine.

Цель достигается тем, что по окружности зубчатого ротора размещены короткозамкнутые витки из немагнитного высокой токопроводимости материала, расположенные на зубцах ротора, чтобы при любом повороте ротора под каждым полюсом статора находилось бы не менее чем по одному витку. The goal is achieved by the fact that on the circumference of the gear rotor there are short-circuited turns of non-magnetic high conductivity material located on the teeth of the rotor so that at any rotation of the rotor, at least one turn would be under each pole of the stator.

На чертеже изображен синхронный двигатель с электромагнитной редукцией частоты вращения. The drawing shows a synchronous motor with electromagnetic speed reduction.

Синхронный двигатель с электромагнитной редукцией частоты вращения содержит статор 1 с явновыраженными полюсами 2, на внутренней поверхности которых выполнены зубцы 3, m-фазную обмотку, выполненную в виде 2 mp (где p - число пар полюсов 2) катушек 4, размещенных на полюсах 2, коммутационное устройство (не показано) и зубчатый безобмоточный ротор 5, изготовленный из пакета электротехнической стали и насаженный на вал 6. По окружности зубчатого ротора 5 размещены короткозамкнутые витки 7 из немагнитного высокой токопроводимости материала, расположенные на зубцах 8 ротора 5 так, чтобы при любом повороте ротора 5 под каждым полюсом 2 статора 1 находилось бы не менее чем по одному витку 7. A synchronous motor with electromagnetic speed reduction contains a stator 1 with distinct poles 2, on the inner surface of which there are teeth 3, an m-phase winding made in the form of 2 mp (where p is the number of pairs of poles 2) of coils 4 placed on poles 2, a switching device (not shown) and a gearless winding rotor 5 made of a package of electrical steel and mounted on the shaft 6. Short-circuited turns 7 of non-magnetic high conductivity material are arranged around the circumference of the gear rotor 5, nnye rotor teeth May 8 so that when any rotation of the rotor 5 under each pole of the stator 1 2 were not less than one turn 7.

Принцип действия этого двигателя основан на использовании зубцовых гармоник магнитных полей статора и ротора. В общем случае, взаимодействующие между собой поля гармоники статора и гармоники ротора вращаются в пространстве с разными частотами. Поэтому силы взаимодействия полей гармоник в этом случае будут знакопеременны, а моменты, действующие на ротор и статор, - пульсирующими. Эти пульсации вызывают вибрацию и повышенный шум при работе двигателя. Кроме того, недостатком двигателей этого типа является то, что мгновенная скорость вращения их ротора не остается постоянной в течение одного оборота. Эти недостатки снижаются с размещением по окружности зубчатого ротора короткозамкнутых витков из немагнитного высокой токопроводимости материала, расположенных на зубцах ротора так, чтобы при любом повороте ротора под каждым полюсом статора находилось бы не менее чем по одному витку. В этом случае за счет наводимой в короткозамкнутых витках, преимущественно находящихся под полюсами, противоЭДС создаются дополнительные потоки, взаимодействующие с основными зубцовыми потоками, благодаря чему уменьшается амплитуда пульсации силы, а следовательно, и вращающего момента. С другой стороны, в создании дополнительных потоков не малую роль играет первая гармоника основного магнитного поля, что в итоге позволяет полнее использовать электическую энергию, затрачиваемую на преобразование в энергию механическую. Поскольку в области короткозамкнутых витков процессы носят локальный характер и быстро затухают, потери в них незначительны, по сравнению с потерями в "беличьей клетке", а также в сравнении с приносимым положительным эффектом. The principle of operation of this engine is based on the use of tooth harmonics of the magnetic fields of the stator and rotor. In the general case, the stator harmonics and rotor harmonics interacting among themselves rotate in space with different frequencies. Therefore, the forces of interaction of the harmonic fields in this case will be alternating, and the moments acting on the rotor and stator will be pulsating. These ripples cause vibration and increased noise during engine operation. In addition, the disadvantage of engines of this type is that the instantaneous speed of rotation of their rotor does not remain constant for one revolution. These disadvantages are reduced with the placement of short-circuited turns of non-magnetic high conductivity material around the gear rotor located on the teeth of the rotor so that at any rotation of the rotor, at least one turn would be under each stator pole. In this case, due to the induced emf in short-circuited turns, mainly located under the poles, counter-EMF creates additional flows interacting with the main tooth flows, due to which the amplitude of the pulsation of the force, and hence the torque, decreases. On the other hand, the first harmonic of the main magnetic field plays a significant role in creating additional flows, which ultimately allows more complete use of the electrical energy spent on the conversion into mechanical energy. Since the processes in the region of short-circuited turns are local in nature and quickly die out, the losses in them are insignificant in comparison with the losses in the “squirrel cage”, as well as in comparison with the brought positive effect.

Таким образом, использование описанного технического решения позволит снизить пульсации вращающего момента, получить более стабильную частоту вращения ротора, снизить уровень шума и вибрации, вызываемых колебаниями низкой частоты (56) Брускин Д. Э. , Зорохович А. Е. , Хвостов В. С. Электрические машины. Учебник для ВТУЗов, - М. ; Высшая школа, 1979, с. 143. Thus, the use of the described technical solution will reduce the torque pulsations, obtain a more stable rotor speed, reduce the noise and vibration caused by low-frequency oscillations (56) Bruskin D.E., Zorokhovich A.E., Khvostov V.S. Electric cars. The textbook for technical schools, - M.; High School, 1979, p. 143.

Авторское свидетельство СССР N 1336167, кл. H 02 K 19/06, 1986. USSR author's certificate N 1336167, cl. H 02 K 19/06, 1986.

Claims

A SYNCHRONOUS MOTOR WITH ELECTROMAGNETIC REDUCTION OF ROTATION, containing a stator with clearly defined poles, on the inner surface of which there are teeth, an m-phase winding made in the form of 2mp (where p is the number of pairs of poles) of coils placed on the poles, a switching device and a winding-free device characterized in that on the circumference of the gear rotor there are short-circuited coils of non-magnetic high conductivity material located on the teeth of the rotor so that at any rotation of the rotor under each the stator head would have at least one turn.