RU2010410C1

RU2010410C1 - Single-phase asynchronous electric motor

Info

Publication number: RU2010410C1
Authority: RU
Inventors: Борис Фадеевич Ковалев
Original assignee: Борис Фадеевич Ковалев
Priority date: 1991-06-24
Filing date: 1991-06-24
Publication date: 1994-03-30

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: single-phase asynchronous electric motor has stator with split magnetic circuit, excitation winding 3 and rotor 4. Stator includes yoke 1 and salient poles 2 in the form of spider. Saturation bridges 8 are located in straps 7 between poles. Saturation bridge is placed of medium line between axes of two poles at distance K/4 of tooth division, where K is integral odd number. Magnetic circuit of spider is composed of several similar parts placed along rotational axis of rotor. Number of parts of spider is equal to even number. Neighboring parts are turned by 180 deg with respect to pole axis. Rotor has straight slots. EFFECT: improved operational characteristics. 2 dwg

Description

Изобретение относится к электромашиностроению, а именно к электрическим машинам малой мощности, используемым в различных областях техники и быта. The invention relates to electrical engineering, in particular to low-power electric machines used in various fields of technology and everyday life.

Известны однофазные асинхронные электродвигатели, содержащие статор с явновыраженными полюсами, на которых расположены катушки обмотки питания, и съемными магнитными шунтами в виде отдельных магнитопроводящих деталей, устанавливаемых между наконечниками рядом лежащих полюсов, и ротор со скошенными вдоль оси его вращения пазами, в которых расположена его обмотка [1] . Эти электродвигатели имеют сложные конструкцию и технологию изготовления, обусловленные наличием магнитных шунтов в виде отдельных магнитопроводящих деталей, сложностью их изготовления и крепления к наконечникам полюсов магнитопровода статора, а также скошенными пазами в роторе. Кроме того, указанные электродвигатели обладают низкими энергетическими показателями вследствие больших по величине потоков рассеяния статора и ротора, сложной формой распределения магнитного поля в воздушном зазоре между статором и ротором и скоса пазов в роторе. Known single-phase asynchronous electric motors containing a stator with clearly defined poles on which the power winding coils are located, and removable magnetic shunts in the form of separate magnetically conductive parts installed between the tips of adjacent poles, and a rotor with grooves beveled along its axis of rotation in which its winding is located [1] . These electric motors have a complex design and manufacturing technology, due to the presence of magnetic shunts in the form of separate magnetic conductive parts, the complexity of their manufacture and attachment to the tips of the poles of the stator magnetic circuit, as well as beveled grooves in the rotor. In addition, these electric motors have low energy performance due to the large scattering fluxes of the stator and rotor, a complex distribution of the magnetic field in the air gap between the stator and the rotor, and bevel grooves in the rotor.

Известен однофазный асинхронный электродвигатель с явновыраженными полюсами, на которых расположены катушки обмотки питания, содержащий статор с разъемным магнитопроводом, состоящим из ярма и полюсов в виде крестовины, в перемычках между полюсами которой имеются мостики насыщения, расположенные несимметрично относительно оси каждого полюса, и ротор со скошенными пазами, в которых расположена его обмотка [2] . Мостики насыщения в электродвигателе указанной конструкции предназначены для уменьшения величины магнитного потока, замыкающегося по магнитным перемычкам между полюсами, выполняющими функции полюсных наконечников и магнитных шунтов, минуя воздушных зазор между статором и ротором и ротор, а также для улучшения формы распределения магнитного поля в воздушном зазоре. Known single-phase asynchronous electric motor with distinct poles, on which are located the power winding coils, containing a stator with a detachable magnetic circuit, consisting of a yoke and poles in the form of a cross, in the bridges between the poles of which there are saturation bridges located asymmetrically relative to the axis of each pole, and the rotor with beveled grooves in which its winding is located [2]. Saturation bridges in an electric motor of this design are designed to reduce the magnitude of the magnetic flux closing along the magnetic jumpers between the poles, performing the functions of pole tips and magnetic shunts, bypassing the air gap between the stator and rotor and the rotor, and also to improve the shape of the distribution of the magnetic field in the air gap.

Конструкция этого электродвигателя проще и технологичнее, но вместе с тем конструкция электродвигателя и технология его изготовления по-прежнему остаются сложными. Невысокими остаются также и энергетические показатели электродвигателя. The design of this electric motor is simpler and more technologically advanced, but at the same time, the design of the electric motor and its manufacturing technology remain complex. The energy indicators of the electric motor also remain low.

Целью изобретения является упрощение конструкции, технологии изготовления и повышение энергетических показателей электродвигателя. The aim of the invention is to simplify the design, manufacturing technology and increase the energy performance of the electric motor.

Для достижения этой цели в известном однофазном асинхронном электродвигателе с явновыраженными полюсами, содержащем статор с разъемным магнитопроводом, состоящим из ярма и полюсов в виде крестовины, в перемычках между полюсами которой имеются мостики насыщения, расположенные несимметрично относительно оси каждого полюса, магнитопровод крестовины составляется вдоль оси вращения ротора из нескольких одинаковых в поперечном сечении частей, причем одна из любых двух рядом лежащиx частей повернута на 180^о относительно оси полюса, а пазы в роторе вдоль оси его вращения выполняются прямыми (нескошенными).To achieve this goal, in the well-known single-phase asynchronous electric motor with clearly defined poles, containing a stator with a detachable magnetic circuit, consisting of a yoke and poles in the form of a cross, in the bridges between the poles of which there are saturation bridges located asymmetrically relative to the axis of each pole, the magnetic circuit of the cross is made along the axis of rotation rotor of several identical parts in cross-section, one of any two adjacent pieces lezhaschix rotated 180 ^{about the} axis relative to the pole, and slots in the the rotor along the axis of its rotation are straight (not beveled).

Благодаря этому из конструкции и технологии изготовления электродвигателя исключается скос пазов в роторе, который является в однофазных асинхронных электродвигателях с явновыраженными полюсами основным средством борьбы с вредным влиянием высших пространственных гармоник магнитного поля в воздушном зазоре электродвигателя на его пусковые и виброакустические характеристики, но при этом существенно усложняющий конструкцию и технологию изготовления электродвигателя, а также ухудшающий его энергетические показатели. Due to this, the slope of the grooves in the rotor is excluded from the design and manufacturing technology of the electric motor, which in single-phase asynchronous electric motors with clearly defined poles is the main means of combating the harmful effects of higher spatial harmonics of the magnetic field in the air gap of the electric motor on its starting and vibro-acoustic characteristics, but which significantly complicates the design and manufacturing technology of the electric motor, as well as its energy performance deteriorating.

В предложенной конструкции электродвигателя магнитные поля в воздушном зазоре под любыми двумя рядом расположенными частями крестовины оказываются сдвинутыми в пространстве в одном из направлений вращения часовой стрелки, что создает условия так же, как и скос пазов в роторе, для существенного уменьшения или полной компенсации какой-либо пространственной гармоники магнитного поля и для улучшения пусковых и виброакустических характеристик электродвигателя. In the proposed design of the electric motor, the magnetic fields in the air gap under any two adjacent parts of the crosspiece are shifted in space in one of the clockwise directions of rotation, which creates the same conditions as the bevel grooves in the rotor to significantly reduce or completely compensate for any spatial harmonics of the magnetic field and to improve the starting and vibro-acoustic characteristics of the electric motor.

В электродвигателях рассматриваемого типа наиболее опасной гармоникой является основная зубцовая гармоника, длина периода волны которой равна зубцовому делению ротора. Максимального уменьшения или полной ее компенсации (а также кратных ей гармоник) можно добиться при следующих условиях: части в магнитопроводе крестовины вдоль оси вращения ротора должны иметь одинаковые размеры; число частей в магнитопроводе крестовины должно быть равным четному числу; мостик насыщения должен быть расположен от средней линии между осями любых двух рядом лежащих полюсов на расстоянии К/4 зубцового деления, где К - целое нечетное число (К= 1, 3, 5, . . . ). In electric motors of this type, the most dangerous harmonic is the main tooth harmonic, the wavelength of which is equal to the tooth division of the rotor. The maximum reduction or complete compensation (as well as its multiple harmonics) can be achieved under the following conditions: the parts in the magnetic core of the cross along the axis of rotation of the rotor must have the same dimensions; the number of parts in the magnetic core of the cross must be equal to an even number; the saturation bridge should be located from the midline between the axes of any two adjacent poles at the distance K / 4 of the tooth division, where K is an odd integer (K = 1, 3, 5, ...).

На фиг. 1 показан предложенный электродвигатель, поперечный разрез; на фиг. 2 - то же, продольный разрез. In FIG. 1 shows the proposed electric motor, a cross section; in FIG. 2 - the same, longitudinal section.

Электродвигатель содержит статор с разъемным магнитопроводом, состоящим из ярма 1 и полюсов в виде крестовины 2, на которых размещены катушки 3 обмотки питания, и ротор 4. Магнитопровод крестовины 2 вдоль оси вращения ротора 4 составлен из двух одинаковых частей 5 и 6. В перемычках 7 между полюсами каждой части 5 и 6 крестовины 2 имеются мостики насыщения 8, расположенные несимметрично относительно оси каждого полюса. Часть 6 магнитопровода крестовины 2 повернута на 180^о относительно оси полюса. Части 5 и 6 магнитопровода крестовины 2 и листы стали в каждой из этих частей соединены между собой посредством общих заклепок 9. Пазы 10 в роторе 4, в которых расположена его обмотка 11, выполнены прямыми (нескошенными).The electric motor contains a stator with a detachable magnetic circuit, consisting of a yoke 1 and poles in the form of a cross 2, on which coils 3 of the power winding are placed, and a rotor 4. The magnetic circuit of the cross 2 along the axis of rotation of the rotor 4 is composed of two identical parts 5 and 6. In the jumpers 7 between the poles of each part 5 and 6 of the crosspiece 2 there are saturation bridges 8 located asymmetrically relative to the axis of each pole. Part 6 of the magnetic circuit of the spider 2 is rotated 180 ^about relative to the axis of the pole. Parts 5 and 6 of the magnetic core of the spider 2 and steel sheets in each of these parts are interconnected by means of common rivets 9. The grooves 10 in the rotor 4, in which its winding 11 is located, are made straight (not skewed).

Электродвигатель работает следующим образом. The electric motor operates as follows.

При подаче напряжения на обмотку питания в магнитной системе электродвигателя создается магнитный поток. В результате взаимодействия магнитного потока с током в обмотке ротора электродвигатель развивает вращающий момент. (56) 1. Ермолин Н. П. Электрические машины малой мощности. М. : Высшая школа, 1967, с. 317, рис. 19.16. When voltage is applied to the power winding, a magnetic flux is created in the magnetic system of the electric motor. As a result of the interaction of the magnetic flux with the current in the rotor winding, the electric motor develops a torque. (56) 1. Ermolin N.P. Electric machines of low power. M.: High School, 1967, p. 317, fig. 19.16.

2. Н. В. Астахов, Е. М. Лопухина, В. Т. Медведев, И. Л. Осин и др. Испытание электрических микромашин. М. : Высшая школа, с. 64, рис. 5.12. 2. N. V. Astakhov, E. M. Lopukhina, V. T. Medvedev, I. L. Osin and others. Testing of electric micromachines. M.: High School, p. 64, fig. 5.12.

Claims

1. SINGLE-PHASE ASYNCHRONOUS ELECTRIC MOTOR with clearly expressed poles, containing a stator with a detachable magnetic conductor, consisting of a pit and poles in the form of a cross, in the gaps between the poles of which there are saturation bridges, which are all the way apart, but the in order to simplify the design, manufacturing technology and increase energy performance, the core magnetic core is made of several identical in cross section parts along the axis of rotation of the rotor, moreover, one of any two adjacent parts is rotated 180 ^o relative to the axis of the pole, and the grooves in the rotor along the axis of its rotation are made straight.

2. The electric motor according to claim 1, characterized in that the parts in the magnetic core of the crosspiece along the axis of rotation of the rotor have the same dimensions.

3. The electric motor according to claim 1, characterized in that the number of parts in the core magnetic core is equal to an even number.

4. The electric motor according to claim 1, characterized in that the saturation bridge is located from the middle line between the axes of any two rows of lying poles at a distance of K / 4 tooth division, where K is an odd integer (K = 1, 3, 5,. .).