RU2024164C1

RU2024164C1 - Two-phase motor

Info

Publication number: RU2024164C1
Authority: RU
Inventors: Евгений Иванович Ефименко
Original assignee: Евгений Иванович Ефименко
Priority date: 1991-07-17
Filing date: 1991-07-17
Publication date: 1994-11-30

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: electric motor has two salient-pole stators and rotor. Stators are installed coaxially with rotor and with axial clearance relative to each other. Moreover, stators are displaced relative to each other tangentially through half of pole division. Each pole of stators is divided into two parts by through radial-axial clearance. Adjacent parts of different poles are connected by yokes from outside and by pole pieces from side. Pole pieces are press-moulded from ferromagnetic powder, their axial size is equal to sum of lengths of both stators and value of axial clearance between them. EFFECT: enlarged operating reliability and capabilities. 2 dwg

Description

Изобретение относития к электромашиностроению и может быть использовано при производстве электрических машин, в частности при изготовлении асинхронных двигателей, предназначенных для питания от однофазной сети. The invention relates to electrical engineering and can be used in the manufacture of electrical machines, in particular in the manufacture of induction motors designed to be powered from a single-phase network.

Известны двигатели малой мощности с явно полюсным статором и сосредоточенными обмотками на нем, например двигатели серии ДКВ. Двигатели отличаются простотой конструкции и технологичностью изготовления обмоток. Known low-power engines with a clearly pole stator and concentrated windings on it, for example, motors of the DKV series. Engines are characterized by simplicity of design and manufacturability of the manufacture of windings.

Основным недостатком этих двигателей является плохое использование магнитной системы. Эти двигатели имеют две фазы, расположенные на отдельных полюсах, причем на каждом полюсном делении размещаются два явно выраженных полюса (по одному на каждую фазу). В двигателе с двухполюсным, например магнитным, полем приходится размещать четыре явно выраженных полюса. При этом ширина полюсной дуги каждого полюса будет меньше половины полюсного деления. The main disadvantage of these motors is the poor use of the magnetic system. These motors have two phases located on separate poles, with two distinct poles (one for each phase) located on each pole division. In an engine with a bipolar, for example magnetic, field, four distinct poles must be placed. In this case, the width of the pole arc of each pole will be less than half of the pole division.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является двигатель с разнесенными в аксиальном направлении двумя статорами, на полюсах которых располагаются катушки двух фаз. The closest in technical essence to the invention is an engine with axially spaced two stators, the poles of which are coils of two phases.

Недостаток этих двигателей заключается в том, что поле каждой фазы действует на ротор только в той аксиальной части, где расположены ее полюса, т.е. использование магнитной системы тоже является неполным, что приводит к повышенному расходу активных материалов. The disadvantage of these motors is that the field of each phase acts on the rotor only in the axial part where its poles are located, i.e. the use of a magnetic system is also incomplete, which leads to increased consumption of active materials.

Целью изобретения является уменьшение расхода активных материалов электродвигателя при сохранении простоты и технологичности конструкции, присущих явно полюсным машинам. The aim of the invention is to reduce the consumption of active materials of the motor while maintaining the simplicity and manufacturability of the design, inherent clearly pole machines.

Это достигается тем, что в двухфазном двухстаторном двигателе, содержащем ротор с короткозамкнутой обмоткой и два явно полюсных статора, расположенных соосно с ротором, аксиально друг к другу и смещенных в тангенциальном направлении один относительно другого на половину полюсного деления, каждый полюс разделен на две половины сквозным радиально-осевым зазором, соседние половины разных полюсов каждого статора соединены между собой с внешней стороны с помощью ярем, ярма двух статоров отделены друг от друга в аксиальном направлении немагнитным зазором, соседние половины полюсов разных статоров соединены между собой со стороны ротора полюсными наконечниками, выполненными прессованными из ферромагнитного порошка шириной в аксиальном направлении, равной сумме длин обоих статоров и аксиального зазора между ними. This is achieved by the fact that in a two-phase two-stator motor containing a rotor with a short-circuited winding and two clearly pole stators located coaxially with the rotor axially to each other and displaced in the tangential direction relative to the other half of the pole division, each pole is divided into two through halves radial-axial clearance, adjacent halves of the different poles of each stator are interconnected from the outside with the help of the yoke, the yokes of the two stators are separated from each other in the axial direction with a gap, the adjacent half of the poles of different stators are interconnected from the rotor side by pole tips made of pressed ferromagnetic powder with a width in the axial direction equal to the sum of the lengths of both stators and the axial gap between them.

На фиг.1 изображена активная часть предлагаемого электродвигателя, поперечный разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1. Figure 1 shows the active part of the proposed motor, a cross section; figure 2 is a section aa in figure 1.

В качестве примера выбран четырехполюсный двигатель. Он содержит два статора 1 и 2, сердечники которых включают в себя шихтованные полюса 3 и ярма 4, а также прессованные из ферромагнитного порошка полюсные наконечники 5. Статоры 1 и 2 повернуты в поперечном сечении один относительно другого на угол 90^о:р, где р - число пар полюсов машины. На каждом статоре расположены катушки своей фазы: на статоре 1 - катушки 6, на статоре 2 - катушки 7. Одна из фаз включена непосредственно в сеть, другая - через конденсатор. Каждый полюс состоит из двух половин, установленных с зазором. Соседние половины разных полюсов каждого статора соединены между собой с внешней стороны с помощью ярем 4, ярма двух статоров 1 и 2 отделены друг от друга в аксиальном направлении немагнитным зазором, соседние половины полюсов разных статоров соединены между собой со стороны ротора полюсными наконечниками 5, выполненными из ферромагнитного порошка, шириной в аксиальном направлении, равной сумме длин обоих статоров и зазора. При этом наконечники перекрывают в аксиальном направлении полюса обоих статоров. Ротор 8 имеет обычную для асинхронных двигателей конструкцию - шихтованный сердечник с короткозамкнутой обмоткой, выполняемой из алюминия путем литья под давлением.A four-pole motor is selected as an example. It contains the two stators 1 and 2, the cores of which include laminated pole yoke 3 and 4, as well as pressed powders of ferromagnetic pole pieces 5. The stators 1 and 2 are rotated in cross section relative to one another at an angle of ^about 90: p, where p - the number of pole pairs of the machine. Each stator has its own phase coils: on stator 1 - coils 6, on stator 2 - coils 7. One of the phases is connected directly to the network, the other through a capacitor. Each pole consists of two halves installed with a gap. The adjacent halves of the different poles of each stator are interconnected from the outside with the help of the yoke 4, the yokes of the two stators 1 and 2 are axially separated by a non-magnetic gap, the neighboring halves of the poles of different stators are interconnected from the rotor side by pole tips 5 made of ferromagnetic powder, axial width equal to the sum of the lengths of both stators and the gap. In this case, the tips overlap in the axial direction of the poles of both stators. The rotor 8 has the usual design for asynchronous motors - a lined core with a short-circuited winding made of aluminum by injection molding.

Предлагаемый двигатель работает следующим образом. The proposed engine operates as follows.

Две фазы статоров 1 и 2, образованные катушками 6 и 7, создают два поля, пульсирующие со сдвигом во времени благодаря конденсатору в цепи одной из фаз. Так как полюс статора 3 смещен относительно полюсов статора 1 на четверть периода, сдвиг полей в пространстве также равен четверти периода. В результате образуется вращающееся поле, увлекающее ротор в сторону своего вращения. При этом силовые линии магнитного поля каждой фазы, замыкающиеся через полюса 3, ярма 4, распределяются по всей цилиндрической поверхности ротора как в осевом, так и в тангенциальном направлениях. Полюсная дуга каждого полюса формируется из двух полюсных наконечников 5, причем один и тот же полюсный наконечник является общим для двух половин полюсов, принадлежащих разным статорам и разнесенных по оси машины. В прессованных из порошка наконечниках поток может распространяться в любом направлении. На фиг. 1 и 2 пунктиром со стрелками показаны силовые линии поля, создаваемого катушками 6 статора 1, т.е. одной фазой статора. В результате поток каждой фазы оказывается распределенным как под всей полюсной дугой (см. фиг.1), так и по всей длине ротора 8 (см. фиг.2). Полюсные наконечники 5 в осевом направлении собирают потоки обоих статоров 1 и 2, направляя их на общий ротор, а в тангенциальном направлении поток каждого полюса рассредотачивают на поверхности ротора под двумя примыкающими наконечниками. Благодаря наличию сквозных радиальных зазоров по осям полюсов и отделению сердечников статоров друг от друга в аксиальном направлении силовые линии поля каждой фазы заходят в ротор, так как не могут обойти его ни через полюса, ни через ярмо "чухого" статора, наталкиваясь на зазор в этих полюсах и ярме. The two phases of stators 1 and 2, formed by coils 6 and 7, create two fields pulsating with a time shift due to the capacitor in the circuit of one of the phases. Since the pole of the stator 3 is offset from the poles of the stator 1 by a quarter of the period, the shift of the fields in space is also equal to a quarter of the period. As a result, a rotating field forms, entraining the rotor in the direction of its rotation. In this case, the magnetic field lines of each phase, closing through the poles 3, yoke 4, are distributed over the entire cylindrical surface of the rotor in both axial and tangential directions. The pole arc of each pole is formed of two pole tips 5, and the same pole tip is common to two half poles belonging to different stators and spaced along the axis of the machine. In powder-pressed tips, the flow can spread in any direction. In FIG. 1 and 2, the dashed arrows show the lines of force of the field created by the coils 6 of stator 1, i.e. single phase stator. As a result, the flow of each phase is distributed both under the entire pole arc (see Fig. 1) and along the entire length of the rotor 8 (see Fig. 2). Pole tips 5 in the axial direction collect the flows of both stators 1 and 2, directing them to a common rotor, and in the tangential direction, the flow of each pole is dispersed on the surface of the rotor under two adjacent tips. Due to the presence of through radial clearances along the axes of the poles and axial separation of the stator cores from each other, the field lines of each phase enter the rotor, since they cannot bypass it either through the poles or through the yoke of the “stiff” stator, encountering a gap in these poles and yoke.

Таким образом, предлагаемая конструкция явно полюсного двигателя обеспечивает максимальное использование активного объема машины, как и в двигателях с более сложной распределенной по пазам обмоткой. В то же время по сравнению с последними достигается упрощение технологии изготовления двигателя, обмоточно-изолировочного оборудования, повышение надежности работы двигателя за счет намотки катушек на каркас и отдельного изолирования. Thus, the proposed design of a clearly pole motor ensures maximum use of the active volume of the machine, as in motors with a more complex winding distributed over the grooves. At the same time, in comparison with the latter, a simplification of the manufacturing technology of the engine, winding-insulating equipment, increasing the reliability of the engine due to the winding of coils on the frame and separate isolation is achieved.

Кроме того, поскольку длина силовых линий в полюсах невелика, можно допустить существенную концентрацию магнитного потока в них, уменьшить их поперечное сечение, что позволит снизить расход меди за счет уменьшения длины витка обмотки. Например, в четырехполюсном асинхронном двигателе предложенной конструкции мощностью 180 Вт, изготовленном на базе серийного двигателя КД 180-4/56 РК, достигнута экономия меди около 50%. In addition, since the length of the lines of force at the poles is small, a significant concentration of the magnetic flux in them can be assumed, their cross section can be reduced, which will reduce copper consumption by reducing the length of the winding winding. For example, in a four-pole asynchronous motor of the proposed design with a power of 180 W, made on the basis of the serial KD 180-4 / 56 RK motor, copper savings of about 50% were achieved.

Claims

TWO-PHASE ELECTRIC MOTOR, comprising a rotor with a short-circuited winding and two clearly pole stators, which are mounted coaxially with the rotor and with axial clearance relative to each other, and are also displaced relative to each other in a tangential direction by half of the pole division, from the outside adjacent poles of each stator connected by yokes, characterized in that, in order to save active materials by increasing their utilization rate, it is equipped with pole tips, each pole of the stators is made of two parts that are separated by a continuous radial-axial clearance, the stators yokes are axially separated by a non-magnetic gap, and the adjacent parts of the different poles of both stators are interconnected from the rotor side by pole tips, which are pressed from ferromagnetic powder, and their axial size is the sum of the lengths of both stators and the axial clearance between them.