RU224471U1

RU224471U1 - Синхронный бесколлекторный электродвигатель с независимым возбуждением

Info

Publication number: RU224471U1
Application number: RU2023132523U
Authority: RU
Inventors: Илья Михайлович Федичев; Антон Дмитриевич Поппель
Original assignee: Общество С Ограниченной Ответственностью "Электротранспортные Технологии"
Filing date: 2023-12-08
Publication date: 2024-03-26

Abstract

Полезная модель относится к области электротехники, более конкретно к конструкции синхронных бесколлекторных электродвигателей с независимым возбуждением. Техническим результатом, на решение которого направлено заявленное техническое решение, является улучшение динамических характеристик электродвигателя на всех режимах работы. Технический результат достигается при помощи заявленного синхронного бесколлекторного электродвигателя с независимым возбуждением, содержащим корпус с установленными в нем четырьмя пакетами статора, с канавками в них для укладки фазных обмоток, четырьмя пакетами ротора, установленными на валу из немагнитного материала с находящейся на нем втулкой из магнитомягкого материала, выполненные из немагнитного материала передний и задний щиты с подшипниками, в которых установлен вал, с плотно установленными внутри статора между пакетами ротора обмотками возбуждения, размещенными в каркасах, на боковых поверхностях которых выполнены концентрические ребра, а на внутренних цилиндрических поверхностях диаметральные ребра, при этом в каркасах обмоток возбуждения выполнен сквозной разрез. 3 ил.

Description

Область техники

Полезная модель относится к области электротехники, более конкретно к конструкции синхронных бесколлекторных электродвигателей с независимым возбуждением.

Уровень техники

Из уровня техники известен электроасинхронный бесщеточный двигатель с независимым возбуждением (WO 2022039612 A1, H02K 19/12, опубл. 24.02.2022), принятый за прототип, содержащий корпус с установленными в нем двумя пакетами статора, с канавками в них для укладки фазных обмоток, два пакета ротора, установленные на валу из немагнитного материала с находящейся на нем втулкой из магнитомягкого материала, выполненные из немагнитного материала передний и задний щиты с подшипниками, в которых установлен вал, причем кольцевая обмотка возбуждения плотно установлена внутри статора между пакетами ротора, а между пакетами статора установлена алюминиевая проставка, при этом обмотка возбуждения представляет собой намотанный провод, заключенный в алюминиевый каркас, на внешней стороне которого установлена обойма, плотно сжимающая намотанный провод, а проставка своими боковыми сторонами примыкает к пакетам статора, наружной торцевой стороной к корпусу, а внутренней торцевой стороной к наружной стороне обоймы каркаса обмотки возбуждения.

Недостатками данного технического решения является то, что обмотка возбуждения и её каркас, окружая магнитопровод ротора, создают трансформатор, в качестве первичной обмотки которого выступает катушка, а в качестве короткозамкнутой вторичной обмотки выступает каркас обмотки возбуждения, при работе в режиме изменения заданного значения момента возникают переходные процессы с изменением тока в обмотке возбуждения, при этом в короткозамкнутом контуре каркаса обмотки возбуждения наводится электродвижущая сила (ЭДС), приводящая к появлению круговых токов Фуко в направлении, противоположном направлению изменения тока в обмотке возбуждения (согласно правилу Ленца). Вследствие появления этих токов результирующее магнитное поле катушки и каркаса обмотки возбуждения, являющееся полем возбуждения электродвигателя, изменяется с запаздыванием от изменения тока возбуждения. В результате этого явления в течение времени рассмотренного выше переходного процесса момент на валу двигателя и противо-ЭДС в его обмотке якоря не соответствуют расчётным значениям, что отрицательно сказывается на динамике электродвигателя и его энергетических характеристиках.

Раскрытие сущности полезной модели

Технической задачей заявляемой полезной модели является разработка синхронного бесколлекторного электродвигателя с независимым возбуждением и увеличенной скоростью достижения заданного момента на валу электродвигателя.

Техническим результатом, на решение которого направлено заявленное техническое решение, является улучшение динамических характеристик электродвигателя на всех режимах работы.

Технический результат достигается при помощи заявленного синхронного бесколлекторного электродвигателя с независимым возбуждением, содержащего корпус с установленными в нем четырьмя пакетами статора с фазными обмотками, четырьмя пакетами ротора, установленными на валу, передний и задний щиты с подшипниками, в которых установлен вал, с плотно установленными внутри статора между пакетами ротора обмотками возбуждения, размещенными в каркасах, в которых выполнен сквозной разрез.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 приведен общий вид конструкции, где:

1 - корпус двигателя;

2 - обмотка возбуждения;

3 - пакет статора;

4 - фазные обмотки;

5 - вал ротора;

6 - пакеты ротора;

7 - втулка;

8 - передний щит;

9 - задний щит;

10 - проставка.

На фиг. 2 приведен общий вид обмотки возбуждения в каркасе, где:

13 - концентричные ребра;

14 - диаметральные ребра.

На фиг. 3 приведен вид спереди и разрез обмотки возбуждения в каркасе, где:

2 - обмотка возбуждения;

11 - каркас;

12- обойма;

13 - концентричные ребра;

14 - диаметральные ребра;

15 - разрез.

Осуществление полезной модели

Синхронный бесколлекторный электродвигатель с независимым возбуждением, содержит корпус двигателя (1), выполненный из магнитомягкого материала, по которому замыкается магнитный поток, создаваемый двумя обмотками возбуждения (2). В корпус двигателя (1) на плотную посадку установлено статорное железо в виде четырех шихтованных пакетов статора (3) из листов электротехнической стали, с пазами для укладки фазных обмоток (4).

Внутри статора расположен ротор из магнитомягкого материала (например, сталь марки Ст 10), состоящий из вала ротора (5), выполненного из немагнитного материала и пакетов ротора (6) из листов электротехнической стали, установленных на валу ротора (5), на расстоянии друг от друга через втулки (7) из магнитомягкого материала, являющихся частью общей магнитной цепи. Пакеты ротора и статора размещены друг напротив друга с зазором.

В отличие от прототипа количество пакетов статора (3), пакетов ротора (6) и обмоток возбуждения (2), размещенных в каркасах, увеличено в два раза, что увеличивает мощность двигателя при одновременном выполнении условия унификации узлов.

Передний щит (8) и задний щит (9) выполнены из немагнитного материала, что не позволяет магнитному потоку замыкаться через подшипники, расположенные в щитах, установленные на валу. При этом выполнение втулок (7) из магнитомягкого материала исключает намагничивание подшипников, что многократно увеличивает их ресурс.

Обмотка возбуждения (2) выполнена кольцевой в виде намотанного на внутреннюю часть каркаса (11) провода. На внешнюю цилиндрическую часть каркаса (11) установлена обойма (12), обжимающая намотанный на каркас (11) провод и обеспечивающая теплоотвод от обмотки возбуждения. В статоре двигателя, между пакетами статора (3), расположены две проставки (10) из алюминия. Боковыми поверхностями проставки (10) примыкают к пакетам статора (3), внешней цилиндрической поверхностью примыкают к корпусу двигателя (1), а внутренней цилиндрической поверхностью плотно облегают наружные поверхности обойм (12), что позволяет отводить тепло от обмоток возбуждения (2) в корпус двигателя (1). Дополнительно, для улучшения теплоотвода на боковых поверхностях каркаса (11) выполнены концентрические ребра (13), а на внутренней цилиндрической поверхности диаметральные ребра (14). Таким образом, увеличивается полезная для теплоотвода площадь, охлаждение которой выполняет воздух, поступающий за счет вращения вала ротора (5) с размещенными на нем пакетами ротора (6), за счет своей геометрической формы выполняющими функцию вентилятора. При этом, одновременно, на каркасе (11) обмотки возбуждения (2) выполняется разрез (15), позволяющий существенно увеличить электрическое сопротивление контура вторичной обмотки, что снижает проявление тока, компенсирующего изменение тока возбуждения и приводит к ускорению изменения поля возбуждения машины и, соответственно, к увеличению скорости, с которой на валу ротора (5) двигателя достигается заданный момент. Дополнительно, при работе с часто изменяющимся моментом снижается эффект от вихревых токов и в установившемся режиме пропадают токи, компенсирующие пульсацию тока возбуждения, разогревающие каркас (11) обмотки возбуждения (2). В конструкции двигателя две обмотки возбуждения (2) и их каркасы (11) установлены на плотную посадку в статор между пакетами ротора (6) с выводом концов обмоток наружу через отверстия в корпусе двигателя (1).

Благодаря наличию указанных отличительных признаков в совокупности с известными, достигается следующий технический результат:

- улучшаются динамические характеристики электродвигателя на всех режимах работы.

Предложенное техническое решение может найти применение в конструкции синхронных бесколлекторных электродвигателей с независимым возбуждением.

Claims

Синхронный бесколлекторный электродвигатель с независимым возбуждением, содержащий корпус с установленными в нем четырьмя пакетами статора с фазными обмотками, четырьмя пакетами ротора, установленными на валу, передний и задний щиты с подшипниками, в которых установлен вал, с плотно установленными внутри статора между пакетами ротора обмотками возбуждения, размещенными в каркасах, в которых выполнен сквозной разрез.