SU1123080A1

SU1123080A1 - Synchronous gearmotor

Info

Publication number: SU1123080A1
Application number: SU833537557A
Authority: SU
Inventors: Константин Иванович Старчеус; Константин Андреевич Столяров; Аркадий Михайлович Шор; Валерий Геннадьевич Каган
Original assignee: Специальное Конструкторско-Технологическое Бюро Автоматизации Тяжелого Металлорежущего Оборудования
Priority date: 1983-01-11
Filing date: 1983-01-11
Publication date: 1984-11-07

Abstract

СИНХРОННЫЙ РЕДУКТОРНЬЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ, содержащий статор с открытыми пазами, в которых размещена fn-фазна обмотка и ротор с посто нными магнитами и примыкающи-ми к ним полюсными наконечниками, образующими полюса чередующейс пол рности , отличающийс тем, что, с целью повьшени удельной мощности электродвигател , полюсные наконечники одноименной пол рности соединены перемычками из магнитно-м гкого материала, а числе пар полюсов ротора равно Р 7 - Р i Ч где Р, - число пар полюсов ротора; Z - число зубцов статора; Р - число пар полюсов обмотки $ статора. НA SYNCHRONOUS REDUCTOR MOTOR containing a stator with open grooves in which is placed the fn-phase winding and a rotor with permanent magnets and adjacent pole tips forming alternating polar poles, characterized in that, in order to achieve the same power, the electrode will have an alternate polarity. pole lugs of the same polarity are connected by bridges of a magnetically soft material, and the number of rotor pole pairs is P 7 - P i H where P is the number of rotor pole pairs; Z is the number of teeth of the stator; P is the number of pole pairs of the stator winding. H

Description

1 one

Изобретение относитс к электрическим машинам с электромагнитной редукцией частоты вращени и предназначено дл использовани в приводах переменного тока.The invention relates to electromagnetic machines with an electromagnetic frequency reduction of rotation and is intended for use in AC drives.

Известны синхронные редукторные электродвигатели, содержащие зубчатьй статор с обмоткой, безобмоточный зубчатый ротор и кольцевые посто нные магниты, намагниченные аксиально. Часть диаметрально расположенных пазов ротора выполнена с определенной величиной раскрыти , а число пазов ротора равно четному числу lj .Synchronous gear motors are known, which include a serrated stator with a winding, a non-winding serrated rotor, and ring permanent magnets axially magnetized. A part of diametrically located rotor slots is made with a certain size of disclosure, and the number of rotor slots is equal to an even number lj.

Недостатком такой конструкции вл ютс низкие массогабаритные показатели из-за наличи посто нной составл ющей магнитной индукции, снижающей амплитуду первой гармоники .The disadvantage of this design is low weight and size parameters due to the presence of a constant component of magnetic induction, reducing the amplitude of the first harmonic.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту вл ютс синхронные редукторные электродвигатели, содержащие статор с открытыми пазами, в которых размещена фазна обмотка, и ротор с полюсами чередзпощейс пол рности , образованными посто нными магнитами с примыкающими к ним полюсными наконечниками.Closest to the invention in technical essence and the achieved effect are synchronous gear motors containing a stator with open slots in which the phase winding is placed, and a rotor with alternating polar poles formed by permanent magnets with adjacent pole pieces.

Дл обеспечени работоспособности двигател должно быть выполнено условиеTo ensure engine health, the condition must be met

Z2 jZ,t()i ,Z2 jZ, t () i,

где Zn - число зубцов на поверхност полюсных наконечников (ротора ) ;where Zn is the number of teeth on the surface of the pole tips (rotor);

Z - число зубцов статора; Р. - число пар полюсов обмоткиZ is the number of teeth of the stator; R. - the number of pairs of winding poles

статора;stator;

Ру - число пар полюсов посто нных магнитов ротора. Соотношение между числом пар полюсов P2/Pi прин11маетс равным четному числу.Py is the number of pole pairs of permanent magnets of the rotor. The ratio between the number of pairs of poles P2 / Pi is taken to be an even number.

Взаимодействие первой гармоники индукции, созданной посто нными магнитами , и первой гармоники намагничиваницей силы обмотки статора создает вращающий момент.The interaction of the first harmonic of induction, created by permanent magnets, and the first harmonic of the magnetizing force of the stator winding creates a torque.

Недостаток известных редукторных двигателей состоит в том, что они имеют низкую удельную мощность, так как при заданных габаритах и массе развивают низкий момент, что вызвано шличием посто нной составл ющей магнитной индукции, котора снижаетA disadvantage of the known gear motors is that they have a low power density, since with a given dimensions and mass they develop a low moment, which is caused by the constant constant component of the magnetic induction, which reduces

3080230802

амплитуду первой гармоники. Кроме того, из-за сил одностороннего магнитного т жени , вызывающих вибрацию , невозможно выполнить обмотку статора с нечетным числом пар полюсов , в том числе равным единице, при котором коэффициент злектромаг нлтной индукции, а следовательно и момент двигател S приниг.1ают макси (0 мальное значение.amplitude of the first harmonic. In addition, due to the forces of unilateral magnetic radiation, it is impossible to perform a stator winding with an odd number of pole pairs, including one, at which the coefficient of electric induction, and hence the engine torque S, minimizes 1 (0 total value.

Целью изобретени вл етс повышение удельной мощности электродвигател путем увеличени его момента при заданных габаритах и массе,The aim of the invention is to increase the specific power of an electric motor by increasing its torque at given dimensions and weight,

j Указанна цель достигаетс тем, что в синхронном редукторном электродвигателе , содержащем статор с открытыми пазами, в которых размещена m -фазна обмотка и ротор с по20 сто нными магнитами и примыкающимч к ним полюсными наконечниками, образующими полюса чередующейс пол рности , полюсные наконечники одноименной пол рности соединены пере25 мычками из магнито-м гкого материала , а число пар полюсов ротора равноj This goal is achieved by the fact that in a synchronous gear motor containing a stator with open grooves in which is placed an m-phase winding and a rotor with standing magnets and adjacent pole tips forming polar poles of the same polarity, pole tips of the same polarity connected by 25 bows of magnetically soft material, and the number of pairs of poles of the rotor is equal to

Рг z i р, ,Pr z i p,

где Р - число пар полюсов ротора Z - число зубцов статора; Р - число пар полюсов обмоткиwhere P is the number of pairs of poles of the rotor Z is the number of teeth of the stator; P - the number of pairs of winding poles

статора.the stator.

На фиг, 1 приведен двигатель, продольный разрез; на фиг. 2 - се5 чение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 вид Б на фиг, 2(вид сверху на ротор двигател ); на фиг. 4 - развертка поперечного сечени активной зоны двигател ; на фиг. 5 картина нитного пол , созданного полюсами ротора, в рабочем зазоре двигател ; на фиг. 6 - то же, при смещении ротора; на фиг. 7 - диаграмма магнитного пол дл подложки5 изображен ного на фиг. б(индексами М и-5 обозначены полюса, соответственно, северной и южной пол рности; В - маг- нитна индукци ; X--.координата вдоль расточки статора,Fig, 1 shows the engine, a longitudinal section; in fig. 2 - section A-A in FIG. one; in fig. 3 view B in FIG. 2 (top view of the rotor of the engine); in fig. 4 - cross section scan of the engine core; in fig. 5 picture of the nitrous floor, created by the rotor poles, in the working gap of the engine; in fig. 6 - the same, with the displacement of the rotor; in fig. 7 is a magnetic field diagram for the substrate 5 shown in FIG. b (the indices M and-5 designate the poles, respectively, of the northern and southern polarities; B — magnetic induction; X — coordinate along the stator bore,

0 Электродвигатель содержит статор 1 с зубцами 2 и открытыми пазами 3, в которых размещена iri-фазна обмотка 4, и ротор-5 с полюсами 6 чередующейс пол рности, образованными0 The electric motor contains a stator 1 with teeth 2 and open slots 3 in which the iri-phase winding 4 is placed, and the rotor-5 with poles 6 of alternating polarity, formed

5 посто нными магнитами 7 с примьжаюЩими к ним полюсными наконечниками 8. Полюсные наконечники 8 одно1даенной пол рности соединены пере3 iычкaми 9 из магнитно-м гкого материала . Число пар полюсов ротора выполнено равным Pj Z, Р, . Здесь знак + соответствует на правлению вращени ротора и магнит ного пол в одну сторону, а при зн ке - ротор и магнитное поле вращаютс в противоположных направлени х . Электродвигатель работает следу ющим образок. При подачегт)-фазного переменного напр жени на обмотку 4 статора создаетс вращающа с волна намагн чивающей силы (не показана). Посто нные магниты 7 совместно с полюсными наконечниками 8 и пере мычками 9, а также зубцы 2 статора создают в рабочем зазоре магнитное поле, в разложении которого в гарм нический р д присутствует перва гармоника. Взаимодействие этой гар моники и первой гармоники намагничивающей силы обмотки статора 1, имеющих одинаковый период и скорос создает момент, вращающий ротор 5 двигател . )чки 9 обеспечивают параллельную работу всех посто нных маг нитов 7 и перераспределение магнит ного потока от отдельных магнитов направлении максимума индукции, ко рый перемещаетс относительно ротора 5, а следовательно, и магнитов 7. Кроме того, перемычки 9 обеспечивают неизменное положение рабочей точки на кривой размагничи вани каждого из посто нных магнитов 7 .независимо от положени ротора 5. Дл обеспечени работоспособнос ти предлагаемого двигател должно быть выполнено условие 2 где Р - число пар полюсов ротора; Z - число зубцов статора; Р - число пар полюсов обмотки статора. Наличие электромагнитной редукции при выполнении этого услови д казываетс следующим образом (фиг. 4-7). При смещении за врем первой гармоники намагничивающей силы обмртки статора (не показана движущейс со скоростью V на рассто ние ti , на такую же величину з 804 это же врем сместитс и перва гармоника магнитной индукции (фиг. 5. и 7). При этом ротор, ДВИЖУЩ1ГЙСЯ со скоростью Vj переместитс на рассто ние 2C--tj (фиг. 4 и 6), полюсное деление ротора, t, - зубцовое деление статора. Следовательно V T-2C2- 1,и V,T (Определ коэффициент электроМсггнитной редукции Кр как отношение скоростей Vj можно получить 2c,,-t, z; 2-k -A z,--r z, где ij - длина расточки статора Дл двигател (фиг. 4 и 6) прин то Р Z - Р, откуда Z тогда окончательно коэффициент электромагнитной редукции к - i р р Такое же значение коэффициента электромагнитной редукции будет и при выпотп1ении услови Р2 . В предлагаемом двигателе вследствие разнопол рности и симметрии кривой магнитного пол в отличие от известного двигател отсутствует посто нна составл юща магнитной индукции, что позвол ет увеличить первую гармонику ее, а следователь- но, и момент двигател при заданных габаритах и массе. Кроме того, в известном двигателе при нечетном числе пар полюсов обмотки статора возникают вибрации, вызванные односторонним магнитным т жением, тогда как в предлагаемом двигателе силы одностороннего магнитного т жени отсутствуют, так как магнитные потоки под разноименными полюсами обмотки статора равны. Это позвол ет выподн ть двигатель с любьтм числом пар полюсов обмотки статора, в том числе и с равным единице, при котором коэффициент электромагнитной редукции , а следовательно, и момент принимают максимальное значение. Таким образом, в предлагаемом двигателе повышение удельной мощности достигаетс за счет увеличени момента при заданных габаритах и массе двигател . Увеличение момента получено путем увеличени амплитуды первой гармоники магнитной индукции, .созданной полюсами ротора, и реали$11230805 permanent magnets 7 with pole tips 8 attached to them. The pole tips 8 of one polarity are connected by poles 9 of magnetic soft material. The number of pole pairs of the rotor is equal to Pj Z, P,. Here, the + sign corresponds to the direction of rotation of the rotor and the magnetic field in one direction, and with the sign - the rotor and the magnetic field rotate in opposite directions. The motor works as follows. When a) -phase ac voltage is applied, a rotating wave of magnetizing force (not shown) is created on the stator winding 4. The permanent magnets 7, together with the pole tips 8 and the jumpers 9, as well as the teeth 2 of the stator, create a magnetic field in the working gap, in the expansion of which in the harmonic series there is a first harmonic. The interaction of this harmonic and the first harmonic of the magnetizing force of the stator 1 winding, having the same period and speed, creates a moment that rotates the rotor 5 of the engine. ) 9 provide parallel operation of all permanent magnets 7 and the redistribution of magnetic flux from individual magnets in the direction of the maximum induction, which moves relative to the rotor 5, and hence the magnets 7. In addition, the jumpers 9 provide a constant position of the operating point on the curve demagnetization of each of the permanent magnets 7. regardless of the position of the rotor 5. To ensure the operability of the proposed engine, condition 2 must be satisfied where P is the number of pairs of rotor poles; Z is the number of teeth of the stator; P is the number of pairs of poles of the stator winding. The presence of electromagnetic reduction when this condition is fulfilled is shown as follows (Fig. 4-7). When the first harmonic is shifted during the magnetizing force of the stator crushing (not shown moving with speed V by distance ti, the first harmonic of magnetic induction will shift by the same amount s 804 (Fig. 5. and 7). At that, the rotor, MOVING with speed Vj will move a distance 2C - tj (Fig. 4 and 6), pole division of the rotor, t, - dentate stator division. Therefore V T-2C2-1, and V, T (Define the coefficient of electromynthonic reduction Kr as the ratio of the velocities Vj can be obtained 2c ,, - t, z; 2-k - A z, - rz, where ij is the length of the stator bore For motor The model (Fig. 4 and 6) is assumed to be P Z - P, whence Z then finally the coefficient of electromagnetic reduction is k - i p p The same value of the coefficient of electromagnetic reduction will also occur when the condition P2 is produced. In contrast to the known engine, there is no constant component of the magnetic induction, which makes it possible to increase its first harmonic and, consequently, the torque of the engine with given dimensions and mass. In addition, in a known engine with an odd number of pole pairs of the stator winding, vibrations occur due to one-sided magnetic thrust, whereas in the proposed motor there is no one-sided magnetic thrust force, since the magnetic fluxes under opposite poles of the stator winding are equal. This allows the motor to emerge with any number of pole pairs of the stator winding, including one equal to one, at which the coefficient of electromagnetic reduction, and hence the moment, take the maximum value. Thus, in the proposed engine, an increase in the power density is achieved by increasing the torque for a given size and weight of the engine. The moment increase is obtained by increasing the amplitude of the first harmonic of the magnetic induction, created by the rotor poles, and realizing $ 1123080

зации возможности получени макси- мотки мального значени коэффициенту элект- люсов ромагнитной редукции выполнением об- вибрации.the possibility of obtaining a maximal value of the coefficient of electrons of the magnetic reduction by performing vibration.

статора с числом пар поР - I без возникновени a stator with the number of pairs of Pp - I without

22

КTO

8eight

758758

,1,one

ВидбVidb

- /- /

}f} f

0weJ0weJ

Claims

SYNCHRONOUS REDUCED ELECTRIC MOTOR, comprising a stator with open slots, in which a tn-phase winding and a rotor with permanent magnets and adjacent pole tips adjoining them, forming poles of alternating polarity, characterized in that, in order to increase the specific power of the electric motor, the pole tips are one webs are connected from a soft magnetic material and the number of pairs of poles of the rotor ₂ is equal to ^P = ^Z ^{(R 1} <'£ ^_ where P is the number of pairs of rotor poles; Ζ _ή - the number of stator teeth; F _(- number of pole pairs of the stator coils.