SU1594655A1

SU1594655A1 - Three-phase induction motor with built-in reducer

Info

Publication number: SU1594655A1
Application number: SU833631207A
Authority: SU
Inventors: Александр Сергеевич Куракин; Владимир Львович Алексеев
Original assignee: Воронежский сельскохозяйственный институт им.К.Д.Глинки
Priority date: 1983-08-05
Filing date: 1983-08-05
Publication date: 1990-09-23

Abstract

Электродвигатель содержит разделенные воздушным зазором зубчатые статор и ротор, выполненные каждый из шести смещенных аксиально пакетов. С целью упрощени конструкции, снижени трудоемкости изготовлени и повышени КПД, все пакеты статора и ротора попарно соединены продольными магнитопроводами, обмотка ротора выполнена в виде кольцевых катушек, размещенных между магнитосоединенными пакетами ротора, а оси зубцов магнитосоединенных пакетов статора и ротора, разделенных воздушным зазором, выполнены совпадающими между собой. Все пакеты статора и ротора выполнены с одинаковым числом зубцов. Сдвиг каждой последующей в аксиальном направлении магнитосоединенной пары пакетов ротора выполнен равным 1/3 зубцового делени в одном направлении, а все кольцевые обмотки ротора соединены между собой последовательно и согласно, и замкнуты накоротко. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.The electric motor contains an air gap-separated toothed stator and rotor, each made of six axially displaced packages. In order to simplify the construction, reduce the laboriousness of manufacturing and increase efficiency, all the stator and rotor packages are connected in pairs by longitudinal magnetic conductors, the rotor winding is made in the form of ring coils placed between the magnetically connected rotor packages, and the teeth axes of the magnetically connected stator and rotor packages separated by an air gap are made coinciding with each other. All packages of the stator and the rotor are made with the same number of teeth. The shift of each axially connected pair of rotor packages in the axial direction is equal to 1/3 of the tooth division in one direction, and all the ring windings of the rotor are interconnected in series and in agreement, and are short-circuited. 3 hp f-ly, 1 ill.

Description

частично. Известно, что зубцовое поле, возбуждаемое разноименнополюсной обмоткой в зубчатом воздушном зазоре, вл етс результатом интерференции большого числа гармонических составл ющих, пор док которых отличаетс на ± 1. Из общего числа зубцовых гармоник только часть используетс дл полезного.преобразовани энергии, а остальные непроизводительно рассеивают энергию. Наличие конденсаторов во вторичной обмотке статора, габариты которых при промышленной частоте питани могут быть намного больше габаритов двигател , приводит к ухудшению мас- согабаритных показателей.partially. It is known that a jagged field, excited by a different-pole winding in a toothed air gap, is the result of interference of a large number of harmonic components, the order of which differs by ± 1. Of the total number of jagged harmonics, only a part is used for useful energy conversion, and the rest non-productively dissipate energy. The presence of capacitors in the secondary stator winding, the dimensions of which at an industrial power frequency may be much larger than the size of the engine, leads to a deterioration of the overall dimensions.

Наиболее близкими по технической сущности к предлагаемор/iy вл ютс трехфазные асинхронные редукторные электродвигатели , содержащие разделенные воздушным зазором зубцатые статор и ротор , выполненные из шести пакетов кахс- дый, смещенные аксиально, пакеты ротора смещены попарно по окружности друг относительно друга, статор и ротор содержат пары пакетов, соединенные продольными магнитопроводами и магнитоизолмрован- ные от других пакетов, на статоре между этими магнитосоединенными парами пакетов размещены кольцевые обмотки, на роторе размещена короткозамкнута обмотка 2. Недостатком такой конструкции вл етс ее сложность, повышенна трудоемкость изготовлени и пониженный КПД.The closest in technical essence to the proposer / iy are three-phase asynchronous gear motors containing split-toothed stator and rotor divided by an air gap, made of six packages each axially displaced, the rotor packages are offset in pairs circumferentially relative to each other, the stator and the rotor contain pairs of packets, connected by longitudinal magnetic circuits and magnetically insulated from other packets, on the stator between these magnetically connected pairs of packets are placed ring windings, on the roto e placed shortcircuited coil 2. The disadvantage of this design is its complexity, increased manufacturing complexity and reduced efficiency.

Эти недостатки обусловлены тем, что наличие короткозамкнутых беличьих клеток требует применени довольно дорогой операции заливки их под давлением. Наличие дополнительных крайних магнитопроводов на статоре и роторе усложн ет конструкцию м ут жел ет ее.These disadvantages are due to the fact that the presence of short-circuited squirrel cages requires the use of a rather expensive operation of pouring them under pressure. The presence of additional extreme magnetic conductors on the stator and the rotor complicates the design of the device.

Различное число зубцов статора и ротора приводит к тому, что зубцовое поле, возбуждаемое кольцевой катушкой, представл ет собой сумму большого числа гармоник . Из них только часть принимает участие в электромеханическом преобразовании энергии, а остальна часть не сцепл етс с полем короткозамкнутой обмотки, что снижает КПД двигател .The different number of teeth of the stator and the rotor leads to the fact that the toothed field, excited by the ring coil, is the sum of a large number of harmonics. Of these, only a part takes part in the electromechanical energy conversion, and the rest does not adhere to the short-circuited winding field, which reduces the efficiency of the motor.

ЦелоЮ изобретени вл етс упрощение конструкции, снижение трудоемкости изготовлени и повышени КПД.The purpose of the invention is to simplify the design, reduce the labor required for manufacturing and increase efficiency.

Указанна цель достигаетс тем, что в трехфазном асинхронном редукторном электродвигателе, содержащем разделенные воздушным зазором зубчатые статор.и ротор, выполненные из шести смещенных аксиально пакетов каждый, пакеты ротора смещены попарно по окружности друг относительно друга, статор и ротор содержатThis goal is achieved by the fact that in a three-phase asynchronous gear motor, which contains a gear gap separated by an air gap, and a rotor made of six axially displaced packages each, the rotor packages are displaced in pairs circumferentially relative to each other, the stator and the rotor contain

пары пакетов, соединенные продольными магнитопроводами и магнитоизолирован- ные от других пакетов, на статоре между этими магнитосоединенными парами паке- тов размещены кольцевые обмотки, на роторе размещена короткозамкнута обмотка, все пакеты статора и ротора попарно соединены продольными магнитопроводами, обмотка ротора выполнена в виде кольцевых 0 катушек, размещенных между магнитосоединенными пакетами ротора, а оси зубцов магнитосоединенных пакетов статора и ротора , разделенных воздушным зазором, выполнены совпадающими между собой. Все 5 пакеты статора и ротора могут.быть выпол- . teны с одинаковым числом зубцов.pairs of packages, connected by longitudinal magnetic circuits and magnetically isolated from other packages, on the stator between these magnetically connected pairs of packages are placed ring windings, on the rotor there is a short-circuited winding, all packages of the stator and rotor are pairwise connected by longitudinal magnetic conductors, the rotor winding is made in the form of ring 0 coils placed between the magneto-coupled rotor packages, and the axes of the teeth of the magneto-coupled stator and rotor packages, separated by an air gap, are made coinciding between with myself. All 5 packs of stator and rotor can be. Teans with the same number of teeth.

Сдвиг каждой последующей в аксиальном направлении магнитосоединенной пары пакетов ротора может быть выполнен 0 равным 1/3 зубцового делени в одном-направлении .The shift of each axially subsequent magneto-coupled pair of rotor packages can be made 0 equal to 1/3 of the tooth division in one direction.

Все кольцевые обмотки ротора могут быть соединены между собой последова- тельно и согласно и замкнуты накоротко. 5На фиг.1 представлен асинхронный редукторный электродвигатель, общий вид; на фиг.2 - схема соединений катушек ротора. Трехфазный асинхронный редукторный электродвигатель содержит статор Т и ротор 30 2, выполненные каждый из трех одинаковых модулей 3, каждый из которых состоит из двух кольцевых зубчатых пакетов 4 и 5 статора 1 и двух кольцевых пакетов 6 и 7 ротора, соединенных продольными магнитопровода- 35 ми 8 и 9. Между кольцевыми зубчатыми пакетами 4, 5 и 6,7 расположены кольцевые катушки 10 статора 1 и кольцевые катушки 11 ротора 2. Модули 3 статора 1 расположены в немагнитном корпусе 12, а модули 3 ротора 2 - 40 на немагнитном валу 13.All ring rotor windings can be interconnected sequentially and conformed and short-circuited. 5 Figure 1 shows an asynchronous gear motor, general view; figure 2 - connection diagram of the rotor coils. A three-phase asynchronous gear motor contains a stator T and a rotor 30 2, each made of three identical modules 3, each of which consists of two ring gear 4 and 5 of stator 1 and two ring packages 6 and 7 of the rotor, connected by longitudinal magnetic conductor 35 and 8 and 9. Between the annular gear packages 4, 5 and 6.7 are located the annular coils 10 of the stator 1 and the annular coils 11 of the rotor 2. The modules 3 of the stator 1 are located in the nonmagnetic housing 12, and the modules 3 of the rotor 2 - 40 on the nonmagnetic shaft 13.

Все пакеты 4-7 выполнены с одинаковым числом зубцов.All packages 4-7 are made with the same number of teeth.

Сдвиг каждого последующего в аксиальном направлении модул 3 ротора вы- 45 полнен равным 1/3 зубцового делени в одном направлении.The shift of each subsequent in the axial direction of the module 3 of the rotor is equal to 1/3 of the tooth division in one direction.

Смещение может быть выполнено аналогично модулей статора, а на роторе модули 3 могут быть установлены без сдвига. 50Кольцевые катушки 11 ротора 2 соединены последовательно и согласно и замкнуты накоротко (фиг,2).The offset can be performed similarly to the stator modules, and on the rotor the modules 3 can be installed without shifting. 50The ring coils 11 of the rotor 2 are connected in series and in accordance with and short-circuited (FIG. 2).

Двигатель работает следующим образом ,The engine works as follows

55 Ток кольцевой обмотки 10 каждого модул 3 возбуждает магнитный поток, который замыкаетс по пути, показанному на фиг.1. Этот поток из-за зубчатого строени статора 1 и ротора 2 содержит основную составл ющую, соответствующую равномерному приведенному воздушному зазору , и зубцовую составл ющую, котора при определенных параметрах зубцовой зоны может быть прин та гармонической функцией . Аргумент последней зависит от про- изведени числа зубцов и угловой скорости вращени ротора 2.55 The current of the annular winding 10 of each module 3 excites a magnetic flux, which closes along the path shown in FIG. This flow, due to the gear structure of the stator 1 and the rotor 2, contains the main component, corresponding to the uniform reduced air gap, and the tooth component, which, under certain parameters of the tooth zone, can be adopted by a harmonic function. The argument of the latter depends on the product of the number of teeth and the angular velocity of rotation of the rotor 2.

Составл ющие магнитного потока в силу пространственного относительного сдвига модулей 3 ротора 2 индуктируют в каждой из обмоток 10 статора 1 ЭДС пр мого и нулевого следовани . Перва , обусловленна основной составл ющей потока, измен етс с частотой питани и уравновешивает приложенное напр жение. Втора - от зубцовой составл ющей потока - наводит в обмотках статора ЭДС с частотой (а - 7.2(i)2 , котора имеет нулевое следование . Поэтому с целью исключени электрических потерь от токов нулевого следовани обмотка статора 10 должна быть соединена в звезду.The magnetic flux components, due to the spatial relative shift of the modules 3 of the rotor 2, are induced in each of the windings 10 of the stator 1 by a direct and zero EMF. The first, due to the main component of the flow, varies with the frequency of the supply and balances the applied voltage. The second — from the dentate component of the flux — induces an emf with a frequency of (a - 7.2 (i) 2, which has zero adherence) in the stator windings. Therefore, in order to eliminate electrical losses from the zero following currents, the stator winding 10 must be connected into a star.

В обмотках 11 ротора 2 навод тс аналогичные ЭДС, величина которых отличаетс в К раз, где К - коэффициент трансформации: WiIn the windings 11 of the rotor 2, similar EMFs are induced, the value of which differs by K times, where K is the transformation ratio: Wi

к to

W2 W2

где Wi-ЧИСЛО витков одной катушки статора; W2- число витков одной катушки рото- where Wi-NUM turns one coil of the stator; W2 is the number of turns of one coil of the roto

ра.ra.

ЭДС от основной составл ющей магнитного потока в катушках ротора сдвинутыThe emf from the primary component of the magnetic flux in the rotor coils is shifted

22

на ± 7т , а поскольку катушки 11 ротора 2 ± 7t, and since the coil 11 of the rotor 2

соединены последовательно и согласно и замкнуты накоротко, то сумма этих ЭДС и ток ротора 2 от них равны нулю.connected in series and according to and shorted, then the sum of these EMF and the rotor current 2 from them are zero.

Зубцова составл юща потока индуктирует в обмотках 11 каждого модул 3 ро- тора 2 ЭДС нулевого следовани , которые при прин той схеме соединений обмоток, показанной на фиг.2, складываютс и вызывают ток ротора, измен ющийс с частотой (У - Z2 У2 , где Z2 - число зубцов ротора 2; (О2 - углова скорость вращени ротора 2.The serrated component of the flux induces in the windings 11 of each module 3 of the rotor 2 a zero-voltage EMF, which, with the adopted winding connection scheme shown in Fig. 2, collapses and causes a rotor current varying with frequency (Y - Z2 Y2, Z2 is the number of teeth of the rotor 2; (O2 is the angular velocity of rotation of the rotor 2.

Кольцева катушка 11 каждого модул 3 ротора 2, обтекаема током ротора 2, возбуждает магнитное поле. Это поле также может быть представлено в виде двух составл ющих - основной составл ющей, соответствующей равномерному приведенному зазору, и зубцовой. Основна , сцепл сь с катушками 10 статора 1, наводит в них ЭДС нулевого следовани , котора при соединении катушек 10 статора 1 в звезду не принимает участи в общем энергетическом балансе.Ring coil 11 of each module 3 of the rotor 2, streamlined by the current of the rotor 2, excites a magnetic field. This field can also be represented as two components — the main component, which corresponds to the uniform reduced gap, and the dentate one. The main one, connected with the coils 10 of the stator 1, induces a zero-emf EMF in them, which, when connected to the coils 10 of the stator 1, does not participate in the star in the overall energy balance.

Зубцова составл юща пол ротора 2 в силу пространственного сдвига модулей 3 ротора 2 наводит в катушке 10 статора 1 ЭДС пр мого следовани с частотой питани , котора также уравновешивает приложенное напр жение питани . Поэтому, в отличие от нормальных электрических машин , Зубцова составл юща потока ротора 2 вл етс фактически реакцией ротора 2 на воздействие зубцового пол статора 1.The tine component field of the rotor 2, due to the spatial shift of the modules 3 of the rotor 2, induces in the coil 10 of the stator 1 a direct emf with a power frequency, which also balances the applied voltage. Therefore, unlike normal electric machines, the jagged component of the flow of the rotor 2 is actually the reaction of the rotor 2 to the action of the toothed field of the stator 1.

Взаимодействие зубцового пол ротора 2 с основной составл ющей пол статора определ ет вращающий момент двигател , который вращает ротор с частотойThe interaction of the toothed field of the rotor 2 with the main component of the stator field determines the torque of the motor, which rotates the rotor at a frequency of

(1 -Sz) об/мин.(1 -Sz) rpm

где Sz - снижение ротора относительно зубцового пол статора:where Sz is the reduction of the rotor relative to the dented stator floor:

„ (O - „(O -

ш sh

где to-углова частота питани .where is the to-corner power frequency.

Предлагаемый д.вигатель более прост и не трудоемок в производстве поскольку вы- полней из однотипных модулей, содержащих простые кольцевые обмотки. Более высокий КПД двигател обусловлен тем, что он имеет унипол рное возбуждение и числа зубцов статора и ротора, равные друг другу. При этих услови х зубцовое поле вл етс чисто гармонической функцией на всей окружности воздушного зазора, а не результатом интерференции зубцовых гармоник, как это имеет место при разноименнополюсных обмотках, что дает возможность полностью использовать энергию зубцового пол при электромеханическом преобразовании энергии, а не частично.The proposed dvigatel is simpler and not labor-consuming to manufacture, since it is more complete than modules of the same type containing simple ring windings. The higher efficiency of the engine is due to the fact that it has unipolar excitation and the number of teeth of the stator and the rotor are equal to each other. Under these conditions, the toothed field is a purely harmonic function on the entire circumference of the air gap, and not the result of the interference of toothed harmonics, as is the case with opposite polarity windings, which makes it possible to fully utilize the energy of the dentate floor during electromechanical energy conversion, rather than partially.

7 J 5 8 Ю П7 J 5 8 Yu P

Фйе.гFeig

нn

Claims

(54X57) 1. THREE-PHASE ASYNCHRONOUS REDUCTOR MOTOR containing a gear gap separated by an air gap toothed stator and rotor, each of the six axially displaced packages, the rotor packages are offset in pairs relative to each other, the stator and the rotor contain unfolded uniforms, the extended uniformed packages; from other packages, on the stator between these magneto-coupled pairs of packages are placed annular