SU1713077A1

SU1713077A1 - Синхронный редукторный электродвигатель

Info

Publication number: SU1713077A1
Application number: SU894765261A
Authority: SU
Inventors: Александр Сергеевич Куракин
Original assignee: Kurakin Aleksandr S
Priority date: 1989-12-04
Filing date: 1989-12-04
Publication date: 1992-02-15

Abstract

Изобретение о.тноситс к электрическим машинам малой мощности, а именно к синхронным'двигател м с электромагнитной редукцией. Цель изобретени - снижение трудЪемкости изготовлени , уменьшение его массы и осевого габарита. Синхронный редукторный электродвигатель, содержащий немагнитный корпус 1, зубчатый статор 2 с обмоткой и безобмоточный зубчатый ротор 27. Числа зубцов ротора^ 2,-•16и статора отличаютс на число пар полюсов обмотки, статор выполнен внополюсным, каждый из полюсов имеет зубцовую гребенку, кажда фаза обмотки выполнена из двух параллельных ветвей, кажда ветвь объедин ет катушки полюсов одноименной пол рности, в паралле{1ьные ветви каждой фазы включены диоды встречного направлени . Снижение трудоемкости изготовлени , уменьшение веса и осевых размеров двигател , обеспечиваетс за счет того, что число вновыраженных полюсов статора выполнено кратным произведению удвоенного числа полюсов на число фаз обмотки.катуш- ки обмотки статора расположены на половине полюсов статора через один полюс. Улучшение пуска и синхронизации двигател достигаетс тем, что на каждом из полюсов, св.ободно-м от катушек обмотки питани , расположены дополнительные катушки, которые соединены между собой последовательно и согласно и замкнуты накоротко. 2 ил.CJо VI VI

Description

Изобретение относитс к электрическим машинам малой мощности и может быть использовано дл создани тихоходных синхронных электроприводов.

Известны двухобмоточные синхронные редукторные электродвигатели интерференционного типа, состо щие из зубчатого статора с двум обмотками и безобмоточного зубчатого ротора. Зубцовый шаг статора не равен зубцовому шагу ротора. Обмотки имеют разные числа полюсов, исключающие их непосредственную трансформаторную св зь. Одна из обмоток многофазна и вл етс обмоткой питани , а друга подключена к источнику посто нного тока и вл етс обмоткой синхронизации . В таких двигател х зубцовое поле вл етс результатом интерференции большого числа зубцовых гармоник, из которых лишь незначительна часть используетс в качестве раб.очих магнитных полей.

Недостатками таких двигателей вл ютс большие габариты, из-за наличи на статоре двух обмотоки сравнительно низкий КПД из-за неполного использовани энергии зубцовых магнитных полей.

К электродвигател м интерференционного типа относ тс и тихоходные электродвигатели на зубцовых гармониках пол , состо щие из зубчатого статора с вновыраженными полюсами и безобмоточного зубчатого ротора. Зубцовый шаг статора не равен зубцовому шагу ротора. На полюсах статора расположены катушки многофазной обмотки. Люба фаза этой обмотки состоит из двух параллельных ветвей, кажда из которых объедин ет катушки полюсов одноименной пол рности. В параллельных ветв х обмотки включены диоды встречного направлени .

Переменные составл ющие выпр мленных токов фаз создают в зазоре вращающуюс намагничивающую силу, а НС от посто нных составл ющих выпр мленных токов синхронизируют двигатель при низкой скорости вращени ротора. Таким образом , одна и та же обмотка выполн ет функции двух обмоток - переменного и посто нного токов, что ведет к уменьшению габаритов машины.

Недостатком такого двигател вл етс низкий КПД, который обусловлен неполным использованием энергии зубцовых магнитных полей.

Известен также синхронный редукторный электродвигатель с осевым возбуждением , состо щий из зубчатого статора с

многофазной обмоткой питани , безобмоточнбго зубчатого ротора. Число зубцов ротора отличаетс от числа зубцов статора на число пар полюсов обмотки, кольцевого посто нного магнита с осевой намагниченностью и ферромагнитных щитов и корпуса, вл ющихс частью магнитопровода посто нного магнитного потока.

Вследствие унипол рности НС воздушного зазора между статором и ротором от посто нного магнита зубцовое поле ротора не вл етс результатом интерференции большого числа зубцовых гармоник, а вл етс чисто гармоническим по всему периметру воздушного зазора и его энерги полностью используетс в процессе электромеханического преобразовани энергии. Поэтому и КПД такого двигател выше,

0 чем КПД машин интерференционного типа.

Недостатками известного двигател вл юtc его большие масса и осевые размеры из-за ферромагнитных подшипниковых щитов, корпуса и наличи на щитах посто нных магнитов или обмоток возбуждени , вь сока трудоемкость изготовлени , обусловленна сборкой пакетов железа статора, механической обработкой

0 щитов и корпуса, а также высококлассной механической обработки сопр гаемых поверхностей статора и корпуса.

Цель изобретени - снижение трудоемкости изготовлени двигател и

5 уменьшение его массы и осевого габарита .

Указанна цель достигаетс тем, что в синхронном редукторном электродвигателе , содержащем немагнитный корпус, в0 нополюсный зубчатый статор с многофазной обмоткой питани и безобмоточный зубчатый ротор, при этом кажда фаза обмотки выполнена из двух параллельных ветвей, в каждую ветвь

5 которой включены катущки полюсов одноименной пол рности, в параллельных ветв х каждой фазы включены встречно направленные диоды, а разница чисел зубцов ротора и статора равна числу пар полюсов обмотки согласно изобретению, число вновыраженных полюсов статора выполнено кратным произведению удвоенного числа полюсов на число фаз обмотки , катушки обмотки питани размещены

5 на половине полюсов через один, а катушки остальных полюсов соединены между собой последовательно согласно и замкнуты накоротко.

В предложенном двигателе каждый полюс статора, свободный от катушек обмотки питани , выполн ет роль осевого магиитопровода посто нного потока, как это имеет место в прототипе. По аналогии с прототипом , в котором поверхности статора и ротора вл ютс унипол рными и разноименными, свободные от обмоток питани полюса в за вленном двигателе также имеют одноименную пол рность, но противоположную пол рности полюсов с катушками. Это обеспечивает возможность избавитьс от ферромагнитных материалов дл щитов и корпуса двигател , значительно сократить механическую обработку и использовать дл них немагнитные металлы, а также прогрессивные методы формообразовани (литье под давлением , прессование и штамповку). За счет этого значительно снижены трудоемкость изготовлени , масса и осевые габариты двигател . На фиг. 1 показан предложенный двигатель , поперечное сечение; на фиг. 2 - схема соединений полюсных катушек одной фазы обмотки с диодами. Неподвижна часть трехфазного.двигател представл ет собой корпус 1 из алюминиевого сплава, в котором залит пакет железа статора 2. Статор 2 имеет вновыраженные полюса 3-14. Часть полюсов (назовем их главными) 3, 5, 7, 9, 11 и 13 имеет на себе катушки 15-20 обмотки питани . Остальные полюса (назовем их дополнительными ) 4, 6, 8, 10, 12, 14 выполн ют роль магнитопровода посто нного потока: на них размещены катушки 21-26. Каждый из вновыраженных полюсов 3-14 имеет зубцовую гребенку. Причем с целью обеспечени непрерывности и гармоничности функции магнитной проводимости зубцового сло статора по всему периметру расточки статора зубцовый шаг и раскрытие пазов статора по этому периметру должны быть посто нными. Зубчатый роТбр 27 имеет число зубцов Z2, которое отличаетс от числа зубцов статора Z1 на число пар полюсов обмотки р питани . IZ2-Z1 . Кажда фаза обмотки питани состоит из двух параллельных ветвей. В каждую ветвь включены катушки полюсов одноименной пол рности, например 15 и 18, а следовательно, с ними диоды 28 и 29 встречного направлени (фиг. 2). П-ринцип действи предлагаемого двигател состоит в следующем. При включении двигател в сеть в параллельных ветв х его обмотки протекают выпр мленные однополупериодные токи, каждый из которых равен сумме посто нной и переменной составл ющих. Первые гармоники переменных составл ющих выпр мленных токов имеют набольшие значени и, протека по катушкам 15-20 главных полюсов фаз, создают вращающуюс НС двигател с числом пар полюсов р. Посто нные составл ющие выпр мленных токов в каждой из параллельных ветвей фаз имеют противоположные знаки и при протекании по катушкам 15-20 главных полюсов создают НС двигател , котора дл всех главных полюсов 3, 5, 7, 9, 11, 13 вл етс одноименной (унипол рно). Эта НС по отношению к дополнительным полюсам 4, 6, 8, 10, 12, 14 также вл етс унипол рной, но с противоположным знаком . Вращающа с НС, созданна переменнымитоками фаз, воздейству на магнитную проводимость зубчатого воздушного зазора, воз-буждает магнитные потоки пр мого, обратного и нулевого следовани . Поток пр мого следовани обусловлен магнитной проводимостью равномерного приведенного воздушного зазора и проходит по главным полюсам, по зубцам и рму статора и ротора. Поток обратного следовани обусловлен магнитной проводимостью зубцового сло статора и ротора и проходит по тем же участкам магнитопровода , что и поток пр мого следовани . Магнитный поток нулевого следовани обусловлен магнитной проводимостью зубцового сло статора и ротора и проходит через воздушный зазор от главных полюсов 3, 5, 7, 9, 11, 13 к дополнительным полюсам 4, б, 8, 10, 12, 14. Величина этого потока равна половине (или меньше) магнитного потока пр мого следовани . Поскольку по главным полюсам 3-13 проход т все три составл ющие магнитного потока, а по дополнительным полюсам 4-14 -только поток нулевого следовани , то с целью выравнивани магнитной нагрузки ширина каждого дополнительного полюса 4-14 должна быть выбрана н много меньше ширины главного полюса и равной (или меньше) одному зубцовому делению статора. Магнитные потоки пр мого и обратного следовани индуктируют в катушках 15-20 главных полюсов 3-13 ЭДС такого же следовани , которые принимают участие в общем энергетическом балансе и определ ют полезную мощность и механические характеристики двигател .

При скорости вращени ротора, равной

ш

. 22

магнитный поток нулевого следовани посто нен и взаимодействует с посто нным магнитным потоком, обусловленным посто нными составл ющими выпр мленных токов и магнитной проводимостью равномерного приведенного зазора, создава синхронный момент.

Катушки 21-26 дополнительных полюсов 4-14 соединены между собой последовательно согласно и замкнуты накоротко, Поток нулевого следовани , возбужденный катушками главных полюсов , индуктирует в катушках дополнительных полюсов ЭДС и ток нулевого следовани с частотой o; Z2ftJ2. Этот ток взаимодействует с потоком пр мого следовани от катушек главных полюсов и создает асинхронный момент, который пускает двигатель и приводит ротор во вращение со скоростью

, -|-(1-Sz),

где Sz - скольжение зубцовых полей.

За счет совместного действи синхронного и асинхронного моментов улучшаетс пуск и увеличиваетс момент входа двигател в синхронизм.

Предложенный электродвигатель по сравнению с прототипом имеет значительно меньшую трудоемкость изготовлени , меньшие массу и осевые габариты. Использование изобретени позволит создать более дешевый и аффективный в производстве и эксплуатации синхронный редукторный электродвигатель и расширить область его применени .

Claims

Формула изобретени Синхронный редукторный электродвигатель , содержащий немагнитный корпус, внополюсный зубчатый статор с многофазной обмоткой питани и безобмоточный зубчатый ротор, при этом кажда фаза обмотки питани выполнена из двух параллельных ветвей, в каждую ветвь которой включены катушки полюсов одноименной пол рности, в параллельных ветв х каждой фазы включены встречно направленные диоды , а разница чисел зубцов ротора и статрра равна числу пар полюсов обмотки, о тличающийс тем, что, с целью снижени трудоемкости изготовлени , массы и осев.ого габарита, число вновыраженных полюсов стато|Эа выполнено кратным произведению удвоенного числа полюсов на число фаз обмотки, катушки обмотки питани размещены на половине полюсов через один, а катушки остальных полюсов соединены междусобой последовательно согласно м замкнуты накоротко.

.rvV

5гз

LrvS

фиг. 2