UA69069A

UA69069A - Three-phase motor with axial-radial configuration

Info

Publication number: UA69069A
Application number: UA20031210858A
Authority: UA
Inventors: Mykola Mykhailovych Shaitor; Yurii Ivanovych Riaskov; Yevgenii Ivanovych Shevtsov
Original assignee: P S Nakhimov Sevastopol Navy I
Priority date: 2003-12-01
Filing date: 2003-12-01
Publication date: 2004-08-16

Abstract

The proposed three-phase motor with axial-radial configuration contains rotor disks, which are rigidly fixed to the rotor shaft, and stator disks, which are rigidly fixed to the motor casing. The rotor disks contain ferromagnetic inserts. At each stator disk, an inside inductor and an outside inductor are installed. Each inductor is designed as two axially arranged rings with a three-phase winding dropped between the rings. On the end surface of the inductor that faces the rotor disk surface, teeth are provided. Each tooth is limited by two radial lines and the lines of the inside and outside circumferences of the ring. The inductors may contain different number of teeth. Two stator disk and the rotor disk that is arranged between them constitute an electric machine section. The motor contains a number of the said sections, with the section inductor windings connected in parallel. The rotor disks are arranged with angle displacement relative to each other that is equal to half the central angle of the stator disk tooth. The number of the ferromagnetic inserts of the rotor disk exceeds the number of the stator disk teeth by 1. The operational phase windings of the motor are arranged between the rings of the outside inductors, so that each winding covers one third part of the stator disk teeth. The motor start windings are arranged between the rings of the inside inductors, with an angular displacement of 360/3p, where p is the number of the motor pole pairs. At the circumference of the rotor disk, two rings are installed. The first ring is made of conducting material and is arranged opposite to the ring of the inside inductor of the stator disk. The second ring of the rotor disk is made of ferromagnetic material and is arranged opposite to the ring of the outside inductor of the stator disk.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Передбачуваний винахід відноситься до індукторних електричних машин з аксіально-радіальною магнітною 2 системою і може використовуватися як трифазний двигун з електромагнітною редукцією переважно при підвищеній частоті напруги.The proposed invention relates to induction electric machines with an axial-radial magnetic 2 system and can be used as a three-phase motor with an electromagnetic reduction mainly at an increased voltage frequency.

Відомий пристрій - редукторний двигун, що містить статор з обмоткою збудження і полюсами, на які насаджені якірні фазні обмотки, а також зубчатий ротор (Брускин Д.З. Злектрические машиньі и микромашинь! /Д.З. Брускин, А.Е. Зорохович, В.С. Хвостов.- З-е изд., перераб. и доп. - М.: Вьісш. шк., 1990. С.384-385), 70 недоліками якого є підвищена маса, габарити і вартість.A well-known device is a gear motor, which contains a stator with an excitation winding and poles on which the armature phase windings are mounted, as well as a toothed rotor (D.Z. Bruskin Zlectricheskie mashinyi i mikromashiny! / D.Z. Bruskin, A.E. Zorokhovych, V. S. Khvostov. - 3rd ed., revised and supplemented - M.: Vyssh. Shk., 1990. P. 384-385), 70 the disadvantages of which are increased weight, dimensions and cost.

Найбільш близькою по технічному рішенню є електромеханічна система аксіально-радіальної конфігурації, що містить на осі обертання жорстко закріплені роторні диски з феромагнітними вставками і жорстко пов'язані з корпусом статорні диски із співвісно концентричне розташованими індукторами, кожний з яких утворений фігурою, що одержуваною співвісною установкою на кільці двох коаксіальних циліндрів, між якими розташовані 12 електричні обмотки і на зверненій до роторного диска торцевій поверхні одного чи обох циліндрів виконані робочі зубці, обмежені двома радіусами з центральним кутом між ними, а кожний з індукторів може мати різне число робочих зубців, при цьому система може складатися з елементарних машин, що містять два статорних і розташований між ними роторний диск (Шайтор М.М., Афонін А. О., Рясков Ю.І. Електромеханічна система аксіально-радіальної конфігурації / Патент Мо49630А, НО2К19/18, НО2К19/20, НО2К19/10 (Україна) // Опубл. 16.09.2002. - Бюл. Ме9), недоліком якого є індукування електрорухомої сили в обмотці збудження і неможливість пуску в руховому режимі від трифазної мережі.The closest technical solution is an electromechanical system of an axial-radial configuration, which contains rigidly fixed rotor disks with ferromagnetic inserts on the axis of rotation and rigidly connected stator disks with coaxially concentrically located inductors, each of which is formed by a figure obtained by a coaxial installation on the ring of two coaxial cylinders, between which there are 12 electrical windings and on the end surface of one or both cylinders facing the rotor disk, working teeth are made, limited by two radii with a central angle between them, and each of the inductors can have a different number of working teeth, while the system can consist of elementary machines containing two stators and a rotor disc located between them (Shaytor M.M., Afonin A.O., Ryaskov Y.I. Electromechanical system of axial-radial configuration / Patent Mo49630А, НО2К19/18, НО2К19 /20, НО2К19/10 (Ukraine) // Publ. 16.09.2002. - Bull. Me9), the disadvantage of which is inducing electromotive force in the excitation winding and the impossibility of starting in motion mode from a three-phase network.

В основу винаходу поставлена задача забезпечення постійності магнітного потоку обмоток збудження і асинхронного пуску двигуна, яка реалізовується таким шляхом, що двигун виконаний у вигляді двох елементарних машин, обмотки збудження яких, вкладені у зовнішні індуктори, сполучені послідовно, а роторні 22 диски елементарних машин мають кутове зміщення відносно один одного, відповідне половині зубцьового кроку « ротора, причому число феромагнітних вставок в них на одиницю більш числа зубців на зовнішньому індукторі, де встановлені робочі фазні обмотки, кожна з яких охоплює одну третину його зубців, а на внутрішніх індукторах елементарної машини розміщені пускові трифазні обмотки, фази яких зміщені відносно один одного на кут, 2ліз3в де Ро - число пар полюсів пускової обмотки, на роторном диску встановлені співвісні кільця з о проникненням їх крізь тіло диска, при цьому одне кільце з струмопровідного матеріалу розташоване навпроти (Се) одного коаксіального циліндра внутрішнього індуктора статорного диска, а інше кільце з феромагнітного матеріалу - навпроти іншого коаксіального циліндра. оThe invention is based on the task of ensuring the constancy of the magnetic flux of the excitation windings and the asynchronous start of the motor, which is implemented in such a way that the motor is made in the form of two elementary machines, the excitation windings of which, embedded in external inductors, are connected in series, and the 22 rotor disks of the elementary machines have an angular displacement relative to each other, corresponding to half the tooth pitch of the rotor, and the number of ferromagnetic inserts in them is one more than the number of teeth on the external inductor, where the working phase windings are installed, each of which covers one third of its teeth, and the starting coils are placed on the internal inductors of the elementary machine three-phase windings, the phases of which are shifted relative to each other by an angle, 2liz3v where Ro is the number of pole pairs of the starting winding, coaxial rings are installed on the rotor disk with their penetration through the body of the disk, while one ring of conductive material is located opposite (Se) one coaxial cylinder of the internal inductor p tator disk, and another ring of ferromagnetic material - opposite another coaxial cylinder. at

Постійність магнітного потоку обмоток збудження забезпечується включенням їх послідовно і зміщенням (Ге) роторних дисків елементарних машин на кут, відповідний половині зубцьового кроку ротора, тоді в одній елементарній машині робочий потік збільшується, а в іншій меншає, що індукує в послідовно сполучених ї-о обмотках збудження рівні електрорухомі сили протилежного напряму, які компенсують один одного. Робота двигуна від трифазної мережі здійснюється установкою в кожній елементарній машині трифазних робочих обмоток і збільшенням числа феромагнітних вставок на роторному диску на одиницю більше числа зубців на « дю зовнішньому індукторі, що забезпечує зсув фазних ЕРС на 120 електричних градусів. -оThe constancy of the magnetic flux of the excitation windings is ensured by turning them on in series and shifting (Ge) the rotor disks of elementary machines to an angle corresponding to half of the tooth pitch of the rotor, then in one elementary machine the working flux increases, and in the other it decreases, which induces in the serially connected i-o windings excitation equal electromotive forces of the opposite direction, which compensate each other. The operation of the motor from a three-phase network is carried out by installing three-phase working windings in each elementary machine and increasing the number of ferromagnetic inserts on the rotor disk by one more than the number of teeth on the external inductor, which ensures a shift of the phase emfs by 120 electrical degrees. -at

Асинхронний пуск двигуна забезпечується розміщенням на внутрішніх індукторах елементарних машин с пускових трифазних обмоток, а на роторному диску установкою двох кілець, причому одне кільце з :з» струмопровідного матеріалу (наприклад, алюмінію, міді), а інше кільце з феромагнітного матеріалу (наприклад, феріту).Asynchronous motor start is ensured by placing on the internal inductors of elementary machines with three-phase starting windings, and on the rotor disk by installing two rings, and one ring is made of conductive material (for example, aluminum, copper), and the other ring is made of ferromagnetic material (for example, ferrite ).

Винахід пояснюється на мал. 1. У корпусі машини 1 з підшипниковими щитами 2 на осі обертання між б» 15 нерухомими статорними дисками З з концентрично розташованими індукторами 4 встановлені роторні диски 5 з феромагнітними вставками-зубцями 6 на відстані зубцьового кроку один від іншого. (Се) У зовнішні зубчаті індуктори встановлені кільцеві обмотки збудження постійного струму 7 і еліпсовидні о котушки трифазної робочої обмотки змінного струму 8. Пускові трифазні обмотки 9 розміщені на внутрішніх індукторах 10. На роторному диску 5 встановлене крізне кільце з алюмінію 11 і крізне кільце з фериту 12. (о) 50 Пристрій працює таким чином. При подачі змінного трифазного струму на пускові обмотки 9 утвориться с магнітне поле, що обертається, яке індукує ЕРС і струми в кільці 11 роторного диска. При взаємодії магнітного поля, що обертається і струмів в кільці 11 створюється обертаючий електромагнітний момент, що приводить у обертання роторний диск 5.The invention is explained in fig. 1. In the body of the machine 1 with bearing shields 2, on the axis of rotation between b" 15 stationary stator disks C with concentrically located inductors 4, rotor disks 5 with ferromagnetic inserts-teeth 6 are installed at a distance of a tooth pitch from each other. (Ce) Ring windings of direct current excitation 7 and elliptical coils of the three-phase working winding of alternating current 8 are installed in the external toothed inductors. The three-phase starting windings 9 are placed on the internal inductors 10. On the rotor disk 5, a through ring made of aluminum 11 and a through ring made of ferrite are installed 12. (o) 50 The device works as follows. When a three-phase alternating current is applied to the starting windings 9, a rotating magnetic field is formed, which induces EMF and currents in the ring 11 of the rotor disk. During the interaction of the rotating magnetic field and currents in the ring 11, a rotating electromagnetic moment is created, which causes the rotor disk 5 to rotate.

Феритове кільце 12 служить для замикання робочого магнітного потоку з метою зменшення магнітного опору контуру. в. При досягненні частоти обертання, близької до синхронної частоти двигуна, пускові обмотки 9 відключають від мережі, подають постійний струм в обмотки збудження 7 і змінний трифазний струм в робочі обмотки двигуна 8. Ротор двигуна 5 втягується в синхронізм і обертається з частотою, що визначається частотою живильної напруги і числом феромагнітних вставок 6 роторного диска 5 60 певовил», де Л - частота обертання ротора; її - частота живильного напруження; 72 - число феромагнітних вставок-зубців роторного диска.The ferrite ring 12 serves to close the working magnetic flux in order to reduce the magnetic resistance of the circuit. in. Upon reaching a rotation frequency close to the synchronous frequency of the motor, the starting windings 9 are disconnected from the network, direct current is supplied to the excitation windings 7 and alternating three-phase current to the working windings of the motor 8. The rotor of the motor 5 is pulled into synchronism and rotates at a frequency determined by the frequency of the power supply voltage and the number of ferromagnetic inserts 6 of the rotor disk 5 60 pevovil", where L is the frequency of rotation of the rotor; her is the frequency of the feeding voltage; 72 - the number of ferromagnetic inserts-teeth of the rotor disk.

Технічна ефективність винаходу полягає в забезпеченні постійності магнітного потоку обмоток збудження, що 65 не приводить до розмагнічування машини, і в забезпеченні можливості асинхронного пуску двигуна від трифазної мережі.The technical efficiency of the invention consists in ensuring the constancy of the magnetic flux of the excitation windings, which does not lead to demagnetization of the machine, and in providing the possibility of asynchronous starting of the motor from a three-phase network.

с ВдА 6 ВВ ОТ. во дв . и г. : т Ох : яд о . ше щі і вге КЖ з ев з и з пф - - 5 і щ-я в й о. Ох, о, г те ГІ ЩЕ ; це -. йоще Ж ши слон ТЕ - 1 и Й -Дх о МВ . . «ло, мае інн й ду. о сні вх а ШИ еВ 70 (е уся й Я, ! 2. г. з 7 т я. з. т - НННЕНЬЕУ -Зwith VdA 6 VV OT. in two i g.: t Oh: poison o. she shchi and vge KZh with ev with i with pf - - 5 and sh-ya in i o. Oh, oh, oh, what else? this is -. still Ж ши slon TE-1 and Х-Дх about MV. . «lo, mae inn and du. about sleep вх a ШЯ eV 70 (e usya and I, ! 2. g. z 7 t i. z. t - NNNENYEU -Z

Рис. 1Fig. 1

Claims

The formula of the invention

A three-phase motor of an axial-radial configuration, containing rigidly fixed rotor disks with ferromagnetic inserts on the axis of rotation and rigidly connected stator disks with coaxial concentrically arranged inductors, each of which is formed by a figure obtained by the coaxial installation on the ring of two coaxial cylinders, between which there are electrical windings and on the end face of one or both cylinders facing the rotor disk, working teeth are made, limited by two radii with a central angle between them, and each of the inductors can have a different number of working teeth, while the system can consist of elementary machines , containing two stators and a rotor disk located between them, which differs in that the engine is made in the form of two elementary machines, the excitation windings of which, embedded in external inductors, are connected in series, and the rotor disks of the elementary machines have an angular displacement Фд) relative to each other , corresponding to half of the tooth pitch rotor, and the number of ferromagnetic insertions in them is one more than the number of teeth on the external inductor, where the working phase windings are installed, each of which covers one third of its teeth, and on the internal inductors of the elementary machine, starting three-phase windings are placed on the internal inductors of the elementary machine, the phases of which are shifted relative to one one per angle, 25/3p, where P is the number of pairs of poles Ф of the starting winding, coaxial rings are installed on the rotor disk with their penetration through the body of the disk, while one ring of conductive material is located opposite one coaxial cylinder "(about the internal inductor of the stator disk , and another ring of ferromagnetic material - opposite another coaxial cylinder.

Official bulletin "Industrial Property". Book 1 "Inventions, useful models, topographies of integrated microcircuits", 2004, M 8, 15.08.2004. State Department of Intellectual Property of the Ministry of Education and Science of Ukraine. . and?

(o) se) («c)

(o) iChe)

60 b5