Синхронный редукторный электродвигатель

 

Изобретение о.тносится к электрическим машинам малой мощности, а именно к синхронным'двигателям с электромагнитной редукцией. Цель изобретения - снижение трудЪемкости изготовления, 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 отличаются на число пар полюсов обмотки, статор выполнен явнополюсным, каждый из полюсов имеет зубцовую гребенку, каждая фаза обмотки выполнена из двух параллельных ветвей, каждая ветвь объединяет катушки полюсов одноименной полярности, в паралле{1ьные ветви каждой фазы включены диоды встречного направления. Снижение трудоемкости изготовления, уменьшение веса и осевых размеров двигателя, обеспечивается за счет того, что число явновыраженных полюсов статора выполнено кратным произведению удвоенного числа полюсов на число фаз обмотки.катушки обмотки статора расположены на половине полюсов статора через один полюс. Улучшение пуска и синхронизации двигателя достигается тем, что на каждом из полюсов, св.ободно-м от катушек обмотки питания, расположены дополнительные катушки, которые соединены между собой последовательно и согласно и замкнуты накоротко. 2 ил.CJо VI VI

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s Н 02 P .19/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (л)

О 4, 3

М g

Ыиг. /

1 (21) 4765261/07 (22) 04,12,89 .(46) 15,02,92 Бюл. N 6 (72) А,С.Куракин (53) 621.313 (088.8) (56) Патент Франции

N 2272519, кл. Н 02 К 19/24, 1975.

Куракин А,С„Лодочников Э.А. и Юферов Ф,М. Синхронный редукторный электродвигатель с осевым возбуждением.—

Электротехника, 1967, М 6. (54) С И Н X P 0 Н Н Ы Й P Е ДУ KT0 P Н Ы Й Э Л Е КТ РОД B И ГАТ ЕЛ Ь (57) Изобретение относится к электрическим машинам малой мощности, а именно к синхронным двигателям с электромагнитной редукцией, Цель изобретения— снижение трудоемкости изготовления, уменьшение его массы и осевого габарита.

Синхронный редукторный электродвигатель, содержащий немагнитный корпус 1, зубчатый статор 2 с обмоткой и безобмоточн ый зубчатый ротор 27. Числа зубцов ротора

„„ Ы„„1713077 А1 и статора отличаются на число пар полюсов обмотки, статор выполнен явнополюсным, каждый из полюсов имеет зубцовую гребенку, каждая фаза обмотки выполнена из двух параллельных ветвей, каждая ветвь объединяет катушки полюсов одноименной полярности, в параллельные ветви каждой фазы включены диоды встречного направления.

Снижение трудоемкости изготовления, уменьшение веса и осевых размеров двигателя, обеспечивается за счет того, что число явновыраженных полюсов статора выполнено кратным произведению удвоенного числа полюсов на число фаз обмотки,катушки обмотки статора расположены на половине полюсов статора через один полюс.

Улучшение пуска и синхронизации двигателя достигается тем, что на каждом из полюсов, свободном от катушек обмотки питания, расположены дополнительные катушки, которые соединены между собой последовательно и согласно и замкнуты накоротко. 2 ил.

1713077

Изобретение относится к электрическим машинам малой мощности и может быть использовано для создания тихоходных синхронных электроприводов.

Известны двухобмоточные синхронные редукторные электродвигатели интерференционного типа, состоящие из зубчатого статора с двумя обмотками и безобмоточного зубчатого ротора.

Зубцовый шаг статора не равен зубцовому шагу ротора. Обмотки имеют разные числа полюсов, исключающие их непосредственную трансформаторную связь. Одна из обмоток многофазная и является обмоткой питания, а другая подключена к источнику постоянного тока и является обмоткой синхронизации. В таких двигателях зубцовое поле является результатом интерференции большого числа зубцовых гармоник, из которых лишь незначительная часть используется в качестве рабочих магнитных полей.

Недостатками таких двигателей являются большие габариты. из-за наличия на статоре двух обмоток и сравнительно низкий КПД из-за неполного использования энергии зубцовых магнитных полей, К электродвигателям интерференционного типа относятся и тихоходные электродвигатели на зубцовых гармониках поля, состоящие из зубчатого статора с явновыра>кенными полюсами и безобмоточного зубчатого ротора. Зубцовый шаг статора не равен зубцовому шагу ротора. На полюсах статора расположены катушки многофазной обмотки. Любая фаза этой обмотки состоит из двух параллельных ветвей, каждая из которых обьединяет катушки полюсов одноименной полярности, В параллельных ветвях обмотки включены диоды встречного направления.

Переменные составляющие выпрямленных токов фаз создают в зазоре вращающуюся намагничивающую силу, а НС от постоянных составляющих выпрямленных токов синхронизируют двигатель при низкой скорости вращения ротора. Таким образом, одна и та же обмотка выполняет функции двух обмоток — переменного и постоянного токов, что ведет- к уменьшению габаритов машины.

Недостатком такого двигателя является низкий КПД, который обусловлен неполным использованием энергии зубцовых магнитных полей.

Известен также синхронный редукторный электродвигатель с осевым возбуждением, состоящий из зубчатого статора с многофазной обмоткой питания, безобмоточного зубчатого ротора. Число зубцов ротора отличается от числа зубцов статора на число пар полюсов обмотки, кольцевого по5 стоянного магнита с осевой намагниченностью и ферромагнитных щитов и корпуса, являющихся частью магнитопровода постоянного магнитного потока, Вследствие униполярности НС воз10 душного зазора между статором и ротором от постоянного магнита зубцовое поле ротора не является результатом интерференции большого числа зубцовых гармоник, а является чисто гармониче15 ским по всему периметру воздушного зазора и его энергия полностью используется B процессе электромеханического преобразования энергии.

Поэтому и КПД такого двигателя выше, 20 чем КПД машин интерференционного типа.

Недостатками известного двигателя являются его большие масса и осевые размеры из-за ферромагнитных подшипнико25 вых щитов, корпуса и наличия на щитах постоянных магнитов или обмоток возбуждения, высокая трудоемкость изготовления, обусловленная сборкой пакетов железа статора, механической обработкой

30 щитов и корпуса, а также высококлассной

J механической обработки сопрягаемых поверхностей статора и корпуса, Цель изобретения — снижение трудоемкости изготовления двигателя и

35 уменьшение его массы и осевого габаI рита, Указанная цель достигается тем, что в

I синхронном редукторном электродвигателе, содержащем немагнитный корпус, яв40 нополюсный зубчатый статор с многофаэной обмоткой питания и безобмоточный зубчатый ротор, при этом ка>кдая фаза обмотки пйтания выполнена из двух параллельных ветвей, в каждую ветвь

45 которой включены катушки полюсов одноименной полярности, в параллельных ветвях каждой фазы включены встречно направленный диоды, а разница чисел зубцов ротора и статора равна числу пар по50 люсов обмотки согласно изобретению, число явновыраженных полюсов статора выполнено кратным произведению удвоенного числа полюсов на число фаз обмотки, катушки обмотки питания размещены

55 на половине полюсов через один, а катуш- ки остальных полюсов соединены между собой последовательно согласно и замкнуты накоротко.

В предложенном двигателе каждый полюс статора, свободный от катушек обмотки

1713077 питания, выполняет роль осевого магнитопровода постоянного потока, как это имеет место в прототипе. По аналогии с прототипом, в котором поверхности статора и ротора являются униполярными и 5 разноименными, свободные от обмоток питания полюса в заявленном двигателе также имеют одноименную полярность, но противоположную полярности полюсов с катушками. Это обеспечивает возмож- 10 ность избавиться от ферромагнитных материалов для щитов и корпуса двигателя, значительно сократить механическую обработку и использовать для них немагнитные металлы, а также прогрессивные 15 методы формообразования (литье поддавлением, прессование и штамповку). 3а счет этого значительно снижены трудоемкость изготовления, масса и осевые габариты двигателя. 20

На фиг, 1 показан предложенный двигатель, поперечное сечение; на фиг. 2 — схема соединений полюсных катушек одной фазы обмотки с диодами.

Неподвижная часть трехфазного.двига- 25 теля представляетсобой корпус 1 из алюминиевого сплава, в котором залит пакет железа статора 2. Статор 2 имеет явновыраженные полюса 3-14, Часть полюсов (назовем их главными) 3, 5, 7, 9, 11 и 13 имеет на 30 себе катушки 15 — 20 обмотки питания. Остальные полюса (назовем их дополнительными) 4, 6, 8, 10, 12, 14 выполняют роль магнитопровода постоянного потока; на них размещены катушки 21 — 26, Каждый из 35 явновыраженных полюсов 3 — 14 имеет зубцовую гребенку. Причем с целью обеспечения непрерывности и гармоничности функции магнитной проводимости зубцового слоя статора по всему периметру расточ- 40 ки статора зубцовый шаг и раскрытие пазов статора по этому периметру должны быть постоянными.

Зубчатый ротбр 27 имеет число зубцов

zz, которое отличается от числа зубцов ста- 45 тора z< на число пар полюсов обмотки р питания.

Izz-z) I=p

Каждая фаза обмотки питания состоит из двух параллельных ветвей. В каждую ветвь включены катушки полюсов одноименной полярности, например 15 и 18, а следовательно, с ними диоды 28 и 29 встреч- 55

1 ного направления (фиг. 2).

Принцип действия предлагаемого двигателя состоит в следующем.

При включении двигателя в сеть в параллельных ветвях его обмотки протекают выпрямленные однополупериодные токи, каждый из которых равен сумме постоянной и переменной составляющих.

Первые гармоники переменных составляющих выпрямленных токов имеют набольшие значения и, протекая по катушкам

15 — 20 главных полюсов фаз, создают вращающуюся НС двигателя с числом пар полюсов р.

Постоянные составляющие выпрямленных токов в каждой из параллельных ветвей фаз имеют противополо>кные знаки и при протекании по катушкам 15 — 20 главных полюсов создают НС двигателя, которая для всех главных полюсов 3, 5, 7, 9, 11

13 является одноименной (униполярно). Эта НС по отношению к дополнительнымполюсам 4, 6, 8, 10, 12, 14 также является униполярной, но с противоположным знаком, Вращающаяся НС, созданная переменными токами фаз, воздействуя на магнитную проводимость зубчатого воздуш ного зазора, возбу>кдает магнитные потоки прямого, обратного и нулевого следования, Поток прямого следования обусловлен магнитной проводимостью равномерного приведенного воздушного зазора и проходит по главным полюсам, по зубцам и ярму статора и ротора, Поток обратного следования обусловлен магнитной проводимостью зубцового слоя статора и ротора и проходит по тем же участкам магнитопровода, что и поток прямого следования.

Магнитный поток нулевого следования обусловлен магнитной проводимостью зубцового слоя статора и ротора и проходит через воздушный зазор от главных полюсов 3, 5, 7, 9, 11, 13 к дополнительным полюсам 4, 6, 8, 10, 12, 14. Величина этого потока равна половине (или меньше) магнитного потока прямого следования, Поскольку по главным полюсам 3 — 13 проходят все три составляющие магнитного потока, а по дополнительным полюсам

4-14 — только поток нулевого следования. то с целью выравнивания магнитной нагрузки ширина каждого дополнительного полюса 4 — 14 должна быть выбрана намного меньше ширины главного полюса и равной (или меньше) одному зубцовому делению статора, Магнитные потоки прямого и обратного следования индуктируют в катушках 15 — 20 главных полюсов 3 — 13 ЭДС такого же следования, которые принимают участие в общем энергетическом балансе и определяют полезную мощность и механические характеристики двигателя.

1713077

И

0)2—

35

45

При скорости вращения ротора, равной магнитный поток нулевого следования постоянен и взаимодействует с постоянным магнитным потоком, обусловленным постоянными составляющими выпрямленн ы х токов и магнитной проводимостью равномерного приведенного зазора, создавая синхронный момент.

Катушки 21 — 26 дополнительных полюсов 4 — 14 соединены между собой последовательно согласно и замкнуты накоротко, Поток нулевого следования, возбужденный катушками главных полюсов, индуктирует в катушках дополнительных полюсов ЭДС и ток нулевого следования с частотой и = z2 ш> . Этот ток взаимодействует с потоком прямого следования от катушек главных полюсов и создает асинхронный момент, который пускает двигатель и приводит ротор во вращение со скоростью (62 = (1 — Sz ), где $ — скольжение зубцовых полей.

3а счет совместного действия синхронного и асинхронного моментов улучшается пуск и увеличивается момент входа двигателя 8 синxpÎнизм.

Предложенный электродвигатель по сравнению с прототипом имеет значительно меньшую трудоемкость изготовления, меньшие массу и осевые габаритьь Исполь5 зование изобретения позволит создать болеедешевый и эффективный в производстве и эксплуатации синхронный редчкторный электродвигатель и расширить область его применения.

Формула изобретения

Синхронный редукторный электродвигатель, содержащий немагнитный корпус, явнополюсный зубчатый статор с мно15 гофазной обмоткой питания и безобмоточный зубчатый ротор, при этом каждая фаза обмотки питания выполнена из двух параллельных ветвей, в каждую ветвь которой включены катушки полюсов одноименной

20 полярности, в параллельных ветвях каждой фазы включены встречно направленные диоды, а разница чисел зубцов ротора и статора равна числу пар полюсов обмотки, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью снижения

25 трудоемкости изготовления, массы и осевого габарита, число явновыраженных полюсов статс >а выполнено кратным произведению удвоенного числа полюсов

1 на число фаз обмотки, катушки обмотки пи30 тания размещены на половине полюсов через один, а катушки остальных полюсов соединены между собой последовательно согласно и замкнуты накоротко.

1713077

28 фиг 2

40

50

Составитель А.Куракин

Техред M.Моргентал Корректор Л.Патай

Редактор М.Келемеш

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 543 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5