Двухфазная полюсопереключаемая обмотка на 2/4/6/10 полюсов

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для создания однофазных многоскоростных электродвигателей. Предлагаемым изобретением решается техническая задача увеличения числа ступеней регулирования частоты вращения электродвигателя, уменьшения количества переключаемых выводов, что упрощает коммутацию обмотки при переключении чисел пар полюсов. Изобретение позволяет создавать четырехскоростные электродвигатели при 24, 36, 48 пазах статора. Двухфазная полюсопереключаемая обмотка на 2/4/6/10 полюсов, состоящая из двух частей, каждая часть обмотки состоит из 2q катушек с диаметральным шагом при числе пар полюсов P₂=2, с отношением чисел пар полюсов Р₁:Р₂=1:2 и Р₃>Р₂. Все катушки распределены в 6 концентрических катушечных групп с числом катушек в каждой катушечной группе, определяемым в соответствии с числовым рядом 1К, 1К, 1К, 1К, 1К, 1К, где К - целое положительное число, равное К=Z₁/12, а Z₁ - число пазов статора электродвигателя, с выводами от начал и концов катушечных групп, при Р₁=1 параллельно включены катушечные группы с номерами, определяемыми в соответствии с приведенным выше рядом, 1, 4, 5, параллельно включены катушечные группы 2, 3, 6, параллельно включенные через конденсатор катушечным группам 1, 4, 5, при Р₂=2 катушечные группы 2, 3, 6 включены параллельно, катушечные группы 1, 4, 5 включены параллельно и включены последовательно со 2, 3, 6 катушечными группами, конденсатор соединен параллельно с катушечными группами 1, 4 и 5, при Р₄=5 катушечные группы 1, 5, 3 включены последовательно, катушечные группы 6, 4, 2 включены последовательно и включены параллельно с катушечными группами 1, 5, 3, конденсатор включен параллельно катушечной группе 4, при Р₃=3 катушечные группы 1, 3, 4 включены последовательно, катушечные группы 2, 6, 5 включены последовательно и включены параллельно с катушечными группами 1, 3, 4, конденсатор включен параллельно катушечным группам 2, 6, 9 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для создания однофазных многоскоростных электродвигателей.

Известна двухслойная обмотка на 12/6/2 полюса, содержащая 24 равномерно распределенные по периметру статора, равновитковые катушки одинакового шага с номерами от 1 до 24, разделенные на 18 катушечных групп, с выводами от начал 1, 2, 3, 6, 13, 18 катушечных групп, с выводами от концов 4, 7, 16, 17 катушечных групп, при этом последовательно согласно включены катушечные группы с номерами 13, 1, 7, 4, 10, 16, а также 3 с 9, 5 с 11, 15 с 18, последовательно встречно включены катушечные группы с номерами 2, 12, 14, 6, 8, 18, а также 3 с 5, 11 с 15, 17 с 9 [1].

Недостатками данной обмотки являются более низкие обмоточные коэффициенты при 6 и 2 полюсах, сложная схема внутрифазных соединений, несбалансированность по величине токов в параллельных ветвях при 6 и 2 полюсов, более сложная технология укладки катушечных групп в сердечник статора и более низкая степень использования габарита базового двигателя; отсутствие ступени регулирования частоты вращения в пределах от 1000 1/мин до 3000 1/мин.

За прототип принята однослойная двухфазная обмотка с изменяемым числом пар полюсов P₁, Р₂, P₃, причем P₁:Р₂=1: 2, а Р₃>Р₂, выполненная на числе пазов статора Z₁=24, состоящая из двух частей, в каждой части по 6 катушек с диаметральным шагом при числе пар полюсов Р₂, содержащая по q/a=3 ветви в каждой фазе, обе ветви соединены последовательно с тремя отводами, полюсность Р₂ образована согласным включением катушек первой и второй частей обмотки, полюсность P₁ - их встречным включением, а полюсность Р₃ определена соотношением Р₃=P₂q/а, первая фаза которой образована нечетными ветвями обмотки, а вторая фаза - четными; при этом последующая ветвь включена встречно предыдущей [2].

Недостатками данной обмотки являются большое количество переключаемых выводов, равное 18, и отсутствие ступени регулирования частоты вращения электродвигателя в пределах от 500 1/мин до 1500 1/мин.

Предлагаемым изобретением решаются задачи увеличения числа ступеней регулирования частоты вращения электродвигателя, уменьшения количества переключаемых выводов, что упрощает коммутацию обмотки при переключении чисел пар полюсов.

Указанная задача решается распределением всех катушек обмотки в 6 концентрических катушечных групп с выводами от начал и концов катушечных групп, изменением числа катушек в катушечных группах, изменением распределения чисел катушек в катушечных группах по периметру статора.

Изобретение поясняется чертежами фиг. 1 - развернутая схема двухфазной полюсопереключаемой обмотки на 2/4/6/10 полюсов; фиг.2 - схема соединения катушечных групп при двух полюсах; фиг. 3 - развертка статора электродвигателя с номерами пазов и направлениями тока в них при двух полюсах; фиг.4 - схема соединения катушечных групп при четырех полюсах; фиг. 5 - развертка статора электродвигателя с номерами пазов и направлениями тока в них при четырех полюсах; фиг.6 - схема соединения катушечных групп при десяти полюсах; фиг. 7 - развертка статора электродвигателя с номерами пазов и направлениями тока в них при десяти полюсах; фиг.8 - схема соединения катушечных групп при шести полюсах; фиг. 9 - развертка статора электродвигателя с номерами пазов и направлениями тока в них при шести полюсах.

На фиг. 1 изображена схема обмотки для двигателя с 24 пазами статора. Обмотка выполнена однослойной, состоящей из двух частей, с диаметральным шагом при числе пар полюсов Р₂=2, содержит 6 концентрических катушечных групп с номерами от 1 до 6 и переключаемые выводы с номерами от 7 до 23.

Количество катушек в каждой катушечной группе определяется в соответствии с числовым рядом 1К,1К,1К,1К,1К,1К.

Здесь К - целое положительное число, равное К=Z₁/12;
Z₁ - число пазов статора.

Каждая часть обмотки состоит из 2q катушек;
здесь q - положительное число, равное q=Z₁/8.

Обмотка может быть выполнена в электродвигателях с числом пазов статора, кратным 12, например, 24, 36, 48 и т.д. Переключаемые выводы, соединенные с внешней катушкой, в каждой катушечной группе, принимаются за начало катушечной группы, а соединенные с внутренней катушкой - за конец катушечной группы.

Обмотка содержит шесть катушечных групп с номерами от 1 до 6 и выводы с номерами от 7 до 23.

На фиг.2 изображена схема соединения катушечных групп при включении обмотки на число пар полюсов P₁=1.

При этом в одну точку объединены начала 1, 2, 6 катушечных групп и концы 3, 4, 5 катушечных групп; в одну точку объединены конец 1 катушечной группы и начала 4 и 5 катушечных групп; в одну точку объединены начало 3 катушечной группы и концы 2 и 6 катушечных групп; конденсатор соединен с объединенными выводами 1, 4, 5 катушечных групп и объединенными выводами 2, 3, 6 катушечных групп; катушечные группы 1, 4, 5 соединены параллельно; катушечные группы 2, 3, 6 соединены параллельно и через конденсатор параллельно соединены с катушечными группами 1, 4, 5.

Если напряжение подать на объединенные в одну точку выводы 8, 11, 13, 16, 18, 22 и объединенные в одну точку выводы 7, 17, 21, то получим направления токов в пазах, соответствующие 2 полюсам магнитного поля.

На фиг. 3 показана развертка статора двигателя с номерами пазов и направлениями тока в них при 2 полюсах. Знак "+" означает положительное направление тока, а знак "-" - отрицательное направление в данный момент времени.

На фиг.4 изображена схема соединения катушечных групп при включении обмотки на число пар полюсов Р₂ = 2.

При этом в одну точку объединены начало 2 катушечной группы и концы 3 и 6 катушечных групп; в одну точку объединены начала 1, 3, 4, 5, 6 катушечных групп и конец 2 катушечной группы; в одну точку объединены концы 1, 4, 5 катушечных групп; катушечные группы 2, 3, 6 соединены параллельно; катушечные группы 1, 4, 5 соединены параллельно и соединены последовательно со 2, 3, 6 катушечными группами; конденсатор соединен параллельно с катушечными группами 1, 4, 5.

Если напряжение подать на объединенные в одну точку выводы 11, 13, 23 и объединенные в одну точку выводы 7, 16, 18, то получим направления токов в пазах, соответствующие 4 полюсам магнитного поля.

На фиг. 5 показана развертка статора двигателя с номерами пазов и направлениями тока в них при 4 полюсах.

На фиг.6 изображена схема соединения катушечных групп при включении обмотки на число пар полюсов P₄=5.

При этом в одну точку объединены концы 1 и 6 катушечных групп; в одну точку объединены концы 2 и 3 катушечных групп; начало 1 катушечной группы соединено с концом 5 катушечной группы, начало 5 - с началом 3; начало 6 - с началом 4, конец 4 - с началом 2; катушечные группы 1, 5, 3 соединены последовательно; катушечные группы 6, 4, 2 соединены последовательно и соединены параллельно с катушечными группами 1, 5, 3; конденсатор соединен параллельно с катушечной группой 4.

Если напряжение подать на объединенные в одну точку выводы 7, 23 и объединенные в одну точку выводы 9, 13, то получим направления токов в пазах, соответствующие 10 полюсам магнитного поля.

На фиг.7 показана развертка статора двигателя с номерами пазов и направлениями тока в них при 10 полюсах.

На фиг.8 изображена схема соединения катушечных групп при включении обмотки на число пар полюсов Р₃=3.

При этом в одну точку объединены начала 1 и 2 катушечных групп; в одну точку объединены начала 4 и 5 катушечных групп; конец 1 катушечной группы соединен с началом 3 катушечной группы, конец 3 - с концом 4, конец 2 - с концом 6, начало 6 - с концом 5; катушечные группы 1, 3, 4 соединены последовательно; катушечные группы 2, 6, 5 соединены последовательно и соединены параллельно с катушечными группами 1, 3, 4; конденсатор соединен параллельно с катушечными группами 2, 6.

Если напряжение подать на объединенные в одну точку выводы 8, 11 и объединенные в одну точку выводы 17, 21, то получим направления токов в пазах, соответствующие 6 полюсам магнитного поля.

На фиг.9 показана развертка статора двигателя с номерами пазов и направлениями тока в них при 6 полюсах.

Величины обмоточных коэффициентов при шаге обмотки у=6 (Z₁=24) составляют для 2, 4, 6 и 10 полюсов соответственно K_об2=0,71; К_oб4=0,95; К_об6= 0,65; К_об10=0,70.

Благодаря принятым числу катушек в катушечных группах, распределению чисел катушек в катушечных группах, распределению пазов, в которых расположены переключаемые выводы, увеличивается число ступеней регулирования частоты вращения электродвигателя, уменьшается количество переключаемых выводов.

Источники информации
1. Войтех А. А. Многоскоростные однофазные конденсаторные двигатели. - Киев: Наукова думка, 1964, с. 136-137.

2. RU патент 2096891, Н 02 К 17/06, 1997.

Формула изобретения

Двухфазная полюсопереключаемая обмотка на 2/4/6/10 полюсов, состоящая из двух частей, каждая часть обмотки состоит из 2q катушек с диаметральным шагом при числе пар полюсов Р₂=2, с отношением чисел пар полюсов P₁:Р₂=1:2 и Р₃>Р₂, отличающаяся тем, что все катушки распределены в 6 концентрических катушечных групп с числом катушек в каждой катушечной группе, определяемым в соответствии с числовым рядом 1К, 1К, 1К, 1К, 1К, 1К, где К - целое положительное число, равное К=Z₁/12, a Z₁ - число пазов статора электродвигателя, с выводами от начал и концов катушечных групп, при Р₁=1 параллельно включены катушечные группы с номерами, определяемыми в соответствии с приведенным выше рядом, 1, 4, 5, параллельно включены катушечные группы 2, 3, 6, параллельно включенные через конденсатор катушечным группам 1, 4, 5, при Р₂= 2 катушечные группы 2, 3, 6 включены параллельно, катушечные группы 1, 4, 5 включены параллельно и включены последовательно со 2, 3, 6 катушечными группами, конденсатор соединен параллельно с катушечными группами 1, 4 и 5, при Р₄= 5 катушечные группы 1, 5, 3 включены последовательно, катушечные группы 6, 4, 2 включены последовательно и включены параллельно с катушечными группами 1, 5, 3, конденсатор включен параллельно катушечной группе 4, при Р₃=3 катушечные группы 1, 3, 4 включены последовательно, катушечные группы 2, 6, 5 включены последовательно и включены параллельно с катушечными группами 1, 3, 4, конденсатор включен параллельно катушечным группам 2, 6.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9