Синхронный электродвигатель



Синхронный электродвигатель
Синхронный электродвигатель
Синхронный электродвигатель
Синхронный электродвигатель
Синхронный электродвигатель
Синхронный электродвигатель
Синхронный электродвигатель
Синхронный электродвигатель
Синхронный электродвигатель
Синхронный электродвигатель

 


Владельцы патента RU 2499344:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (RU)

Изобретение относится к области электротехники, а именно к синхронным электродвигателям с реактивным ротором, и может быть применено в электромеханических системах с большими скоростями вращения, например в компрессоростроении. В предлагаемом синхронном электродвигателе П-образные магнитопроводы (1) статора выполнены шихтованными из электротехнической стали и объединены в единую конструкцию с помощью двух колец (3), выполненных из немагнитного материала. На каждом П-образном магнитопроводе (1) имеется фаза (2) обмотки статора. Ротор (4) выполнен из ферромагнитного материала, установлен на валу (5) и имеет форму цилиндра с двумя зубцами, смещенными по оси и имеющими одинаковое угловое положение. При этом питание фаз обмотки статора осуществляется переменными напряжениями, сдвинутыми по фазе на угол, меньший пространственного сдвига П-образных магнитопроводов. Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения, заключается в получении повышенной скорости вращения ротора синхронного электродвигателя при питании от многофазной сети. 10 ил.

 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к синхронным электродвигателям с реактивным ротором, и может быть применено в электромеханических системах с большими скоростями вращения, например в компрессоростроении.

Известен синхронный электродвигатель, имеющий шихтованный магнитопровод статора с многофазной обмоткой и реактивный ферромагнитный ротор. Обмотка статора получает питание от инвертора частоты, вырабатывающего систему напряжений согласно требуемой скорости вращения (Г.Б. Онищенко. «Электрический привод: учебник для студ. высш. учеб. заведений». 2-е изд., стер. - М.: Издательский центр «Академия», 2008. - 288 с.) - [1].

Его недостатком является сложность схемы питания.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению по конструкции и достигаемому эффекту является синхронный электродвигатель, имеющий П-образные магнитопроводы статора с сосредоточенной многофазной обмоткой и реактивный ферромагнитный ротор с явно выраженными полюсами (патент №2159494, H02K 19/06, H02K 1/06, опубл. 20.11.2000) - [2].

Его недостатком является низкая скорость вращения. Например, при частоте питания 50 Гц, трех П-образных магнитопроводах статора и двух полюсах на роторе скорость вращения ротора составляет 1500 об/мин.

Технический результат, на достижение которого направлено заявленное изобретение, заключается в получении повышенной скорости вращения ротора электродвигателя при питании от многофазной сети.

Технический результат достигается тем, что синхронный электродвигатель, имеющий П-образные шихтованные магнитопроводы статора с многофазной сосредоточенной обмоткой, ферромагнитный ротор, имеет напряжения питания фаз обмоток сдвинутых по фазе на угол, меньший пространственного сдвига П-образных магнитопроводов, а ротор содержит два зубца, смещенных по оси и имеющих одинаковое угловое положение.

Сущность технического решения поясняется фиг.1-10, где

Фиг.1 - поперечное сечение электродвигателя;

Фиг.2 - продольное сечение электродвигателя;

Фиг.3 - фиг.9 - графики магнитной индукции в рабочем зазоре в различные моменты времени, соответствующие изменению фаз напряжений питания на угол π/6 и положению ротора через угол π/3;

Фиг.10 - векторная диаграмма фазных напряжений 6-фазного синхронного электродвигателя при питании от трехфазной сети.

На фиг.1-2 обозначено:

1 - П-образный магнитопровод статора;

2 - обмотка статора;

3 - кольца статора;

4 - ротор;

5 - вал.

П-образные элементы 1 магнитопровода статора выполнены шихтованными из электротехнической стали и объединены в единую конструкцию с помощью двух колец 3, выполненных из немагнитного материала. На каждом П-образном магнитопроводе 1 имеется фаза 2 обмотки статора. Ротор 4 выполнен из ферромагнитного материала. Он имеет форму цилиндра с двумя зубцами, смещенными по оси и имеющими одинаковое угловое положение.

Синхронный электродвигатель работает следующим образом.

На шесть фаз обмотки статора подаются переменные напряжения, сдвинутые по фазе на угол π/6. В рабочих воздушных зазорах возникает волна магнитной индукции, соответствующая углу π. За время, соответствующее половине периода синусоидального напряжения, волна магнитной индукции поворачивается на угол 2π.

На фиг.3 показан график магнитной индукции, соответствующий положительной волне. При этом ротор в отсутствии момента нагрузки занимает положение, при котором его магнитный поток максимален. Здесь угол поворота ротора α=π.

На фиг.4 показан график магнитной индукции, соответствующий изменению фазы напряжений на угол π/6. При этом ротор в отсутствии момента нагрузки занимает положение, при котором его магнитный поток максимален, т.е. α=4π/3. Изменение положения ротора на угол π/3 соответствует угловому смещению П-образных магнитопроводов разных фаз на этот угол.

На фиг.5 показан график магнитной индукции, соответствующий изменению фазы напряжений еще на угол π/6. При этом ротор в отсутствии момента нагрузки занимает положение, при котором его магнитный поток максимален, т.е. α=5π/3, и т.д.

На фиг.9 показан график магнитной индукции, соответствующий изменению фазы напряжений питания по сравнению с фиг.3 на угол π. Однако ротор повернулся относительно фиг.3 на угол 2π. Следовательно, за полный период напряжений питания ротор сделает два оборота.

Например, при частоте питания 50 Гц скорость вращения ротора составит 6000 об/мин, т.е. в четыре раза больше, чем у прототипа.

На фиг.10 показана векторная диаграмма фазных напряжений в случае, когда 1-я, 3-я и 5-я фазы питаются фазными напряжениями, а 2-я, 4-я и 6-я фазы питаются линейными напряжениями при соединении обмотки генератора в звезду с нейтральным проводом. Отметим, что в этом случае число витков четных фаз должно быть в 3 раз больше, чем число витков нечетных фаз.

Для статической балансировки ротора центр его масс должен быть на оси вращения, для чего может быть применен балансный элемент - груз (на фиг.1-2 не показан).

Отметим, что П-образные магнитопроводы 1 статора могут выполняться витыми. Каждый П-образный магнитопровод вместе со своей фазой может собираться и транспортироваться отдельно, и лишь на месте эксплуатации все П-образные магнитопроводы 1 с фазами 2 обмотки статора объединяются в единую конструкцию с помощью колец 4, что важно при больших мощностях электродвигателей.

Таким образом, благодаря тому, что магнитопровод статора выполнен в виде П-образных магнитопроводов с фазами обмотки, а ротор содержит два зубца, смещенных по оси и имеющих одинаковое угловое положение, получен синхронный электродвигатель с повышенной скоростью вращения при питании от трехфазной сети.

Синхронный электродвигатель, имеющий П-образные шихтованные магнитопроводы статора с многофазной сосредоточенной обмоткой, ферромагнитный ротор, отличающийся тем, что напряжения питания фаз обмоток сдвинуты по фазе на угол, меньший пространственного сдвига П-образных магнитопроводов, а ротор содержит два зубца, смещенных по оси и имеющих одинаковое угловое положение.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники, а именно к синхронным электродвигателям с реактивным ротором, и может быть применено в электромеханических системах.

Изобретение относится к области электротехники, а точнее - к синхронным реактивным двигателям, применяемым в качестве тихоходных силовых электродвигателей. Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения, состоит в улучшении пусковых свойств синхронного реактивного двигателя с электромагнитной редукцией, повышении коэффициента использования его объема и уменьшении трудоемкости изготовления предлагаемого двигателя при большом числе пазов статора.

Изобретение относится к области электромеханики и может быть использовано для приведения в движение машин и механизмов в случаях, когда определяющим фактором является надежность электропривода.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к низкооборотным высокомоментным электрическим двигателям, электроприводам и генераторам, касается конструктивного исполнения бесконтактных электрических машин с электромагнитной редукцией и может быть использовано в системах автоматики, в качестве мотор-колес, мотор-барабанов, стартеров-генераторов, электроусилителей руля, прямых приводов в бытовой технике, электроприводов большой и средней мощности судов, троллейбусов, трамваев, бетоносмесителей, грузоподъемных механизмов, ленточных транспортеров, насосов для перекачки жидкостей, механизмов с высокими моментами на валу и низкими частотами его вращения, в качестве прямых приводов без применения механических редукторов, а также в качестве ветрогенераторов, гидрогенераторов, высокочастотных электрических генераторов, синхронных генераторов преобразователей частоты и в качестве управляемых шаговых двигателей.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к низкооборотным высокомоментным электрическим двигателям, электроприводам и генераторам, касается конструктивного исполнения синхронных электрических машин с контактными кольцами с возможностью глубокой электромагнитной редукции и может быть использовано в системах автоматики, в бытовой технике в качестве мотор-колес, мотор-барабанов, стартер-генераторов, электроусилителей руля, электроприводов большой и средней мощности судов, троллейбусов, трамваев метро, бетоносмесителей, грузоподъемных механизмов, ленточных транспортеров, насосов для перекачки жидкостей, механизмов с высокими моментами на валу и низкими частотами его вращения, а также в качестве ветрогенераторов, гидрогенераторов, высокочастотных электрических генераторов и синхронных генераторов преобразователей частоты.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к низкооборотным электрическим двигателям, электроприводам и генераторам, касается особенностей конструктивного исполнения бесконтактных электрических машин с электромагнитной редукцией и может быть использовано в системах автоматики, в качестве мотор-колес, мотор-барабанов, стартер-генераторов, электроусилителей руля, прямых приводов в электробытовой технике, электроприводов большой и средней мощности судов, транспортных средств, бетоносмесителей, грузоподъемных механизмов, ленточных транспортеров, насосов для перекачки жидкостей, механизмов с высоким моментом на валу и низкими частотами его вращения, а также в качестве ветрогенераторов, гидрогенераторов, высокочастотных электрических генераторов и синхронных генераторов преобразователей частоты.

Изобретение относится к области электротехники, в частности - к низкооборотным высокомоментным электрическим двигателям и электроприводам с электромагнитной редукцией частоты вращения и к высокочастотным электрическим генераторам.

Изобретение относится к области электротехники, в частности - к синхронным машинам индукторного типа, вращающимся при синхронизации изменения полярности якоря и вращения вала.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам, и касается выполнения синхронных электродвигателей с возбуждением от постоянных магнитов, и может быть использовано в качестве компактного агрегата «двигатель-редуктор» в механических системах с большим ресурсом работы при ударных нагрузках, например, в качестве мотора-колеса в экологически чистых автомобилях.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в силовом электроприводе. .

Изобретение относится к области электротехники и касается изготовления роторов электрических машин. Предложен способ изготовления ротора (14) для электрической машины (13), включающий следующие стадии его осуществления: а) изготовление магнитного элемента (8) посредством склеивания друг с другом постоянных магнитов (1, 1', 1", 1'") с помощью первого клея, при этом каждый постоянный магнит (1, 1', 1", 1'") имеет одну сторону (2) с магнитным северным полюсом (N) и одну сторону (3) с магнитным южным полюсом (S), при этом постоянные магниты (1, 1', 1", 1'") при склеивании расположены так, что стороны магнитных северных полюсов (N) или стороны магнитных южных полюсов (S) образуют общую нижнюю сторону (3, 3', 3", 3'") магнитного элемента (8), при этом первый клей в затвердевшем состоянии имеет твердую консистенцию; b) склеивание нижней стороны магнитного элемента (8) с ярмом (12) с помощью второго клея, при этом второй клей в затвердевшем состоянии является мягким и эластичным, что исключает разрыв второго клея при повышении температуры расширения магнитного элемента (8) и ярма (12).

Изобретение относится к области электротехники, а именно - к электродвигателям с большим отношением длины к диаметру, и может быть использовано при конструировании электродвигателей, используемых в качестве привода в погружных насосных установках для добычи пластовой жидкости из скважин.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам. Предлагается электрическая машина с радиально-щелевым охлаждением в листовом пакете (12) статора и листовом пакете (7) ротора, причем основной поток охлаждающего воздуха с двух сторон по оси направляется в листовой пакет (7) ротора и радиально через щели листового пакета (7) ротора и листового пакета (12) статора.

Изобретение относится к области электротехники, а точнее - к синхронным реактивным двигателям, применяемым в качестве тихоходных силовых электродвигателей. Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения, состоит в улучшении пусковых свойств синхронного реактивного двигателя с электромагнитной редукцией, повышении коэффициента использования его объема и уменьшении трудоемкости изготовления предлагаемого двигателя при большом числе пазов статора.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам. Предлагаемая электрическая машина содержит статор (1) и роторный вал (3), установленный относительно статора (1) с возможностью вращения вокруг оси (5) вала, так что ось (5) вала определяет осевое направление, радиальное направление и тангенциальное направление.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к индукторным сегментным генераторам, и касается особенностей конструктивного выполнения генераторов, содержащих радиальные спицеобразные роторные элементы, то есть к таким индукторным генераторам, в качестве роторных элементов которых выступает колесо со спицами, например к генераторам велосипедов, мотоциклов, автомобилей и т.д.

Изобретение относится к области электротехники, в частности - к электрическим машинам с поперечным магнитным потоком. Предлагаемая электрическая машина с поперечным магнитным потоком содержит, по меньшей мере, три фазы, каждая из которых образована сердечником статора и обмотками.

Изобретение относится к области электротехники и касается электрических машин, в частности - синхронных генераторов индукторного типа, применяемых, например, в автотракторном электрооборудовании.

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для использования в электроприводах различных механизмов и исполнительных устройствах автоматических систем.

Изобретение относится к области электротехники и касается конструкции статора электрической машины большой мощности, в частности, турбогенератора с воздушным охлаждением.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в бензоэлектрических агрегатах и автономных электротехнических комплексах. Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения, состоит в обеспечении конденсаторного самовозбуждения предлагаемого генератора при работе в автономном режиме и снижении искажений напряжения при подключении несимметричной нагрузки. Указанный технический результат достигается тем, что высокоскоростной генератор на базе двухполюсной машины двойного питания содержит статор (1), промежуточный массивный ротор (2) и фазный ротор (3). Обмотки статора (1) и фазного ротора (2) соединены последовательно или параллельно и к ним подключены конденсаторы возбуждения (11), нагрузка (12) и статический компенсатор реактивной мощности (13). Промежуточный ротор (2) выполнен с двумя короткозамкнутыми обмотками (14) и (15), стержни которых уложены в пазы и замкнуты по торцам ротора двумя общими короткозамыкающими кольцами 16. Вал фазного ротора (3) и вал промежуточного ротора (2) связаны зубчатой передачей с передаточным числом, равным двум. Передача состоит из шестерни (5), закрепленной на валу фазного ротора (3), сцепленной с зубчатым колесом (6), расположенным на оси (7) передачи. На другом конце оси (7) закреплена шестерня, сцепленная с колесом (9), закрепленным на промежуточном роторе (2). Ось (7) имеет возможность ручного или автоматического осевого смещения и разрыва механической связи между валами после достижения установившегося режима с конденсаторным самовозбуждением. Генератор приводится во вращение с помощью двигателя внутреннего сгорания (10). 3 ил., 1 табл.
Наверх