Синхронный электродвигатель

Изобретение относится к электрическим машинам, а именно к синхронным электродвигателям, и может быть использовано в качестве исполнительного двигателя с большим вращающим моментом. Технический результат заключается в создании синхронного электродвигателя с более технологичной конструкцией и улучшенными энергетическими показателями. Синхронный электродвигатель содержит корпус 1 и подшипниковые щиты 2, 3, на которых установлены кольца 4, 5 пакета статора. На кольце 4 установлены зубцы 6 с катушками 7. Диски статора 8 установлены на втулке 9 статора, а диски 10 ротора - на втулке 11 ротора, закрепленной на валу 12, опирающемся на подшипники 13, 14. Число элементов на диске статора zc и намагниченных секторов на диске ротора zp связаны равенством zp=zc±2p, где p - число пар полюсов статора. 7 ил.

 

Изобретение относится к электрическим машинам, конкретно - к синхронным электродвигателям с активным ротором, и может быть использовано в качестве исполнительного двигателя с большим вращающим моментом.

Известен синхронный электродвигатель, содержащий корпус, пакет статора с зубцами zc и с многофазной обмоткой, магнитопровод ротора с зубцами zp=zc±2p (где p - число пар полюсов статора) на валу с подшипниками, чередующиеся коаксиальные полые цилиндры ротора и статора, состоящие из ферромагнитных и немагнитных элементов, расположенных вдоль оси вращения, причем цилиндры ротора механически связаны с магнитопроводом ротора, а цилиндры статора - с корпусом, при этом зубцы полюсов и ферромагнитные элементы цилиндров статора, а также зубцы магнитопровода и ферромагнитные элементы цилиндров ротора имеют свои одинаковые угловые положения (Афанасьев А.Ю., Давыдов Н.В. Синхронный электродвигатель. Патент РФ №2321140, МПК7 H02K 19/06, H02K 19/00, опубл. 2008.03.27, Бюл. №9) - [1]).

Его недостатком является наличие тонкостенных полых цилиндров с консольным креплением, что усложняет технологию изготовления, ограничивает скорость вращения и снижает надежность при работе на подвижном основании.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является синхронный электродвигатель, содержащий корпус, вал с подшипниками, пакет статора с зубцами и с многофазной обмоткой, чередующиеся диски ротора и статора, состоящие из ферромагнитных и немагнитных элементов в виде секторов, пакет статора выполнен в виде двух колец из ленты электротехнической стали путем навивки, расположенных по торцам электродвигателя, накладные зубцы с катушками установлены на торцевой поверхности кольца пакета статора, на поверхности зубцов и на другом кольце имеются клиновидные выступы, при этом клиновидные выступы и ферромагнитные элементы дисков статора, а также ферромагнитные элементы дисков ротора имеют свои одинаковые угловые размеры и положения, причем количества ферромагнитных элементов на диске статора zc и на диске ротора zp связаны равенством zp=zc±2p, где p - число пар полюсов статора (Афанасьев А.Ю., Милосердов В.Ф., Завгороднев М.Ю. Патент РФ №2544836).

Его недостатком является наличие ферромагнитных и немагнитных элементов дисков ротора, что усложняет технологию изготовления и уменьшает энергетические показатели из-за реактивной природы момента.

Технический результат, на достижение которого направлено заявленное изобретение, заключается в улучшении технологичности конструкции и энергетических показателей.

Технический результат достигается тем, что в электродвигатель, содержащий корпус, вал с подшипниками, пакет статора с зубцами и с многофазной обмоткой, чередующиеся диски ротора и статора, диски статора состоят из ферромагнитных и немагнитных элементов в виде секторов, пакет статора выполнен в виде двух колец из ленты электротехнической стали путем навивки, расположенных по торцам электродвигателя, накладные зубцы с катушками установлены на торцевой поверхности кольца пакета статора, на поверхности зубцов и на другом кольце имеются клиновидные выступы, при этом клиновидные выступы и ферромагнитные элементы дисков статора имеют свои одинаковые угловые размеры и положения, новым является то, что диски ротора выполнены из магнитотвердого материала с аксиально намагниченными секторами чередующейся полярности, равномерно расположенными по окружности, при этом намагниченные сектора дисков ротора имеют свои одинаковые угловые размеры и положения, причем количества элементов на диске статора zc и намагниченных секторов на диске ротора zp связаны равенством zp=zc±2р, где p - число пар полюсов статора.

Сущность заявленного изобретения поясняется на Фиг. 1 - Фиг. 7, где

Фиг. 1 - продольное сечение синхронного электродвигателя с одной обмоткой;

Фиг. 2 - продольное сечение синхронного электродвигателя с двумя обмотками;

Фиг. 3 - зубцы с выступами и катушками;

Фиг. 4 - диск статора;

Фиг. 5 - диск ротора;

Фиг. 6 - направления сил, действующих на эквивалентные токи;

Фиг. 7 - форма листов шихтованного ферромагнитного элемента.

Далее детально представлены конструктивные особенности признаков, приведенных на указанных фигурах, где 1 - корпус; 2, 3 - подшипниковые щиты; 4, 5 - кольца пакета статора; 6 - зубец; 7 - катушка; 8 - диски статора; 9 - втулка статора; 10 - диски ротора; 11 - втулка ротора; 12 - вал; 13, 14 - подшипники; 15, 16 - клиновидные выступы; 17, 18 - втулки; 19, 20 - хомуты.

Корпус 1 жестко связан с подшипниковыми щитами 2, 3. На них установлены кольца 4, 5 пакета статора. На кольце 4 имеются шесть зубцов 6 с катушками 7 (фиг. 3).

Диски 8 статора закреплены на втулке 9 статора, установленной на корпусе 1. Диски 10 ротора установлены на втулке 11 ротора. Вал 12 опирается на подшипники 13, 14, установленные в подшипниковых щитах 2, 3.

Кольца 4, 5 и зубцы 6 выполнены лентой из электротехнической стали путем навивки на втулки 17, 18 и охвачены хомутами 19, 20. Втулки 17, 18 и хомуты 19, 20 являются элементами конструкции и могут отсутствовать, например, при применении точечной сварки.

Диски 8 статора имеют чередующиеся элементы в виде секторов из магнитомягкого и немагнитного материалов. Магнитные элементы выполнены шихтованными из электротехнической стали и образуют шесть групп по числу зубцов статора (на фиг. 4 показаны темным цветом) и немагнитные элементы (на фиг. 4 показаны светлым цветом).

Диски 10 ротора выполнены из магнитотвердого материала с аксиально намагниченными секторами чередующейся полярности, расположенные равномерно по окружности, имеющие с одной стороны северные полюса (на фиг. 5 темные) и южные полюса (на фиг. 5 светлые).

Количество элементов диска статора и намагниченных секторов диска ротора, приходящихся на один полюс, отличаются на единицу. На фиг. 3-5 показан случай, когда p=2, количество элементов у диска статора zc=48, количество намагниченных секторов диска ротора zp=44.

Зубцы 6 имеют вид секторов из электротехнической стали и содержат коронки. Они установлены на магнитопроводе 4 статора. Зубцы 6 имеют выступы (на фиг.3 показаны темным цветом). Катушки, расположенные диаметрально, соединены последовательно встречно и образуют три фазы обмотки статора: А, В и С. Число пар полюсов здесь p=2.

Синхронный электродвигатель работает следующим образом. При подаче на фазы A-C обмотки статора трехфазной системы напряжений получается вращающееся магнитное поле. При этом ротор поворачивается в положение, при котором намагниченные сектора дисков ротора соответствующей полярности располагаются вблизи выступов на зубцах статора и соответствующих ферромагнитных элементов дисков статора в зоне максимума модуля магнитной индукции.

Если напряжения питания имеют угловую частоту ωc, то угловая скорость ротора определяется выражением

ωp=2ωc/zp.

Наличие нескольких дисков статора и ротора с большим числом элементов и секторов вызывает многократную деформацию магнитного поля в зоне дисков, что увеличивает развиваемый момент и позволяет улучшить массогабаритные показатели.

На торцевой поверхности магнитопровода 5 статора, обращенной к активной зоне, и на поверхности зубцов 6 имеются ферромагнитные выступы в виде секторов, повторяющие по форме и количеству ферромагнитные элементы дисков статора, что увеличивает развиваемый момент.

У синхронного электродвигателя на фиг. 2 имеются две обмотки, расположенные на зубцах 6, установленных на кольцах 4, 5 пакета статора, что облегчает охлаждение и делает симметричным магнитное поле в рабочей зоне.

На фиг. 6 показаны токи, эквивалентные магнитодвижущим силам намагниченных секторов ротора, и силы Ампера, действующие на эти токи со стороны магнитного поля, созданного обмоткой статора. Видно, что они максимальны в зоне максимума модуля магнитной индукции обмотки статора и имеют одинаковые направления.

Ферромагнитные элементы дисков статора выполнены из электротехнической стали шихтованными для уменьшения потерь в стали на вихревые токи, поскольку в процессе работы магнитная индукция в секторах изменяется. На фиг. 7 показана форма листов шихтованного ферромагнитного элемента, выполняемого из электротехнической стали.

Передача момента от статора к ротору является упругой - через магнитное поле. При увеличении момента нагрузки на валу он отстает на некоторый угол от положения, соответствующего холостому ходу.

Благодаря выполнению дисков ротора из магнитотвердого материала он имеет однородную структуру и более технологичен в изготовлении. Диски ротора имеют свое магнитное поле, взаимодействующее с токами обмотки статора и создающее активный электромагнитный момент. За счет этого электродвигатель имеет повышенные энергетические показатели.

Заявленное техническое решение соответствует критерию «новизна», предъявляемому к изобретениям, т.к. из исследованного уровня техники заявителем не выявлена заявленная совокупность признаков, обеспечивающая достижение заявленных целей.

Заявленное техническое решение соответствует критерию «изобретательский уровень», предъявляемому к изобретениям, т.к. не является очевидным для специалистов в данной области техники.

Заявленное техническое решение соответствует критерию «промышленная применимость», предъявляемому к изобретениям, т.к. может быть изготовлено на известном оборудовании, с применением известных материалов и технологий.

Синхронный электродвигатель, содержащий корпус, вал с подшипниками, пакет статора с зубцами и с многофазной обмоткой, чередующиеся диски ротора и статора, диски статора состоят из ферромагнитных и немагнитных элементов в виде секторов, пакет статора выполнен в виде двух колец из ленты электротехнической стали путем навивки, расположенных по торцам электродвигателя, накладные зубцы с катушками установлены на торцевой поверхности кольца пакета статора, на поверхности зубцов и на другом кольце имеются клиновидные выступы, при этом клиновидные выступы и ферромагнитные элементы дисков статора имеют свои одинаковые угловые размеры и положения, отличающийся тем, что диски ротора выполнены из магнитотвердого материала с аксиально намагниченными секторами чередующейся полярности, равномерно расположенными по окружности, при этом намагниченные сектора дисков ротора имеют свои одинаковые угловые размеры и положения, причем количества элементов на диске статора zc и намагниченных секторов на диске ротора zp связаны равенством zp=zc±2p, где p - число пар полюсов статора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в приводных и генераторных установках. Техническим результатом является повышение эффективности электромеханического преобразования энергии в вентильно-индукторной электрической машине за счет снижения магнитных потерь в магнитопроводе.

Изобретение относится к области электромашиностроения, а точнее к торцевым электродвигателям синхронного или асинхронного типа, а точнее к их роторам. Изобретение направлено на совершенствование технологии изготовления роторов, в частности на сокращение расходов на обмоточные работы с сохранением основных электромагнитных характеристик.

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

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в высокоскоростных реверсивных электроприводах различных механизмов и исполнительных устройствах автоматических систем.

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

Изобретение относится к области электромашиностроения и может быть использовано в качестве электродвигателя автономных объектов. Техническим результатом является повышение надежности, энергоэффективности и выходной мощности вентильно-индукторного двигателя.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве исполнительного двигателя с большим вращающим моментом. Технический результат - создание синхронного электродвигателя с более технологичной конструкцией, допускающей большие скорости вращения и работу на подвижном основании.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электроприводах различных механизмов и исполнительных устройствах автоматических систем.

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

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

Изобретение относится к электрическим машинам, а именно к синхронным двигателям 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 экологически чистых автомобилей. Технический результат заключается в создании синхронного электродвигателя с более технологичной конструкцией и улучшенными энергетическими показателями. Синхронный электродвигатель с магнитной редукцией содержит корпус 1 и подшипниковые щиты 2, 3. На них установлены кольца 4, 5 пакета статора. На кольце 4 имеются шесть зубцов 6 с коронками и с катушками 7, а на кольце 5 имеются клиновидные выступы 21. Четыре постоянных магнита 8 установлены на втулке 9 ротора быстрого вращения. Диски 10 статора закреплены на втулке 11 статора. Диски 12 ротора медленного вращения установлены на втулке 13. Вал 14 быстрого вращения опирается на подшипники 16, 18, а вал 15 медленного вращения опирается на подшипники 17, 19. Подшипники 16, 17 установлены в подшипниковых щитах 2, 3, а подшипники 18, 19 во втулке 20 подшипников, связанной с диском 10 статора. 8 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к синхронным электродвигателям с магнитной редукцией. Синхронный электродвигатель с магнитной редукцией содержит корпус 1 и подшипниковые щиты 2, 3. На них установлены кольца 4, 5 пакета статора. На кольце 4 имеются шесть зубцов 6 с коронками и с катушками 7, а на кольце 5 имеются клиновидные выступы 18. Четыре постоянных магнита 8 установлены на втулке 9 ротора быстрого вращения. Диски 10 статора закреплены на втулке 11 статора. Диски 12 ротора медленного вращения установлены на втулке 13. Диски 10 статора и диски 12 ротора медленного вращения имеют ферромагнитные и немагнитные элементы в виде секторов. Ротор 8 быстрого вращения установлен на валу 14 ротора 12 медленного вращения. Технический результат состоит в упрощении конструкции и улучшении энергетических показателей. 7 ил.

Изобретение касается ротора для синхронной электрической машины, в частности для реактивной индукторной электрической машины. Технический результат – улучшение магнитных характеристик ротора. Ротор для синхронной электрической машины содержит роторный вал и выполненный цилиндрическим магнитно-мягкий элемент, установленный коаксиально на роторной оси и зафиксированный как в осевом, так и в тангенциальном направлении. Указанный магнитно-мягкий элемент для создания барьеров для магнитного потока и оптимизации соотношения магнитной проницаемости вдоль осей d и q имеет выемки, образующие четное число явновыраженных магнитных полюсов. При этом по меньшей мере одна выемка по меньшей мере частично заполнена диамагнитной или парамагнитной средой вместо воздуха. На роторной оси расположен по меньшей мере один прокладочный элемент. При этом лежащий над прокладочным элементом промежуток по меньшей мере частично заполнен диамагнитной или парамагнитной средой, и эта диамагнитная или парамагнитная среда образует цельное тело. 4 н. и 8 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к вентильным индукторным машинам. Технический результат – увеличение рабочего момента на единицу массы вентильного индукторного двигателя. Вентильный индукторный двигатель с самоподмагничиванием содержит статор и ротор, установленные друг относительно друга с зазором, с возможностью совершения относительного вращательного движения. Поверхность статора, обращенная к ротору, снабжена зубцами, с формированием между соседними зубцами пазов, содержащий также фазные катушки, образующие фазы и установленные в пазах статора. В статоре отношение ширины зубца статора к ширине зубцового деления взято от 0,33 до 0,37, включая указанные значения, а фазные катушки намотаны из ленты фольги меди или алюминия. 18 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к электрическим машинам вентильно-индукторного типа, и может быть использовано для приводных и генераторных установок в промышленности и на транспорте. Технический результат - улучшение удельных показателей электрической машины. Вентильно-индукторная электрическая машина состоит из ротора в виде шихтованного зубчатого магнитопровода и статора, содержащего в пазах шихтованного зубчатого магнитопровода катушки обмотки. Зубцы ротора разделены на зубцовые фрагменты, а угол между осями зубцов ротора в каждом фрагменте равен углу между осями всех равномерно распределенных зубцов статора. Питание каждой катушки статора осуществляется от отдельного полупроводникового ключа. 2 ил.

Изобретение относится к средствам охлаждения электродвигателя. В изобретении предусмотрена возможность охлаждения электродвигателя за счет того, что корпус (106) электродвигателя (100) содержит наружную оболочку (108), внутреннюю оболочку (110) и канал (116) для охлаждающей жидкости, расположенный между внутренней оболочкой (108) корпуса и наружной оболочкой (110) корпуса, при этом внутренняя оболочка корпуса имеет первое отверстие (128), обеспечивающее возможность прохода воздуха из воздушного канала (122) в роторе электродвигателя между внутренней оболочкой (108) корпуса и наружной оболочкой (110) корпуса, через канал (116) для охлаждающей жидкости. Техническим результатом является снижение уровня шума, снижение влияния на качество работы электродвигателя условий окружающей среды, таких как повыщенная влажность и попадание пыли, а также снижение энергопотребления. 4 н. и 16 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области электромеханики и может быть использовано в электрических приводах машин и механизмов, а также в генераторах электрической энергии. Техническим результатом является улучшение энергетических параметров реактивной машины, в частности увеличение коэффициента мощности, КПД и удельной мощности при том же количестве барьеров для магнитного потока. Синхронная реактивная машина содержит статор с обмоткой, уложенной в пазы статора, ротор, установленный с зазором по отношению к статору с возможностью вращения относительно него и содержащий чередующиеся в радиальном направлении магнитопроводящие слои и барьеры для магнитного потока, причем каждый барьер имеет хотя бы один периферийный конец, выходящий к окружной поверхности ротора, а угловой шаг периферийных концов уменьшается в окружном направлении от периферийных концов внешних барьеров к периферийным концам самых глубоких внутренних барьеров между, по меньшей мере, тремя последовательными в окружном направлении периферийными концами, по меньшей мере два из которых являются концами внутреннего барьера. Указанный технический результат достигается также благодаря тому, что в синхронной реактивной машине, содержащей статор с обмоткой, уложенной в пазы статора, ротор, установленный с зазором по отношению к статору с возможностью вращения относительно него и содержащий чередующиеся в радиальном направлении магнитопроводящие слои и барьеры для магнитного потока, указанный зазор увеличен на 15-400% между поверхностью самого внешнего магнитопроводящего слоя и статором по сравнению с другими участками зазора. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к способу изготовления ротора для реактивного электродвигателя. Технический результат - улучшение рабочих характеристик реактивного электродвигателя. Способ изготовления ротора для реактивного электродвигателя включает этапы, на которых изготавливают множество роторных листов, содержащих расположенные внутри наружного кольца магнитные ламели, отделенные друг от друга немагнитными дуговыми выемками, штабелируют друг за другом роторные листы вдоль оси вращения. Затем удаляют наружные кольца отдельных роторных листов, за счет чего оба конца дуговых выемок заканчиваются в наружном периметре роторных листов и заполняют выемки по меньшей мере части роторных листов текучим, магнитно нейтральным материалом, который затвердевает. При этом предусматривают концевые диски, выполненные из пластмассы, для удержания вместе роторных листов в осевом направлении. 10 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области электротехники и касается ротора для реактивного электродвигателя. Технический результат – повышение пусковых характеристик. Ротор содержит пакет листов, состоящий из нескольких слоев. Каждый слой образован соответственно одним листом ротора, имеющим участки прямой проводимости, посредством которых поперек оси q ротора проводится магнитный поток. Участки прямой проводимости отделены друг от друга немагнитными областями заграждения потока. В нескольких областях заграждения потока расположен обладающий электрической проводимостью неферромагнитный наполнитель, которым электрически соединены области заграждения потока соседних слоев, так что в осевом направлении образованы стержни беличьей клетки ротора. На противоположных осевых концах пакета листов расположено по одной обладающей электрической проводимостью неферромагнитной пластине, электрически соединяющей клеточные стержни. Ротор также содержит по меньшей мере одну состоящую из наполнителя промежуточную пластину, расположенную между слоями. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к многофазным синхронным реактивным электродвигателям, и может быть использовано для привода различных малонагруженных механизмов, работающих на высокой частоте вращения в течение длительного времени. Технический результат - получение частоты вращения ротора электродвигателя, которая двукратно превышает частоту переменного тока питающей сети. Обмотка статора выполнена в виде двух синусоидально распределенных n-фазных обмоток, одна из которых имеет четное число пар полюсов, вторая - нечетное число пар полюсов, ближайшее к четному, ротор выполнен в виде двух частей, формирующих цилиндр, одна из которых выполнена в форме сектора с углом 235-245° и изготовлена из набора изолированных пластин из электротехнической стали, а другая часть изготовлена из немагнитного материала, обмотки статора параллельно соединены и подключены к n-фазной сети. 4 ил.

Изобретение относится к электрическим машинам, а именно к синхронным электродвигателям, и может быть использовано в качестве исполнительного двигателя с большим вращающим моментом. Технический результат заключается в создании синхронного электродвигателя с более технологичной конструкцией и улучшенными энергетическими показателями. Синхронный электродвигатель содержит корпус 1 и подшипниковые щиты 2, 3, на которых установлены кольца 4, 5 пакета статора. На кольце 4 установлены зубцы 6 с катушками 7. Диски статора 8 установлены на втулке 9 статора, а диски 10 ротора - на втулке 11 ротора, закрепленной на валу 12, опирающемся на подшипники 13, 14. Число элементов на диске статора zc и намагниченных секторов на диске ротора zp связаны равенством zpzc±2p, где p - число пар полюсов статора. 7 ил.

Наверх