Электродвигатель переменного тока

 

Изобретение относится к электрическим машинам, конкретно к электродвигателям переменного тока, и может быть использовано для высокоскоростного электропривода малой мощности. Цель изобретения - упрощение конструкций с одновременным улучшением энергетических показателей. Электродвигатель переменного тока содержит ротор и статор с трехфазной обмоткой, зубцы которого 1-18 объединены по три в зубцовые группы спинкой со стороны воздушного зазора. Зубцовые группы, размещенные диаметрально, составляют пары.На каждом зубце первой пары зубцовых групп (зубцы 5-6 и 13-15) размещены по одной катушке с одинаковым числом витков, каждая из которых подключена одним выводом к одной из фазных клемм A,B,C. На каждом зубце второй третьей пар зубцовых групп (зубцы 7-9, 16-18, и 1-3, 10-12) резмещены по две катушки с соотношением чисел витков, составляющим 0,745 и 0,393 по отношению к числу витков катушек первой пары зубцовых групп. Катушки первой пары зубцовых групп соединены по схеме "звезда", а катушки остальных зубцовых групп соединены по схеме "звезда-зигзиг" с подключением к фазным клеммам катушек с большим числом витков и с противоположным чередованием фаз. При этом катушки зубцов 1-9 и 10-18 подключены к клеммам A,B,C, своими разноименными выводами. Улучшение энергетических показателей обеспечивается за счет обеспечения кругового вращающегося поля, а упрощение конструкции - за счет описанной конструкции статора и схемы соединения обмотки. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) Ю

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HQMHTET

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4232494/24-07 (22) 04. 03.87 (46) 30.05.89. Бюл. Ф 20 (71) Ставропольский сельскохозяйственный институт (72) В.В. Коваленко (53) 621.313.113 (088.8) (56) Патент CPP 1 - 47874, 2idÐ 19/02, 1967, (54 ) ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО

ТОКА (57) Изобретение относится к электрическим машинам, конкретно к электродвигателям переменного тока, и может быть использовано для высокоскоростного электропривода малой мощности. Цель изобретения — упроще83555 ..А1 (5i) 4 Н 02 К 17/12 19/10

2 ние конструкций с одновр еменным улучшением энергетических показателей.

Электродвигатель переменного тока содержит ротор и статор с трехфазной обмоткой, зубцы которого 1-18 объединены по три в зубцовые группы спинкой со стороны воздушного зазора.

Зубцовые группы, размещенные диаметрально, .составляют пары. На каждом зубце первой пары зубцовых групп (зубцы 5-6 и 13-15) размещены по одной катушке с одинаковым числом витков, каждая из которых подключена одним выводом к одной из фазных клемм

А,В,С. На каждом зубце второй и третьей пар зубцовых групп (зубцы

7-9, 16-18, и 1-3, 10-12) размещены по две катушки с соотношением чисел

1483555

О, ii );(!),)93 по Отношению к числу витков катушек первой пары зубцовых групп. Катушки первой пары зубцовых групп соединены со схеме "эвеэдя, я катушки остальных зубцовых групп соединены по схеме звезда-зигзаг с подключение((к i f (! фаз((((!! клеммам катушек с большим числом в((тков и с противоположныл! череПЭО()1)ете(((» T=" О» 1!» >с I l л r. Э!(О!(т!7((;О .-..;!(;. МЯ!(((fi,".»(, i» " .:.-НО: СЯН.,РОН° ((!.". !((1:.11((к(7») f(lll>.:! э((.f(т()О„ffiiil (! "! JIS(M

",-.:.. От ()ь!ть испольэовало лля элект-! ,:О. Р 11>О!(Я МЯЛОЙ МОIЦI(ОСТ11 T!!If 1!ОЛУ чения частот вращения в три и кратл .. трем ряэ больших синхронной.

Цель изобретения — упрощение конструкции при одновременном улучшении энергетических показателей, 1

На фиг.1 представле((о устройство статора электродвигателя; на фиг.2 (а,б,в.,г,д,е) — векторные диаграммы магнитодвижущих сил катушек зубцовых гру(((1 статора.

Электродвигатель переменного тока содержит ротор и статор. Статор ((р!(г.1) содержит зубцы 1-18,равно: ю.рно ряспо)(оже1(ные по окружности и . 7бъединенные и три в зубцовые груп20 лы спинкой IIQ внугренней окружности, со стороны воздушного зя;Ора (утолщенной линией схематично показан мягнитопровод стятора). На каж25 дом зубце (утолщенные радиалЬные лиши(. изображают зубцы) расположены одна или две катушки одного типоразмера. На каждом зубце одной пары диа((етря".ь1(О про! (1!7»717олож!((>1х эубговых

»7упп > H(»,,TIif".(»> (:.>!ц >! 3%>() (T >1 4! 5 „6 и 1 3, 1 „(15 !)aспu»(О)((е!!(7 по Одной катушке с Одинаковыми чис.;(ями витков. Па .каждом зубце остальных зубцовых групп ряс! оложело по две катушки с соотношением чисел витков, составляющим 35

О, 7 5 и 0,393 пс> О:(1(оше(((по к числу витков катушек, размещенных за зуб((ах 4„5,6 и 13,14,15. ПО большей

О;сру;;;ности услов-(c) размещены катушки дованпем фаэ. При этом катушки зубцов 1-9 и 10-18 подключены к клеммам

A,Â,С своими разноименными выводами.

Улучшение энергетических показателей обеспечивается за счет обеспечения кругового вращающегося поля, а упрощение конструкции — за счет описанной конструкции статора и схемы соединения обмотки. 2 ил, 2 с большим числом витков и имеют нумерацию, соответствующую зубцам, но с одним штрихом, например, катушка первого зубца с боль((в(м числом витков 1 . Катушки с меньшим числом витков условно размещены по меньшей окружности и в нумерации имеют два штриха, например катушка первого зубh ца с меньшим числом витков — 1

Точкой на каждЬй катушке отмечено ее начало. Катушки, пересеченные радиальной линией, соответствуют катушкам, расположенным на этом зубце.

Ка)кдяя катушка, расположенная на зубцах 4,5,6, подключена к разным фазным клеммам своими началами, а между собой они соединены в "звезду".

Каждая катушка, расположенная на зубцах 13,14,15, подключена к разным фазным клеммам своими концами, а между собой также в "звезду". Катушки каждой из остальных зубцовых групп, т,е. с двумя катушками на зубце,соединены в трехфазную схему "звездазигзаг" и подключены к фазным клеммам. Таким образом, в каждой фазной ветви "зигзага" включены последовательно-встречно одна катушка с большим числом витков и одна катушка с меньшим числом витков, принадлежащие одной зубцовой группе. При этом к фазиым клеммам подключены в зубцовых группах 1,2,3 и 7,8,9 началЫ катушек с большим числом витков, а в зубцовых группах 10, 11,12 и 16, 17,18 концы катушек с большим числом витков.

В диаметральной паре зубцовых групп

7,8,9 и 16,17,18 чередование фаз катушек с меньшим числом, витков в схе1483555 ме зигзаг" выполнено прямой, т.е.

А,В,С, а н другой диаметральной паре зубцовых групп 1,2,3 и 10,11,12 обратной.

На фиг.2 окружности равного радиуса, каждая из которых соответствует одной зубцовой группе, показывают фазовые соотношения всех магнитодвижущих сил (м.д.с,). Номер вектора ,соответствует м.д.с. катушек, распо-! ложенной на зубце в соответствии с их нумера ци ей на фиг . 1 .

Результирующие м.д. с. (фиг. 2) равны радиусу окружности. 15

Электродвигатель работает следующим образом.

При протекании токов катушки создают м.д.с., обеспечивающие насыщение электротехнической стали. зубцов, Магнитный поток каждого зубца вследствие насыщения имеет несинусоидальную форму и его гармонический состав характеризуется наличием йечетных гармоник третьей, пятой и т.д. Результирующие м.д.с. зубцов одной зубцовой группы сдвинуты во времени на

120 (см.фнг.2). Вследствие этого магнитные потоки первой гармоники каждого зубца одной зубцовой группы равны по величине и сдвинуты на 120 о ,При этом третьи гармоники потока равны и сдвинуты на утроенный угол, т.е. третьи гармоники потока зубцов

2 и 3 совпадают по фазе с третьей гармоникой потока зубца 1. Эти три по-З5 тока утроенной частоты каждого зубца, суммируясь, создают один общий поток зубцовой группы, который проходит через воздушный зазор и ротор. Первые

40 гармоники магнитного потока трех зубцов каждой зубцовой группы в сумме дают нуль и, следовательно, в воздушный зазор и ротор не проходят, а замыкаются по магнитной цепи в пре45 делах своей зубцовой группы на статоре, Пятые гармоники потока зубцов, наибольшие по величине после треть" ей, имеют аналогичные первой гармонике сдвиги по фазе, т.е. 120С и, следовательно, в воздушный зазор и ротор не выходят. Остальные высшие гармоники потока вследствие их небольших значений не рассматриваются.

В каждой зубцовой группе процесс аналогичен, но сдвинут по фазе за счет последовательно сдвинутых трехфазных систем м.д.с. рядом располоо женных зубцовых групп на угол 20

Это обеспечивает для рядом расположенных зубцовых групп сдвиг по фазе ! третьих гармоник потока на угол 60

Шесть трехфазных систем м.д.с ° (фиг.2) зубцовых групп, последовательно размещенных по окружности (фиг.1), имеют также последовательный о сдвиг по фазе на угол 20 ..Это приводит к формированию шести фазных потоков третьих гармоник последовательно сдвинутых по фазе на 60 и сдвинутых последовательно по окружности также на 60, что и обеспечивает врао щающееся магнитное поле утроенной частоты вращения.

Заданное соотношение числа витков катушек является оптиммальным. Изме- нения любого иэ них приведет к изме нению углов сдвига фаз м.д.с. как зубцов, так и зубцовых групп и, следовательно, ухудшит характеристики электродвигателя. При большом изменении соотношения возможно нарушение процессов и неработоспособность электродвигателя, обеспечивающих круговое вращающееся поле.

Таким образом, в двухполюсной машине, питающейся от сети с частотой

f = 50 Гц, обеспечивается синхрон3 60 fe ная частота вращения п с

9000 об/мин, где р — число пар полюсов.

В общем случае возможно получение и большей частоты вращения.

Упрощение конструкции электродвигателя достигается уменьшением количества типоразмеров катушек и их единообразным размещением в статоре, а также упрощением магнитопроводастатора за счет одинаковой формы пазов. Улучшение энергетических показателей достигается за счет снижения в обмотках активных и реактивных потерь, а также обеспечения кругового вращающегося поля.

Формула и з о б р е т е н и я

Электродвигатель переменного тока, содержащий ротор и статор с обмоткой, подключенной к фазным клеммам, выполненный в виде равномерно расположенных по окружности зубцовых групп, зубцы каждой из которых объединены спинкой со стороны воздушного зазора, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции

Составитель В, Мириманян

Техред А. Кравчук Корректор С. Ыекмар

Редактор A. Лолинич с

Заказ 2845/51 Тираж 646 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прй ГКНТ СССР

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

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

5 14835 при одновременном улучшении энергетических показателей, обмотка стато" ра выполнена трехфазной, зубцы размещены по окружности статора равно- мерно, их число в каждой зубцовой группе равно трем, а число зубцовых групп равно шести, зубцовые группы, размещенные диаметрально, составляют пары, на каждом зубце первой пары эубцовых групп размещено по одной катушке с одинаковыми числами витков, каждая из которых подключена одним выводом к одной из фазных клемм, на каждом зубце второй и третьей пар эубцовых групп размещены по две катушки с соотношением чисел витков, составляющим О, 745 и 0,393 по отношению к числу витков катущек, разме55 6 щенных на зубцах первой пары эубцовых групп, катушки каждой зубцовой группы первой пары соединены между собой вторыми выводами по схеме "звезда", катушки каждой из остальных зубцовых групп соединены между собой по схеме

tt звезда-зигзаг" с подключением к фаэным клеммам катушек с большим числом витков и с противоположным чередованием фаз для катушек с меньшим числом витков во второй и третьей парах эубцовых групп, при этом катушки каждой из трех последовательно размещенных по окружности статора. зубцовых групп, средней из которых является одна из эубцовых групп первой пары, подключены к фазным клеммам своими разноименными выводами.