Электрический двигатель

 

Область использования: электропривод переменного тока. Сущность изобретения: двигатель содержит статорную и роторную часть с аксиально расположенными узлами синфазирования и двигательного с магнитным коллектором, включающего обмотку возбуждения и тороидальную статорную обмотку с двумя одинаковыми частями, причем обмотка возбуждения соединена со статорной обмоткой узла синфазирования, а секции роторной обмотки выполнены в виде токопроводящих стержней, закороченных по торцам. Технический результат: улучшение эксплуатационных характеристик и расширение области применения. 5 ил.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам.

Известен асинхронный двигатель, принцип действия которого основан на взаимодействии первичного магнитного поля статора и вторичного магнитного поля роторной нагрузки (Брускин Д.Э., Зорохович А.Е., Хвостов Б.С. Электрические машины и микромашины. М.: Высшая школа, 1981, с. 122-128).

Известен также асинхронный двигатель, в котором применяется синхронизация с помощью непосредственного контакта статорной и роторной обмоток. Двигатель имеет контактные кольца и может иметь систему выпрямления (авт. св. N 1336165 H 02 K 17/24, 1251241, 1234923 H 02 K 17/26).

Наиболее близким по технической сущности является синхронно-асинхронная электрическая машина (авт. св. N 1234923, кл. H 02 K 17/26, 1986). Она имеет контактные кольца и систему выпрямления.

Названный двигатель в значительной степени устраняет недостатки асинхронного двигателя.

Недостатком решения является наличие скользящего контакта и полупроводниковых элементов, что уменьшает надежность и безопасность двигателя и сужает область его применения.

Цель изобретения - улучшение его эксплуатационных свойств и расширение области применения.

Указанный технический результат достигается тем, что двигатель состоит из расположенных аксиально узла синфазирования и двигательного узла с магнитным коллектором, включающего в себя обмотку возбуждения, секции которой установлены по наружной образующей статорного магнитопровода, и трехфазную или однофазную тороидальную статорную обмотку, каждая фазная катушка которой содержит две одинаковые части, установленные в диаметрально расположенных радиальных плоскостях и имеющие встречную намотку, при этом обмотка возбуждения соединена последовательно со статорной обмоткой узла синфазирования, а секции роторной обмотки двигателя выполнены в виде двух токопроводящих стержней, установленных в пазах по образующим поверхностям роторного кольцевого магнитопровода и роторного сердечника узла синфазирования и закороченных шинами по обоим торцам.

На фиг. 1 представлен электрический двигатель, общий вид; на фиг. 2 - то же, разрез А-А на фиг. 1 с обозначением потока возбуждения (Ф_в) (показано поле трех полюсов), потока намагничивания статорных обмоток (Ф_н), магнитной оси (МО) потока намагничивания и его физической нейтрали (Н); на фиг. 3 - то же, расположение статорных обмоток фаз (указаны А и В) с изображением магнитных осей обмоток (MO_a, MO_b, MO_c) при трехфазном питании; на фиг. 4 - то же, исполнение роторной обмотки; на фиг. 5 - то же, расположение статорной обмотки с изображением ее магнитной оси (MO) при однофазном питании; Двигатель состоит из двигательного узла, включающего в себя статор, состоящий из статорного кольцевого магнитопровода 1 (фиг. 1) с установленными по его наружной образующей скобообразными магнитопроводами 2 и секциями обмотки возбуждения 3, ротор, состоящий из немагнитной втулки 4 с установленными на ней двумя магнитными коллекторными кольцами 5, кольцевого магнитопровода ротора 6, с установленными на нем секциями обмотки ротора 7, и узла синфазирования, состоящего из статорного кольцевого магнитопровода 8 с обмоткой, каждая из секций которой соединена с секцией обмотки возбуждения 3, роторного кольцевого магнитопровода 9 с обмоткой, каждая секция которой соединена с секцией роторной обмотки двигательного узла 7, установленной в одной с ней плоскости.

Обмотка возбуждения двигателя 3 расположена по наружной образующей кольцевого статорного магнитопровода 1. Двигательный узел снабжен тремя обмотками 10 (10A, 10B, 10C на фиг. 2), имеющими тороидальную намотку, каждая из которых содержит две одинаковые части ( фиг. 2 и 3), установленные на статорном кольцевом магнитопроводе 1. Названные две одинаковые части обмотки составляют одну фазу, имеют встречную намотку и установлены в диаметрально расположенных радиальных плоскостях. Взаимная ориентация обусловлена возможностью возбуждения кольцевого вращающегося поля: магнитные оси обмоток расположены под углом 120^o (фиг. 3).

Обмотки соединены в λ/Δ и подключены к трехфазной сети переменного тока.

Для однофазного исполнения двигательный узел снабжается однофазной обмоткой и подключается к однофазной сети переменного тока (фиг. 5).

Выполнение роторной обмотки - стержневое. В этом случае одна секция роторной обмотки двигателя выполняется в виде двух стержней, установленных в пазах по образующим поверхностям кольцевого роторного магнитопровода и роторного кольцевого сердечника узла синфазирования: один - по наружной, другой - по внутренней поверхности (фиг. 1, поз. 6-8 и фиг. 4, те же позиции).

Работа двигателя в статическом режиме представляется следующим образом: трехфазная система обмоток статора возбуждает в статорном кольцевом магнитопроводе кольцевое вращающееся магнитное поле, замыкающееся через роторный кольцевой магнитопровод (фиг. 2).

При наличии скольжения в секциях роторной обмотки двигательного узла наводится система э.д.с. В цепи, образованной роторными обмотками двигательного узла и узла синфазирования, потечет система токов, параметры которой определяются скольжением и параметрами роторный цепи двигателя.

Пространственное распределение токовой нагрузки ротора с помощью узла синфазирования трансформируется в магнитное поле возбуждения, синфазированное с токовой нагрузкой ротора.

Взаимодействие синфазированных магнитных полей возбуждения и нагрузки возбуждают электромагнитный момент.

При питании двигателя от однофазной сети переменного тока единственная обмотка статора возбуждает в роторной обмотке двигателя неподвижную систему переменных токов (фиг. 5).

С помощью узла синфазирования система переменных токов ротора трансформируется в поле возбуждения, синфазированное с системой токов ротора, обеспечивая возбуждение электромагнитного момента.

Режим холостого хода двигателя определяется свойствами асинхронного двигателя.

Формула изобретения

Электрический двигатель, содержащий статорную и роторную части с обмотками, отличающийся тем, что состоит из расположенных аксиально узла синфазирования и двигательного узла с магнитным коллектором, включающего в себя обмотку возбуждения, секции которой установлены на наружной образующей статорного магнитопровода, и трехфазную или однофазную тороидальную статорную обмотку, каждая фазная катушка которой содержит две одинаковые части, установленные в диаметрально расположенных радиальных плоскостях и имеющие встречную намотку, при этом обмотка возбуждения соединена последовательно со статорной обмоткой узла синфазирования, а секции роторной обмотки двигателя выполнены в виде двух токопроводящих стержней, установленных в пазах по образующим поверхностям роторного кольцевого магнитопровода и роторного сердечника узла синфазирования, и закорочены по обоим торцам.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5