Синхронный электродвигатель

Изобретение относится к области электротехники, в частности - к синхронным электродвигателям с реактивными роторами, и может быть использовано в промышленных, транспортных и приборных электромеханических системах. Технический результат, достигаемый при использовании данного изобретения, заключается в улучшении массогабаритных показателей синхронного электродвигателя. Сущность изобретения состоит в том, что электродвигатель содержит корпус (1), пакет статора (2) с многофазной обмоткой (3), магнитопровод ротора (4) с зубцами, вал (5), чередующиеся коаксиальные полые цилиндры ротора (6) и статора (7), состоящие из ферромагнитных (8) и немагнитных (9) элементов, расположенных вдоль оси вращения, причем цилиндры ротора механически связаны с магнитопроводом ротора через немагнитный диск (10), а цилиндры статора крепятся к корпусу немагнитной втулкой (11), при этом зубцы пакета и ферромагнитные элементы цилиндров статора, а также зубцы магнитопровода и ферромагнитные элементы цилиндров ротора имеют свои одинаковые угловые положения. Благодаря введению двух дополнительных слоев ротора и статора получен электродвигатель с высокими массогабаритными показателями, то есть с увеличенным моментом при тех же габаритных размерах. 4 ил.

 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к синхронным электродвигателям с реактивными роторами, и может быть использовано в промышленных, транспортных и приборных электромеханических системах.

Известен синхронный реактивный двигатель, содержащий корпус, вал, статор с числом полюсов 2р=4, в пазах которого размещена трехфазная обмотка, и ротор с четырьмя большими зубцами (Ф.М.Юферов "Электрические машины автоматических устройств", М., "Высшая школа", 1988 г.) - [1].

Недостатком таких двигателей являются низкие массогабаритные показатели.

Наиболее близким к заявленному электродвигателю по составу и функциональным признакам является синхронный электродвигатель с магнитной редукцией, содержащий корпус, вал, зубчатый статор с трехфазной обмоткой и зубчатый ротор (патент №2076433, Н02К 19/06, опубл. 2003.07.10, Бюл. №19) - [2].

Недостатком данного двигателя являются низкие массогабаритные показатели, поскольку взаимодействие между статором и ротором происходит на одной цилиндрической поверхности в рабочем зазоре.

Технический результат, на достижение которого направлено заявленное изобретение, заключается в улучшении массогабаритных показателей синхронного электродвигателя.

Технический результат достигается тем, что в электродвигатель, содержащий корпус, пакет статора с зубцами z_c и с многофазной обмоткой, магнитопровод ротора с зубцами z_p=z_c±2p и вал, введены 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 и ферромагнитные элементы цилиндров статора, а также зубцы магнитопровода и ферромагнитные элементы цилиндров ротора имеют свои одинаковые угловые положения.

Сущность заявленного изобретения поясняется на Фиг.1-Фиг.4, где:

Фиг.1 - поперечное сечение трехфазного синхронного электродвигателя;

Фиг.2 - продольное сечение трехфазного синхронного электродвигателя;

Фиг.3 - часть магнитной системы двигателя;

Фиг.4 - реализация изобретения в случае двигателя поступательного движения.

Здесь: 1 - корпус, 2 - пакет статора, 3 - многофазная обмотка, 4 - магнитопровод ротора, 5 - вал, 6 - полые цилиндры ротора, 7 - полые цилиндры статора, 8 - ферромагнитные элементы статора и ротора, 9 - немагнитные элементы статора и ротора, 10 - немагнитный диск, 11 - немагнитная втулка, 12 - статор, 13 - ротор, 14 - пакет статора двигателя поступательного движения, 15 - лайнер, 16 - пластина статора, 17 - пластина лайнера.

Пакет статора 2 установлен в корпусе 1 и имеет зубцы. В пазах статора размещена трехфазная обмотка 3. Магнитопровод ротора 4 размещен на валу 5 и имеет на наружной поверхности зубцы. Количество зубцов ротора z_p=z_c±2р, где z_c - количество зубцов статора, р - число пар полюсов. Между зубцами статора и магнитопровода ротора имеются чередующиеся коаксиальные полые цилиндры ротора 6 и статора 7, причем цилиндры ротора механически связаны с магнитопроводом ротора через немагнитный диск 10, а цилиндры статора крепятся к корпусу немагнитной втулкой 11, при этом зубцы пакета и ферромагнитные элементы 8 цилиндров 7 статора, а также зубцы магнитопровода и ферромагнитные элементы 8 цилиндров 6 ротора имеют свои одинаковые угловые положения.

На Фиг.3 приведена часть магнитной системы двигателя, на которой показаны силовые линии магнитного потока, проходящего через статор 12 и ротор 13.

Синхронный двигатель работает следующим образом. На обмотку статора 3 подается трехфазное напряжение, под действием которого в пакете статора 2 образуется вращающееся магнитное поле. Магнитный поток, проходя через зубцы статора и ферромагнитные элементы его полых цилиндров 7, притягивает к себе зубцы магнитопровода 4 и ферромагнитные элементы полых цилиндров 6 ротора. Таким образом, происходит равномерное вращение ротора двигателя.

На Фиг.4а показан плоский вариант синхронного двигателя известной конструкции. Сила магнитного тяжения определяется формулой

где S - площадь поверхности, на которую действует сила; В - магнитная индукция; μ₀ - магнитная постоянная. Сила, действующая на зубцы лайнера 15, зависит от площадей поверхностей, показанных жирными линиями.

На Фиг.4б показан двигатель с одной дополнительной пластиной статора 16 и одной дополнительной пластиной лайнера 17. Пластины статора и лайнера состоят из ферромагнитных и немагнитных элементов (ферромагнитные элементы заштрихованы). Количество зубцов соответствует количеству зубцов в случае двигателя на Фиг.4а, но против каждого зубца лайнера есть ферромагнитный элемент его пластины, на который действуют силы со стороны зубца и ферромагнитного элемента пластины статора. В результате общая сила будет в три раза больше.

Таким образом, введением дополнительных полых цилиндров статора и ротора получен синхронный электродвигатель с моментом, увеличенным в несколько раз, но при тех же габаритных размерах.

Синхронный электродвигатель, содержащий корпус, пакет статора с зубцами z_c и с многофазной обмоткой, магнитопровод ротора с зубцами z_p=z_с±2_p, где р - число пар полюсов, и вал, отличающийся тем, что введены 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 пакета и ферромагнитные элементы цилиндров статора, а также зубцы магнитопровода и ферромагнитные элементы цилиндров ротора имеют свои одинаковые угловые положения.