Синхронный электродвигатель

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКРМУ СВИ ЕТЕПЬСТВУ

Союз Соаетскик

Социалистическик

Республик

<»>858183 (61) Дополнительное к авт. саид-ву(22) Заявлено 2б0979 (21) 2821029/24-07 с присоединением заявки HP— (23) Приоритет—

Опубликовано 230881. Бюллетень Но 31

Датаопубликованияописания 230881 (51}М. Кл 3

Н 02 К 19/10

Государствеииый комитет

СССР по делам изобретеиий и открытий (53} УДК 6 21. 313. .323(088.8) 1.

Специальное конструкторское бюро систем промыйцтенной " . автоматики Чебоксарского производственного объединенйя

"Промприбор" (72) Авторы изобретения

Н.Н.Голиков, В.Л.Алексеев, Г.Д. Григорьев, О.A.Ãóùèíà, В.Н.Погодин и К.Е.Кудряшов (71) Заявитель (54) СИНХРОННЫИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

Изобретение относится к электрическим машинам, а именно к синхронным электродвигателям с переменным магнитным сопротивлением и может най5 ти применение в различных отраслях народного хозяйства, в частности в приводе электрических исполнительных механизмов (ЭИМ) как с постоянной скоростью перемещения выходного органа ЭИМ, так и двухскоростных ЭИМ. Известны синхронные электродвигатели, содержащие зубчатый ротор и зубчатый статор с индукционными обмотками, например синхронный редук- 15 торный электродвигатель реактивного типа, с радиальным и осевым возбуждением.

Скорость вращения ротора электродвигателей с осевым или радиальным 20 возбуждением определяется по формуле:

60 и г = 2<+ Р

2д, где 1 — частота сети, 2 2 - число зубцов статора, ро- 2

4 1 тора)

Р— число пар полюсов обмотки статора.

Скорость вращения ротора сийхронных редукторных электродвигателей ре" 30 активного типа определяется из сле дующего выражения:

120 f, п - 2 2 =2 +2о.

Из приведенных формул видно что,. скорость синхронных редукторных электродвигателей с радиальным.и осевым возбуждением, а также реактивного типа зависит от частоты питчйкцей сети и изменение их скорости вращения . возможно только посредством регулирования частоты источника питания (1) .

Однако для того чтобы получить из электродвигателя с радиальным или осевым возбуждением электродвигатель реактивного .типа .(т.е. со скоростью в два раза большей), необходимо изменить количество полюсов обмотки статора и количество зубцов ротора.

Таким образом, в редукторных электродвигателях с осевым или радиальным возбуждением изменить скорость вращения ротора посредством введения простого устройства не представляется возможным.

Известны синхронные электродвигатели с двойной редукцией скорости, содержащие зубчатый статор с индукционными обмотками и два зубчатых

858183 ротора, расположенных коаксиально в расточке статора, причем каждый ротор имеет свою скорость вращения. Электродвигатель может. иметь как электромагнитное, так и магнитоэлектрическое осевое или радиальное возбуждение (2J.

Недостатком таких электродвигателей является то, что для сопряжения выходных валов электродвигателя с валом привода требуется дополнительное механическое переключающее устройство, о способное попеременно передавать вращение с одного из двух выходных валов электродвигателя, что усложняет конструкцию электропривода в целом.

Известен также синхронный электродвигатель, содержащий ротор с зубцами,15 статор с полюсами, на внутренней поверхности которых выполнены зубцы с многофазными обмотками. Фазы содержат параллельные ветви, каждая из которых выполнена из отдельных катушек, . соединенных между собой и с вентилем, параллельные ветви фаз распоЛОжены под углом 2Я/ и; где n - любое целое число (3 ).

Однако вторую скорость вращения в электродвигателе можно получить только за счет источника питания с регулируемой частотой, кроме того, в нем имеет место наличие большого количества вентилей, усложняющее конструкцию.

Цель изобретения расширение Функциональных возможностей, а именно получение второй скорости вращения и уменьшение количества вентилей.

Поставленная цель достигается тем, З5 что катушки параллельной ветви одной фазы расположены на двух соседних полюсах и включены встречно, каждые две параллельные ветви фазы подключены к сети через вентиль, параллельно ф© которому включен ключ, а количество зубцов ротора Z и количество зубцов статора Z связаны соотношением

2(+ и °

На фиг. 1 представлена электричес- кая схема двенадцатиполюсного электродвигателя в трехфазном исполнении, обмотки электродвигателя соединены в звезду. При переключении скорости электродвигатель по этой схеме меняет и направление вращения; на фиг.

2 - электрическая схема подключения электродвигателя к сети для случая, когда электродвигатель сохраняет направление вращения ротора прй переключении скорости. на фиг. 3 — временная зз диаграмма работы электродвигателя при разомкнутых ключах; на фиг. 4 — временная диаграмма работы электродвигателя при замкнутых ключах.

Электродвигатель содержит статор 1 ) с полюсами 2 — 13, гребенчатой формы, число зубцов на гребенке (не показаны) может быть равно единице и более.

На каждом полюсе 2 — 13 расположе ны катушки 14 — 25. Ротор 26 выполнен с радиальными зубцами 27 — 40. В параллельных ветвях катушек 14 — 25 одной фазы расположены на двух соседних полюсах 2 — 13 и включены встречно.

Магнитный поток, создаваемый ими замыкается только по своим полюсам 2

13. Параллельная ветвь этой же фазы расположена на диаметрально прОтивОположных полюсах 2 — 13. Ветви одной фазы включены параллельно и подсоединены к сети через вентиль 41, параллельно которому включен ключ.

Работает электродвигатель следующим образом.

При разомкнутых. ключах в момент включения в сеть t (фиг.3) взаимное положение зубцов статора 1 и ротора

26 следующее. Зубцы 39, 40, 32 и 33 ротора 26 расположены симметрично по отношению к полюсам 12, 13, б и 7 статора 1, соответственно зубцы 27, 28, 34 и 35 ротора 26 сдвинуты по отношению к полюсам 2, 3, 8 и 9 статора 1 на 1/3 зубцового деления, зубцы 29, 30, 36 и 37 ротора 26 сдвинуты по отношению к полюсам 4, 5, 10 и

11 статора 1 на 2/3 зубцового деле1 ния и т. д. Итак, в момент времени

t поток, создаваемый катушками 24 и

25 замыкаются по соответствующим полюсам 2 — 13 статору 1,воздушным зазорам, зубцам 39 и 40 ротора 26 и ротору 26. Аналогично проходит поток, создаваемый катушками 18 и 19. За счет разности проводимостей под полюсами 12(б) и 13(7)создается тангенциальная составляющая силы, поворачивающая ротор 26 в такое йоложение, когда проводимости под полюсами 12 и

13 (6 и 7) выравниваются.

В момент времени t ток протекает по катушкам 14, 15 и 20, 21 и поток, создаваемый ими, замыкается по соответствующим полюсам 2,3 и 8,9 и зубцам 27, 28 и 34, 35 ротора 26. Электромагнитные силы поворачивают ротор

26 в такое положение, когда проводимости под полюсами 2 — 13 выравниваются. В момент времени t< .электрическое состояние катушек 14, 15 и 20, 21 не изменяются. В результате от момента времени сО до tg ротор 26 поворачивается на 1/3 зубцового деления.

Аналогйчно за время tg - t4 Ротор

26 поворачивается еще на 1/3 зубцового деления. Как видно из временной диаграммы, (фиг. 3) за один период сетового напряжения ротор 26 электродвигателя поворачивается на одно зубцовое деление.

При замкнутых ключах (фиг. 2) в момент включения электродвигателя в сеть й, (фиг.4) напряжение подается на катушки двух фаз 22, 23, (16, 17) и 24,.25 (18, 19) Действующая в зазоре суммарная магнитодвижущая сила создает тангенциальную силу, которая поворачивает ротор 26 в такое положе858183 ние, при котором проводимость под полюсны 10, 11 (4, 5) н 12, 13 (6, 7) выравнивается. В момент времени напряжение подается на катушки 14, 15 (20, 21) и 16, 1 7 (22, 23).Суммарная магнитодвижущая сила создает тангенциальное усилие, поворачивающее ротор 26 в такое положение, при котором проводимости под полюсами 2, 3 (8, 9) и 4, 5 (10, 11 выравнивается, т.е. ротор 26 за промежуток времени ,поворачивается на 1/3 зубцового деления. В момент времени t напряжение подается на обмотки 14, 15 (20, 21) и 24, 25 (18, 19), и также„ как и в момент времени t ротор 26> поворачиваясь на 1/3 эубцового деле- ния, занимает новое положение равновесия. Аналогично в момент времени ез, t+, t<, t< ротор 26 каждый Раз поворачивается иа 1/3 зубцового деленкя. 26

Иэ временной диаграф следует (фиг. 4), что за один период сетевого напряжения ротор 26 электродвигателя поворачивается на два зубцовых деле- Я ния, т.е. вращается с двойной скоростью.

Таким образом, в предлагаемом эле ктрожвигателе вторая скорость вращения получена путем простой электрической комМутации и по сравнению с известным в схеме уменьшено вдвое количество вентилей. формула изобретения

Синхронный электродвигатель со I. держащий ротор с зубцами, статор с полюсами, на внутренней поверхности которых выполнены зубцы и многофазными обмотками, фазы содержат параллельные ветвл, каждая из которых выполнена из отдельных катушек, соединенных между собой и с вентилем, параллельные ветви фаз расположены под углом Щ )н, где n — любое целое число, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, а именно получения второй скорости вращения и уменьшения количества вентилей, катушки параллельной ветви одной фазы расположены на двух соседних полюсах и включены встречно, каждые две параллельные ветви фазы подключены к сети через вентиль, параллельно которому включен ключ, а количество зубцов ротора Z< sr количество зубцов статора Z, связаны соотношением Z<-Z<+n..

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Иикроэлектродвнгатели для систем автоматики. Справочник под ред.

Лодочникова Э.A. и др. М., "Энергия", 1969, с. 177 — 184.

2. Каасик П.Ю. Тихоходные беэредукторные микроэлектродвигатели. Л., "Энергия", 1974, с.19.

3. Патент Франции В 2272519, кл. Н 02 К 19/24, 1975..

858183

Э д gg e se st sz и > r s л ю3 ®

Ротор 6иоменщ оремени Оо

27 Z8 гю М Л уг ЯЗ 3Ф S5 R 87 М

Ротор о момент бременит, Фр

gg уу щ уу gg py gg Р1 82 ЯЯ Ж

Ро,тор о момент бремени 4у, Фц

И О Ю 87 28 ЯУ Ю f1 3Z Р ЭФ H Ж Р

Ротор о момент оремени tg, Cg.

Фиа3

858183

И 27 gS e Z P SZ aa X

Ротор и момент бремени t<

37 g8 О 4д 27 28 2Ó Уд 31 в2 ЯЗ Ж 3

Ротор о момент бремени Ф о7 Я Я 4g 27 2о Z9 М Л N И Ж У Ж

Ротор о момент времеии1р

У N Ж at z9 Ю л ю и М У 3f

Ротер о момент бремени t и

Ротор о ьтомент времени t

28 H Я Л 12 33 84

Ро пор и момент 5ремеии tg

У9 Ж 21 2о Ю М 31 32 ЗЗ . И Ф 7 @

Ротор момен ремеии tg

Составитель В.Трегубов

Редактор Н.Кончицкая Техред A. Ач Корректор Ю. Макаренко

Заказ 7263/89 Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4