Синхронный электродвигатель

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕПЛЬСТВУ Союз Советскик Социвлистическик Республик(61) Дополнительное к авт. свид-ву р 547929 (22) Заявлено 16,1277 (21) 2553438/24-07 с присоединением заявки Мф(51)М. Кл. Н 02 К 21/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий. 323 (088, 8) Дата опубликования описания 3006,80(54) СИНХРОННЫЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ Изобретение относится к электрическим машинам, а именно к синхронным электродвигателям с постОянным магнитом и пусковым устройством.Известны синхронные электродвигатели по основному авт, св. Р 547929, содержащее статор, крышки и ротор, на валу которого установлен с возможностью вращения кольцевой магнитопровод с короткозамкнутой обмоткой, причем вал электродвигателя связан с укаэанным магнитопроводом посредством понижающего передаточного механизма,Недостатком электродвигателя по авт, св. М 547929 является низкий КПД при эксплуатации в режимах переменных нагрузок. Этот недостаток обусловлен тем, что при изменении нагрузки на валу скольжение коротко замкнутой обмотки относительно поля статора остается неизменным, поэтому момент, развиваемИ короткозамкнутой обмоткой, не меняется при изменении нагрузки на валу. Если момент нагрузки на валу равен номинальному, то одна часть укаэанного ьюмента покрывается за счет движущего момента, развиваемого короткозамкну 30 той обмоткой, а вторая часть - за счет движущего момента постоянного магнита.При дальнейшем уменьшении момента нагрузки возможен переход постоянного магнита в генераторный режим.В этих условиях (т.е. при уменьшении нагрузки на валу по сравнению с номинальной нагрузкой) имеет место непропорциональное распределение потерь в машине. Так, потери в коротКозамкнутой обмотке остаются постоянными из-за постоянного скольжения И не снижаются при уменьшении ьюмента на валу (в отличие от обычных асинхронных двигателей), Кроме того, при малой нагрузке на валуизбыточнаячасть момента, развиваемого короткозамкнутой обмоткой, расходуется на то, чтобы обеспечить генераторный режим работы постоянного магнита, т.е, является дополнительным источником потерьТаким образом, КПД машины при эксплуатации в режиме малых момен.ов сильно уменьшается.Целью настоящего изобретения является повышение КПД синхронного электродвигателя при работе в режимах60 65 переменных нагрузок, т. е. при эксплуатации в широком диапазоне моментов на валу. Укаэанная цель достигается тем, что в расточке статора размещен дополнительный кольцевой постоянный магнит-датчик, установленный с возможностью поворота относительно кольцевого магнитопровода и вала, на валу установлен с возмож ностью поворота торцовый профилированный кулачок, сцепленный с магнитом-датчиком посредством синхронной зубчатой передачи, а одно из колец понижающего передаточного механизма установлено на валу с возможностью ,осевого перемещения посредством упругого элемента и снабжено штырем, прилегающим одним концом к профилю кулачка.Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлен поперечный разрез синхронного электродвигателя.Электродвигатель содержит статор ный пакет 1, корпус 2 с крышками 3 и 4. На валу 5 ротора укреплен постоянный магнит б и установлен кольцевой магнитопровод 7 с короткоэамкнутой обмоткой б на подшипниках 9.Кроме того, на валу 5 установлено с воэможностью осевого перемещения фрикционное колесо 10, сцепленное с фрикционным диском 11. С этим же диском 11 сцеплено фрикционное колесо 12, которое жестко связано с кольцевым магнитопроводом 7 (а следовательно, и с короткоэамкнутой обмоткой 8), Фрикционный диск 11 установлен с воэможностью вращения в рычаге 13, положение которого фиксируется винтом 14. Прижатие фрикционного диска 11 к колесам 10 и 12 осуществляется пружиной 15 и шаровой опорой 16.На ступице фрикционного колеса 12 установлено с возможностью вращения относительно последнего зубчатое колесо 17, на котором закреплен постоянный магнит-датчик 18. На валу 5 установлено зубчатое колесо 19, имеющее возможность поворота относительно вала 5. Торец зубчатого колеса 19 является профилированным, т.е, колесо 19 своим торцом выполняет функцию торцового профилированного кулачка.Колеса 17 и 19 связаны посредством двухвенцового колеса 20, вращающегося на оси 21. Колеса 17 и 19 имеют равные числа зубцов, т. е. пере" даточное отношение от колеса 17 к колесу 19 равноединице , что обеспечивает синхронную связь колес 17 и 19.Фрикционное колесо 10 имеет возможность аксиального перемещения: относительно вала 5. На колесе 10 закреплен штырь 22. С помощьюпружины 23 колесо 10 отжимается вправо ро 5 0 15 20 25 30 35 40 45 50 55 упора штыря 22 в профилированный торец зубчатого колеса 19, Передаточное отношение фрикционного вариатора, состоящего иэ фрикционных колес 10, 12 и диска 11, зависит от положения колеса 10 на валу 5. При перемещении колеса 10 влево указанное передаточное отношение увелйчивается (приближается к единице).Постоянные магниты 6 и 18 имеют одинаковую частоту вращения (в установившемся режиме), равную частотевращения магнитного поля статора,однако при уменьшении нагрузки на валу угол отставания постоянного магнита б от магнитного поля статора будет изменяться, поскольку постоянный магнит б обеспечивает ту или иную часть нагрузки, в то время как угол отставания магнита-датчика 18 от магнитного поля статора не зависит от нагрузки на валу, т.к. магнит-датчик 18 установлен на валу с возможностью поворота и, следовательно, не воспринимает нагрузку. Следовательно, между осями постоянных магнитов б и 18 имеет место угол рассогласования, зависящий от нагрузки.При уменьшении нагрузки на валу угол рассогласования между осями магнитов б и 18 уменьшается. Угловое положение зубчатого колеса 19 относительно фрикционного колеса 10 полностью адекватно угловой ориентации магнита 18 относительно магнитадатчика б, поскольку колесо 19 связано с магнитом 18 синхронной связью (передаточное отношение от колеса 17 колесу 19 равно единице,т.е, колесо 19 как бы неподвижно относительно магнита 18), а колесо10 может лишь скользить вдоль вала5 по шпонке 24, но поворачиваться относительно вала 5 и магнита-датчика б колесо 10 не может. Следовательно, с уменьшением нагрузки на валу меняется угловая ориентация колеса 10 относительно колеса 19. Атак как левый торец колеса 19 выполнен профильным, то с уменьшением нагруэки на валу штырь 22 скользитпо профилированному торцу, вследствие чего происходит перемещение колеса 10 (влево относительно вала 5) что обуславливает увеличение передаточного отношения (последнее приб-.лижается к единице). Благодаря этому при надлежащем выполнении профиля торцового кулачка долевое участие короткоэамкнутой обмотки 8 и постоянного магнита бв развиваемом моменте остается постоянным, поскольку скольжение короткоэамкнутой обмотки равно разности междуединицейи указанным выае передаточным отношением, а с уменьшением скольжения будет уменьшаться744860 формула изобретения 7 . И Ю 70 И Составитель В. Трегубовдактор В. Левятов Техред О, Легеза Корректор Н горук 1 Тираж 783ЦНИИПИ Государственногопо делам изобретений13035, Москва, Ж,Подписноекомитета СССРоткрытийушская наб., д. 4/5 аказ 367 илйал ППП фПатентф, г. ужгород, ул. Проектн также и момент, который обеспечивает короткоэамкнутая обмотка 8.Таким образом, при понижении нагрузки по сравнению с номинальной режим работы постоянного магнита б будет оставаться двигательным, тогда как конструкция по авт. св, В 547929 в этом случае обеспечивает генераторный режим работы постоянного магнита б (явно неэкономичный режим), т.е, повысить КПД при режимах перемещенных нагрузок. Синхронный электродвигатель поавт. св. В 547929, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повьааения КПД при работе в режимах переменных нагрузок, в расточке статораразмещен дополнительный кольцевойпостоянный магнит-датчик, установ"ленный с возможностью поворота относительно кольцевого магнитопроводаи вала, на валу установлен с воэможностью поворота торцовый профилированный кулачок, сцепленный с магни.том-датчиком посредством синхроннойзубчатой передачи, а одно иэ колеспонижающего передаточного механизмаустановлено на валу с возможностьюосевого перемещения посредством упругого элемента и снабжено щтырем, 15 прилегающим одним концом к профилюкулачка.