Трехфазный асинхронный редукторный электродвигатель

(505 Н 02 К 17/1 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Воронежский сельскохозяйственныйинститут им. К,Д.Глинки и Специальное конструкторское бюро систем промышленнойавтоматики Чебоксарского производственного объединения "Промприбор"(56) Микроэлектродвигатели для систем автоматики: Справочник./Под ред. Э.А,Лодочникова. - МЭнергия, 1969, с,135,Авторское свидетельство СССРМ 448554, кл, Н 02 К 17/12, 1974,(54)(57) 1, ТРЕХФАЗНЫЙ АСИНХРОННЫЙРЕДУКТОРНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ, содержащий статор и ротор в виде зубчатыхпакетов, между которыми расположеныкольцевые катушки, короткозамкнутую обмотку, магнитопроводы статора и ротора,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюупрощения конструкции, снижения трудоемкости изготовления и повышения КПД Изобретение относится к электрическим машинам малой мощности, а именно к тихоходным двигателям с электромагнитной редукцией частоты вращения, и может быть использовано, например, в системах автоматики,Известны асинхронные редукторные электродвигатели, которые состоят иэ зубчатого статора с числом зубцов 21, зубчатого ротора с числом зубцов 22 и двух независимых обмоток на статоре с числом полюсов Р 1 и Р 2. Одна из обмоток является обмоткой питания, а вторая замкнута накоротко через конденсатор. Во избежание непосредственЫ 1594656 А 1 двигателя, зубчатые пакеты статора и ротора выполнены с одинаковым числом зубцов, число их равно числу фаз, магнитопроводы выполнены общими для всех пакетов статора и ротора соответственно, пакеты ротора смещены друг относительно друга по окружности на 1/3 зубцового деления, статор и, ротор снабжены каждый дополнительным гладким пакетом, установленным в соответствующем магнитопроводе, обмотка первой фазы выполнена из одной катушки, размещенной между крайним и вторым зубчатыми пакетами статора, обмотки двух других фаз выполнены из двух катушек каждая, соединенных встречно и размещенных по торцам второго и третьего зубчатых пакетов, а между зубчатыми и гладкими пакетами статора и ротора расположены кольца из электроп роводного материала.2. Электродвигатель по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью обеспечения симметрии фаз, сечение проводов катушек двух фаз выполнено в два раза больше, чем сечение проводов катушки первой фазы. ной трансформаторной связи между обмотками отношение их чисел. полюсов должно быть четным числом 1 .Недостатком такого двигателя является наличие во вторичной обмотке конденсаторов, число которых равно числу фаз вторичной обмотки, При низкой (промышленной) частоте питания емкость конденсатора составляет значительную величину, а габариты конденсаторов становятся соизмеримыми или превосходят габариты двигателя, что и является ограничивающим фактором в применении таких двигателей, 1594656Наиболее близкими по технической сущности к предлагаемому являются асинхронные редукторные электродвигатели, между которыми расположены кольцевые катушки, а также содержащие короткозамкнутую обмотку, магнитопроводы статора и ротора 2 .Недостатками этого двигателя являются сложность конструкции, обусловленная наличием магнитосвязанных и магнитоизолированных магнитопроводов, что приводит к повышению трудоемкости производства, обязательное наличие немагнитного вала, наличие короткозамкнутой клетки на нескольких парах пакетов статора и ротора приводит к увеличенному расходу активных материалов и к повышению трудоемкости изготовления электромагнитной системы двигателя, относительно невысокое использование двигателя из-за сравнительно небольшой величины рабочего магнитного потока.Целью изобретения является упрощение конструкции, снижение трудоемкости изготовления и повышение КПД двигателя.Указанная цель достигается тем, что в трехфазном асинхронном редукторном электродвигателе, содержащем статор и ротор в виде зубчатых пакетов, между которыми расположены кольцевые катушки, коротко- замкнутую обмотку и магнитопроводы статора и ротора, зубчатые пакеты статора и ротора выполнены с одинаковым числом зубцов, число их равно числу фаз, магнитопроводы выполнены общими для всех пакетов статора и ротора соответственно, пакеты ротора смещены друг относительно друга по окружности на 1/3 зубцового деления, статор и ротор снабжены каждый дополнительным гладким пакетом, установленным в соответствующих магнитопроводах, обмотка первой фазы выполнена из одной катушки, размещенной между крайним и вторым зубчатыми пакетами статора, обмотки двух других фаз выполнены из двух катушек каждая, соединенных встречно и размещенных по торцам второго и третьего зубчатых пакетов, а между зубчатыми и гладкими пакетами статора и ротора расположены кольца из электропроводного материала.Сече ие проводов катушек двух фаз может быть выполнено в два раза больше, чем сечение проводов катушек первой фазы.Смещение пакетов может быть выполнено не на роторе, а на статоре.Иа фиг.1 изображен трехфазный асинхронный двигатель, общий вид; на фиг,2 - , схема соединений обмоток статора.Трехфазный асинхронный электродвигатель состоит из статора 1 с зубчатыми пакетами 3 - 4 и гладкого пакета 5, набран ных из листов электротехнической стали. Зубцы (не показаны) пакетов 2-4 совпадают между собой. Все пакеты статора 1 обьединены общим магнитопроводом 6 с продольной шихтовкой стальных пластин.Ротор 7 содержит зубчатые пакеты 8-10 и гладкий пакет 11, которые расположены на общем магнитопроводе 12, имеющем продольную шихтовку стальных пластин и расположенном на валу 13. Зубчатые пакеты 8-10 ротора 7 сдвинуты относительно друг друга в пространстве в одном направлении на 1/3 зубцового деления,Обмотка первой фазы статора 1 состоит из одной кольцевой катушки 14, обмотка второй фазы - из двух кольцевых катушек 15 и 16, расположенных по торцам пакета 3, а обмотка третьей фазы - из двух кольцевых катушек 17 и 18, расположенных по торцам пакета 4. Катушки 15 и 16, 17 и 18 соединены 20 встречно и выполнены из провода с сечением в два раза большим, чем в катушке 14. первой фазы, Все кольцевые катушки всех фаз имеют одинаковое число витков. Между пакетами 4 и 5 статора 1 и пакетами 10 и 11 ротора 7 расположены короткозамкнутые кольца 19 и 20 из электропроводного материала,Электродвигатель работает следующим 30 35 образом,Кольцевые обмотки каждой фазы возбуждают магнитный поток, который содержит составляющую, соответствующую равномерному приведенному зазору, и составляющую, обусловленную зубчатым строением статора и ротора, При равных числах зубцов статора и ротора обе составляющие магнитного потока являются униполярными и проходят по пути, показанному на фиг,1,Первая составляющая изменяется во времени с частотой питания и в двух фазах имеет временный сдвиг на угол + - л от 2 3 носительно потока первой фазы. Сумма первых составляющих магнитных потоков всех фаз равна нулю. Таким образом, непосредственная трансформаторная связь между. кольцевыми катушками 14-18 всех фаэ и короткозамкнутыми кольцами 19 и 20 отсут 50 ствует, что исключает в них потери мощности.Взаимная индуктивная связь обмотокстатора и короткозамкнутых колец 19 и 20 55 обеспечивается посредством второй (зубцовой) составляющей магнитного потока, которая изменяется во времени с частотой питания, в двух фазах относительно первой имеет сдвиг на угол + - л и модулирована23по амплитуде с частотой 22 а 2, где 22 - число зубцов ротора (статора); вр - угловая частота вращения ротора, Вследствие пространственного сдвига зубчатых пакетов 8,9 и 10 ротора на 1/3 зубцового деления, мо дуляция зубцового потока во второй и третьей фазах происходит с запаздыванием по фазе на + - л относительно модуляции23в первой фазе, 10Модулированный по амплитуде зубцовый поток каждой фазы равен сумме двух составляющих, которые имеют частоты в+22 а 2 и а - 22 вт, где и - угловаячастота питания. 15Иэ-эа относительного сдвига между собой зубчатых пакетов ротора на 1/3 зубцового деления сумма составляющих зубцового потока с частотой в+ 22 аа равна нулю, а поток статора, сцепляющийся с 20 кольцами 19 и 20, изменяется с частотой шЯа =(в - 2 гю), где Зд - скольжение . зубцовых полей ротора относительно статорав - 2 в 25ЗгЧастота ЭДС и токов, индуктированных в кольцах 19 и 20 этим потоком, равна Зг в. Взаимодействие токов колец 19 и 20 с зубцовым магнитным потоком, изменяю щимся с частотой в - 22 а 2 и сцепленным с кольцами, создает асинхронный вращающий момент. Ротор двигателя вращается со. скоростьющ = - (.1 - Зг)22илип 2 = 1 - Зд ) об/мин,60122На.фиг,2 показана схема соединений 40фазных кольцевых катушек 14 - 18, где "Н" и"К" - начало и конец каждой катушки,При вращении ротора происходит модуляция магнитного потока и в катушках статоранаводится ЭДС, часть которой имеет 45прямое следование и уравновешивает напряжение на катушках, а частьимеет нулевсе следование. Во избежание потерь мощности в обмотке от токов нулевого следования она должна быть соединена звездой (фиг.2).Предлагаемый электродвигатель по сравнению с известными имеет следующие преимущества; более простую конструкцию и меньшую трудоемкость изготовления изза меньшего числа пакетов статора и ротора, из-за отсутствия магнитной изоляции пакетов, немагнитного вала, короткозамкнутых обмоток на каждой паре магнитзизолированных пакетов, гораздо проще короткоэамкнутое кольцо, изготовленное штамповкой, литьем под давлением или сваркой из проволоки; электродвигатель имеет более высокое использование магнитного потока и больший КПД вследствие того, что переменная составляющая магнитного потока каждой фазы, обусловленная зубчатым строением воздушного зазора, является в пространстве униполярной, а не разноименнополюсной. Иэ-за этого рабочий магнитный поток эубцовых полей, пропорциональный переменной составляющей магнитной проводимости зубчатого зазора при одинаковых нс обмоток, увеличивается примерно в л раз.Использование изобретения позволяет впервые получить тихоходный асинхронный редукторный двигатель, не имеющий во вторичной цепи конденсаторов, простой и не трудоемкий в производстве, имеющий наибольший КПД по сравнению с известнымианалогами. Выполнение вторичной обмотки не в виде кольца, а в виде многовитковой обмотки позволяет регулировать скорость вращения и величину пускового момента путем введения во вторичную цепьдобавочного активного сопротивления.Применение асинхронных редукторных двигателей обеспечивает экономический эффект за счет устранения промежуточного звена между электродвигателем и исполнительным органом - понижающего механического редуктора, что повышает надежность и срок службы электропривода.1594656 орректор Н,Король Редактор И,Шмаков Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 оставитель В.Трегубовехред М.Моргентал каз 2836 Тираж 444ВНИИПИ Государственного комитета.по изоб113035, Москва, Ж, Ра Подписноетениям и открытиям при ГКНТ СССРская наб., 4/5