Синхронный редукторный электродвигатель

, 171 ЗО 77 А 5 Н 02 Р 19/00ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКО ИДЕТЕЛ ЬСТВ Угг77 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Патент ФранцииК. 2272519, кл. Н 02 К 19/24, 1975.Куракин А,СЛодочников Э.А. и Юферов Ф,М. Синхронный редукторный электродвигатель с осевым возбуждением, - Электротехника, 1967, М 6.(54) СИНХРОННЫЙ РЕДУКТОРНЫЙ ЭЛЕКТРОД В И ГАТЕЛ Ь(57) Изобретение относится к электрическим машинам малой мощности, а именно к синхронным двигателям с электромагнитной редукцией, Цель изобретения - снижение трудоемкости изготовления, уменьшение его массы и осевого габарита. Синхронный редукторный электродвигатель, содержащий немагнитный корпус 1, зубчатый статор 2 с обмоткой и безобмоточн ый зубчатый ротор 27. Числа зубцов ротораб и статора отличаются на число пар полюсов обмотки, статор выполнен явнополюсным, каждый из полюсов имеет зубцовую гребенку, каждая фаза обмотки выполнена из двух параллельных ветвей, каждая ветвь объединяет катушки полюсов одноименной полярности, в параллельные ветви каждой фазы включены диоды встречного направления, Снижение трудоемкости изготовления, уменьшение веса и осевых размеров двигателя, обеспечивается за счет того, что число явновыраженных полюсов статора выполнено кратным произведению удвоенного числа полюсов на число фаз обмотки,катушки обмотки статора расположены на половине полюсов статора через один полюс, Улучшение пуска и синхронизации двигателя достигается тем, что на каждом из полюсов, свободном от катушек обмотки питания, расположены дополнительные катушки, которые соединены между собой последовательно и согласно и замкнуты накоротко. 2 ил.гИзобретение относится к электрическим машинам малой мощности и может быть использовано для создания тихоходных синхронных электроприводов.Известны двухобмоточные синхронные редукторные электродвигатели интерференционного типа, состоящие из зубчатого статора с двумя обмотками и безобмоточного зубчатого ротора. Зубцовый шаг статора не равен зубцовому шагу ротора. Обмотки имеют разные числа полюсов, исключающие их непосредственную трансформаторную связь. Одна из обмоток многофазная и является обмоткой питания, а другая подключена к источнику постоянного тока и является обмоткой синхронизации. В таких двигателях зубцовое поле является результатом интерференции большого числа зубцовых гармоник, из которых лишь незначительная часть используется в качестве рабочих магнитных полей. Недостатками таких двигателей являются большие габариты. из-за наличия на статоре двух обмоток и сравнительно низкий КПД из-за неполного использования энергии зубцовых магнитных полей,К электродвигателям интерференционного типа относятся и тихоходные электродвигатели на зубцовых гармониках поля, состоящие из зубчатого статора с явновыракенными полюсами и безобмоточного зубчатого ротора. Зубцовый шаг статора не равен зубцовому шагу ротора. На полюсах статора расположены катушки многофазной обмотки, Любая фаза этой обмотки состоит из двух параллельных ветвей, каждая из которых обьединяет катушки полюсов одноименной полярности, В параллельных ветвях обмотки включены диоды встречного направления.Переменные составляющие выпрямленных токов фаз создают в зазоре вращающуюся намагничивающую силу, а НС от постоянных составляющих выпрямленных токов синхронизируют двигатель при низкой скорости вращения ротора. Таким образом, одна и та же обмотка выполняет функции двух обмоток - переменного и постоянного токов, что ведет к уменьшению габаритов машины.Недостатком такого двигателя является низкий КПД, который обусловлен неполным использованием энергии зубцовых магнитных полей.Известен также синхронный редукторный электродвигатель с осевым возбуждением, состоящий из зубчатого статора с многофазной обмоткой питания, безобмоточного зубчатого ротора. Число зубцов ротора отличается от числа зубцов статора начисло пар полюсов обмотки, кольцевого по 5 стоянного магнита с осевой намагниченностью и ферромагнитных щитов и корпуса,являющихся частью магнитопровода постоянного магнитного потока,Вследствие униполярности НС воз 10 душного зазора между статором и ротором от постоянного магнита зубцовоеполе ротора не является результатом интерференции большого числа зубцовыхгармоник, а является чисто гармониче 15 ским по всему периметру воздушного зазора и его энергия полностьюиспользуется в процессе электромеханического преобразования энергии,Поэтому и КПД такого двигателя выше,20 чем КПД машин интерференционноготипа.Недостатками известного двигателяявляются его большие масса и осевые размеры из-за ферромагнитных подшипнико 25 вых щитов, корпуса и наличия на щитахпостоянных магнитов или обмоток возбуждения, высокая трудоемкость изготовления, обусловленная сборкой пакетовжелеза статора, механической обработкой30 щитов и корпуса, а также высококлассноймеханической обработки сопрягаемых поверхностей статора и корпуса,Цель изобретения - снижение трудоемкости изготовления двигателя и35 уменьшение его массы и осевого габа/рита,Указанная цель достигается тем, что всинхронном редукторном электродвигателе, содержащем немагнитный корпус, яв 40 нополюсный зубчатый статор смногофазной обмоткой питания и безобмоточный зубчатый ротор, при этом какдая фаза обмотки пйтания выполнена издвух параллельных ветвей, в каждую ветвь45 которой включены катушки полюсов одноименной полярности, в параллельных ветвях каждой фазы включены встречнонаправленный диоды, а разница чисел зубцов ротора и статора равна числу пар по 50 люсов обмотки согласно изобретению,число явновыраженных полюсов статоравыполнено кратным произведению удвоенного числа полюсов на число фаз обмотки, катушки обмотки питания размещены55 на половине полюсов через один, а катуш-ки остальных полюсов соединены междусобой последовательно согласно и замкнуты накоротко,В предложенном двигателе каждый полюс статора, свободный от катушек обмоткипитания, выполняет роль осевого магнитопровода постоянного потока, как это имеетместо в прототипе. По аналогии с прототипом, в котором поверхности статора и ротора являются униполярными и 5разноименными, свободные от обмотокпитания полюса в заявленном двигателетакже имеют одноименную полярность, нопротивоположную полярности полюсов скатушками. Это обеспечивает возможность избавиться от ферромагнитных материалов для щитов и корпуса двигателя,значительно сократить механическую обработку и использовать для них немагнитные металлы, а также прогрессивные 15методы формообразования (литье поддавлением, прессование и штамповку). Засчет этого значительно снижены трудоемкость изготовления, масса и осевые габариты двигателя. 20На фиг, 1 показан предложенный двигатель, поперечное сечение; на фиг, 2 - схемасоединений полюсных катушек одной фазыобмотки с диодами,Неподвижная часть трехфазного.двигателя представляет собой корпус 1 из алюминиевого сплава, в котором залит пакетжелеза статора 2. Статор 2 имеет явновыраженные полюса 3-14, Часть полюсов (назовем их главными) 3, 5, 7, 9, 11 и 13 имеет на 30себе катушки 15 - 20 обмотки питания. Остальные полюса (назовем их дополнительными) 4, 6, 8, 10, 12, 14 выполняют рольмагнитопровода постоянного потока; наних размещены катушки 21 - 26, Каждый из 35явновыраженных полюсов 3 - 14 имеет зубцовую гребенку. Причем с целью обеспечения непрерывности и гармоничностифункции магнитной проводимости зубцового слоя статора по всему периметру расточки статора зубцовый шаг и раскрытие пазовстатора по этому периметру должны бытьпостоянными.Зубчатый ротбр 27 имеет число зубцовгг, которое отличается от числа зубцов статора к 1 на число пар полюсов обмотки рпитания. 1 г-г 1 1=р50Каждая фаза обмотки питания состоит из двух параллельных ветвей. В каждую ветвь включены катушки полюсов одноименной полярности, например 15 и 18, а следовательно, с ними диоды 28 и 29 встреч ного направления (фиг. 2).Принцип действия предлагаемого двигателя состоит в следующем.При включении двигателя в сеть в параллельных ветвях его обмотки протекают выпрямленные однополупериодные токи, каждый из которых равен сумме постоянной и переменной составляющих.Первые гармоники переменных составляющих выпрямленных токов имеют набольшие значения и, протекая по катушкам 15 - 20 главных полюсов фаз, создают вращающуюся НС двигателя с числом пар полюсов р.Постоянные составляющие выпрямленных токов в каждой из параллельных ветвей фаз имеют противополокные знаки и при протекании по катушкам 15 - 20 главных полюсов создают НС двигателя, которая для всех главных полюсов 3, 5, 7, 9, 11, 13 является одноименной (униполярно). Эта НС по отношению к дополнительным. полюсам 4, 6, 8, 10, 12, 14 также является униполярной, но с противоположным знаком,Вращающаяся НС, созданная переменными токами фаз, воздействуя на магнитную проводимость зубчатого воздуш ного зазора, возбукдает ма гн итные потоки прямого, обратного и нулевого следования, Поток прямого следования обусловлен магнитной проводимостью равномерного приведенного воздушного зазора и проходит по главным полюсам, по зубцам и ярму статора и ротора, Поток обратного следования обусловлен магнитной проводимостью зубцового слоя статора и ротора и проходит по тем же участкам магнитопровода, что и поток прямого следования.Магнитный поток нулевого следования обусловлен магнитной проводимостью зубцового слоя статора и ротора и проходит через воздушный зазор от главных полюсов 3, 5, 7, 9, 11, 13 к дополнительным полюсам 4, 6, 8, 10, 12, 14, Величина этого потока равна половине (или меньше) магнитного потока прямого следования, Поскольку по главным полюсам 3 - 13 проходят все три составляющие магнитного потока, а по дополнительным полюсам 4 - 14 - только поток нулевого следования, то с целью выравнивания магнитной нагрузки ширина каждого дополнительного полюса 4 - 14 должна быть выбрана намного меньше ширины главного полюса и равной (или меньше) одному зубцовому делению статора,Магнитные потоки прямого и обратного следования индуктируют в катушках 15 - 20 главных полюсов 3 - 13 ЭДС такого же следования, которые принимают участие в общем энергетическом балансе и определяют полезную мощность и механические характеристики двигателя.1713077 35 40 45 50 При скорости вращения ротора, рав- ной магнитный поток нулевого следования постоянен и взаимодействует с постоянным магнитным потоком, обусловленным постоянными составляющими выпрямленн ы х токов и магнитной проводимостью равномерного приведенного зазора, создавая синхронный момент.Катушки 21 - 26 дополнительных полюсов 4 - 14 соединены между собой последовательно согласно и замкнуты накоротко, Поток нулевого следования, возбужденный катушками главных полюсов, индуктирует в катушках дополнительных полюсов ЭДС и ток нулевого следования с частотой и=2 ш. Этот ток взаимодействует с потоком прямого следования от катушек главных полюсов и создает асинхронный момент, который пускает двигатель и приводит ротор во вращение со скоростьюв 2 = (1 - Я,),где Я - скольжение зубцовых полей,За счет совместного действия синхронного и асинхронного моментов улучшается пуск и увеличивается момент входа двигателя 8 синхронизм. Предложенный электродвигатель посравнению с прототипом имеет значительно меньшую трудоемкость изготовления, меньшие массу и осевые габаритьь Исполь зование изобретения позволит создать болеедешевый и эффективный в производстве и эксплуатации синхронный редчкторный электродвигатель и расширить область его применения.10 Формула изобретения Синхронный редукторный электродвигатель, содержащий немагнитный корпус, явнополюсный зубчатый статор с мно гофазной обмоткой питания и безобмоточный зубчатый ротор, при этом каждая фаза обмотки питания выполнена из двух параллельных ветвей, в каждую ветвь которой включены катушки полюсов одноименной 20 полярности, в параллельных ветвях каждойфазы включены встречно направленные диоды, а разница чисел зубцов ротора и статора равна числу пар полюсов обмотки, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения 25 трудоемкости изготовления, массы и осевого габарита, число явновыраженных полюсов статса выполнено кратным произведению удвоенного числа полюсовна число фаз обмотки, катушки обмотки пи тания размещены на половине полюсов через один, а катушки остальных полюсов соединены междусобой последовательно согласно и замкнуты накоротко.1713077 28 3 40 50 оставитель А.Куракинехред М.Моргентал Корректор Л,Пата актор М.Келемеш оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 1 каз 543 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5