Синхронный электродвигатель

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕПЬСТВУ Союз Сфаетскик Социалистическик Республин(51) М. Кл. Н 02 К 19/10 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(53) УДК 621. 313. ,323(088.8) Р ФСпециальное конструкторское бюро систем промыйценной ".автоматики Чебоксарского производственного объединенйя(54) СИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ Изобретение относится к электрическим машинам, а именно к синхронным электродвигателям с переменным магнитным сопротивлением и может най 5 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 изубчатый статор с индукционными обмотками, например синхронный редукторный электродвигатель реактивноготипа, с радиальным и осевым возбуждением.Скорость вращения ротора электродвигателей с осевым или радиальным 20возбуждением определяется по Формуле:60о 2 - 2,+ Р,2 д,где 1 - частота сети;2 2 - число зубцов статора, ро,1 фтора;Р - число пар полюсов обмоткистатора,Скорость вращения ротора сийхронных редукторных электродвигателей ре" 30 активного типа определяется из следующего выражения:20П2:2 +21 ъ,Из приведенных формул видно что,.скорость синхронных редукторных электродвигателей с радиальным и осевымвозбуждением, а также реактивноготипа зависит от частоты питчйщей сети и изменение их скорости вращениявозможно только посредством регулирования частоты источника питания 11 .Однако для того чтобы получить изэлектродвигателя с радиальным илиосевым возбуждением электродвигательреактивного типа ,(т.е. со скоростьюв два раза большей), необходимо изменить количество полюсов обмоткистатора и количество зубцов ротора.Таким образом, в редукторных электродвигателях с осевым или радиальнымвозбуждением изменить скорость вращения ротора посредством введенияпростого устройства не представляется возможным.Известны синхронные электродвигатели с двойной редукцией скорости,содержащие зубчатый статор с индукционными обмотками и два зубчатыхротора, расположенных коаксиально в расточке статора, причем каждый ротор имеет свою скорость вращения. Электродвигатель может. иметь как электромагнитное, так и магнитоэлектрическое осевое или радиальное возбуждение 12).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, Щ . соединенных между собой и с вентилем, параллельные ветви фаз распоЛожены под углом 2 Я/ и; где и - 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 кон" струкцию.36Цель изобретения - растпирение Функциональных возможностей, а именно получение второй скорости вращения и уменьшение количества вентилей.Поставленная цель достигается тем, 35 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 2 и количество зубцов статора 2 связаны соотношением2 я 2( + иНа фиг. 1 представлена электрическая 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 щ 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 соседнихполюсах 2 - 13 и включены встречно.Магнитный поток, создаваемый ими замыкается только по своим полюсам 213, Параллельная ветвь этой же фазырасположена на диаметрально противоположных полюсах 2 - 13, Ветви однойфазы включены параллельно и подсоединены к сети через вентиль 41, параллельно которому включен ключ. Работает электродвигатель следующим образом.При разомкнутых. ключах в моментвключения в сеть с (фиг,З) взаимноеположение зубцов статора 1 и ротора26 следующее. Зубцы 39, 40, 32 и 33ротора 26 расположены симметрично поотношению к полюсам 12, 13, б и 7статора 1, соответственно зубцы 27,28, 34 и 35 ротора 26 сдвинуты поотношению 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 и11 статора 1 на 2/3 зубцового деления и т, д. Итак, в момент временисо поток, создаваемый катушками 24 и25 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. Засчет разности проводимостей под полюсами 12(б) и 13(7)создается тангенциальная составляющая силы, поворачивающая ротор 26 в такое йоложение,когда проводимости под полюсами 12 и13 (б и 7) выравниваются,В момент времени с ток протекаетпо катушкам 14, 15 и 20, 21 и ноток,создаваемый ими, замыкается по соответствующим полюсам 2,3 и 8,9 и зубцам 27, 28 и 34, 35 ротора 26. Электромагнитные силы поворачивают ротор26 в такое положение, когда проводимости под полюсами 2 - 13 выравниваются. В момент времени 1 .электрическое состояние катушек 14,15 и 20, 21не изменяются. В результате от момента времени сб до с ротор 26 поворачивается на 1/3 зубцового деления.Аналогично за время- с 4 ротор26 поворачивается еще на 1/3 зубцового деления. Как видно из временнойдиаграммы, (фиг. 3) за один периодсетового напряжения ротор 26 электродвигателя поворачивается на одно зубцовоеделение.При замкнутых ключах (фиг, 2) вмомент включения электродвигателя всеть с, (фиг.4) напряжение подаетсяна катушки двух фаз 22, 23, (16, 17)и 24,.25 (18, 19) Действующая в зазоресуммарная магнитодвижущая сила создает тангенциальную силу, котораяповорачивает ротор 26 в такое положение, при котором проводимость под полюсамю 10, 11 (4, 5) н 12, 13 (6, 7) выравнивается. В момент временинапряжение подается на катушки 14, 15 (20, 21) и 16, 1 7 (22, 23).Суммарная магнитодвижущая сила создает тангекциальное 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 времеви йо - й( ,поворачивается на 1/3 зубцового деления. В момент времени Вг напряжение подается на обмотки 14, 15 (20, 21) к 24, 25 (18, 19), и также как и в момент времени с ротор 26 поворачиваясь на 1/3 эубцового деле- ния, занимает новое положение равновесия. Аналогично в момент времени й з, Ф 4 , й ротор 26 каждый Раз поворачивается на 1/3 зубцового деленкя. 26Иэ временной диаграф следует(Фиг. 4), что за один период сетевогонапряжения ротор 26 электродвигателяповорачивается на два зубцовых деле- Яния, т.е. вращается с двойной скорос.тью.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 содержащий ротор с зубцами, статор сполюсами, на внутренней поверхностикоторых 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 подуглом Щ )н, где и - любое целое число, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью расширения функциональных возможностей, а именно получениявторой 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 которомувключен ключ, а количество зубцовротора 7 и количество зубцов статора 7, связаны соотношением 7 в -7 +иИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Иикроэлектродвнгатели для систем автоматики. Справочник под ред.Лодочникова Э.А. и др. М., "Энергия",1969, с. 177 - 184.2. Каасик П.Ю. Тихоходные беэредукторные микроэлектродвигатели. Л.,858183 Ротор о иоменя оремени бе 7 З Ю М Л Й ЯЗ 3 Ф И858183 ЗЗ 84 3 Ротор 6 моменм бремени Ф87 88 ЯУ УО 31 дГ отар д момент бремен 37 Яд дреме емени мом Ротор д момент бремеи 28 8 У М 3 мвмеищ дремею Ж 27 Ф Ю М 3 И вмеит ремеим 1 е Составитель В.ТрегубовРедактор Н.Кончицкая Техред А. Ач Корректор акаренк Заказ 7263/8 ВНИИТираж 730Государственного комилам иэобретений и откМосква, ЖРауюск Подписноеета СССРытийя наб д. 4/5