Синхронный редукторный электродвигатель

(51)5 Н 02 К 19/06 НИЕ ИЗОБРЕТЕ О ВИДЕТЕЛ ЬСТВУ АВТОРСКО венный истем авЮфе рова гия, 1969,(54) СИНХ ТРОДВИГ (57) Изобр ским маши тихоходны ной редук изобретен ональных РЕДУКТОРНЫЙ ЭЛ РОННЫ АТЕЛЬ етение нам мал м дви 1 а цией ск ия являе ВОЗМОЖН ОтнОСитСя к Эл ОЙ мОЩНОСти, д И телям с электрорости вращения тся расширение остей путем ре ектричеменно к омагнит. Целью функци- гулирова= + об/мин, 120 1 Е 2 ора.хронный редуктордиодным подмагй зубчатый статор с юсами, на которых ногофазной обмотчатый ротор, катушсов каждой фазы две параллельные едовательно с диоГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Воронежский сел ьскохозяиинститут им. К.Д.Глинки(56) Микроэлектродвигатели длятоматики; Справочник / Под редФ.М. и Лодочникова Э.А. М,: Энес, 120-127.Патент ФранцииМ 2272519, кл. Н 02 К 19/24, 197 Изобретение относится к электрическим машинам малой мощности и может быть использовано для создания двухскоростных синхронных электроприводов.Известен синхронный редукторный электродвигатель реактивного типа, состоящий из зубчатого статора с многофазной обмоткой и безобмоточного зубчатого ротора, разность чисел зубцов статора и ротора равна числу полюсов обмотки статора, Синхронная работа двигателя происходит при низкой скорости вращения ротора, рав- ной ния скорости вращения. Синхронный редукторный электродвигатель содержит зубчатый статор с явно выраженными полюсами и безобмоточный зубчатый ротор. Разность чисел зубцов статора и ротора выполнена равной числу полюсов обмотки. На полюсах расположены катушки многофазной обмотки, каждая фаза которой состоит из двух параллельных ветвей с катушками фазы и диодами встречного направления. Число явно выраженных полюсов статора выполнено равным о =2 рв(в), где о - число полюсов статора, р - число полюсов обмотки, гп - число фаз. Число катушек каждой фазы выполнено равным удвоенному числу ее полюсов, на каждом полюсном делении обмотки расположено по две катушки. Диаметрально противоположные катушки разноименных полюсов каждой фазы соединены между собой последовательно и встречно и включены в одну из параллельных ветвей фазы. 7 ил. где 1 - частота сети;2 - число зубцов рот Известен также син ный электродвигатель с ничиванием, содержащи явно выраженными пол расположены катушки м ки, и безобмоточный зуб ки одноименных полю обмотки объединены в ветви и соединены послдами встречного направления, разность чисел зубцов статора и ротора равна сумме или разности чисел пар полюсов магнитных полей, возбужденных постоянной и переменной составляющими выпрямленных токов фаз. Синхронная скорость вращения ротора равнап 2 =об/мин. (2) Недостатком известного двигателя является невозможность изменения скорости вращения ротора при фиксированной частоте питания.Целью изобретения является расширение функциональных возможностей синхронного редукторного электродвигателя путем регулирования скорости вращения ротора,Указанная цель достигается тем, что в синхронном редукторном электродвигателе, содержащем зубчатый статор с явно выраженными полюсами и безобмоточный зубчатый ротор, разность чисел зубцов статора и ротора равна числу полюсов обмотки, на полюсах расположены катушки многофазной обмотки, каждая фаза обмотки выполнена из двух параллельных ветвей, в параллельные ветви включены катушки фазы и диоры встречного направления, число явно выраженных полюсов статора выполнено равнымго = 2 рв(в),где го - число явно выраженных полюсов статора;р - число пар полюсов обмотки;в - число.фаз обмотки,число катушек каждой фазы выполнено равным удвоенному числу полюсов обмотки, на каждом полюсном делении каждой фазы обмотки расположено по две катушки, диаметрально противоположные катушки разноименных полюсов фазы соединены между собой последовательно и встречно и включены в одну из параллельных ветвей фазы, параллельно с каждым диодом включены контакты общего ключа,Предлагаемый электродвигатель в отличие от прототипа имеет две скорости вращения ротора, одна из которых получена путем шунтирования диодов в параллельных ветвях обмотки общим ключом. При этом число зубцов ротора и полюсов обмотки остается неизменным,При включенных диодах двигатель работает со скоростью (2), а при шунтированных диорах - как реактивный двигатель со скоростью (1).На фиг. 1 схематически показан однофазный двигатель, поперечное сечение; на фиг. 2 - схема обмотки однофазного двигателя; на фиг. 3 - схема соединений катушек и диодов однофазного двигателя; нафиг. 4 - трехфазный двигатель, поперечное5 сечение; на фиг, 5 - схема обмотки трехфазного двигателя;.на фиг. 6 - схема соединений катушек и диодов трехфазногодвигателя; на фиг. 7 - эпюры намагничивающих сил (нс) однофазного двигателя,10 Однофазный двухскоростной синхронный редукторный электродвигатель (фиг. 1)состоит из статора 1, который имеет явновыраженные полюса 2 - 5. Число этих полюсов равно15 го = 2 рпфп) = 2 2 (2 - 1) = 4,где р - число пар полюсов обмотки;гп - число фаз обмотки;го - число явно выраженных полюсовстатора.20 На полюсах 2 - 5 расположены катушки6 - 9 и 10 - 13 двух фаз соответственно двухполюсной обмотки 2 р: 2,Число катушек 6 - 9 и 10 - 13 каждой фазыравно удвоенному числу полюсов25 Мк=2 (2 р) =22 =4.На каждом полюсном делении каждойфазы обмотки расположено по две катушки,На фиг. 2 показана схема двухфаз 30 ной обмотки, состоящей из катушек 6 - 9и 10-13.На каждом из полюсов 2 - 5 расположено по две катушки 6 - 9 и 10 - 13, принадлежащих к разным фазам обмотки.35 Диаметрально противоположные катушкиразноименных полюсов каждой фазы, например 6 и 8, 7 и 9, соединены между собойпоследовательно и встречно и включены водну из параллельных ветвей этой фазы об 40 мотки, как это показано на фиг, 3, последовательно с диодами 14, 15 и 16, 17.Параллельно с каждым из диодов включеныконтакты общего ключа 18. Для сдвига токапо фазе в одной из фаз обмотки включен45 конденсатор 19.Трехфазный двухскоростной синхронный редукторный двигатель состоит из статора 20, имеющего явно выраженныеполюса 21 - 32 (фиг. 4). Число этих полюсов50 при двухполюсной обмотке, 2 р = 2, равно го = 2 рпфп) = 2 3 (3 - 1) = 12,На полюсах 21 - 32 расположены катушки 33 - 36, 37-40 и 41 - 44 трех фаз обмотки.55 На каждом полюсном делении каждой фазырасположено по две катушки 33, 34. Общеечисло катушек каждой фазы равно удвоенному числу полюсов обмотки.Ик = 2(2 р) = 2 2 = 4,На фиг. 5 показана схема трехфазной обмотки, состоящей из катушек 33-44. Диаметрально противоположные катушки разноименных полюсов каждой иэ фаз, например 33 и 35, 34 и 36, соединены между собой последовательно и встречно и (фиг, 6) включены в одну из параллельных ветвей этой фазы обмотки последовательно с диодами 45 - 50, Параллельно с диодами 45 - 50 включены контакты общего ключа 51.Принцип работы предлагаемого двигателя состоит в следующем.Ток и-й фазы равен сумме двух выпрям- ЛЕННЫХ ТОКОВ 11 п, 12 п1 и = 11 п + 12 п =в - 1= 1,пз 1 п( со 1 - р - .7 г(п - 1) (3)где 1 п 1, у- амплитуда и фаза тока;в-. угловая частота питания;и - порядковый номер фазы, и = 1, 2, 3, ,. П 1;и 1 - число фаз, гп = 2, 3.Если пренебречь высшими гармониками выпрямленных токов 11 п, 12 п, то их выражения будут иметь следующий вид;11 п - + - з 1 п (вт - р - д(п - 1) ;в а а - 1,ц 2 ги(4)12 п; + з 1 п (сот - р - л(п - 1) ,в и п 1 - 17 г 2 гиЭти токи в каждой из фаз обмотки отличаются только знаками у постоянных составляющих в разных параллельных ветвях, Протекая по катушкам обмотки, постоянные и переменные составляющие выпрямленных токов создают нс фаз, которые показаны на фиг. 7 для однофазного двигателя: Рд 1(х), Рв 1(х) - нс фаз А и В от переменных составляющих выпрямленных токов (4), Рдо(х), Рво(х) - нс этих же фаз обмотки от постоянных составляющих токов (4).При этом нс Рдо(х), Рво(х) складываются и создают суммарную постоянную нс Ро(х) машины, которая синхронизирует ротор при низкой скорости вращения (2).Вследствие того, что на каждом полюсном делении обмотки расположено по две катушки, которые соединены между собой по схемам, показанным на фиг. 2 - 6, каждыйиз пространственных импульсов нс образуется из двух полуимпульсов от двух катушек, имеющих меньшую в два раза продолжительность по оси Х. Число полюсов нс каждой фазы равно 2 р. Первые гармоники нс фаз обмотки,складываясь, образуют нс машины в видевращающейся волны:Р 1 (х) = Р 1 п з 1 и (со--- д 7). (5)ЛХгНамагничивающая сила (5), воздействуяна магнитную проводимость зубчатого воздушного зазора, возбуждает магнит ное поле, которое можетбытьусловно представлено в виде поля статора и поля ротора.Поле статора объединяет все гармонические составляющие (обмоточные и зубцовые), происхождение которых связано 15 только со статором: с параметрами обмоткистатора и с зубчатостью статора,Поле ротора объединяет зубцовые гармоники ротора, происхождение которых связано только с ротором с его зубчатостью 20 и со скоростью его вращения. Это поле можно определить какВ я (х) = В ип 3 1 и вй 2)1 + --- И (6)Лх Р 2Р 1 25где Вкп - амплитуда поля ротора, зависящая от магнитнойпроводимости его зубцового слоя.При скорости вращения ротора, равной 30 соЮ 2 = -(7)г 2поле (6) неподвижно в пространстве и, еслисо стороны статора в зазоре присутствуетдополнительное поле, имеющее полюс ность, одинаковую с полюсностью поля (6),то это дополнительное поле взаимодействует с полем (6) и синхронизирует двигательпри низкой скорости вращения (2), (7) ротора, Таким дополнительным полем являет ся магнитное поле, возбужденноесуммарной нс Ро(х) от постоянных составляющих выпрямленных токов (4) в равномерном приведенном воздушном зазоре,В этом случае двигатель работает как из вестный синхронный редукторный двигатель с диодным подмагничиванием, укоторого число зубцов ротора г 2 равног 2= г 1(Р 1 Р 2), (8)где р 2 - число пар полюсов нс постоянного 50 тока;р 1 - число пар полюсов нс переменноготока;г 1 - число зубцов статора.В предлагаемом электродвигателе р 2 = 55 =р 1= р. Тогдаг 2= г 1+(1+1)р = г 1+2 р . (9)Для изменения скорости вращения ротора необходимо диоды во всех параллельных ветвях обмотки зашунтировать путем(10) ео = 2 рп (п),кг= г 1+2 р. Фиг 1 замыкания ключа 18 или 51. В этом случае в каждой из параллельных ветвей протекает только переменный ток, который создает вращающуюся нс (5) и. поле ротора (6). Поле статора, обусловленное нс (5) и постоянной составляющей магнитной проводимости зубчатого зазора, и поле ротора (6), вращаются синхронно и создают синхронный момент, если скорость вращения ротора определяется (1) или равна В этом случае предлагаемый электродвигатель работает как синхронный редукторный электродвигатель реактивного типа, у которого число зубцов ротора равно Равенства (9) и (11) определяют одно и то же число зубцов ротора для разных по принципу действия синхронных редукторных двигателей, отличающихся скоростями вращения ротора (1) и (2) в два раза.Предлагаемое техническое решение позволяет создать двухскоростной синхронный редукторный электродвигатель, у которого скорость вращения изменяется в 2 раза путем шунтирования диодов в обмотке, без изменения числа полюсов в обмотке и числа зубцов ротора. Формула изобретения Синхронный редукторный электродвигатель, содержащий зубчатый статор с явно выраженными полюсами и безобмоточный 5 зубчатый ротор, разность чисел зубцов статора и ротора равна числу полюсов обмотки, на полюсах расположены катушки многофазной обмотки, каждая фаза обмотки выполнена из двух параллельных ветвей, 10 в параллельные ветви включены катушкифазы и диоды встречного направления, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем регулирования скорости вращения 15 ротора двигателя, число явно выраженныхполюсов статора выполнено равным 20 где го - число явно выраженных полюсовстатора;рчисло пар полюсов обмотки;щ - число фаз обмотки,число катушек каждой фазы выполнено рав 25 ным удвоенному числу полюсов обмотки,на каждом полюсном делении каждой фазы обмотки расположено по две катушки,диаметрально противоположные катушкиразноименных полюсов каждой фазы со 30 единены между собой последовательно ивстречно и включены в одну из параллельных ветвей фазы, параллельно с каждым диодом включены контакты общегоключа.1723640 Составитель А. Куракиназоренко Техред М.Моргентал Корректор О. Кравцова то каз 1068 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгоро гарина, .1 01