Торцевой двигатель


Торцевой двигатель

 

Использование: в одно- и трехфазных торцовых двигателях. Сущность изобретения: лопасти вентилятора расположены между двумя роторами и жестко соединены с ними. Кроме функций лопастей вентилятора лопасти выполняют функции оребрения и выравнивателей температурных потенциалов роторов. 1 ил.

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано при изготовлении одно- и трехфазных двигателей, в том числе для бытовых многопрофильных систем.

Известны двигатели, например, серий АО 4А, АИР (Асинхронные двигатели серии 4А. Справочник. М. Энергоатомиздат, 1982, с.502), охлаждение которых осуществляется по принципу машины с внутренней самовентиляцией. В такой конструкции машины вентилятор закреплен на валу вместе с ротором и вращение последнего приводит во вращение вентилятор.

Воздух, нагнетаемый вентилятором, обдувает статор и ротор, охлаждая их поверхности. Подобная конструкция охлаждения машины обеспечивает снижение средней температуры машины, но в связи с тем, что вентилятор установлен только с одного торца машины, в основных частях машины (магнитопровод и обмотка статора, ротор) возникают градиенты температуры, что приводит к перегреву основных частей машины в отдельных точках.

Кроме того, при использовании двигателей общепромышленного исполнения самой нагретой областью являются лобовые части обмоток. Охлаждение этих нагретых областей происходит за счет конвективного теплообмена между обмотками двигателя и движущимся относительно их в аксиальном направлении и по образующей окружности воздухом, нагнетаемым вентилятором.

В случае использования асинхронного двигателя с массивным ротором, когда самой нагретой областью (ротором) и воздухом незначителен, так как вентилятор, насаженный на вал ротора, и ротор вращаются с одинаковой угловой скоростью. Из-за разной температуры основных узлов машины (ротор обмотка и магнитопровод статора) в аксиальном направлении возникают градиенты температуры, что отрицательно сказывается на электромагнитных нагрузках и, как следствие, ухудшаются рабочие и энергетические характеристики машины.

Часто в практике с учетом условий компановки встречаются одно- и двухстаторные торцовые (плоские) двигатели ( к примеру, двигатели серии АДПО, (Игнатов В.А. Вильданов К.Я. Торцовые асинхронные электродвигатели интегрального изготовления, М.Энергоатомиздат, 1988, с,301), принятые за прототип. В таких двигателях на валу со стороны нерабочих торцовых поверхностей статоров расположены два вентилятора охлаждения. Вращаясь, они нагнетают с двух сторон воздух.

При такой конструкции двигателя хладагент проходит в полом пространстве статора (между внутренним диаметром статора и валом), в котором и вращается вал двигателя, и через вентиляционные отверстия в роторе. Применение такой конструкции охлаждения, в том числе и в двигателе с массивным ротором-диском, позволяет снизить среднюю температуру основных частей машины. В то же время подобная конструкция имеет ряд недостатков.

При выполнении двигателя в двухстаторном варианте, когда вращение на общий вал передается от двух роторов, необходимо, чтобы эти роторы вращались синхронно. В связи с тем, что из-за некоторых конструктивных или технологических допусков роторы могут иметь разные температуры, оказывающие влияние на их теплотехнические параметры и, как следствие, на их электромагнитные параметры и, как следствие, на режим работы каждой пары статор-ротор, угловые скорости вращения роторов могут отличаться, что крайне недопустимо, т.е. кроме обеспечения чисто механической инвариантности двух пар статор-ротор указанная конструкция не обеспечивает равенство температур роторов-дисков.

Кроме того, не предусмотрены конструктивные решения, позволяющие снизить среднюю температуру роторов и обеспечить равномерность их нагрева, что, в конечном итоге, должно привести к увеличению жесткости механической характеристики из-за понижения активного сопротивления ротора-диска. Расположение в одном двигателе двух вентиляторов приводит к повышению массогабаритных и стоимостных показателей машины и к увеличению механических потерь (потери на вентиляцию).

Указанных недостатков лишен двигатель, у которого вентиляторы, как таковые, отсутствуют, а два ротора-диска со стороны нерабочих торцовых поверхностей соединены лопастями, которые одновременно выполняют функции лопастей вентилятора, охлаждающих ребер (за счет развития поверхностей ротора), стержней, обеспечивающих выравнивание температур роторов-дисков и их дополнительную механическую связь.

На чертеже изображен двухстаторный двигатель.

Он содержит корпус 1 с входными 2 и выходными 3 вентиляционными каналами. На корпусе 1 укреплены два статора 4 торцового типа с обмотками 5. На валу 6, закрепленном в подшипниковых узлах 7, установлены роторы-диски 8, скрепленные вентиляционными лопатками-лопастями 9. Между роторами-дисками 8 и статорами 4 находятся рабочие воздушные зазоры 10. Стрелками показано движение охлаждающего воздуха в двигателе.

Толщина роторов-дисков больше глубины проникновения электромагнитной волны. Такая особенность конструкции обеспечивает невлияние лопастей-стержней на картину поля в роторе, оставаясь тем не менее дополнительной и весьма развитой поверхностью охлаждения роторов, обеспечивая выравнивание теплового потенциала между двумя роторами-дисками.

Предложенная конструкция работает следующим образом.

На обмотки 5 статоров 4 подается трехфазное или однофазное (с применением конденсатора) напряжение, что создает вращающиеся магнитные поля. Причем обмотки 5 статоров 4 подключены так, чтобы магнитные поля вращались встречно, что при зеркальном расположении статоров фактически обеспечивает их вращение в одну сторону. Вращающиеся поля в статорах наводят (каждый в своем) в роторах-дисках 8 вихревые токи. Взаимодействие вихревых токов роторов 8 с вращающимися магнитными полями своих статоров 4 создает вращающиеся моменты, которые передаются на общий вал 6, закрепленный в подшипниковых узлах 7.

Вращающаяся конструкция, включающая в себя такие основные детали, как два диска-ротора и лопасти-стержни, расположенные со стороны торцовых нерабочих поверхностей дисков, фактически представляет собой центробежный вентилятор. Вращаясь, такой вентилятор обеспечивает движение воздуха, как показано стрелками, охлаждая конструкции двигателя, что исключает необходимость установки дополнительных вентиляторов на валу.

Кроме того, лопасти-ребра 9 увеличивают дополнительную поверхность охлаждения дисков-роторов, обеспечивают механический контакт во многих точках между двумя дисками, что обеспечивает выравнивание тепловых потенциалов роторов и, как следствие, в конечном итоге, инвариантность электромагнитных нагрузок и механических характеристик двух частей двигателя.

Ребристая торцовая поверхность роторов-дисков, не обращенная к своему статору, (нерабочая поверхность) не участвует в формировании магнитного поля, так как ребра-лопасти находятся за зоной проникновения электромагнитной волны.

Вышеописанная конструкция двигателя может применяться и в одностаторном исполнении, что позволяет обходиться без дополнительного вентилятора на валу. Вышеописанная конструкция двигателя позволяет уменьшить массогабаритные и стоимостные показатели, снизить установленную мощность двигателя, так как уменьшаются механические потери в двигателе, обеспечивает равномерное вращение двигателя, выравнивает условия работы каждого из двух частей двухстаторного двигателя.

Отличительные признаки предложенной конструкции. Лопасти вентилятора расположены между двумя роторами-дисками, заменяя два насаженных на вал двигателя вентилятора. Лопасти вентилятора выполняют одновременно функции лопастей вентилятора как такового и функции дополнительного оребрения дисков, увеличивая тем самым поверхность охлаждения, т.е. используются лопасти по новому назначению. Лопасти вентилятора выполняют также функции выравнивателей тепловых потенциалов роторов-дисков (новое назначение), что обеспечивает инвариантность электромагнитных и электромеханических параметров двух частей машины.

ТОРЦЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ, содержащий корпус, вал, два обращенных друг к другу сердечника, между которыми образованы вентиляционные каналы, и ребра, расположенные на обращенных друг к другу поверхностях указанных сердечников, отличающийся тем, что указанные сердечники закреплены на валу и ребра выполнены в форме лопастей и с соединением поверхностей сердечников.

Рисунок 1

www.findpatent.ru

Асинхронный торцевой двигатель

 

Использование: в качестве электропривода. Благодаря выполнению короткозамкнутой обмотки ротора с дополнительным кольцом, прилегающим к торцевой поверхности ярма, в котором расположены П-образные зубцы, охватывающие ярмо и выполненные из чередующихся магнито-и электропроводящих пластин, электрически соединенных с короткозамыкающими кольцами, улучшаются пусковые характеристики торцевого асинхронного двигателя за счет выраженного поверхностного эффекта в электропроводящих пластинах П-образных зубцов, приближаясь к характеристикам асинхронного двигателя с глубокими пазами или двойной клеткой ротора. При этом тепловыделение от прохождения тока в обмотке ротора происходит в основном в торцевой области ротора, что улучшает температурный режим работы и эксплуатационную надежность асинхронного двигателя с высоким пусковым моментом, в чем и заключается технический результат. 5 з.п.ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к электрическим асинхронным машинам с короткозамкнутой обмоткой ротора и может быть использовано при разработке асинхронных двигателей торцевого исполнения.

В известных конструкциях асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором применяют глубокие пазы и двойную короткозамкнутую обмотку [1]. Однако основная часть тепла при пуске таких двигателей выделяется в области стержней короткозамкнутой обмотки, близкой к рабочему зазору и обмотке статора. Это затрудняет теплоотдачу, ухудшает температурный режим, снижает эксплуатационную надежность короткозамкнутых двигателей, особенно при работе с частыми пусками. Кроме того, в торцевом исполнении глубокие пазы ротора (более 30 мм) увеличивают осевой размер и металлоемкость двигателя.

В качестве прототипа выбран асинхронный торцевой двигатель, содержащий дисковые магнитопроводы статора с обмоткой возбуждения и ротора с короткозамкнутой обмоткой, включающей стержни и короткозамыкающие кольца, у которого ротор снабжен дополнительным короткозамыкающим кольцом, соединенным с наружным и внутренним короткозамыкающими кольцами и прилегающим к ярму магнитопровода [2]. Такая конструкция создает низкий пусковой момент, как у обычных короткозамкнутых двигателей.

Сущность заявленного асинхронного торцевого двигателя, содержащего дисковые магнитопроводы статора с обмоткой возбуждения и ротора с короткозамкнутой обмоткой, включающей стержни, наружное и внутреннее короткозамыкающие кольца и дополнительное короткозамыкающее кольцо, соединенное с наружным и внутренним кольцами и прилегающее к торцевой поверхности ярма магнитопровода, согласно изобретению заключается в том, что в наружном, внутреннем и дополнительном короткозамыкающих кольцах выполнены пазы по числу стержней обмотки ротора, в которых установлены П-образные зубцы, охватывающие ярмо по периметру в поперечном сечении. При этом П-образные зубцы выполнены составными из чередующихся магнито-и электропроводящих пластин, причем электропроводящие пластины электрически соединены с короткозамыкающими кольцами; дополнительное кольцо имеет переменную толщину, возрастающую от наружного к внутреннему короткозамыкающему кольцу; П-образные зубцы имеют переменную высоту, возрастающую от внутреннего к наружному короткозамыкающему кольцу; П-образные зубцы выполнены с наклоном к торцевой поверхности ярма; П-образные зубцы выполнены со скосом, соответствующим скосу стержней.

Благодаря выполнению короткозамкнутой обмотки ротора с дополнительным кольцом, прилегающим к торцевой поверхности ярма, в котором расположены П-образные зубцы, охватывающие ярмо и выполненные из чередующихся магнито- и электропроводящих пластин, электрически соединенных с короткозамыкающими кольцами, улучшаются пусковые характеристики торцевого асинхронного двигателя за счет выраженного поверхностного эффекта в электропроводящих пластинах П-образных зубцов, приближаясь к характеристикам асинхронного двигателя с глубокими пазами или двойной клеткой ротора. При этом тепловыделение от прохождения пускового тока в обмотке ротора происходит в основном в торцевой области ротора, что улучшает температурный режим работы и эксплуатационную надежность асинхронного двигателя с высоким пусковым моментом.

На фиг. 1 изображен асинхронный торцевой двигатель; на фиг. 2 - ротор с П-образными зубцами, охватывающими ярмо по периметру в поперечном сечении; на фиг. 3 - ротор с дополнительным кольцом переменной толщины и П-образными зубцами переменной высоты; на фиг. 4 - поперечное сечение ротора А-А, изображенного на фиг. 2; на фиг. 5 и 6 - развернутые коаксиальные сечения соответственно Б-Б и В-В ротора, изображенного на фиг. 2; на фиг. 7 - поперечное сечение ротора Г-Г, изображенного на фиг. 3.

Торцевой асинхронный двигатель содержит дисковые магнитопроводы статора 1 и ротора 2. В пазах 3 магнитопровода статора расположена обмотка возбуждения 4. В пазах 5 магнитопровода ротора 2 расположены стержни 6 короткозамкнутой обмотки ротора, соединенные с внутренним 7 и наружным 8 короткозамыкающими кольцами. Обмотка ротора содержит дополнительное короткозамыкающее кольцо 9, соединенное с внутренним 7 и наружным 8 короткозамыкающими кольцами и прилегающее к ярму магнитопровода 2. В наружном 8, внутреннем 7 и дополнительном 9 кольцах выполнены пазы, в которых расположены П-образные зубцы 10, охватывающие ярмо магнитопровода 2 по периметру в поперечном сечении. П-образные зубцы 10 выполнены составными из чередующихся магнитопроводящих пластин 11 и электропроводящих пластин 12, электрически соединенных с короткозамыкающими кольцами 7, 8, 9. Дополнительное кольцо 9 имеет переменную толщину, возрастающую от наружного 8 к внутреннему 7 короткозамыкающему кольцу. П-образные зубцы 10 имеют переменную высоту, возрастающую от внутреннего 7 к наружному 8 короткозамыкающему кольцу. П-образные зубцы с образующими их пластинами 11 и 12 выполнены с наклоном под углом к торцевой поверхности ярма. При скосе стержней 6 обмотки ротора на угол П-образные зубцы 10 вместе с образующими их пластинами 11 и 12 выполняют на тот же угол. В случае использования на роторе центробежного вентилятора его лопатки 13 примыкают к наружному кольцу 8. Для вентиляционного обдува внутренних частей машины воздухом в корпусе 14 выполнены вентиляционные окна 15.

Такая обмотка ротора может быть выполнена из алюминия литьем под давлением как стержней, так и всех колец с П-образными электропроводящими пластинами, расположенными между заранее установленными на магнитопроводе П-образными магнитопроводящими пластинами из электротехнической стали.

При работе асинхронного двигателя ток, протекающий по стержням обмотки, в лобовых частях разветвляется, частично замыкаясь по основным кольцам и частично - по дополнительному кольцу.

Обмотка такой конструкции совмещает обмотки тороидального и барабанного типов, т. е. ее можно представить в виде системы параллельно соединенных витков, одни из которых охватывают, а другие не охватывают ярмо. Для данной обмотки ротора в малополюсных (2р4) и относительно "коротких" машинах (с малым отношением активной длины L0 к полюсному давлению Lo/ 0,5) требуется меньше проводникового материала, чем для эквивалентной в электромагнитном отношении обмотки без дополнительного кольца. Это объясняется тем, что участки дополнительного кольца совместно с П-образными электропроводящими пластинами, соответствующие зубцовым делениям ротора, образуют систему радиально направленных в плоскости кольца проводников, которые охватывают ярмо и шунтируют основные короткозамыкающие кольца обмотки ротора. При этом средняя длина таких витков при оговоренных выше условиях (2p4 и Lo/ 0,5) меньше средней длины витков традиционной короткозамкнутой обмотки.

В начале пуска асинхронного двигателя, когда частота тока в обмотке ротора f2 = S f1 близка к частоте сети f1 (где скольжение S в начале пуска S порядка 1), эквивалентное активное сопротивление короткозамкнутой обмотки ротора увеличено из-за выраженного поверхностного эффекта в П-образных электропроводящих пластинах, размещенных между П-образными ферромагнитными пластинами, электрически соединенных с участками основных и дополнительного кольца и являющихся их составной частью. Это приводит к повышению пускового момента, как и у короткозамкнутых роторов с глубокими пазами или с двойной беличьей клеткой традиционной конструкции [1].

Однако в отличие от обычных асинхронных двигателей с улучшенными пусковыми свойствами предлагаемая конструкция асинхронного двигателя с дополнительным кольцом в виде диска и П-образными зубцами, охватывающими ярмо, существенно улучшает условия охлаждения ротора, поскольку это кольцо и зубцы прилегают к внешней торцевой поверхности ярма и, являясь частью обмотки ротора, где выделяются в виде тепла электрические потери, увеличивает поверхность теплоотвода и снижает температуру обмотки не только ротора, но и обмотки статора, удаленной от этой части обмотки с большим тепловыделением в процессе пуска.

Для более равномерного распределения потерь от прохождения токов в обмотке ротора и снижения температуры нагрева во внутренних частях торцевого асинхронного двигателя дополнительное кольцо выполнено с переменной толщиной, увеличиваясь к внутреннему диаметру так, чтобы площади коаксиальных сечений кольца были примерно равны. Для улучшения условий охлаждения П-образные обмотки ротора выполнены с переменной высотой, увеличиваясь к наружному диаметру так, чтобы наружные части спинок П-образных зубцов выступали из поверхности дополнительно кольца, возрастая к наружному кольцу обмотки ротора. При этом существенно повышается эффективность теплоотдачи с поверхности ротора, так как выступающие части П-образных зубцов служат одновременно токонесущей частью П-образных электропроводящих пластин и вращающимися радиаторами, улучшая конвективный теплообмен с окружающим воздухом.

Для увеличения эквивалентного активного сопротивления обмотки ротора, способствующего увеличению электромагнитного момента при пуске двигателя, необходимо иметь достаточную высоту h электропроводящих П-образных пластин, расположенных между П-образными ферромагнитными пластинами так, чтобы h была больше глубины проникновения электромагнитного поля [1]. Этого можно достичь без увеличения осевой длины торцевого асинхронного двигателя известной конструкции [2] выполнением П-образных зубцов с наклоном под углом к торцевой поверхности ротора, как показано на фиг. 5, 6.

В случае выполнения в роторе скошенных пазов под углом , на тот же угол скошены П-образные зубцы (см. фиг. 7), которые расположены в одной плоскости с соответствующим стержнем, образуя виток, охватывающий ярмо ротора.

Источники информации 1. Иванов-Смоленский А.В. Электрические машины. - М.: Энергия, 1980, с. 430-433.

2. Авт. св. СССР 1642551, кл. Н 02 К 17/06, БИ 14, 1994.

1. Асинхронный торцевой двигатель, содержащий дисковые магнитопроводы статора с обмоткой возбуждения и ротора с короткозамкнутой обмоткой, включающей стержни, наружное и внутреннее короткозамыкающее кольца и дополнительное короткозамыкающее кольцо, соединенное с наружным и внутренним кольцами и прилегающее к ярму магнитопровода, отличающийся тем, что в кольцах выполнены пазы по числу стержней, в которых установлены П-образные зубцы, охватывающие ярмо по периметру в поперечном сечении.

2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что П-образные зубцы выполнены составными из чередующихся магнито- и электропроводящих пластин, причем электропроводящие пластины электрически соединены с короткозамыкающими кольцами.

3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что дополнительное кольцо имеет переменную толщину, возрастающую от наружного к внутреннему короткозамыкающему кольцу.

4. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что П-образные зубцы имеют переменную высоту, возрастающую от внутреннего к наружному короткозамыкающему кольцу.

5. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что П-образные зубцы выполнены с наклоном к торцевой поверхности ярма.

6. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что П-образные зубцы выполнены со скосом, соответствующим скосу стержней.

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7

www.findpatent.ru

торцевой двигатель - патент РФ 2052885

Использование: в одно- и трехфазных торцовых двигателях. Сущность изобретения: лопасти вентилятора расположены между двумя роторами и жестко соединены с ними. Кроме функций лопастей вентилятора лопасти выполняют функции оребрения и выравнивателей температурных потенциалов роторов. 1 ил. Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано при изготовлении одно- и трехфазных двигателей, в том числе для бытовых многопрофильных систем. Известны двигатели, например, серий АО 4А, АИР (Асинхронные двигатели серии 4А. Справочник. М. Энергоатомиздат, 1982, с.502), охлаждение которых осуществляется по принципу машины с внутренней самовентиляцией. В такой конструкции машины вентилятор закреплен на валу вместе с ротором и вращение последнего приводит во вращение вентилятор. Воздух, нагнетаемый вентилятором, обдувает статор и ротор, охлаждая их поверхности. Подобная конструкция охлаждения машины обеспечивает снижение средней температуры машины, но в связи с тем, что вентилятор установлен только с одного торца машины, в основных частях машины (магнитопровод и обмотка статора, ротор) возникают градиенты температуры, что приводит к перегреву основных частей машины в отдельных точках. Кроме того, при использовании двигателей общепромышленного исполнения самой нагретой областью являются лобовые части обмоток. Охлаждение этих нагретых областей происходит за счет конвективного теплообмена между обмотками двигателя и движущимся относительно их в аксиальном направлении и по образующей окружности воздухом, нагнетаемым вентилятором. В случае использования асинхронного двигателя с массивным ротором, когда самой нагретой областью (ротором) и воздухом незначителен, так как вентилятор, насаженный на вал ротора, и ротор вращаются с одинаковой угловой скоростью. Из-за разной температуры основных узлов машины (ротор обмотка и магнитопровод статора) в аксиальном направлении возникают градиенты температуры, что отрицательно сказывается на электромагнитных нагрузках и, как следствие, ухудшаются рабочие и энергетические характеристики машины. Часто в практике с учетом условий компановки встречаются одно- и двухстаторные торцовые (плоские) двигатели ( к примеру, двигатели серии АДПО, (Игнатов В.А. Вильданов К.Я. Торцовые асинхронные электродвигатели интегрального изготовления, М.Энергоатомиздат, 1988, с,301), принятые за прототип. В таких двигателях на валу со стороны нерабочих торцовых поверхностей статоров расположены два вентилятора охлаждения. Вращаясь, они нагнетают с двух сторон воздух. При такой конструкции двигателя хладагент проходит в полом пространстве статора (между внутренним диаметром статора и валом), в котором и вращается вал двигателя, и через вентиляционные отверстия в роторе. Применение такой конструкции охлаждения, в том числе и в двигателе с массивным ротором-диском, позволяет снизить среднюю температуру основных частей машины. В то же время подобная конструкция имеет ряд недостатков. При выполнении двигателя в двухстаторном варианте, когда вращение на общий вал передается от двух роторов, необходимо, чтобы эти роторы вращались синхронно. В связи с тем, что из-за некоторых конструктивных или технологических допусков роторы могут иметь разные температуры, оказывающие влияние на их теплотехнические параметры и, как следствие, на их электромагнитные параметры и, как следствие, на режим работы каждой пары статор-ротор, угловые скорости вращения роторов могут отличаться, что крайне недопустимо, т.е. кроме обеспечения чисто механической инвариантности двух пар статор-ротор указанная конструкция не обеспечивает равенство температур роторов-дисков. Кроме того, не предусмотрены конструктивные решения, позволяющие снизить среднюю температуру роторов и обеспечить равномерность их нагрева, что, в конечном итоге, должно привести к увеличению жесткости механической характеристики из-за понижения активного сопротивления ротора-диска. Расположение в одном двигателе двух вентиляторов приводит к повышению массогабаритных и стоимостных показателей машины и к увеличению механических потерь (потери на вентиляцию). Указанных недостатков лишен двигатель, у которого вентиляторы, как таковые, отсутствуют, а два ротора-диска со стороны нерабочих торцовых поверхностей соединены лопастями, которые одновременно выполняют функции лопастей вентилятора, охлаждающих ребер (за счет развития поверхностей ротора), стержней, обеспечивающих выравнивание температур роторов-дисков и их дополнительную механическую связь. На чертеже изображен двухстаторный двигатель. Он содержит корпус 1 с входными 2 и выходными 3 вентиляционными каналами. На корпусе 1 укреплены два статора 4 торцового типа с обмотками 5. На валу 6, закрепленном в подшипниковых узлах 7, установлены роторы-диски 8, скрепленные вентиляционными лопатками-лопастями 9. Между роторами-дисками 8 и статорами 4 находятся рабочие воздушные зазоры 10. Стрелками показано движение охлаждающего воздуха в двигателе. Толщина роторов-дисков больше глубины проникновения электромагнитной волны. Такая особенность конструкции обеспечивает невлияние лопастей-стержней на картину поля в роторе, оставаясь тем не менее дополнительной и весьма развитой поверхностью охлаждения роторов, обеспечивая выравнивание теплового потенциала между двумя роторами-дисками. Предложенная конструкция работает следующим образом. На обмотки 5 статоров 4 подается трехфазное или однофазное (с применением конденсатора) напряжение, что создает вращающиеся магнитные поля. Причем обмотки 5 статоров 4 подключены так, чтобы магнитные поля вращались встречно, что при зеркальном расположении статоров фактически обеспечивает их вращение в одну сторону. Вращающиеся поля в статорах наводят (каждый в своем) в роторах-дисках 8 вихревые токи. Взаимодействие вихревых токов роторов 8 с вращающимися магнитными полями своих статоров 4 создает вращающиеся моменты, которые передаются на общий вал 6, закрепленный в подшипниковых узлах 7. Вращающаяся конструкция, включающая в себя такие основные детали, как два диска-ротора и лопасти-стержни, расположенные со стороны торцовых нерабочих поверхностей дисков, фактически представляет собой центробежный вентилятор. Вращаясь, такой вентилятор обеспечивает движение воздуха, как показано стрелками, охлаждая конструкции двигателя, что исключает необходимость установки дополнительных вентиляторов на валу. Кроме того, лопасти-ребра 9 увеличивают дополнительную поверхность охлаждения дисков-роторов, обеспечивают механический контакт во многих точках между двумя дисками, что обеспечивает выравнивание тепловых потенциалов роторов и, как следствие, в конечном итоге, инвариантность электромагнитных нагрузок и механических характеристик двух частей двигателя. Ребристая торцовая поверхность роторов-дисков, не обращенная к своему статору, (нерабочая поверхность) не участвует в формировании магнитного поля, так как ребра-лопасти находятся за зоной проникновения электромагнитной волны. Вышеописанная конструкция двигателя может применяться и в одностаторном исполнении, что позволяет обходиться без дополнительного вентилятора на валу. Вышеописанная конструкция двигателя позволяет уменьшить массогабаритные и стоимостные показатели, снизить установленную мощность двигателя, так как уменьшаются механические потери в двигателе, обеспечивает равномерное вращение двигателя, выравнивает условия работы каждого из двух частей двухстаторного двигателя. Отличительные признаки предложенной конструкции. Лопасти вентилятора расположены между двумя роторами-дисками, заменяя два насаженных на вал двигателя вентилятора. Лопасти вентилятора выполняют одновременно функции лопастей вентилятора как такового и функции дополнительного оребрения дисков, увеличивая тем самым поверхность охлаждения, т.е. используются лопасти по новому назначению. Лопасти вентилятора выполняют также функции выравнивателей тепловых потенциалов роторов-дисков (новое назначение), что обеспечивает инвариантность электромагнитных и электромеханических параметров двух частей машины.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

ТОРЦЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ, содержащий корпус, вал, два обращенных друг к другу сердечника, между которыми образованы вентиляционные каналы, и ребра, расположенные на обращенных друг к другу поверхностях указанных сердечников, отличающийся тем, что указанные сердечники закреплены на валу и ребра выполнены в форме лопастей и с соединением поверхностей сердечников.

www.freepatent.ru

Асинхронный торцевой двигатель | Банк патентов

Использование: в качестве электропривода. Благодаря выполнению короткозамкнутой обмотки ротора с дополнительным кольцом, прилегающим к торцевой поверхности ярма, в котором расположены П-образные зубцы, охватывающие ярмо и выполненные из чередующихся магнито-и электропроводящих пластин, электрически соединенных с короткозамыкающими кольцами, улучшаются пусковые характеристики торцевого асинхронного двигателя за счет выраженного поверхностного эффекта в электропроводящих пластинах П-образных зубцов, приближаясь к характеристикам асинхронного двигателя с глубокими пазами или двойной клеткой ротора. При этом тепловыделение от прохождения тока в обмотке ротора происходит в основном в торцевой области ротора, что улучшает температурный режим работы и эксплуатационную надежность асинхронного двигателя с высоким пусковым моментом, в чем и заключается технический результат. 5 з.п.ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к электрическим асинхронным машинам с короткозамкнутой обмоткой ротора и может быть использовано при разработке асинхронных двигателей торцевого исполнения. В известных конструкциях асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором применяют глубокие пазы и двойную короткозамкнутую обмотку [1]. Однако основная часть тепла при пуске таких двигателей выделяется в области стержней короткозамкнутой обмотки, близкой к рабочему зазору и обмотке статора. Это затрудняет теплоотдачу, ухудшает температурный режим, снижает эксплуатационную надежность короткозамкнутых двигателей, особенно при работе с частыми пусками. Кроме того, в торцевом исполнении глубокие пазы ротора (более 30 мм) увеличивают осевой размер и металлоемкость двигателя. В качестве прототипа выбран асинхронный торцевой двигатель, содержащий дисковые магнитопроводы статора с обмоткой возбуждения и ротора с короткозамкнутой обмоткой, включающей стержни и короткозамыкающие кольца, у которого ротор снабжен дополнительным короткозамыкающим кольцом, соединенным с наружным и внутренним короткозамыкающими кольцами и прилегающим к ярму магнитопровода [2]. Такая конструкция создает низкий пусковой момент, как у обычных короткозамкнутых двигателей. Сущность заявленного асинхронного торцевого двигателя, содержащего дисковые магнитопроводы статора с обмоткой возбуждения и ротора с короткозамкнутой обмоткой, включающей стержни, наружное и внутреннее короткозамыкающие кольца и дополнительное короткозамыкающее кольцо, соединенное с наружным и внутренним кольцами и прилегающее к торцевой поверхности ярма магнитопровода, согласно изобретению заключается в том, что в наружном, внутреннем и дополнительном короткозамыкающих кольцах выполнены пазы по числу стержней обмотки ротора, в которых установлены П-образные зубцы, охватывающие ярмо по периметру в поперечном сечении. При этом П-образные зубцы выполнены составными из чередующихся магнито-и электропроводящих пластин, причем электропроводящие пластины электрически соединены с короткозамыкающими кольцами; дополнительное кольцо имеет переменную толщину, возрастающую от наружного к внутреннему короткозамыкающему кольцу; П-образные зубцы имеют переменную высоту, возрастающую от внутреннего к наружному короткозамыкающему кольцу; П-образные зубцы выполнены с наклоном к торцевой поверхности ярма; П-образные зубцы выполнены со скосом, соответствующим скосу стержней. Благодаря выполнению короткозамкнутой обмотки ротора с дополнительным кольцом, прилегающим к торцевой поверхности ярма, в котором расположены П-образные зубцы, охватывающие ярмо и выполненные из чередующихся магнито- и электропроводящих пластин, электрически соединенных с короткозамыкающими кольцами, улучшаются пусковые характеристики торцевого асинхронного двигателя за счет выраженного поверхностного эффекта в электропроводящих пластинах П-образных зубцов, приближаясь к характеристикам асинхронного двигателя с глубокими пазами или двойной клеткой ротора. При этом тепловыделение от прохождения пускового тока в обмотке ротора происходит в основном в торцевой области ротора, что улучшает температурный режим работы и эксплуатационную надежность асинхронного двигателя с высоким пусковым моментом. На фиг. 1 изображен асинхронный торцевой двигатель; на фиг. 2 - ротор с П-образными зубцами, охватывающими ярмо по периметру в поперечном сечении; на фиг. 3 - ротор с дополнительным кольцом переменной толщины и П-образными зубцами переменной высоты; на фиг. 4 - поперечное сечение ротора А-А, изображенного на фиг. 2; на фиг. 5 и 6 - развернутые коаксиальные сечения соответственно Б-Б и В-В ротора, изображенного на фиг. 2; на фиг. 7 - поперечное сечение ротора Г-Г, изображенного на фиг. 3. Торцевой асинхронный двигатель содержит дисковые магнитопроводы статора 1 и ротора 2. В пазах 3 магнитопровода статора расположена обмотка возбуждения 4. В пазах 5 магнитопровода ротора 2 расположены стержни 6 короткозамкнутой обмотки ротора, соединенные с внутренним 7 и наружным 8 короткозамыкающими кольцами. Обмотка ротора содержит дополнительное короткозамыкающее кольцо 9, соединенное с внутренним 7 и наружным 8 короткозамыкающими кольцами и прилегающее к ярму магнитопровода 2. В наружном 8, внутреннем 7 и дополнительном 9 кольцах выполнены пазы, в которых расположены П-образные зубцы 10, охватывающие ярмо магнитопровода 2 по периметру в поперечном сечении. П-образные зубцы 10 выполнены составными из чередующихся магнитопроводящих пластин 11 и электропроводящих пластин 12, электрически соединенных с короткозамыкающими кольцами 7, 8, 9. Дополнительное кольцо 9 имеет переменную толщину, возрастающую от наружного 8 к внутреннему 7 короткозамыкающему кольцу. П-образные зубцы 10 имеют переменную высоту, возрастающую от внутреннего 7 к наружному 8 короткозамыкающему кольцу. П-образные зубцы с образующими их пластинами 11 и 12 выполнены с наклоном под углом α к торцевой поверхности ярма. При скосе стержней 6 обмотки ротора на угол β П-образные зубцы 10 вместе с образующими их пластинами 11 и 12 выполняют на тот же угол. В случае использования на роторе центробежного вентилятора его лопатки 13 примыкают к наружному кольцу 8. Для вентиляционного обдува внутренних частей машины воздухом в корпусе 14 выполнены вентиляционные окна 15. Такая обмотка ротора может быть выполнена из алюминия литьем под давлением как стержней, так и всех колец с П-образными электропроводящими пластинами, расположенными между заранее установленными на магнитопроводе П-образными магнитопроводящими пластинами из электротехнической стали. При работе асинхронного двигателя ток, протекающий по стержням обмотки, в лобовых частях разветвляется, частично замыкаясь по основным кольцам и частично - по дополнительному кольцу. Обмотка такой конструкции совмещает обмотки тороидального и барабанного типов, т. е. ее можно представить в виде системы параллельно соединенных витков, одни из которых охватывают, а другие не охватывают ярмо. Для данной обмотки ротора в малополюсных (2р≅4) и относительно "коротких" машинах (с малым отношением активной длины L0 к полюсному давлению τ Lo/τ ≅ 0,5) требуется меньше проводникового материала, чем для эквивалентной в электромагнитном отношении обмотки без дополнительного кольца. Это объясняется тем, что участки дополнительного кольца совместно с П-образными электропроводящими пластинами, соответствующие зубцовым делениям ротора, образуют систему радиально направленных в плоскости кольца проводников, которые охватывают ярмо и шунтируют основные короткозамыкающие кольца обмотки ротора. При этом средняя длина таких витков при оговоренных выше условиях (2p≅4 и Lo/τ ≅ 0,5) меньше средней длины витков традиционной короткозамкнутой обмотки. В начале пуска асинхронного двигателя, когда частота тока в обмотке ротора f2 = S f1 близка к частоте сети f1 (где скольжение S в начале пуска S порядка 1), эквивалентное активное сопротивление короткозамкнутой обмотки ротора увеличено из-за выраженного поверхностного эффекта в П-образных электропроводящих пластинах, размещенных между П-образными ферромагнитными пластинами, электрически соединенных с участками основных и дополнительного кольца и являющихся их составной частью. Это приводит к повышению пускового момента, как и у короткозамкнутых роторов с глубокими пазами или с двойной беличьей клеткой традиционной конструкции [1]. Однако в отличие от обычных асинхронных двигателей с улучшенными пусковыми свойствами предлагаемая конструкция асинхронного двигателя с дополнительным кольцом в виде диска и П-образными зубцами, охватывающими ярмо, существенно улучшает условия охлаждения ротора, поскольку это кольцо и зубцы прилегают к внешней торцевой поверхности ярма и, являясь частью обмотки ротора, где выделяются в виде тепла электрические потери, увеличивает поверхность теплоотвода и снижает температуру обмотки не только ротора, но и обмотки статора, удаленной от этой части обмотки с большим тепловыделением в процессе пуска. Для более равномерного распределения потерь от прохождения токов в обмотке ротора и снижения температуры нагрева во внутренних частях торцевого асинхронного двигателя дополнительное кольцо выполнено с переменной толщиной, увеличиваясь к внутреннему диаметру так, чтобы площади коаксиальных сечений кольца были примерно равны. Для улучшения условий охлаждения П-образные обмотки ротора выполнены с переменной высотой, увеличиваясь к наружному диаметру так, чтобы наружные части спинок П-образных зубцов выступали из поверхности дополнительно кольца, возрастая к наружному кольцу обмотки ротора. При этом существенно повышается эффективность теплоотдачи с поверхности ротора, так как выступающие части П-образных зубцов служат одновременно токонесущей частью П-образных электропроводящих пластин и вращающимися радиаторами, улучшая конвективный теплообмен с окружающим воздухом. Для увеличения эквивалентного активного сопротивления обмотки ротора, способствующего увеличению электромагнитного момента при пуске двигателя, необходимо иметь достаточную высоту h электропроводящих П-образных пластин, расположенных между П-образными ферромагнитными пластинами так, чтобы h была больше глубины проникновения электромагнитного поля Δ [1]. Этого можно достичь без увеличения осевой длины торцевого асинхронного двигателя известной конструкции [2] выполнением П-образных зубцов с наклоном под углом к торцевой поверхности ротора, как показано на фиг. 5, 6. В случае выполнения в роторе скошенных пазов под углом β, на тот же угол скошены П-образные зубцы (см. фиг. 7), которые расположены в одной плоскости с соответствующим стержнем, образуя виток, охватывающий ярмо ротора. Источники информации1. Иванов-Смоленский А.В. Электрические машины. - М.: Энергия, 1980, с. 430-433. 2. Авт. св. СССР 1642551, кл. Н 02 К 17/06, БИ 14, 1994.

Формула изобретения

1. Асинхронный торцевой двигатель, содержащий дисковые магнитопроводы статора с обмоткой возбуждения и ротора с короткозамкнутой обмоткой, включающей стержни, наружное и внутреннее короткозамыкающее кольца и дополнительное короткозамыкающее кольцо, соединенное с наружным и внутренним кольцами и прилегающее к ярму магнитопровода, отличающийся тем, что в кольцах выполнены пазы по числу стержней, в которых установлены П-образные зубцы, охватывающие ярмо по периметру в поперечном сечении. 2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что П-образные зубцы выполнены составными из чередующихся магнито- и электропроводящих пластин, причем электропроводящие пластины электрически соединены с короткозамыкающими кольцами. 3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что дополнительное кольцо имеет переменную толщину, возрастающую от наружного к внутреннему короткозамыкающему кольцу. 4. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что П-образные зубцы имеют переменную высоту, возрастающую от внутреннего к наружному короткозамыкающему кольцу. 5. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что П-образные зубцы выполнены с наклоном к торцевой поверхности ярма. 6. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что П-образные зубцы выполнены со скосом, соответствующим скосу стержней.

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 04.04.2000

Номер и год публикации бюллетеня: 28-2002

Извещение опубликовано: 10.10.2002        

bankpatentov.ru

Торцевой асинхронный электродвигатель

 

Изобретение относится к области электротехники и электромеханики и может быть применено взамен обычных асинхронных электродвигателей. Данное изобретение направлено на увеличение электромагнитного момента и мощности, а также на повышение технологичности конструкции асинхронных электродвигателей. Указанный технический результат достигается тем, что статор содержит плоское основание - диск из магнитного материала и закрепленные на этом основании катушки статорной обмотки с каркасами из магнитного материала, а ротор содержит основание - диск из магнитного материала и скрепленный с ним металлический диск из материала с высокой удельной электрической проводимостью. Материалом для оснований статора и ротора, а также каркасов катушек является изотропный композиционный магнитный материал с высоким удельным электрическим сопротивлением. Короткозамкнутая обмотка ротора образована системой сквозных отверстий на металлическом диске ротора из материала с высокой удельной электрической проводимостью, который имеет специальную форму. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области электромеханики и может быть применено во многих областях техники взамен известных электродвигателей переменного тока.

Аналогом данного изобретения является асинхронный электродвигатель, содержащий статор, помещенный в корпус и снабженный обмотками, и ротор с короткозамкнутой обмоткой в виде "беличьей" клетки [1, 2, 3]. Прототипом изобретения является торцевой асинхронный электродвигатель (ТАД), у которого короткозамкнутая обмотка (клетка) ротора имеет плоскую конструкцию и содержит систему проводников-стержней, а также два короткозамыкающих кольца [4]. Указанный прототип характеризуется тем, что рабочие поверхности статора и ротора лежат в параллельных плоскостях и образуют нерегулируемый рабочий зазор, а магнитопроводы статора и ротора выполнены цельными из изотропного магнитного материала.

В указанном прототипе для улучшения условий охлаждения проводники короткозамкнутой обмотки ротора выполнены с переменным поперечным сечением. Такая форма проводников обмотки не обеспечивает нормальное охлаждение, поскольку основные потери в асинхронной машине имеют место в обмотке и сердечнике статора, а не ротора. Эта форма проводников обмотки ротора нецелесообразна также потому, что линии вихревого тока в обмотке ротора являются непрерывными. В прототипе увеличено поперечное сечение проводников обмотки за счет уменьшения поперечного сечения магнитопровода ротора, что приводит к уменьшению магнитного потока машины и, следовательно, к уменьшению ее электромагнитного момента и мощности.

Существенным недостатком прототипа является также несовершенство всей электромагнитной системы данной асинхронной торцевой электрической машины. Магнитопровод статора этой машины является цельным (не сборным), а его обмотка выполняется методом печатного монтажа. В данной конструкции нет отдельных катушек с собственными каркасами-сердечниками. Такая конструкция статора с указанной обмоткой нетехнологична при изготовлении, ремонте и весьма дорога. В указанном прототипе несовершенна также магнитная система и короткозамкнутая обмотка ротора. Магнитопровод ротора занимает лишь малую часть внутреннего объема электродвигателя, так как имеет малое поперечное сечение. По указанной причине магнитопровод ротора имеет большое магнитное сопротивление, что снижает электромагнитный момент и мощность электродвигателя. Кроме того, проводники обмотки ротора имеют малую длину по сравнению с внешним радиусом ротора, что, в соответствии с законом Ампера, также приводит к уменьшению электромагнитного момента и мощности.

Данное изобретение нацелено на повышение электромагнитного момента, мощности, а также технологичности торцевого асинхронного электродвигателя, который в зависимости от мощности и назначения может быть трехфазным или однофазным.

Сущность новых конструктивных решений, совокупность которых обеспечивает требуемый технический результат, графически представлена на чертеже.

На чертеже показаны основные узлы ТАД и их взаимное расположение. Статор в сборе содержит основание - магнитопровод в виде плоского диска 1 и систему катушек с каркасами 2, закрепленными на плоском основании по окружности вокруг центрального отверстия для вала. Торцевые поверхности каркасов катушек, обращенные к рабочему зазору, образуют одну из двух рабочих поверхностей ТАД. Катушки электрически соединены между собой и образуют статорную обмотку. Материалом основания статора и каркасов катушек служит изотропный композиционный магнитный материал (КММ), обладающий необходимым комплексом магнитных, электрических и механических свойств. КММ имеет высокое удельное электрическое сопротивление, превышающее удельное электрическое сопротивление электротехнической стали. Ротор в сборе содержит основание - магнитопровод в виде диска 3, рабочая поверхность которого имеет выступы-полюсы, а также плоский металлический диск 4 с системой отверстий. Эти отверстия равномерно расположены вокруг центрального отверстия и служит для разделения тела диска на систему электрически проводящих участков - проводников, образующих короткозамкнутую обмотку ротора. Материалом основания ротора является КММ, материалом диска - металл с высокой удельной электрической проводимостью, например алюминий. Количество, форма и геометрические размеры отверстий в металлическом диске точно соответствуют количеству, форме и размерам выступов в основании - магнитопроводе. При сборке ротора выступы основания помещаются в отверстия металлического диска. Высота выступов соответствует толщине плоской части диска, поэтому после сборки ротора торцевые поверхности выступов образуют с плоскостью диска рабочую поверхность, параллельную рабочей поверхности статора. Сборный ротор жестко фиксируется на валу 5 с помощью втулки 6. Эта втулка соединяется с валом, например при помощи штифта, и к ней жестко крепится металлический диск. Концы вала установлены в подшипники 7, 8, установленные в левой 9 и правой 10 половинах цилиндрического корпуса. В данной конструкции предусмотрены плоские шайбы на концах вала 5 у подшипников 7, 8, с помощью которых регулируется рабочий зазор.

Электромагнитный момент и мощность ТАД зависят от интенсивности магнитного поля в рабочем зазоре, от интенсивности вихревых токов в короткозамкнутой обмотке ротора и от длины радиальных участков - проводников короткозамкнутой обмотки. Для увеличения момента и мощности ТАД необходимо увеличивать длину радиальных проводников короткозамкнутой обмотки ротора, а также увеличивать интенсивность вихревых токов в этой обмотке. Для этого в данной конструкции ТАД металлический диск имеет чашеобразную форму. Наружный кольцевой край диска, замыкающий радиальные проводники обмотки, отогнут под прямым углом к плоской поверхности диска, на которой расположены радиальные проводники, и образует совместно с плоской поверхностью чашу, в которой размещается основание - магнитопровод ротора. Наружный край металлического диска и его внутренний кольцевой край, являющиеся замыкателями радиальных проводников, имеют в данной конструкции малое электрическое сопротивление по сравнению с сопротивлением радиального проводника, что способствует увеличению интенсивности вихревых токов в обмотке ротора. При этом в заданных габаритах электродвигателя увеличивается не только длина радиальных проводников короткозамкнутой обмотки ротора, но и увеличивается площадь полюсов - торцевых поверхностей выступов основания ротора, что также увеличивает момент и мощность ТАД. Чашеобразная конструкция металлического диска повышает механическую прочность всей конструкции ротора, что особенно важно для высокоскоростных ТАД.

Плоские поверхности монолитных деталей статора и ротора ТАД технологически несложно обработать с высокой точность. Это гарантирует возможность обеспечить малый рабочий зазор в ТАД и способствует повышению его мощности. Этот зазор в ТАД регулируется плоскими шайбами, помещенными на концах вала у подшипников.

Обмотка статора ТАД образована путем электрического соединения выводов отдельных простых катушек, поэтому у данной обмотки в отличие от обмотки статора обычного (не торцевого) асинхронного электродвигателя отсутствуют лобовые части, что существенно снижает расход обмоточных проводов. Обмотка ТАД является простой и технологичной, так как каждая катушка наматывается на простом и высокопроизводительном оборудовании.

1. Торцевой асинхронный электродвигатель, содержащий статор с обмоткой и ротор с короткозамкнутой обмоткой, магнитопроводы которых имеют плоскую конструкцию, а их рабочие поверхности лежат в параллельных плоскостях и образуют рабочий зазор, отличающийся тем, что статор выполнен в виде плоского основания-диска, на котором закреплены катушки статорной обмотки с каркасами, торцевые поверхности которых образуют одну из рабочих поверхностей электродвигателя, а ротор выполнен в виде основания-диска и скрепленного с ним металлического чашеобразного диска из материала с высокой удельной электрической проводимостью, образующих другую рабочую поверхность электродвигателя, рабочие поверхности образуют регулируемый рабочий зазор, короткозамкнутая обмотка ротора выполнена путем разделения тела металлического чашеобразного диска системой отверстий, равномерно расположенных по окружности на его плоской рабочей поверхности с образованием единой системы электрических проводников, наружный кольцевой край металлического чашеобразного диска отогнут под прямым углом в сторону основания-диска ротора и совместно с его внутренним кольцевым краем образует замыкатели радиальных проводников короткозамкнутой обмотки ротора, которые имеют малое электрическое сопротивление по сравнению с электрическим сопротивлением радиального проводника обмотки ротора, при этом основания-диски статора и ротора, а также каркасы катушек статора выполнены из изотропного композиционного материала с высоким удельным электрическим сопротивлением.

2. Электродвигатель по п.1, отличающийся тем, что основание-диск ротора со стороны рабочего зазора выполнено с выступами, количество, форма и размеры которых точно соответствуют количеству, форме и размерам отверстий в металлическом чашеобразном диске ротора, при этом высота выступов основания-диска точно соответствует толщине упомянутого металлического диска и при их совмещении торцевые поверхности выступов образуют с плоской рабочей поверхностью металлического диска единую рабочую поверхность в рабочем зазоре электродвигателя.

3. Электродвигатель по п.1 или 2, отличающийся тем, что для регулировки рабочего зазора на концах вала ротора установлены плоские шайбы.

Рисунок 1

www.findpatent.ru

асинхронный торцевой двигатель - патент РФ 2125759

Использование: в качестве электропривода. Благодаря выполнению короткозамкнутой обмотки ротора с дополнительным кольцом, прилегающим к торцевой поверхности ярма, в котором расположены П-образные зубцы, охватывающие ярмо и выполненные из чередующихся магнито-и электропроводящих пластин, электрически соединенных с короткозамыкающими кольцами, улучшаются пусковые характеристики торцевого асинхронного двигателя за счет выраженного поверхностного эффекта в электропроводящих пластинах П-образных зубцов, приближаясь к характеристикам асинхронного двигателя с глубокими пазами или двойной клеткой ротора. При этом тепловыделение от прохождения тока в обмотке ротора происходит в основном в торцевой области ротора, что улучшает температурный режим работы и эксплуатационную надежность асинхронного двигателя с высоким пусковым моментом, в чем и заключается технический результат. 5 з.п.ф-лы, 7 ил. Изобретение относится к электрическим асинхронным машинам с короткозамкнутой обмоткой ротора и может быть использовано при разработке асинхронных двигателей торцевого исполнения. В известных конструкциях асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором применяют глубокие пазы и двойную короткозамкнутую обмотку [1]. Однако основная часть тепла при пуске таких двигателей выделяется в области стержней короткозамкнутой обмотки, близкой к рабочему зазору и обмотке статора. Это затрудняет теплоотдачу, ухудшает температурный режим, снижает эксплуатационную надежность короткозамкнутых двигателей, особенно при работе с частыми пусками. Кроме того, в торцевом исполнении глубокие пазы ротора (более 30 мм) увеличивают осевой размер и металлоемкость двигателя. В качестве прототипа выбран асинхронный торцевой двигатель, содержащий дисковые магнитопроводы статора с обмоткой возбуждения и ротора с короткозамкнутой обмоткой, включающей стержни и короткозамыкающие кольца, у которого ротор снабжен дополнительным короткозамыкающим кольцом, соединенным с наружным и внутренним короткозамыкающими кольцами и прилегающим к ярму магнитопровода [2]. Такая конструкция создает низкий пусковой момент, как у обычных короткозамкнутых двигателей. Сущность заявленного асинхронного торцевого двигателя, содержащего дисковые магнитопроводы статора с обмоткой возбуждения и ротора с короткозамкнутой обмоткой, включающей стержни, наружное и внутреннее короткозамыкающие кольца и дополнительное короткозамыкающее кольцо, соединенное с наружным и внутренним кольцами и прилегающее к торцевой поверхности ярма магнитопровода, согласно изобретению заключается в том, что в наружном, внутреннем и дополнительном короткозамыкающих кольцах выполнены пазы по числу стержней обмотки ротора, в которых установлены П-образные зубцы, охватывающие ярмо по периметру в поперечном сечении. При этом П-образные зубцы выполнены составными из чередующихся магнито-и электропроводящих пластин, причем электропроводящие пластины электрически соединены с короткозамыкающими кольцами; дополнительное кольцо имеет переменную толщину, возрастающую от наружного к внутреннему короткозамыкающему кольцу; П-образные зубцы имеют переменную высоту, возрастающую от внутреннего к наружному короткозамыкающему кольцу; П-образные зубцы выполнены с наклоном к торцевой поверхности ярма; П-образные зубцы выполнены со скосом, соответствующим скосу стержней. Благодаря выполнению короткозамкнутой обмотки ротора с дополнительным кольцом, прилегающим к торцевой поверхности ярма, в котором расположены П-образные зубцы, охватывающие ярмо и выполненные из чередующихся магнито- и электропроводящих пластин, электрически соединенных с короткозамыкающими кольцами, улучшаются пусковые характеристики торцевого асинхронного двигателя за счет выраженного поверхностного эффекта в электропроводящих пластинах П-образных зубцов, приближаясь к характеристикам асинхронного двигателя с глубокими пазами или двойной клеткой ротора. При этом тепловыделение от прохождения пускового тока в обмотке ротора происходит в основном в торцевой области ротора, что улучшает температурный режим работы и эксплуатационную надежность асинхронного двигателя с высоким пусковым моментом. На фиг. 1 изображен асинхронный торцевой двигатель; на фиг. 2 - ротор с П-образными зубцами, охватывающими ярмо по периметру в поперечном сечении; на фиг. 3 - ротор с дополнительным кольцом переменной толщины и П-образными зубцами переменной высоты; на фиг. 4 - поперечное сечение ротора А-А, изображенного на фиг. 2; на фиг. 5 и 6 - развернутые коаксиальные сечения соответственно Б-Б и В-В ротора, изображенного на фиг. 2; на фиг. 7 - поперечное сечение ротора Г-Г, изображенного на фиг. 3. Торцевой асинхронный двигатель содержит дисковые магнитопроводы статора 1 и ротора 2. В пазах 3 магнитопровода статора расположена обмотка возбуждения 4. В пазах 5 магнитопровода ротора 2 расположены стержни 6 короткозамкнутой обмотки ротора, соединенные с внутренним 7 и наружным 8 короткозамыкающими кольцами. Обмотка ротора содержит дополнительное короткозамыкающее кольцо 9, соединенное с внутренним 7 и наружным 8 короткозамыкающими кольцами и прилегающее к ярму магнитопровода 2. В наружном 8, внутреннем 7 и дополнительном 9 кольцах выполнены пазы, в которых расположены П-образные зубцы 10, охватывающие ярмо магнитопровода 2 по периметру в поперечном сечении. П-образные зубцы 10 выполнены составными из чередующихся магнитопроводящих пластин 11 и электропроводящих пластин 12, электрически соединенных с короткозамыкающими кольцами 7, 8, 9. Дополнительное кольцо 9 имеет переменную толщину, возрастающую от наружного 8 к внутреннему 7 короткозамыкающему кольцу. П-образные зубцы 10 имеют переменную высоту, возрастающую от внутреннего 7 к наружному 8 короткозамыкающему кольцу. П-образные зубцы с образующими их пластинами 11 и 12 выполнены с наклоном под углом к торцевой поверхности ярма. При скосе стержней 6 обмотки ротора на угол П-образные зубцы 10 вместе с образующими их пластинами 11 и 12 выполняют на тот же угол. В случае использования на роторе центробежного вентилятора его лопатки 13 примыкают к наружному кольцу 8. Для вентиляционного обдува внутренних частей машины воздухом в корпусе 14 выполнены вентиляционные окна 15. Такая обмотка ротора может быть выполнена из алюминия литьем под давлением как стержней, так и всех колец с П-образными электропроводящими пластинами, расположенными между заранее установленными на магнитопроводе П-образными магнитопроводящими пластинами из электротехнической стали. При работе асинхронного двигателя ток, протекающий по стержням обмотки, в лобовых частях разветвляется, частично замыкаясь по основным кольцам и частично - по дополнительному кольцу. Обмотка такой конструкции совмещает обмотки тороидального и барабанного типов, т. е. ее можно представить в виде системы параллельно соединенных витков, одни из которых охватывают, а другие не охватывают ярмо. Для данной обмотки ротора в малополюсных (2р4) и относительно "коротких" машинах (с малым отношением активной длины L0 к полюсному давлению Lo/ 0,5) требуется меньше проводникового материала, чем для эквивалентной в электромагнитном отношении обмотки без дополнительного кольца. Это объясняется тем, что участки дополнительного кольца совместно с П-образными электропроводящими пластинами, соответствующие зубцовым делениям ротора, образуют систему радиально направленных в плоскости кольца проводников, которые охватывают ярмо и шунтируют основные короткозамыкающие кольца обмотки ротора. При этом средняя длина таких витков при оговоренных выше условиях (2p4 и Lo/ 0,5) меньше средней длины витков традиционной короткозамкнутой обмотки. В начале пуска асинхронного двигателя, когда частота тока в обмотке ротора f2 = S f1 близка к частоте сети f1 (где скольжение S в начале пуска S порядка 1), эквивалентное активное сопротивление короткозамкнутой обмотки ротора увеличено из-за выраженного поверхностного эффекта в П-образных электропроводящих пластинах, размещенных между П-образными ферромагнитными пластинами, электрически соединенных с участками основных и дополнительного кольца и являющихся их составной частью. Это приводит к повышению пускового момента, как и у короткозамкнутых роторов с глубокими пазами или с двойной беличьей клеткой традиционной конструкции [1]. Однако в отличие от обычных асинхронных двигателей с улучшенными пусковыми свойствами предлагаемая конструкция асинхронного двигателя с дополнительным кольцом в виде диска и П-образными зубцами, охватывающими ярмо, существенно улучшает условия охлаждения ротора, поскольку это кольцо и зубцы прилегают к внешней торцевой поверхности ярма и, являясь частью обмотки ротора, где выделяются в виде тепла электрические потери, увеличивает поверхность теплоотвода и снижает температуру обмотки не только ротора, но и обмотки статора, удаленной от этой части обмотки с большим тепловыделением в процессе пуска. Для более равномерного распределения потерь от прохождения токов в обмотке ротора и снижения температуры нагрева во внутренних частях торцевого асинхронного двигателя дополнительное кольцо выполнено с переменной толщиной, увеличиваясь к внутреннему диаметру так, чтобы площади коаксиальных сечений кольца были примерно равны. Для улучшения условий охлаждения П-образные обмотки ротора выполнены с переменной высотой, увеличиваясь к наружному диаметру так, чтобы наружные части спинок П-образных зубцов выступали из поверхности дополнительно кольца, возрастая к наружному кольцу обмотки ротора. При этом существенно повышается эффективность теплоотдачи с поверхности ротора, так как выступающие части П-образных зубцов служат одновременно токонесущей частью П-образных электропроводящих пластин и вращающимися радиаторами, улучшая конвективный теплообмен с окружающим воздухом. Для увеличения эквивалентного активного сопротивления обмотки ротора, способствующего увеличению электромагнитного момента при пуске двигателя, необходимо иметь достаточную высоту h электропроводящих П-образных пластин, расположенных между П-образными ферромагнитными пластинами так, чтобы h была больше глубины проникновения электромагнитного поля [1]. Этого можно достичь без увеличения осевой длины торцевого асинхронного двигателя известной конструкции [2] выполнением П-образных зубцов с наклоном под углом к торцевой поверхности ротора, как показано на фиг. 5, 6. В случае выполнения в роторе скошенных пазов под углом , на тот же угол скошены П-образные зубцы (см. фиг. 7), которые расположены в одной плоскости с соответствующим стержнем, образуя виток, охватывающий ярмо ротора. Источники информации 1. Иванов-Смоленский А.В. Электрические машины. - М.: Энергия, 1980, с. 430-433. 2. Авт. св. СССР 1642551, кл. Н 02 К 17/06, БИ 14, 1994.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Асинхронный торцевой двигатель, содержащий дисковые магнитопроводы статора с обмоткой возбуждения и ротора с короткозамкнутой обмоткой, включающей стержни, наружное и внутреннее короткозамыкающее кольца и дополнительное короткозамыкающее кольцо, соединенное с наружным и внутренним кольцами и прилегающее к ярму магнитопровода, отличающийся тем, что в кольцах выполнены пазы по числу стержней, в которых установлены П-образные зубцы, охватывающие ярмо по периметру в поперечном сечении. 2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что П-образные зубцы выполнены составными из чередующихся магнито- и электропроводящих пластин, причем электропроводящие пластины электрически соединены с короткозамыкающими кольцами. 3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что дополнительное кольцо имеет переменную толщину, возрастающую от наружного к внутреннему короткозамыкающему кольцу. 4. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что П-образные зубцы имеют переменную высоту, возрастающую от внутреннего к наружному короткозамыкающему кольцу. 5. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что П-образные зубцы выполнены с наклоном к торцевой поверхности ярма. 6. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что П-образные зубцы выполнены со скосом, соответствующим скосу стержней.

www.freepatent.ru

многослойный торцевой моментный электродвигатель - патент РФ 2356158

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам и электроприводу. Предлагаемый многослойный торцевой моментный электродвигатель содержит ротор, состоящий из нескольких установленных на одном валу ферромагнитных дисков с постоянными магнитами, полярность которых чередуется в тангенциальном направлении, и зубчатые статоры с кольцевыми обмотками фаз, установленные соосно с ротором, при этом статоры разных фаз смещены относительно друг друга на угол, равный 2 эл. рад., деленный на число фаз. Магнитопровод каждого статора составлен из магнитомягких «П-образных» элементов, число которых равно числу полюсов ротора, причем «П-образные» элементы при обходе кольцевой обмотки фазы по угловой координате охватывают кольцевую обмотку поочередно то со стороны наружной, то со стороны внутренней поверхности кольцевой обмотки. Технический эффект - увеличение мощности многослойного торцевого моментного электродвигателя за счет увеличения его момента путем значительного увеличения площади зубцов магнитопровода его статора. 4 ил.

Рисунки к патенту РФ 2356158

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрическим машинам и электроприводу.

Аналогом является, например, многослойный дисковый электродвигатель (Белый П.Н. Конструктивное развитие дисковых высокомоментных технологических электродвигателей с высококоэрцитивными постоянными магнитами // Электротехника, 2001, № 7, с.20-23), имеющий четыре установленных на одном валу дисковых ротора с постоянными магнитами, полярность которых чередуется в тангенциальном направлении, и три расположенных между роторами статора, на зубцах которых в радиальных пазах размещены обмотки.

Наиболее близок к предлагаемой машине многослойный торцевой моментный электродвигатель (патент РФ № 2251784, БИ № 13, 2005), содержащий ротор, состоящий из нескольких установленных на одном валу дисков с постоянными магнитами, полярность которых чередуется в тангенциальном направлении, и зубчатые статоры с кольцевыми обмотками фаз, установленными соосно с ротором, при этом статоры разных фаз смещены относительно друг друга на угол, равный 2 эл. рад., деленный на число фаз.

Недостатком прототипа является неполное использование магнитного потока постоянных магнитов, расположенных на роторе, так как площадь зубцов магнитопровода статора, через которые проходит магнитный поток, более чем в два раза меньше площади постоянных магнитов. Поэтому магнитный поток ротора, связанный с каждой кольцевой обмоткой фаз, мал, что не позволяет создать электродвигатель с высоким моментом на валу.

Техническим эффектом предлагаемого изобретения является значительное увеличение площади зубцов магнитопровода статора, что позволит увеличить момент, а значит и мощность многослойного торцевого моментного электродвигателя при одинаковых габаритах с прототипом.

Это достигается тем, что в многослойном торцевом моментном электродвигателе, содержащем ротор, состоящий из нескольких установленных на одном валу ферромагнитных дисков с постоянными магнитами, полярность которых чередуется в тангенциальном направлении, и зубчатые статоры с кольцевыми обмотками фаз, установленные соосно с ротором, при этом статоры разных фаз смещены относительно друг друга на угол, равный 2 эл. радиан, деленный на число фаз, согласно изобретению магнитопровод каждого статора составляют «П-образные» элементы из магнитомягкого материала, число которых равно числу полюсов ротора, причем упомянутые элементы при обходе кольцевой обмотки по угловой координате охватывают кольцевую обмотку поочередно - то со стороны наружной, то со стороны внутренней поверхности кольцевой обмотки.

Выполнение магнитопровода каждого статора из «П-образных» элементов из магнитомягкого материала, число которых равно числу полюсов ротора, и охватывающих кольцевую обмотку поочередно - то со стороны наружной, то со стороны внутренней поверхности кольцевой обмотки, позволяет значительно увеличить площадь зубцов магнитопровода статора, через которые проходит магнитный поток. Следовательно, в предлагаемом многослойном торцевом моментном электродвигателе значительно увеличится по сравнению с прототипом такого же габарита магнитный поток ротора, связанный с кольцевыми обмотками, а значит момент и мощность.

На фиг.1 показано направление магнитного потока в «П-образных» элементах из магнитомягкого материала; на фиг.2 - фрагмент кольцевой обмотки статора с «П-образными» элементами; на фиг.3 - электромагнитная система предлагаемого электродвигателя; на фиг.4 - часть линейной развертки дисков ротора и статоров.

На фиг.1а - «П-образный» элемент 1 из магнитомягкого материала охватывает обмотку 2 (на фиг.1а показано поперечное сечение обмотки 2). Ток в обмотке 2 направлен на фиг.1а от наблюдателя. Магнитный поток Ф проходит по часовой стрелке по «П-образному» элементу 1 и замыкается через воздушный зазор. При этом правая сторона «П-образного» элемента 1, из которой выходят силовые линии магнитного потока Ф, является северным полюсом N, а левая сторона «П-образного» элемента 1 является южным полюсом S.

На фиг.1б «П-образный» элемент 3 из магнитомягкого материала, охватывающий обмотку 2, развернут по сравнению с «П-образным» элементом 1 на 180°. Ток в обмотке 2 на фиг.1б, также как на фиг.1а, направлен от наблюдателя. Магнитный поток Ф также проходит по часовой стрелке, но теперь правая сторона «П-образного» элемента 3 является южным полюсом S, а левая сторона «П-образного» элемента 3 является северным полюсом N.

На фиг.1в «П-образный» элемент 1 охватывает обмотку 2, также как на фиг.1а. Ток в обмотке 2 направлен на фиг.1в к наблюдателю. Полярность сторон «П-образного» элемента 1 по сравнению с фиг.1а изменится: правая сторона «П-образного» элемента 1 является южным полюсом S, а левая сторона «П-образного» элемента 1 - северным полюсом N.

На фиг.1г «П-образный» элемент 3 охватывает обмотку 2, также как на фиг.1б. Ток в обмотке 2 направлен на фиг.1г к наблюдателю. Полярность сторон «П-образного» элемента 3 по сравнению с фиг.1б изменится: правая сторона «П-образного» элемента 3 является северным полюсом N, а левая сторона «П-образного» элемента 3 - южным полюсом S.

Таким образом, на фиг.1а-1г показано, что полярность сторон «П-образных» элементов 1 и 3 зависит от направления тока в обмотке 2 и от расположения «П-образных» элементов 1 и 3 относительно обмотки 2.

На фиг.2 показан фрагмент кольцевой обмотки 2 с «П-образными» элементами 1 и 3. «П-образные» элементы 1 охватывают кольцевую обмотку 2 со стороны наружной поверхности кольцевой обмотки 2, а «П-образные» элементы 3 охватывают кольцевую обмотку 2 со стороны внутренней поверхности. Стрелка показывает направление намагничивающей силы I·w кольцевой обмотки 2, где I - ток обмотки 2; w - число витков обмотки 2. В соответствии с направлением намагничивающей силы кольцевой обмотки 2 и положением «П-образных» элементов 1 и 3 относительно обмотки 2 ближние к наблюдателю стороны «П-образных» элементов 1 будут иметь южную полярность S, а дальние стороны «П-образных» элементов 1 будут иметь северную полярность N. У «П-образных» элементов 3 ближние к наблюдателю стороны «П-образных» элементов 3 будут иметь северную полярность N, а дальние стороны - южную полярность S.

На фиг.3 электромагнитная система предлагаемого многослойного торцевого моментного электродвигателя изображена в трехфазном варианте. Кольцевая обмотка 2 с «П-образными» элементами 1 и 3 образует статор 4 первой фазы предлагаемого электродвигателя. Статор 5 второй фазы образует кольцевая обмотка 6 с «П-образными» элементами 7 и 8, а статор 9 третьей фазы образует кольцевая обмотка 10 с «П-образными» элементами 11 и 12. Статоры 4, 5 и 9 должны быть неподвижно закреплены, например, с помощью компаунда в корпусе электродвигателя, который на чертеже не показан. Статор 4 размещается между дисками 13 и 14 ротора, статор 5 размещается между дисками 14 и 15 и статор 9 размещается между дисками 15 и 16 ротора. Диски 13, 14, 15 и 16 ротора зафиксированы на выходном валу 17 электродвигателя. На торцевых поверхностях дисков 13, 14, 15 и 16, обращенных к статорам 4, 5 и 9, установлены постоянные магниты 18.

На фиг.4 показана часть линейной развертки дисков 13, 14, 15 и 16 ротора и статоров 4, 5 и 9, на которой указана полярность установленных на дисках 13, 14, 15 и 16 постоянных магнитов 18. При обходе дисков 13, 14, 15 и 16 в тангенциальном направлении полярность магнитов 18 чередуется, при этом полярность постоянных магнитов 18, расположенных напротив друг друга на торцевых поверхностях дисков 13, 14, 15 и 16, обращенных к одному и тому же статору 4, 5 или 9, противоположна. Статоры 4, 5 и 9, показанные на фиг.3 и 4, смещены относительно друг друга на 2 /3 эл. рад.

Многослойный торцевой моментный электродвигатель работает следующим образом. Пусть сначала постоянный ток условного положительного направления протекает в кольцевой обмотке 2 статора 4 первой фазы, а обмотка 6 статора 5 второй фазы и обмотка 10 статора 9 третьей фазы обесточены. При условном положительном направлении тока обмотка 2 намагничивает «П-образные» элементы 1 и 3, охватывающие кольцевую обмотку 2. При этом торцевые стороны «П-образных» элементов 1 и 3, обращенные к дискам 13 и 14 ротора, будут иметь чередующуюся в тангенциальном направлении полярность. «П-образные» элементы 1 и 3 будут взаимодействовать с постоянными магнитами 18, установленными на дисках 13 и 14, и появится момент, который установит диски 13 и 14 ротора в такое положение, чтобы магнитные потоки постоянных магнитов 18 были направлены согласно с магнитными потоками «П-образных» элементов 1 и 3, как показано на фиг.4. Магнитные потоки Ф, созданные магнитами 18 и «П-образных» элементов 1 и 3 и показанные на фиг.4, замыкаются через диски 13 и 14 ротора, выполненные из ферромагнитного материала.

При подаче постоянного тока условного положительного направления в кольцевую обмотку 6 статора 5 второй фазы и выключенных кольцевой обмотки 2 статора 4 первой фазы и кольцевой обмотки 10 статора 9 третьей фазы обмотка 6 намагнитит «П-образные» элементы 7 и 8 с чередующейся полярностью. Полярность сторон элементов 7 будет аналогична полярности сторон элементов 1, показанной на фиг.4, а полярность сторон элементов 8 будет аналогична полярности сторон элементов 3. Статор 5 второй фазы смещен относительно статора 4 первой фазы на 2 /3 эл. рад. Поэтому при взаимодействии «П-образных» элементов 7 и 8 с постоянными магнитами 18, расположенными на сторонах дисков 14 и 15, обращенных к статору 6, ротор развернется на 2 /3 эл. рад. Тогда магнитные потоки постоянных магнитов 18 и «П-образных» элементов 7 и 8 совпадут.

При включении кольцевой обмотки 10 статора 9 третьей фазы и выключенных кольцевой обмотки 2 статора 4 первой фазы и кольцевой обмотки 6 статора 5 второй фазы обмотка 10 намагнитит «П-образные» элементы 11 и 12. Момент, возникший при взаимодействии «П-образных» элементов 11 и 12 с постоянными магнитами 18, заставит ротор развернуться на 4 /3 эл. рад. от исходного положения.

После этого вновь включается кольцевая обмотка 2 статора 4 первой фазы, ротор поворачивается еще на 2 /3 эл. рад. и т.д.

Для изменения направления вращения ротора нужно изменить порядок переключения фаз двигателя на обратный.

При дискретном характере изменения токов в обмотках, как описано выше, двигатель будет работать как шаговый. Если на фазы двигателя подать трехфазное синусоидальное напряжение, то двигатель будет работать как трехфазный синхронный электродвигатель с плавным вращением вала. Если переключать обмотки по сигналам датчика положения ротора, то двигатель будет работать как бесконтактный двигатель постоянного тока (вентильный). Предлагаемую электрическую машину можно использовать также в качестве генератора для получения многофазного напряжения.

В предлагаемом многослойном торцевом моментном электродвигателе радиальная длина и площадь боковых сторон «П-образных» элементов, которые являются зубцами статоров, более чем в два раза превышают радиальную длину и площадь зубцов статоров прототипа. Через боковые стороны «П-образных» элементов может пройти практически весь поток постоянных магнитов, установленных на роторе. Поэтому кольцевые обмотки предлагаемого электродвигателя будут связаны с намного большим магнитным потоком ротора, чем обмотки прототипа. От магнитного потока ротора, связанного с кольцевыми фазами, зависит момент электродвигателя. Следовательно, предлагаемое изобретение позволит увеличить момент, а значит и мощность многослойного торцевого моментного электродвигателя при одинаковых габаритах с прототипом.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Многослойный торцевой моментный электродвигатель, содержащий ротор, состоящий из нескольких установленных на одном валу ферромагнитных дисков с постоянными магнитами, полярность которых чередуется в тангенциальном направлении, и зубчатые статоры с кольцевыми обмотками фаз, установленные соосно с ротором, при этом статоры разных фаз смещены относительно друг друга на угол, равный 2 эл. радиан, деленный на число фаз, отличающийся тем, что магнитопровод каждого статора составлен из магнитомягких П-образных элементов, число которых равно числу полюсов ротора, причем элементы при обходе кольцевой обмотки фазы по угловой координате охватывают кольцевую обмотку поочередно то со стороны наружной, то со стороны внутренней поверхности кольцевой обмотки.

www.freepatent.ru


Смотрите также