Асинхронный двигатель с кольцевой обмоткой. Асинхронный торцевой двигатель
Асинхронный торцевой электродвигатель
1 дат:.::. :,:. и
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ (и) 454635
Союз Советских
Социалистических
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 13.01.72 (21) 1737197. 24-7 с присоединением заявки № (32) Приоритет
Опубликовано 25.12.74. Бюллетень ¹ 47
Дата опубликования описания 24.02.75 (51) М. Кл. Н 02k li06
Н 021 5/00
Государственна(й комитет
Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.313.333 (088.8) (72) Автор изобретения
И. Г. Дудник (71) Заявитель (54) АСИНХРОННЫЙ ТОРЦЕВОЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ
Предмет изобретения
Изобретение относится к электрическим машинам и может быть использовано в гироскопах с легким ротором.
Известны электродвигатели, содержащие немагнитный ротор, установленный между двумя статорами.
Целью изобретения является упрощение установки ротора.
Для этого он выполнен из двух частей, а между ними установлена опора. Для замыкания магнитного потока каждый статор снабжен магнитопроводом.
Изобретение поясняется чертежом.
Электродвигатель содержит корпус 1 и установленные в нем два статора 2, 3 и две части 4, 5 ротора. Между частями ротора размещена опора 6, выполненная, например, в виде магнитного подшипника. Для замыкания рабочего магнитного потока, создаваемого обмотками 7 и 8 статоров, в корпусе установлены магнитопроводы 9, 10. С целью ограничения осевого перемещения ротора после отключения электродвигателя в крышках 11, 12 выполнены цилиндрические углубления, в которые входят соответствующие концы вала 13.
При включении машины со стороны статоров 2 и 3 на части ротора 4 и 5 помимо вра цающего момента действуют также в осевом направлении отталкивающие электродпнамические усилия. Радиальные магнитные подшипники опоры 6 создают поднес вала 13 в радиальном направлении и вызывают силы неустойчивости в осевом направлении, уравновешенные электродпнамическими усилиями на частях ротора, величина которых пропорциональна квадрату токов статорных обмоток и зазору между частями ротора и статорами. При уменьшении зазора токи возрастают, что вместе с эффектом уменьшения самого зазора резко увеличивает электродинамическпе силы отталкивания ротора от статоров. Уменьшение зазора продолжается до уравновешивания этими силами спл неустойчивости магнитных подшипников.
1. Асинхронный торцевой электродвигатель, 20 содержащий корпус и установленные в нем два статора и размещенный между ними немагнитный ротор, отличающийся тем, что, с целью упрощения установки ротора, он выполнен из двух частей, между которы25 ми размещена опора, а каждый статор снабжен магнитопроводом, замыкающим рабочий магнитный поток.
2. Электродвигатель по п. 1, отличаюшийся тем, что в качестве опоры применен
30 магнитный подшипник.
4о4635
Корректор В. Кочкарева
Редактор А. Бер
Заказ 186/8 Изд. Л% 242 Тираж 78! Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобпете,п;й и открытий
Москва, Ж-35, Раугпская наб., д. 4/5
Типография, пр. Сапунова, 2
Сост il3llте. . IL D. Комаров
Техред Г. Васильева
10 5 д
Асинхронный двигатель с кольцевой обмоткой
Использование изобретения: относится к электромашиностроению. Сущность изобретения: индуктор с кольцевой обмоткой и ротор изготовляются с аксиальной шихтовкой и имеют радиальные пазовые зоны. Индуктор закреплен на втулке, опирающейся на радиально-упорный подшипник, являющийся базой для величин зазоров между пазовыми зонами индуктора и ротора. Этими решениями достигается эффективное использование активных материалов двигателя и стабильность рабочих характеристик. 2 ил.
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при изготовлении торцевых электродвигателей с повышенным моментом инерции и малыми аксиальными размерами.
Известно устройство, состоящее из двух статоров и одного ротора, содержащее также подшипники, один из которых является радиально-упорным. Статоры установлены таким образом, что зазор имеет ширину, достаточную для компенсации флюктуаций перемещения ротора на валу при работе [1] Однако смещение ротора (совместно с валом) в аксиальном направлении при работе в известном устройстве вызывает уменьшение величины зазора между одним из статоров и одновременно увеличение между ротором и другим статором. Возникающее при этом преимущественное электромагнитное притяжение (меньший зазор) еще больше стремится уменьшить зазор. При этом для обмотки другого статора (больший зазор) увеличивается ток намагничивания, что на практике вызывает перегрев обмотки и даже может привести к выходу из строя двигателя. Механические смещения могут привести к "залипанию" ротора или требуют слишком больших величин зазора. Другим существенным недостатком известного изобретения является относительно высокий расход активной стали, используемой в магнитопроводах статора, приходящийся на единицу мощности двигателя. Это отношение характеризуется коэффициентом, равным отношению мощности двигателя, выраженной в киловаттах, к весу двигателя, выраженному в килограммах. Известна конструкция мотора с кольцевой обмоткой индуктора и цилиндрическими аксиальными активными зонами, которая взята за прототип. Известный мотор с кольцевой обмоткой выполнен в виде радиально шихтованного сердечника индуктора, на котором размещается в пазах (аксиальных) обмотках кольцевого типа и два ротора внутренний и внешний индуктор и роторы имеют консольную конструкцию, причем сердечник индуктора крепится к станине при помощи шпилек, что снижает использование активных материалов машины, консольная конструкция индуктора и роторов накладывает ограничения на длину активной зоны двигателя, кроме того, изготовление листов стали индуктора и роторов предполагает использование компаундных штампов относительно больших диаметров. Целью изобретения является повышение удельной мощности двигателя, приходящейся на единицу его веса. Цель достигается тем, что асинхронный двигатель с кольцевой обмоткой имеет индуктор и два ротора, выполненные путем намотки стальной ленты с радиальными пазовыми зонами, пазы в которых изготовлены путем штамповки с переменным шагом, в пазы индуктора уложена кольцевая обмотка, состоящая из секций мотаемых в пазы на противоположных сторонах (торцевых) индуктора, таким образом совместно с двумя роторами образуются две радиальные активные зоны, причем для обеих активных зон намагничивающие силы одинаковы и ярмо индуктора для обеих активных зон общее, индуктор крепится на втулке, в которой располагается радиально-упорный подшипник, являющийся базой для фиксации зазоров активных зон. Сущность изобретения состоит в использовании индуктора с двумя радиальными активными зонами, кольцевой обмоткой, что обеспечивает экономию меди обмотки индуктора в сравнении с традиционной конструкцией индукторов машин переменного тока, улучшение теплоотвода по сравнению с прототипом, а крепление индуктора на втулке исключает каналы для шпилек (прототип), что улучшает использование магнитного материала индуктора и исключает консольную конструкцию индуктора и роторов, радиально-опорный подшипник образует базу для зазоров активных зон, ограничивая их минимальную величину, увеличение зазоров определяется тепловым расширением базы между втулками роторов, которая определяется шириной подшипника, магнитное тяжение между индуктором и ротором является в предлагаемой конструкции аксиальным и тем самым обеспечивает поддержание зазоров активных зон на минимальном уровне. Существенной новизной и отличием предлагаемого технического решения является сумма взаимосвязанных эффектов, определяемых конструктивными изменениями известного изобретения. Конструктивные изменения состоят в изготовлении сердечников индукции и роторов с радиальными активными зонами и конструктивном изменении крепления индуктора на подшипнике. Эти конструктивные изменения в своем неразрывном единстве обуславливают работоспособность устройства, увеличивают величину коэффициента удельной мощности (снижают расход стали практически на 6-8% по сравнению с прототипом, снижают расход меди на 20-25% по сравнению с аналогом и за счет более эффективного теплоотвода на 4-6% увеличивается допустимая по нагреву мощность). На фиг. 1, фиг. 2 изображено предлагаемое устройство в двух проекциях. Устройство содержит индуктор 1, кольцевую обмотку 2, ротор 3 соединенный с валом 4, на котором установлен подшипник 5, который является опорным для индуктора и закреплен во втулке 6, на которой закреплен индуктор, радиальный подшипник 7, встроенный в корпус двигателя. Устройство работает следующим образом. При подключении многофазного источника переменного тока к обмотке 2 индуктора возникает вращающееся магнитное поле, которое делится на две части и замыкается первая активная зона ярмо индуктора 1 первая активная зона ярмо ротора 3 вторая активная зона ярмо индуктора 1 вторая активная зона ярмо ротора 3. Это магнитное поле, как известно, наводит электродвижущие силы в короткозамкнутых обмотках ротора, следствием чего являются токи в обмотках ротора, взаимодействие которых с главным магнитным полем обуславливает электромагнитный момент двигателя. Так как магнитное поле (вектор индукции) имеет аксиальное направление в активной зоне двигателя, то силы магнитного тяжения стремятся сблизить поверхности индуктора 1 и ротора 3, чему препятствует радиально-упорный подшипник 5. Малая база теплового расширения (ширина радиально-упорного подшипника) обеспечивает малые флюктуации зазора. Предлагаемый двигатель прост в изготовлении, например, намотка стальной ленты и штамповка пазов (маломощный пресс), намотка обмотки на тор в виде сосредоточенных катушек, характеризуется существенным снижением расхода меди, по сравнению с обмотками барабанного типа, обладает стабильными рабочими характеристиками при эксплуатации по сравнению с известными двигателями торцевого типа. Укрупненный расчет экономического эффекта, вызванного снижением расхода активных материалов при изготовлении одного изделия на ПО "Комплекс" (г. Новгород) дает экономию, равную 20 руб (в ценах 1984 г) для двигателя мощностью 200 Вт.www.findpatent.ru
ротор многороторного торцевого асинхронного электродвигателя - патент РФ 2016466
Использование: электротехника, многороторные торцевые асинхронные электродвигатели. Сущность изобретения: ротор выполнен в виде ферромагнитного диска с пучевидной обмоткой. Ротор выполнен с выступами на его активной поверхности. В пазах каждого выступа расположена отдельная короткозамкнутая секция обмотки, электрически не связанная с другими секциями обмотки. 4 ил. Изобретение относится к электротехнике, в частности к многороторным торцевым асинхронным электродвигателям, и может быть использовано для привода многовальных механизмов. Известен реактивный асинхронный двигатель, ротор которого имеет сегментированный магнитопровод с демпферной обмоткой, литой из алюминия, фигурные стержни которой образуют немагнитные промежутки. Недостатками являются сложность изготовления, низкие cos и КПД, а также то, что масса ротора больше, чем у обычных трехфазных асинхронных двигателей. Известен вторичный элемент дугостаторного электродвигателя, выполненный из отдельных ферромагнитных пластин с короткозамкнутой обмоткой на каждом из них, закрепленные на рабочем органе диэлектрическими немагнитными торцевыми ободами. Недостатками являются сложность монтажа на рабочем органе, невозможность выполнения применительно к многороторным торцевым асинхронным электродвигателям. Известен многороторный торцевой асинхронный электродвигатель, выбранный в качестве прототипа, содержащий статор в виде двух кольцеобразных магнитопроводов, с зазором один внутри другого, с обмоткой, меняющей чередование фаз при переходе от одного магнитопровода к другому, и ротора в виде ферромагнитных дисков с лучевидной короткозамкнутой обмоткой на их активной поверхности, установленные на подшипниковом щите вдоль расточки статора. Недостатком известного электродвигателя является то, что в процессе его работы стержни обмоток роторов находятся в зоне действия двух бегущих в противоположных направлениях магнитных полей, создаваемые обмотками статора, и наводимые этими полями токи в обмотках роторов текут встречно и накладываются друг на друга. Кроме того, часть стержней обмоток роторов находится вне зоны действия полей в зазоре между магнитопроводами статора, ввиду чего происходит растекание токов из-под активной зоны и ослабление взаимодействия токов роторов с полем статора. Целью изобретения является повышение энергетических показателей двигателя и увеличение вращающего момента на роторах. Указанная цель достигается тем, что роторы многороторного электродвигателя, выполнены в виде дисков с выступами, равномерно распределенными по окружности на активной поверхности диска, при этом в пазах каждого выступа располагается отдельная секция короткозамкнутой обмотки ротора, электрически не связанная с другими секциями. Сравнительный анализ показывает, что отличие предлагаемого электродвигателя от прототипа состоит в наличии выступов на активной поверхности диска роторов, а также в разделении обмотки каждого ротора на секции, с расположением их в пазах выступов, что соответствует критерию "новизна". На фиг.1 показан ротор, вид спереди; на фиг.2 - вид сверху; на фиг.3 - вид сбоку с разрезом; на фиг.4 - положение выступов с секциями обмотки ротора относительно кольцеобразных магнитопроводов статора. Ротор многороторного торцевого асинхронного электродвигателя выполнен в виде ферромагнитных дисков с нечетным числом выступов 1 на активной поверхности каждого диска, а в пазах каждого выступа располагается отдельная секция 2 короктозамкнутой обмотки ротора. Статор выполнен в виде двух кольцеобразных магнитопроводов 3 с зазором один внутри другого, обмоткой, меняющей чередование фаз при переходе от одного магнитопровода к другому. Многороторный торцевой асинхронный электродвигатель работает следующим образом. При подаче напряжения на обмотку статора, под его магнитопроводами 3 образуются два бегущих в противоположных направлениях магнитных поля, которые наводят в секциях 2 обмоток роторов ЭДС и соответственно токи. При этом каждая секция 2 обмоток роторов находится во взаимодействии с одним полем. В результате взаимодействия полей статора с токами секций 2 обмоток роторов создается согласованный асинхронный вращающий момент. Кроме того, роторы благодаря наличию выступов 1 стремятся в каждый момент работы занять под магнитопроводами 3 статора такое положение, чтобы магнитное сопротивление воздушного зазора было минимальным, появляется реактивный момент. Нечетное число выступов 1 с секциями 2 обмотки на дисках роторов позволяет сгладить пульсацию момента на роторе, обеспечивая в любой момент работы постоянное число стержней секций 2 обмоток роторов в зоне действия полей статора. Предлагаемое изобретение позволяет существенно улучшить энергетические показатели, увеличить момент на роторе многороторного торцевого асинхронного электродвигателя.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
РОТОР МНОГОРОТОРНОГО ТОРЦЕВОГО АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ, выполненный в виде ферромагнитного диска с пучевидной обмоткой, отличающийся тем, что, с целью увеличения вращающего момента и энергетических показателей двигателя, диск ротора выполнен с выступами, равномерно распределенными по окружности на его активной поверхности, на каждом выступе выполнены пазы, а обмотка выполнена в виде короткозамкнутых электрически не связанных одна с другой секций, при этом в пазах каждого выступа расположена отдельная указанная секция. www.freepatent.ru
