Синхронно-реактивный двигатель — лучшее решение для вентиляторов и насосов. Реактивный редукторный двигатель

Синхронный реактивный редукторный электродвигатель

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

Н ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ .СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2I) 3767687/24-07 (22) 18.07 ° 84 (46) 07.02.86. Бюп. № 5 (71) Воронежский политехнический институт (72) Е.В.Кононенко, А.Н.Низовой, В.Н.Шапошников и А.А.Гуляев (53) 621.313.322(088.8) (56) Микроэлектродвигатели для систем автоматики. Справочник под ред. Э.А.Лодочникова и Ф.М.Иферова.

М.: Энергия, 1969, с. 167-195.

Каасик П.IO. Тихоходные безредукторные микроэлектродвигатели.

Л.: Энергия, 1974, с. 16-21. (54 ) (» ) СИНХРОННЫЙ РЕАКТИВНЫЙ

РЕДУКТОРНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ, содержащий статор с многофазной обмоткой и безобмоточный зубчатый ротор, а т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения КПД по крайней мере одна, часть поверхности ротора равная величине полюсного давления статора, выполнена гладкой.

1210184

Изобретение относится к области электрических машин малой мощносЯ ти, а именно к синхронным электродвигателям с электромагнитной редукцией скорости вращения, работающих на зубцовых гармониках магнитного поля.

Цель изобретения вЂ” повышение КПД.

На чертеже изображен синхронный реактивный редукторный электродвигатель с числом пар полюсов ста тора, равным четыре (р=4), поперечное сечение.

Электродвигатель содержит зубчатый статор 1 с распределенной трехфазной обмоткой 2 переменного тока с четным числом пар полюсов и зубчатый ротор 3. Часть поверхности 4 ротора 3, равная полюсному делению статора I выполнена беззубцовой и образует вместе с зубцовой зоной

5 ротора 3 кольцевой зазор со ставЂ” тором l. Число беззубцовых зон 4 на поверхности ротора 3 равно числу зубцовых зон ротора 3 и равно числу пар полюсов обмотки 2 статора.

Злектродвигатель работает следующим образом.

При подключении обмотки статора на напряжении сети образуется вращающееся магнитное поле. Вследствие зубчатости ротора образуются магнитные поля с большой полюсностью.

Момент, возникающий от этих полей, обуславливает вращение ротора с меньшей частотой вращения, чем име ет основная гармоника поля.

Так как полюсное деление С статора равно г. 11

1 к р (1) где D вЂ” внутренний диаметр статора, р вЂ” число пар полюсов обмотки статора, то длина одной беззубцовой зоны будет определяться выражением (1) с числом таких беззубцовых зон, равным р, причем число зубцовых зон, чередующихся с беззубцовыми зонами, также равно р.

Входящее в выражение (1) число пар полюсов р обмотки статора должно быть четным, так как при нечетном р магнитная система двигателя будет несимметрична, что приведет к появлению дополнительных полей, оказывающих отрицательное влияние на рабовЂ” ту двигателя.

Для реактивных синхронных редукторных двигателей число зубцов на роторе Z связано с числом зубцов на статоре и числом полюсов 2р об5 мотки статора следующим соотношением:

,= 1+2Р (2) В предлагаемом двигателе общее

I число реальных зубцов на роторе Z равно

15 Коэффициент электромагнитной редукции реактивных синхронных двигателей определяется числом зубцов ротора Гг, величина которого равна

20 Zz= (4) г где D вЂ” наружный диаметр р отор а, зубцовое деление ротора. г

Величина t, в предлагаемом двиZ2

25 гателе равно величине (4) известных двигателей.!

Число реальных зубцов Z> ротора (3) двигателя по отношению к расчетному Zz (2) меньше в два раза, однако коэффициент электромагнитной редукции двигателя, определяющий синхронную скорость вращения и электромагнитный момент, равен коэффициенту электромагнитной редукции известных редукторных двигателей.

Параметры зубцовой зоны ротора, как и для известных редукторных двигателей. выбираются из условия получения максимальной амплитуды

40 первой гармоники магнитной проводимости.

При выполнении ротора с беззубцовыми зонами основной магнитный поток Р, созданный обмоткой статора, 4S замыкается в радиальном направлении машины от равйоименных полюсов через один зазор с двухсторонней зубчатостью и один зазор с односторонней зубчатостью. В воз.вЂ” душном зазоре с двухсторонней зубчатостью основное магнитное поле машины модулируется и выделяются высшие зубцовые гармоники поля.

Второй воздушный зазор с односторонней зубчатостью имеет значительно меньшее магнитное сопротивление чем зазор с двухсторонней зубчатостью. В результате увеличивается

Составитель В.Трегубов

Редактор Н,Тупица Техред М.Пароцай Корректрр И.Эрдейи

Заказ 529/58 Тираж 632 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 величина результирующей магнитной проводимости воздушного зазора, что приводит к повышению энергети1210184 4 ческих показателей синхронного реактивного электродвигателя, а имен-, но его КПД.

www.findpatent.ru

Редукторный двигатель - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Редукторный двигатель

Cтраница 2

Пуск редукторных двигателей осуществляется с помощью короткозамкнутой обмотки, расположенной на роторе. Если частота вращения низка, а ротор имеет малый момент инерции, то он может втягиваться в синхронизм непосредственно, без каких-либо пусковых приспособлений. Таким способом запускаются двигатели, у которых ротор вращается в сторону, противоположную направлению вращения магнитного поля. [17]

Недостатком редукторных двигателей является низкий КПД и разброс характеристик, зависящий от технологии изготовления двигателя. [19]

В редукторных двигателях при одной и той же частоте вращения одновременно могут. [20]

В редукторных двигателях в качестве основной гармоники используется 5-я или 7-я пространственная гармоника, которая имеет в 5 - 7 раз меньшие синхронные частоты вращения. При определенных соотношениях чисел зубцов на роторе и статоре и числа пар полюсов высшие пространственные гармоники имеют амплитуду большую, чем 1-я, и двигатель работает на высшей пространственной гармонике как на основной. [21]

Полезная мощность редукторного двигателя находится из следующего уравнения. [22]

Ротор в редукторном двигателе может вращаться как по направлению, так и против направления вращения магнитного поля статора. Это зависит от соотношения зубцовых делений статора и ротора. Пуск в ход редукторных двигателей осуществляется при помощи короткозамкнутой обмотки, расположенной на роторе. [24]

Ротор в редукторном двигателе может вращаться как по направлению, так и против направления вращения магнитного поля статора. Это зависит от соотношения зуб-цовых делений статора и ротора. Пуск в ход редукторных двигателей осуществляется обычным путем при помощи короткозамкнутой обмотки на роторе. Если скорость вращения очень мала, а ротор имеет малый момент инерции, то он может втягиваться в синхронизм непосредственно, без каких-либо пусковых приспособлений. [26]

Ротор в редукторном двигателе может вращаться как по направлению, так и против направления вращения магнитного поля статора. Это зависит от соотношения зубцо-вых делений статора и ротора. [29]

Страницы: 1 2 3 4 5

www.ngpedia.ru

Двухскоростной редукторный реактивныйдвигатель

345565

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскиз

Социалистическиз

Ресотблии

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Заявлено 21.Ч.1970 (№ 1443166/24-7) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 14.VI11972. Бюллетень ¹ 22

Дата опубликования описания 28 Ч11.1972.

М. Кл. H 02k 19/06

Комитет оо делам изобретений и открытий ори Совете Министров

СССР

УДК 621.313.323(088.8) Авторы изобретен иг

Л. А. Борисов, Л. М. Периков и А. В. Семернин

Заявитель

ДВУХСКОРОСТНОЙ РЕДУКТОРНЫЙ РЕАКТИВНЫЙ

ДВИ ГАТЕЛЬ

Изобретение относится к редукторным электрическим машинам и может быть использовано в качестве силового исполни "ельного тихоходного двигателя.

Известны многоскоростные редукторьые электродвигатели, содержащие статор и несколько зубчатых роторов.

Однако в известных двигателях недостаточно высокий коэффициент редукции, небольшой полезный момент, что не гозволяст увеличить коэффициент редукции при сохранении повышенного момента на валу

Цель изобретения вЂ” увеличить коэффициент редукции и полезного момента.

Сущность изобретения заключается в том, что статор выполнен с двумя пакетами:: убчатым с многофазной обмоткой и гладким без обмотки, соединенными магнитопроводом.

Два ротора двигателя выполнены зубчатыми, один из которых перекрывает оба пакета статора, а другой расположен в колышевом =-азоре между гладким пакетом статора и первым ротором с зубцами, обращенными к первому ротору. Число зубцов второго ротора отличается от числа зубцов первого ротора, а число зубцов первого ротора отличается от числа зубцов статора. Это отличие у обоих роторов может быть, например, на число пар полюсов статорной обмотки, при этом число фаз обмотки статора может быть вьпюлнено равным числу полюсов, и каждая фаза расположена на одном полюсе. Если число зубцов второго ротора выполнено большим числа зубцов первого ротора, то вращение обоих роторов согласное. Если число зубцов второго ротора выполнено меньшим числа зубцов первого ротора, то вращение обоих роторов встречное.

Первый ротор, перекрывающий оба пакета статора, выполнен стержневым, причем стержни отделены друг от друга немагнитными

10 промежутками.

На чертеже изображен двухскоростной редукторный реактивный двигатель.

Двигатель состоит из статора 1, в котором установлены два пакета: зубчатый 2 с обмот15 кой 3 и гладкий 4. Первый ротор 5 гьерекрывает оба пакета статора, а второй ротор 6 расположен в зазоре между гладким пакетом

4 и первым ротором 5.

Принцип действия двигателя заключается

20 в следующем. Прп включении статорной обмотки на переменное напряжение возникает вращающееся магнитное поле, которое создает магнитный поток, проходящий через воздушные зазоры, пакет статора 2, зубцы (стерж25 ни) первого ротора (в аксиальном направлении), зубцы второго ротора и статора. В результате взаимодействия зубцов первого ротора с зубцами пакета статора возникает момент, приводящий во вращение первый ротор.

30 При вращении первого ротора образуется вращающееся магнитное поле в рабочем зазоре второго ротора. Взаимодействие зубцов

345565

2 У

С оста в п тель В. Трегубов

Редактор В. Фельдман Текред Т. Ускова

Заказ 2412/14 Изд. № 1010 Тираж 406 Подписное

Ц ИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров ССС!

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 второго ротора с этим полем вызывает появление момента, приводящего во вращение второй ротор. Таким образом обеспечивае1ся высокий коэффициент редукции. Чтобы достигнуть высокого полезного момента необходимо иметь определенное соотношение чисел зубцов статора и роторов, При обычной т-фазной 2р полюсной обмотке разность чисел зубцов статора и первого ротора должно равняться разности чисел зубцов первого и второго ротора и равняться 2 р. При статорной обмотке, выполненной с числом фаз, равным числу полюсов, указанные выше разности должны равняться р, Предмет изобретения

1. Двухскоростной редукторный реактивный двигатель с двумя зубчатыми роторами и статором, состоящим из зубчатого пакета с многофазной обмоткой и гладкого пакета без обмотки, отличающийся тем, что, с целью увеличения коэффициента редукции и полез5 ного момента, один из роторов соотве1ствует по длине двум пакетам статора и имеет число зубцов, не равное числу зубцов статора, à второй ротор расположен в кольцевом зазоре, образованном гладким пакетом статора и пер10 вым ротором, с зубцами, обращенными к Ilcpвому ротору, причеAI число зубцов второго ротора отличается от числа зубцов первого ротора.

2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем

15 что, с целью увеличения момента на валу, ак1 . 1 тивная зона первого ротора выполнена из стержней, разделенных немагнитными промежутками.

www.findpatent.ru

Редукторный реактивный многофазный шаговый электродвигатель

Класс 21d, 1Ч 7) rr 3

Л 1 i.)130

C C l) ОпиСАние ИЗОБРетеииЯ

Зкспериментальный научно-исследовательский инстнтуl металлорежущих станков

РЕДУКТОРНЫ Й РЕАКТИВНЫЙ МНОГОФАЗН Ы Й ШАГОВ Ы й

ЭЛ ЕКТ РОД В И ГАТЕЛ Ь заявлено 2ч октиори )96!) г. )» М 674258/24 н Комит т ио .)е.i;iи il ой!н II н!и и открытий при Совете Министров СССР! )и) ii тинонн)н> ii «Б!г)11етеи()))ni)p(Tt ни!) X 2 в )Iii!

На тоищее изобретение относится. к ре lx к)орным;)сант)!.)!)ым хшогофазным шаговым электродвигателям с сосредоточенш,)ми

Предлагаех)ый электродвигатель Отличается оТ из,)естных тем, )то на каждом полюсе его расположены по две катушки разных секц)гй (фаз), а катуUlnH Одинаковых секции (фаз) расположены н)! С)!ежных пол)осах.

Такое вы))олгиение двигагсля обеспечивает его вы,>кую разрешак))цую спОсобность и точность ОтраОО))ки ш",l;i )Ipk! питании Ог )поет)1тактного кОммутатора .. ! la чертеже изооражена принц:шиальная схем; )редл))г;)емог

Э)! ектродви г атсл ь kf ) k OPT сосредоточен ! ) )е )б Отк ! у! р

На полюсных наконечниках имеются зубцы с шагом, разным зуб цовому делени)о ротора, причем зубцы в соседн

Двигатель выполнен многофазным с обмотками 8, 4 и 5, которые питаются От шелитактного коммутатора б. На каждом пол:осе расположены по две обмотки о, 4 или 5, относящиеся к различным секциям (фазам) обмотки управления, что обеспечивает между ними тр!)Нсформаторную связь.

Для обеспечения равномерного шага при одновременном вкг))О )е нии различных секций (фаз) двигателя обмотки каждои секции (ф!)зы! располагаются на двух смежных полк)сах.!

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬ ТВУ--:- - : - )- "- : 1

ll i!

I!Ог!))ггг нг).ч, р!гг)г)и, )" 92 (1) l!> .1 .),: !. л

7! IPll Illl l ч(Г 1TL 7ß 01 ll(cT ITBKГио. 0 кома!т тито!)1> 1) ротор ого псремс11!ается шагами, равными 1,/6 зубцового шага. ! !ри Вк 110 !Ои IIH Обм() гок лв) х сек!lии мИО 1(")(3 Одllу 11ару 1!О 110СО13.

Г!Ри Вкл!О«с!1111! )KL Оомоток Олlloll (111 11()11!Иду ПОС,7ЕД013НОГО В)СЛ!0«С1!И я Д1:т Х

Оом >Tol(этОЙ секции, pBct70JloH(CHltblx 13а смсжиых полlосах, oil it создаlот такоЙ жс самыЙ м",пни1ный чоlок, «е>1 Обеспеч !!)астс» 13ы

TOilIt0CTb OTpB6)0Tl(H ш

ЭтОт двиГIlTpJII> может О ITb прим(.1!с!1 при 1(1ырсхтакт)к)м комму таторе.

П 1) е д х3 е т и 3 o () ) (т p;1»t

РеД l(ToPHblH PPBKTHÂHûH и ПОГОфазиыи 1иаГОВыи э. !(IiTP0;l!3(tl с сосредоточенными Обмотками "правде!!ия, О T л H «а 10 Ill, H Й с я T(м. что, с целью уаег!31 ения быстродействия H точности отработки;нага, HB KB)K!!ON I107I0Ce PBCIlOBOiIieHbl I10 ED KBTX !UK!I PB373IiI73blX С(КЦИЙ (фаз), а катушк!3 одинаковых секциЙ (фаз1 расположены на смежных полюсах.

Редактор Л. Н. Гольцов Техрсд A. A. Кудряв((икая Корректор Г. Кудрявцева

0бьем О, Подп. к печ. II.II-61 г

Лак. 662

1Т усл. и. л

1(сна 3 Kol) Фор))ат бум. ТОЪ;108 /(г, Тираж 950

ЦБТ11 при Комитете по дела)(изобретений при Совете Министров СССР

Москва, Центр, М. Черкасский пер., и открытий д «J6

Типография ЦБТИ Комитета по. делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР, Москва, Петровка, 14.

www.findpatent.ru

Исполнительные асинхронные двигатели. Схемы замещения и параметры двухфазных исполнительных асинхронных двигателей. Вращающий момент двухфазного исполнительного асинхронного двигателя. Характеристики исполнительных асинхронных двигателей. Вращающиеся трансформаторы. Универсальные коллекторные двигатели и преобразователи. Синхронные машины общего применения. Синхронные двигатели для систем автоматики, страница 33

Часто для привода устройств автоматики требуется относительно небольшая частота вращения выходного вала. При небольшой мощности привода (единицы или десятки ватт) целесообразно применять редукторные двигатели, совмещающие функции двигателя и понижающего редуктора. Редуцирование частоты вращения осуществляют за счет зубчатого (гребенчатого) выполнения полюсов статора и ротора из магнитомягкого материала, что равносильно увеличению в несколько раз числа пар полюсов. Этот принцип редуцирования используют и в шаговых двигателях для уменьшения размера шага, т. е. угла поворота ротора под действием каждого импульса.

Другим типом двигателя с пониженной частотой вращения являются двигатели с катящимся ротором, работающие по принципу механических планетарных редукторов.

Все двигатели отличаются высокой эксплуатационной надежностью из-за отсутствия подвижных электрических контактов.

§ 13.2. Реактивные двигатели с распределенной обмоткой статора

Статоры реактивных двигателей с распределенной обмоткой конструктивно не отличаются от обычных асинхронных и синхронных двигателей. Роторы таких двигателей имеют явнополюсную конструкцию; их выполняют из магнитомягкого материала.

Работу реактивного синхронного двигателя можно проанализировать, основываясь на общей теории синхронных машин, если считать ЭДС, наводимую в обмотке статора роторным потоком возбуждения, равной нулю. Векторная диаграмма такого двигателя имеет вид, представленный на рис. 13.1. Напряжение источника питания уравновешивается падением напряжения на активном и индуктивных сопротивлениях:

Такие реактивные двигатели на статоре могут иметь как трехфазную, так и однофазную обмотку.

Работа двигателя основана на использовании дополнительной электромагнитной мощности и дополнительного вращающего момента (см. § 12.7):


Рис. 13.1. Векторная диаграмма реактивного синхронного двигателя	Рис. 13.2. Схемы пуска однофазных синхронных реактивных двигателей при соединении обмоток статора звездой (а) и треугольником (б)

Дополнительный момент зависит от: 1) квадрата напряжения, под веденного к двигателю; 2) разности xd— xq;3) sin2θ. Чтобы добиться наибольшего значения Мдоппри прочих равных условиях, реактивному двигателю придают такое конструктивное оформление, при котором разность xd— xq максимальна.

Физическая картина работы реактивного двигателя основывается на том же эффекте отклонения магнитных силовых линий, идущих из ста тора в ротор, как и в обычном синхронном двигателе с возбуждением (ср. рис. 12.17).

Реактивные двигатели получили широкое распространение в качестве машин малой мощности (порядка нескольких десятков ватт). В этом случае двигатель выполняют однофазным, что упрощает его конструктивно, но затрудняет пуск в ход. Такой двигатель необходимо синхронизировать с сетью, приведя его во вращение.

Для улучшения пусковых и рабочих характеристик однофазных реактивных двигателей разработана система однофазного реактивного конденсаторного двигателя (рис. 13.2). Если выбрать емкость конденсатора так, чтобы напряжение на его зажимах было равно линейному напряжению, а ток через конденсатор - линейному току, то токи I1, I2, I3в об мотках двигателя образуют симметричную трехфазную систему.

Конденсаторный реактивный двигатель имеет по сравнению с обычным однофазным лучшие пусковые характеристики, более высокий cosφ; он менее склонен к колебаниям, но обладает несколько меньшим кпд.

§ 13.3. Редукторные реактивные двигатели

Рис. 13.3. Схема конструкции (а) и схема включения (б) редукторного реактивного двигателя

Редукторные реактивные двигатели позволяют получить достаточно малую частоту вращения при питании от сети стандартной частоты, не прибегая к помощи редукторов. Работают они по тому же принципу, что и обычные синхронные реактивные двигатели.

Статор в виде кольца, а ротор в виде диска набраны из листов магнитомягкой электротехнической стали (рис. 13.3,а). Они снабжены полу круглыми пазами, числа которых у статора и ротора различны, но близки: например, число пазов статора zc =16, число пазов ротора zp = 18

vunivere.ru

Редукторный электродвигатель

Использование: в высокомоментных электроприводах. Сущность изобретения, двигатель состоит из ротора 1 с зубцами 2 и статора 3 с зубцами 4. На статоре размещены одна или несколько m-фазных обмоток 5. Пазы между зубцами ротора заполнены нема гнито про водящим материалом 6, например эпоксидной смолой. Внутренний объем двигателя заполнен магнитной жидкостью. В двигателе на зубцах статора могут быть выполнены дополнительные зубцы, пазы между которыми также заполнены немагнитным материалом. 1 з. п. ф-лы, 3 ил

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (l9) (11) (s1)s Н 02 К 19/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4821523/07 (22) 22.03.90 (46) 30.06.92. Бюл. М 24 (71) Новосибирский электротехнический институт (72) Д. Л. Калужский, А. B. Казадаев, А. В.Комаров и В. В. Пастухов (53) 621.313,323(088.8) (56) Каасик П. Ю. Тихоходные безредукторные микродвигатели. Л.: Энергия, 1974, с.

38. (54) PЕДУКТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ (57) Использование: в высокомоментных электроприводах. Сущность изобретения; двигатель состоит из ротора 1 с зубцами 2 и статора 3 с зубцами 4. На статоре размещены одна или несколько m-фазных обмоток 5, Пазы между зубцами ротора заполнены немагнитопроводящим материалом 6, например эпоксидной смолой. Внутренний объем двигателя заполнен магнитной жидкостью.

B двигателе на зубцах статора могут быть выполнены дополнительные зубцы, пазы между которыми также заполнены немагнитным материалом. 1 з. п, ф-лы, 3 ил, 1744767

Изобретение относится к электрическим машинам, а именно к высокомоментным двигателям, и может быть использовано, например, в высокомоментных электроприводах.

Известен редукторный двигатель, содер>кащий ротор с зубцами и статор с большими зубцами, на внутренней поверхности которых выполнены элементарные зубцы, в пазы между большими зубцами уложена mфазная обмотка, каждая фаза обмотки образована двумя параллельными ветвями, ссединенными через разнополярно включенные вентили с клеммами питающего напряжения с одной стороны и соединенными в 2m-лучевую звезду с другой.

Недостатком такого двигателя является низкий КПД за счет малой величины удельного момента, Наиболее близким к предлагаемому является редукторный двигатель, содержащий зубчатый ротор и статор с зубцами, в открытые пазы между которыми уложена одна или несколько m-фазных обмоток.

Недостатком такого двигателя является низкий КПД за счет малой величины удельного момента.

Целью изобретения является увеличение КПД за счет увеличения удельного момента.

Поставленная цель достигается тем, что

- известном редукторном двигателе, содержащем зубчатый ротор и статор с зубцами, в открытые пазы между которыми уложена по крайней мере одна m-фазная обмотка, пазы ротора заполнены немагнитопроводящим материалом, а внутренний объем двигателя заполнен магнитной жидкостью.

Кроме того, в редукторном двигателе по и. 1 на зубцах статора выполнены элементарные зубцы, пазы которых заполнены немагнитопроводящим материалом.

На фиг. 1 изображен редукторный двигатель, поперечный разрез; на фиг.2 вЂ” то же, продольный разрез; на фиг. 3 вЂ” двигатель с элементарными зубцами, поперечный разрез.

Двигатель (фиг. 1) состоит из ротора 1 с зубцами 2 и статора 3 с зубцами 4. В пазах между зубцами 4 уложена одна или нескол ько m-фазных обмоток 5. Пазы между зубцами ротора 2 заполнены немагнитным материалом 6, например эпоксидной смолой. Внутренний объем редукторного двигателя (фиг. 2) заполнен магнитной жидкостью

7. На больших зубцах (фиг. 3) могут быть выполнены элементарные зубцы 8. Пазы между элементарными зубцами 8 заполнены немагнитным материалом. Для уменьшения потоков рассеяния m-фазные обмотки 5

35 могут быть выполнены компаундированными.

Двигатель работает следующим образом.

При подключении обмоток 5 к источникам питания по ним протекают токи, создающие результирующее магнитное поле.

Соответственно, ротор 1 стремится в ка>кдый момент времени занять такое поло>кение, чтобы максимальное значение . результирующего поля совпадало с максимальным значением магнитной проводимости зазора. При этом электромагнитный момент, развиваемый двигателем, пропорционален, ф Bg

Gо где P вЂ” отношение переменной составляющей магнитной проводимости зазора к постоянной составляющей 6;

Во вЂ” индукция в воздушном зазоре, В отличие от двигателя по прототипу в предлагаемом редукторном двигателе выше удельный момент. Последнее объясняется тем, что в точках совпадения осей зубцов статора 4 и ротора 2 магнитная проводимость зазора повышается в р lро раз (u>K и и,вЂ” магнитные проницаемости магнитной жидкости и воздуха). В точках совпадения осей зубцов 4 с осями пазов на роторе

1 магнитная проводимость увеличивается незначительно. По этой причине при заполнении внутреннего объема двигателя магнитной жидкостью коэффициент /3 растет значительно быстрее, чем Go. и при одинаковом уровне индукции Во, ограниченном насыщением стали магнитопровода, величина удельного момента. увеличивается, А поскольку в редукторных двигателях скорость вращения вала небольшая и потери >кидкостного вязкого трения невелики, повышение удельного момента приводит к увеличению КПД, Дополнительное повышение КПД за счет увеличения момента может быть получено, если на статоре выполнены элементарные зубцы, заполненные немагнитопроводящим материалом. При это разница между максимальным и минимальным значениями магнитной проводимости зазора увеличивается, что приводит к дополнительному росту коэффициента соответственно, увеличению момента и

КПД.

Формула изобретения

1, Редукторный двигатель, содержащий зубчатый ротор и статор с зубцами, в открытые пазы которых уложена по крайней мере одна фазная обмотка, отличающийся

17447б7 тем, что, с целью повышения КПД за счет увеличения удельного момента, пазы ротора заполнены немагнитопроводящим материалом, а внутренний объем двигателя заполнен магнитной жидкостью. 5

2, Двигатель по п. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что на зубцах статора выполнены дополнительные зубцы, пазы которых заполнены немагнитопроводящим материалом,

www.findpatent.ru

Синхронно-реактивный двигатель — лучшее решение для вентиляторов и насосов

По многим другим позициям асинхронный двигатель уверенно держит оборону

ПАО «НИПТИЭМ», входящий в концерн «РУСЭЛПРОМ» – ведущий российский центр по созданию низковольтных асинхронных двигателей мощностью до 400 кВт. Компания, недавно отметившая свое пятидесятилетие, активно развивается, создает новые типы электромашин – частотно-регулируемые, вентильные, вентильно-индукторные. О новых разработках владимирской школы электромашиностроения нам рассказал руководитель расчетно-теоретического сектора НИПТИЭМ Андрей Кобелев.

КМ: Андрей Степанович, начнем с главного для вас и самого массового сегодня в мире – трехфазного асинхронного двигателя. Этой электромашине, созданной нашим соотечественником Михаилом Осиповичем Доливо-Добровольским в далеком 1889 году, не так давно предсказали потерю лидерства. Двигателем будущего называют синхронно-реактивный мотор. Вы согласны с таким прогнозом?

Отмечу, что наша компания владеет информацией о синхронно-реактивных двигателях (СинРД) не понаслышке. Мы уже создали несколько типоразмеров таких двигателей от 15 кВт и до 500 кВт и подтверждаем их следующие преимущества: экономичность, энергоэффективность и компактность.

Ротор синхронно-реактивных двигателей не содержит дорогих меди и алюминия, в нем не используются весьма дорогие редкоземельные магниты, и это, безусловно, снижает его стоимость. Отсутствие потерь в роторе позволяет обеспечить высокую энергоэффективность, не ниже класса IE3. Что же касается размеров, то в габаритах асинхронного двигателя СинРД демонстрирует мощность на одну-две ступени выше.

Ротор синхронно-реактивного двигателя

У синхронно-реактивного двигателя есть и недостатки: низкий коэффициент мощности невысокое значение максимального момента, необходимость специального преобразователя частоты.

Вентиляторы и насосы, на которые приходится солидный сегмент приводной техники, нуждаются в двигателях с высоким КПД и неприхотливы к пусковым и перегрузочным свойствам. Для этих применений СинРД – оптимальное решение. Сегодня как специалисты НИПТИЭМ, так и зарубежные исследователи стремятся создать эффективную конструкцию синхронно-реактивного двигателя с пусковой клеткой в роторе. Удачное «добавление опции» по прямому асинхронному пуску может снять необходимость в преобразователе. При этом энергоэффективность несколько уменьшится.

Возвращаясь к прогнозу перспектив асинхронного двигателя, отмечу, что сегодня на этот тип электромашин приходится около 80% всех двигателей, выпускаемых промышленностью. В ближайшей перспективе можно ожидать уменьшение этой доли на 1% ежегодно, так что лидирующие позиции асинхронные двигатели будут удерживать весьма долго.

КМ: С вашей традиционной продукцией большинство отечественных специалистов, хорошо знакомы. А какие бы вы выделили изменения в портфеле своих низковольтных асинхронных двигателей?

Нами освоены новые решения для электродвигателей всех видов городского транспорта: троллейбусов, трамваев, экобусов, метро. Важной инновацией здесь является НИОКР по созданию высокоэнергоэффективного компактного двигателя с постоянными магнитами для троллейбуса, с «длинной» второй зоной регулирования (с ослаблением магнитного потока). Этим проектом НИПТИЭМ готов бросить перчатку любому мировому производителю двигателей для городских электротранспортных средств – попробуйте превзойдите.

Расширяется линейка двигателей для привода вспомогательных устройств (компрессоров, вентиляторов) железнодорожных локомотивов. Наращивается номенклатура двигателей для привода тяжелых транспортных средств, как гусеничных, так и колесных.

АЭД для привода оси трамвая. Взаимосвязанный электромагнитный, тепловой и вентиляционный расчеты позволяют с высокой точностью определить электромеханические характеристики и тепловое состояние проектируемого электродвигателя.

Мы выпускаем эффективные электродвигатели для новых объектов специального назначения. По понятным причинам, здесь не будет подробностей. Однако, если данный номер журнала «Конструктор. Машиностроитель» читает специалист оборонного предприятия, которому требуются двигатели 0,18–400 кВт с высокими требованиями по энергоэффективности, надежности, к показателям ВШХ, тогда ему нужны наши знания и опыт, обращайтесь.

Добавлю, что НИПТИЭМ с удовольствием берется за наукоемкие проекты по разработке эксклюзивного привода, когда число рабочих механизмов не тиражируемо и составляет единицы штук. Реализованные таким образом проекты исчисляются десятками.

Не могу не вспомнить других представителях «Владимирской площадки» концерна «РУСЭЛПРОМ». Группа компаний «ВЭМЗ» при научно-технической поддержке НИПТИЭМ осваивает номенклатуру взрывозащищенных двигателей категории IIC, расширяется линейка двигателей для АЭС, идет активная работа над двигателями для привода рольгангов.

Электродвигатель 5АМЦ315М6А5О4 мощностью 110 кВт, 1000 об/мин с воздушным охлаждением предназначен для привода высоконапорных вентиляторов ВДНА-15, расположенных в герметичной зоне АЭС.

КМ: В ЕС дважды за последние время ужесточались требованияк энергоэффективности электродвигателей. Вся Америка давно живет в таком режиме. Китай тоже готовится перейти на нормы, сопоставимые с IE3. Почему Россия отстает?

НИПТИЭМ недавно подготовил каталог серии энергоэффективных двигателей 7AVE, куда вошли и высокоэнергоэффективные АЭД класса IE3. В нем мы подробно рассматриваем этот вопрос. Такие преимущества энергоэффективных АЭД, как значительная экономия на стоимости владения, повышенная надежность, меньший шум, глубокое регулирование в первой зоне при работе в составе частотно-регулируемого привода, для европейского потребителя более важны, чем разовая переплата на 20–30% за энергоэффективный мотор. Она окупается за год-полтора за счет экономии потребляемой электроэнергии.

Энергоэффективные асинхронные двигатели серии 7AVE общепромышленного исполнения от 4¸500 кВт.

Освоение и применение АЭД класса IE2 в странах ЕС обязательно как для производителей, так и для потребителей электродвигателей. В России же, несмотря на выпущенный в 2011 г. ГОСТ Р 54413-2011 (почти полный аналог IEC 60034-30-1), применение энергоэффективных двигателей носит рекомендательный характер. Обязательным производство и применение энергоэффективных АЭД станет у нас после принятия технического регламента ТС «О требованиях к энергетической эффективности электрических энергопотребляющих устройств», проект которого к настоящему времени согласован всеми странами ТС, кроме РФ. Сдерживание этого согласования наносит большой экономический ущерб стране.

КМ: Насколько сложно создание ЭЭД? Стремление снизить потери заставляет использовать больше меди в статоре и толкает к увеличению размеров…

Большинство типоразмеров предыдущей серии 5А имело энергоэффективность IE1. В новой серии 7AVE переход от стандартной энергоэффективности IE1 к высокой энергоэффективности IE2 осуществлен во многом благодаря принятой идеологии параметрической оптимизации без дополнительного расхода электротехнических материалов. Типоразмеры серии 5А, соответствующие классу энергоэффективности IE2, перепроектированы для снижения расхода материалов.

О более высоких классах энергоэффективности. В результате исследований нами установлено, что в увязке CENELEC возможно обеспечить энергоэффективность двигателей по классу IE4 в отрезке 160–315 мм. При этом использование медной клетки ротора в габаритах 160, 180 обязательно. В габаритах 180–315 мм необходимо применение электротехнической стали с малыми удельными потерями.

Для класса энергоэффективности IE3 медное литье необязательно. В увязке ГОСТ 31606-2012 (вариант I) энергоэффективность класса IE4 реализуема в габаритах 280, 315, 355 мм. Длина пакета (при сравнении IE1 и IE3) увеличивается на 20–40%.

Очевидно, самой дорогой технологической операцией является медное литье, необходимое для младших габаритов. Однако успехи в этом вопросе (для примера можно назвать фирму Breuckmann GmbH) позволяют предположить, что стоимость заливки роторов медью будет неуклонно снижаться. Разумеется, нужно подтянуться и по остальным технологическим переделам: качественной штамповке; заливке роторов, исключающих раковины; применению качественных подшипников. Не исчерпаны и возможности структурно-параметрической оптимизации.

КМ: С одной стороны, энергоэффективные двигатели способны сберечь несколько процентов КПД,с другой – ошибки, к примеру, при выборе механических компонентов привода или даже теплового режима масла для редуктора грозят потерей десятков процентов…

Предлагаю сосредоточиться в этом вопросе на компетенциях электромехаников и специалистов в области электропривода. До недавнего времени даже между этими близкими сферами технических знаний было недопонимание (недостаток информации) о подходах к выбору электрической машины для приводов со сложным режимом работы. Например, режим S9 – работа электродвигателя с непериодическими изменениями нагрузки и частоты вращения. Специалистами НИПТИЭМ разработана методология, программное и методическое обеспечение по проведению поискового проектирования и энергетических расчетов АЭД в динамических режимах, а также программы экспериментальных исследований двигателей в динамических режимах, созданы соответствующие испытательные стенды. Все перечисленное обеспечение позволяет проектировать оптимальный двигатель для любого рабочего механизма, сколь сложной бы ни была динамика его работы.

Если же выйти за рамки названных компетенций, следует отметить, что нередко наши специалисты активно участвуют в подготовке технических условий на изделие в целом.

АЭД защищенного исполнения (IP23) для привода вспомогательного оборудования электровоза.

КМ: Еще одна современная тенденция – отказ от редукторов во многих применениях. Как развивается ваш проект безредукторного лифтового привода на базе асинхронного двигателя?

Если говорить о современных запросах рынка, более востребованными являются лифтовые лебедки с полиспастом, где используется в том числе и наш безредукторный привод с асинхронным двигателем. Вместе с тем углубление компетенций НИПТИЭМ в области проектирования двигателей с постоянными магнитами позволило сделать несколько эскизных проектов по безредукторному лифтовому приводу на базе СДПМ. Планируем организовать выпуск таковых лебедок в ближней перспективе.

КМ: Вы создаете и продаете только электродвигатели или предлагаете и оптимизированные приводные решения «под ключ»? Не пытался ли НИПТИЭМ сотрудничать с другими производителями механических и электронных компонентов для привода?

Могу сказать, что институтом разрабатывается и поставляется комплектный электропривод для тяжелых транспортных средств и для некоторых объектов специального назначения.

КМ: Падение рубля ударило по многим российским производителям, но вроде бы подарило надежду на рост экспорта продукции. Этим шансом удается воспользоваться?

До повышения стоимости доллара к рублю конкурировать с китайскими асинхронными машинами для общепромышленных нужд было чрезвычайно сложно, сейчас задача несколько упростилась. Тем не менее вынужден отметить следующее. Трудозатраты на производство двигателя невелики. Большую часть расходов в ценообразовании занимают активные материалы. Нами проанализировано содержание активных материалов в ряде типоразмеров китайских моторов и установлено, что расход материалов у нас и у азиатских конкурентов примерно одинаков. Почему же их двигатели дешевле? Непонятно. Однако вариант ответа имеется. Возможно, азиатские производители на двигатели для экспортных поставок приобретают активные материалы, так сказать, по специальным ценам. Отечественный же производитель покупает материалы по ценам международных бирж металлов, хотя как медь, так и динамная сталь производятся в России.

Что касается модификаций и специализированных исполнений АЭД, надежды на рост экспорта продукции оправданны вдвойне.

КМ: Не за горами чемпионат мира по футболу, и, вероятно, для гостей первенства закупят электробусы. Закупят за рубежом, т. к. их промышленного производства в России нет. РУСЭЛПРОМ сделал четыре больших гибридных автобуса с различными производителями из СНГ, тяговое оборудование показало хорошие характеристики, заслужило национальную премию «Приоритет-2016», и что в итоге?

Позвольте на этот вопрос ответить исключительно как разработчику электрических машин, в том числе и для электробусов. В своих решениях мы постоянно улучшаем электромеханические, массогабаритные показатели и надежность упомянутых электрических машин. Будут ли наши решения использованы для гостей мундиаля? Возможно, на юге России.

КМ: Сегодня аналогичные гибридные технологии активно развиваются на железнодорожном транспорте и в судостроении. Каковы перспективы в этих сегментах?

НИПТИЭМ имеет опыт разработки и поставки комплектного привода в судостроении и гибридного привода для нужд ОАО «РЖД». Примером последнего являются разработка и поставка электромеханической трансмиссии погрузочно-транспортного грузового мотовоза «МПТГ-2».

КМ: В заключение давайте немного помечтаем. Электромашины, построенные на принципе сверхпроводимости, мощностью 15 кВт на кг веса…

Если это и мечты, то не столь заоблачные. В России есть мощная школа, исследующая криогенные электрические машины. Речь идет о кафедре 310 МАИ – «Электроэнергетические, электромеханические и биотехнические системы». Тем более что своим вопросом вы облегчаете ответ, поскольку оперируете не моментом, а мощностью, отсылая нас к высокоскоростным машинам. Хотелось бы также заметить, что некоторые очень смелые «рапорты» по показателю Р/G подразумевают не длительную, а пиковую мощность. Пока у НИПТИЭМ есть только очень небольшой опыт по разработке криогенной машины, точнее, двигателя, работающего в предельно низких температурах, на уровне эскизного проекта.

konstruktor.net