Многофазный асинхронный электродвигатель

Устройство относится к электротехнике, в частности к электроприводу, и может быть использовано в области асинхронных частотно-регулируемых электроприводов, например, в тяговых приводах. Техническим результатом устройства является обеспечение взаимной независимости направлений протекания токов во всех аксиально расположенных элементах обмотки статора двигателя. Достигается это тем, что обмотка многофазного асинхронного электродвигателя выполнена в виде прямых плоских металлических например, медных шин, расположенных параллельно оси вращения ротора двигателя, каждая из которых представляет собой одну отдельную фазу обмотки двигателя. Одни концы шин, расположенные внутри корпуса двигателя, соединены между собой короткозамыкающим кольцом, а другие концы предназначены для подключения к фазам источника многофазного переменного напряжения, проходят насквозь через корпус электродвигателя и плотно зафиксированы в нем с помощью втулок, выполненных из изоляционного материала. В совокупности шины обмотки статора образуют полый несплошной цилиндр, являясь секторами этого цилиндра, который снаружи и изнутри охватывается Ш-образным ротором. 2 илл.

Устройство относится к электротехнике, в частности к электроприводу, и может быть использовано в области асинхронных частотно-регулируемых электроприводов, например, в тяговых приводах.

Известен многофазный асинхронный двигатель с тороидальной обмоткой статора и Ш-образным ротором, предназначенный для использования в инверторных электроприводах с фазно-полюсным управлением (Многофазный асинхронный инверторный электропривод с фазно-полюсным управлением. Патент РФ 100863; Бражников А.В., Белозеров И.Р.; Опубл. 27.12.2010).

Недостатком данного устройства являются большой момент инерции ротора электродвигателя из-за большого значения внешнего радиуса ротора, значительный магнитный поток рассеяния в ярме магнитопровода статора и, как следствие этого, низкий КПД двигателя, а также сложность изготовления магнитопровода статора и статорной обмотки.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является асинхронный электродвигатель с Ш-образным ротором, выполненным таким образом, что он охватывает не имеющий магнитопровода статор снаружи и изнутри, m-фазная статорная обмотка барабанного типа расположена на механически прочном цилиндрическом каркасе, выполненном из материала, обладающего парамагнитными свойствами, например, стеклопластика (Асинхронный электродвигатель с Ш-образным ротором. Патент РФ 116720; Бражников А.В., Белозеров И.Р.; Опубл. 27.05.2012).

Недостатком данного устройства является невозможность обеспечения в его статорной обмотке барабанного типа взаимной независимости направлений протекания токов во всех аксиально расположенных элементах обмотки статора, что обусловлено выполнением фазных обмоток в виде замкнутых контуров, при котором направления токов в двух пазах, в которых размещен один отдельно взятый контур, всегда противоположны.

Задачей предлагаемого устройства является обеспечение взаимной независимости направлений протекания токов во всех аксиально расположенных элементах обмотки статора двигателя.

Достигается это тем, что обмотка многофазного асинхронного электродвигателя выполнена в виде прямых плоских металлических например, медных шин, расположенных параллельно оси вращения ротора двигателя, каждая из которых представляет собой одну отдельную фазу обмотки двигателя. Одни концы шин, расположенные внутри корпуса двигателя, соединены между собой короткозамыкающим кольцом, а другие концы предназначены для подключения к фазам источника многофазного переменного напряжения, проходят насквозь через корпус электродвигателя и плотно зафиксированы в нем с помощью втулок, выполненных из изоляционного материала. В совокупности шины обмотки статора образуют полый несплошной цилиндр, являясь секторами этого цилиндра, который снаружи и изнутри охватывается Ш-образным ротором.

При выполнении обмотки многофазного асинхронного электродвигателя в виде совокупности отдельных шин обеспечивается полная взаимная независимость направлений токов в этих шинах, которая необходима для реализации фазно-полюсного управления (см., например: Brazhnikov A.V., Belozerov I.R. "Prospects for the Use of Multiphase Inverter-Fed Asynchronous Drives in the Field of Traction Systems of Railway Vehicles" // International Journal of Railway, South Korea, vol. 5, No 1, March 2012, p.38-47, URL: www.ijr.or.kr/On_line/admin/files/%2838-47%29-12-005.pdf (дата обращения: 21.10.2012) и недостижима для пазов статора в случае обмотки барабанного типа, так как в последнем случае из-за выполнения фазных обмоток в виде замкнутых контуров направления токов в двух пазах, в которых размещен один отдельно взятый контур, всегда противоположны.

Применение такой шинно-фазной обмотки в многофазном асинхронном электродвигателе не требует использования специального каркаса, поскольку сама обмотка обладает механической прочностью.

Изложенная сущность поясняется графически.

На Фиг.1 представлен общий вид устройства, где 1 - металические шины, являющиеся фазами обмотки двигателя, 2 - короткозамыкающее кольцо, 3 - корпус электродвигателя, 4 - втулки, выполненные из изоляционного материала, 5 - Ш-образный ротор.

На Фиг.2 представлена шинно-фазная обмотка статора.

Многофазный асинхронный электродвигатель с Ш-образным ротором и шинно-фазной обмоткой работает следующим образом.

При подключении многофазного асинхронного электродвигателя к фазному источнику переменного напряжения магнитное поле, возбуждаемое обмоткой, состоящей из плоских металлических шин 1, соединенных между собой короткозамыкающим кольцом 2 с одной стороны и закрепленных в корпусе электродвигателя 3 с другой стороны с помощью втулок 4, выполненных из изоляционного материала, создается вращающий момент, приводящий в движение Ш-образный ротор 5. При выполнении обмотки двигателя в виде совокупности отдельных шин обеспечивается полная взаимная независимость направлений токов в этих шинах, которая необходима для обеспечения возможности реализации фазно-полюсного управления двигателем с целью увеличения вращающего момента на валу ротора.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства заключается в повышении надежности и снижении себестоимости изготовления электродвигателя за счет упрощения конструкций обмотки двигателя.

Многофазный асинхронный электродвигатель, содержащий Ш-образный ротор, корпус и обмотку электродвигателя, отличающийся тем, что обмотка электродвигателя выполнена в виде плоских металлических, например, медных шин, одни концы которых расположены внутри корпуса электродвигателя и соединены между собой короткозамыкающим кольцом, а другие проходят насквозь через корпус электродвигателя и плотно зафиксированы в нем с помощью втулок, выполненных из изоляционного материала.