Синхронный редукторный электродвигатель

 

СИНХРОННЫЙ РЕДУКТОРНЬЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ, содержащий статор с открытыми пазами, в которых размещена fn-фазная обмотка и ротор с постоянными магнитами и примыкающи-ми к ним полюсными наконечниками, образующими полюса чередующейся полярности , отличающийся тем, что, с целью повьшения удельной мощности электродвигателя, полюсные наконечники одноименной полярности соединены перемычками из магнитно-мягкого материала, а числе пар полюсов ротора равно Р 7 - Р i Ч где Р, - число пар полюсов ротора; Z - число зубцов статора; Р - число пар полюсов обмотки $ статора. Н

СОН)З СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК зсмк Н 02 К 19/06

ГОСУДАРСТВЕККЫЙ КОМИТЕТ ССОР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕКИЙ И ОТнжтий

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ABTGPICHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

8 7 (21) 3537557/24-07 (22) 11.01.83 (46) 07.11.84. Вюл. Р 41 (72) К.И. Старчеус, К.А. Столяров, А.И. Шор и В.Г. Каган (53) 621.313.323(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9. 650169, кл. Н 02 К 19/06, 1978.

2. Микроэлектродвигатели для систем автоматики. Под ред. Э.А. Лодочникова.M., "Энергия", 1969, с. 181. (54)(57) СИНХРОННЫЙ РЕДУКТОРНЫЙ

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ, содержащий статор с открытыми пазами, в которых размещена tn-фазная обмотка и ротор с..SU„„1123080 А постоянными магнитами и примыкающими к ним полюсными наконечниками, образующими полюса чередующейся полярности, отличающийся тем, что, с целью повьппения удельной мощности электродвигателя, полюсные наконечники одноименной полярности соединены перемычками из магнитно-мягкого материала, а числс пар полюсов ротора равно з

+ где P> — число пар полюсов ротора;

Е„ — число зубцов статора;

Р1 — число пар полюсов обмотки статора.

20

Z2 =IZ — (P„-Р ), 35 где Š— число зубцов на поверхности полюсных наконечников (ротора);

Z< — число зубцов статора;

Р— число пар полюсов обмотки 40

4 статора;.

Р— число пар полюсов постоянЕ ных магнитов ротора.

Соотношение между числом пар полюсов Р /Р принимается равным четному числу.

Взаимодействие первой гармоники индукции, созданной постоянными маг. интами, и первой гармоники намагничивающей силы обмотки статора создает вращающий момент.

Недостаток известных редукторных двигателей состоит в том, что они имеют низкую удельную мощность, так как при заданных габаритах и массе 55 развивают низкий момент, что вызвано наличием постоянной составляющей магнитной индукции, которая снижает

1 1

Изобретение относится к электрическим машинам с электромагнитной редукцией частоты вращения и предназначено для использования в приводах переменного тока.

Известны синхронные редукторные электродвигатели, содержащие зубчатйй статор с обмоткой, безобмоточный зубчатый ротор и кольцевые постоянные магниты, намагниченные аксиально. Часть диаметрально расположенных пазов ротора выполнена с определенной величиной раскрытия, а число пазов ротора равно четному числу (1) .

Недостатком такой конструкции являются низкие. массогабаритные лов казатели из-за наличия постоянной составляющей магнитной индукции, снижающей амплитуду первой гармоники.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту являются синхронные редуктор ые электродвигатели, содерmagee статор с открытыми пазами, в которых размещена фазная обмотка, и ротор с полюсами чередующейся полярности, образованными постоянными магнитами с примыкающими к ним полюсными наконечниками.

Для обеспечения работоспособности двигателя должно быть выполнено условие

123080 2 амплитуду первой гармоники. Кроме того, из--за сил одностороннего магнитного тяжения, вызывающих вибрацию, невозможно выполнить обмотку

5 статора с нечетным числом пар полюсов, в том числе равным единице, при котором коэффициент электромагнитной индукции, а следовательно и момент двигателя, принимают максимальное значение.

Целью изобретения является повышение удельной мощности электродвигателя путем увеличения его момента при заданных габаритах и массе, Указанная цель достигается тем, что в синхронном редукторном электродвигателе, содержащем статор с открытыми пазами, в которых размещена щ -фазная обмотка и ротор с постоянными магнитами и примыкающими к ним полюсными наконечниками, образующими полюса чередующейся полярности, полюсные наконечники одноименной полярности соединены перемычками из магнито-мягкого материала, а число пар полюсов ротора равно где Р— число пар полюсов ротора

Z) число зубцов статора;

P1 — число пар IIoJHOcoB обмотки статора.

На фиг. 1 приве,ден двигатель, продольный разрез на фиг. 2 — сечение А-А на фиг. 1; на фиг,. 3 вид Б на фиг. 2(вид сверху,а ротор двигателя); на фиг. 4 — развертка поперечного сечения активной зоны двигателя; на фиг. 5 — картина магнитного паля, созданного полюсами ротора, в рабочем зазоре двигателя; на фиг. 6 — то же, при смещении ротора; на фиг. 7 — диаграмма магнитного поля для подложки, изображенного на фиг. 6(индексами М и-5 обозначены полюса, соответственно, северной и южной полярности;  — магнитная индукция:, Х --.координата вдоль расточки статора.

Электродвигатель содержит статор

1 с зубцами 2 и открытыми пазами 3,, в которых размещена н1-фазная обмо — ка 4, и ротор 5 с полюсами 6 чере,цующейся полярности,, образованными постоянными магнитами 7 с примыкающими к ним полюсными -гааоНеиННКами 8. Полюсные наконечники 8 одноименной полярности соединены переР = Е„ Р, мычками 9 из магнитно-мягкого материала. Число пар полюсов ротора выполнено равным

P2 = 2 ф Р»

Здесь знак + соответствует направлению вращения ротора и магнитного поля в одну сторону,. а при знаке "- ротор и магнитное поле вращаются в противоположных направлениях.

Электродвигатель работает следующим образом.

При подачеп» -фазного переменного напряжения на обмотку 4 статора 1 создается вращающаяся волна намагничивающей силы (не показана).

Постоянные магниты 7 совместно с полюсными наконечниками 8 и перемычками 9, а также зубцы 2 статора 1 создают в рабочем зазоре магнитное поле, в разложении которого в гармонический ряд присутствует первая гармоника. Взаимодействие этой гармоники и первой гармоники намагничивающей силы обмотки статора i, имеющих одинаковый период и скорость

1 создает момент, вращающий ротор 5 двигателя.

Перемычки 9 обеспечивают параллельную работу всех постоянных магнитов 7 и перераспределение магнитного потока от отдельных магнитов в направлении максимума индукции, который перемещается относительно ротора 5, а следовательно, и магнитов 7. Кроме того, перемычки 9 обеспечивают неизменное положение рабочей точки на кривой размагничивания каждого из постоянных магнитов 7.независимо от положения ротора 5.

Для обеспечения работоспособности предлагаемого двигателя должно быть выполнено условие где P â€, число пар полюсов ротора;

Z — число зубцов статора;

P» — число пар полюсов обмотки статора.

Наличие электромагнитной редукции при выполнении этого условия доказывается следующим образом (фиг. 4-7). При смещении за время Т первой гармоники чамагничивающей силы обмртки статора (не показана) движущейся со скоростью » » на расстояние t», на такую же велнчину за

123080 4 это же время сместится и первая гармоника магнитной индукции (фиг. 5. и 7). При этом ротор, движущийся со скоростью » 2 переместится на рассто5 яние 2 0 — t» (фиг. 4 и б), где i2 полюсное деление ротора, » — зубцовое деление статора.

Следовательно

1/2Т=-2 — t «и » Т = t » ».

Определяя коэффициент электромагнитной редукции К как отношение скоростей V« / Y2 можно получить

1» г

,= — =1, „

2« 1» Z«2 1 » Z» 2

2Р2 2, где « — длина расточки статора

Для двигателя (фиг. 4 и 6) приТо Р Z » Р" откуда Z » P2

20 тогда окончательно коэффициент элект ромагнитной редукцииРа

Кр

Р»

Такое же значение коэффициента электромагнитной редукции будет и при выполнении условия Р2 =Е„+Р» .

В предлагаемом двигателе вследствие разнополярности и симметрии кривой магнитного поля в отличие от

30 известного двигателя отсутствует постоянная составляющая магнитной индукции, что позволяет увеличить первую гармонику ее, а следовательно, и момент двигателя при заданных габаритах и массе. Кроме того, в известном двигателе при нечетном числе пар полюсов обмотки статора возникают вибрации, вызванные односторонним магнитным тяжением, тогда как в предлагаемом двигателе силы одностороннего магнитного тяжения отсутствуют, так как магнитные потоки под разноименными полюсами обмотки статора равны. Это позволяет вы45 полнять двигатель с любым числом пар полюсов обмотки статора, в том числе и с равным единице, при котором коэффициент электромагнитной редукции, а следовательно, и момент

50 принимают максимальное значение °

Таким образом, в предлагаемом дви. гателе повышение удельной мощности достигается эа счет увеличения момента при заданных габаритах и мас55 се двигателя. Увеличение момента получено путем увеличения амплитуды первой гармоники магнитной индукции, .созданной полюсами ротора, и реали1123080 зации воэможности получения максимального значения коэффициента электромагнитной редукции выполнением обмотки статора с числом пар полюсов Р = 1 беэ возникновения вибрации.

ВНИИПВ Заказ 8314 Тир ак 6б6 Подписное

Филиал ПНП "Патент", r.укгород, ул.Проехтлая, 4