однофазный явнополюсный электродвигатель
Классы МПК: | H02K17/10 с вспомогательной фазой, получаемой с помощью расщепленных полюсов, несущих короткозамкнутую обмотку H02K19/04 однофазные |
Автор(ы): | Ефименко Е.И., Пароятников В.М., Погодин В.Н. |
Патентообладатель(и): | Чувашский государственный университет |
Приоритеты: |
подача заявки:
1996-04-11 публикация патента:
20.04.1998 |
Использование: электродвигатели переменного тока малой мощности (асинхронные и синхронные), предназначенные для питания от однофазной сети. Сущность: электродвигатель имеет статор с сосредоточенной обмоткой в виде катушек, установленных на явно выраженных полюсах, имеющих полюсные наконечники, магнитопровод статора разделен в аксиальном направлении на отдельные пакеты, осевые линии полюсных наконечников у разных пакетов повернуты относительно оси полюсов на разные углы, каждому пакету, у которого ось полюсных наконечников повернута на определенный угол в одном направлении, соответствует пакет той же осевой длины с поворотом оси наконечников на тот же угол в обратном направлении, при наличии среднего пакета оси его полюсов и наконечников совпадают. Технический результат: улучшение пусковых и рабочих характеристик. 3 ил., 2 табл.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4
Формула изобретения
1. Однофазный явнополюсный электродвигатель, содержащий шихтованный магнитопровод статора с сосредоточенной обмоткой в виде катушек, установленных на явновыраженных полюсах с полюсными наконечниками, при этом магнитопровод статора разделен в аксиальном направлении на отдельные пакеты, отличающийся тем, что пакеты образуют пары, в разных пакетах одной пары радиальные осевые линии полюсных наконечников повернуты в разные стороны относительно оси полюсов на один и тот же угол. 2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что статор содержит дополнительный пакет, в котором осевые линии полюсных наконечников и полюсов совпадают. 3. Двигатель по п. 2, отличающийся тем, что на полюсных наконечниках, повернутых в одном и том же направлении, и на наконечниках дополнительного пакета установлены общие короткозамкнутые витки. 4. Двигатель по п.3, отличающийся тем, что на той части каждого полюса, которая образует общий пакет с полюсными наконечниками, повернутыми относительно оси полюсов на наибольший угол и на которых установлены КЗ-витки, установлен дополнительный короткозамкнутый виток.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано при производстве двигателей малой мощности переменного тока, предназначенных для питания от однофазной сети. Статор двигателей малой мощности с целью упрощения конструкции часто выполняют явнополюсным с сосредоточенными катушками обмотки статора, одеваемыми на полюса или ярмо. При этом уменьшается трудоемкость изготовления двигателей, повышается их технологичность. Для пуска в ход с целью получения вращающегося поля при питании от однофазной сети используется или вспомогательная фаза, в цепь которой включают фазосмещающий элемент (чаще всего конденсатор), или экранирование части пульсирующего потока однофазной обмотки одним или несколькими короткозамкнутыми витками, охватывающими части полюсов статора. Для сдвига экранированного и неэкранированного потоков в пространстве К3-витки располагают с одной стороны полюса так, чтобы их ось не совпадала с осью полюса. Такие двигатели называются двигателями с экранированными полюсами. Они получили широкое распространение с выпускаются серийно [1]. К числу основных недостатков этих двигателей можно отнести большое содержание высших гармоник поля (особенно третьей) и большую степень эллиптичности основной гармоники поля, обусловленную, в частности, малым углом между осями экранированного и неэкранированного потоков. Эти недостатки приводят к ухудшению как пусковых, так и рабочих характеристик двигателя. Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является известный двигатель [2]. Этот двигатель имеет два аксиально смещенных пакета магнитопровода с явно выраженными полюсами, К3-витки установлены только на полюсах одного пакета (охватывая его полностью), а полюсные наконечники полюсов двух пакетов в тангенциальном направлении смещены в разные стороны так, что линии, проходящие посредине между полюсными наконечниками двух пакетов, смещены на угол 90o. При одинаковых аксиальных размерах двух пакетов угол между осями полей основной и экранирующей (К3-витков) обмоток в этом двигателе удается повысить только до 45o (фиг. 1, где B- индукция поля основной обмотки, Bэ - экранирующей). К недостаткам этого двигателя относится плохое использование магнитной системы и сохранение большого влияния высших гармоник поля, оказывающих отрицательное влияние на характеристики двигателя. Действительно, при одинаковой аксиальной длине двух пакетов статора потоки Ф1 и Ф2 в этих пакетах от основной обмотки статора одинаковы и смещены в пространстве на 90o (фиг. 1, а, где B1 - кривая распределения индукции поля Ф1, В2 - то же для поля Ф2, В - индукция результирующего поля основной обмотки). Как следует из фиг. 1, на половине окружности зазора потоки двух пакетов от основной обмотки компенсируют друг друга (в пределах от 0 до![однофазный явнополюсный электродвигатель, патент № 2109390](/images/patents/362/2109083/960.gif)
![однофазный явнополюсный электродвигатель, патент № 2109390](/images/patents/362/2109083/960.gif)
![однофазный явнополюсный электродвигатель, патент № 2109390](/images/patents/362/2109083/960.gif)
![однофазный явнополюсный электродвигатель, патент № 2109390](/images/patents/362/2109083/960.gif)
![однофазный явнополюсный электродвигатель, патент № 2109390](/images/patents/362/2109083/960.gif)
![однофазный явнополюсный электродвигатель, патент № 2109390](/images/patents/362/2109083/960.gif)
![однофазный явнополюсный электродвигатель, патент № 2109390](/images/patents/362/2109083/960.gif)
![однофазный явнополюсный электродвигатель, патент № 2109390](/images/patents/362/2109001/945.gif)
![однофазный явнополюсный электродвигатель, патент № 2109390](/images/patents/362/2109001/945.gif)
![однофазный явнополюсный электродвигатель, патент № 2109390](/images/patents/362/2109001/945.gif)
![однофазный явнополюсный электродвигатель, патент № 2109390](/images/patents/362/2109001/945.gif)
![однофазный явнополюсный электродвигатель, патент № 2109390](/images/patents/362/2109140/920.gif)
![однофазный явнополюсный электродвигатель, патент № 2109390](/images/patents/362/2109095/957.gif)
![однофазный явнополюсный электродвигатель, патент № 2109390](/images/patents/362/2109095/957.gif)
![однофазный явнополюсный электродвигатель, патент № 2109390](/images/patents/362/2109390/2109390-2t.gif)
где Fm - амплитуда кривой (фиг. 3). В двигателе-прототипе как кривая поля основной обмотки (фиг. 1, а), так и кривая поля экранирующей обмотки (фиг. 1, б) имеют высокое удельное содержание высших гармоник. По случайному совпадению модули коэффициентов формы кривой для обоих полей одинаковы для всех гармоник:
![однофазный явнополюсный электродвигатель, патент № 2109390](/images/patents/362/2109390/2109390-3t.gif)
![однофазный явнополюсный электродвигатель, патент № 2109390](/images/patents/362/2109390/2109390-4t.gif)
а для кривой фиг. 1, б
kf
![однофазный явнополюсный электродвигатель, патент № 2109390](/images/patents/362/2109095/957.gif)
![однофазный явнополюсный электродвигатель, патент № 2109390](/images/patents/362/2109019/177.gif)
Основное достоинство предлагаемого двигателя по сравнению с аналогами и прототипом заключается в улучшении формы полей, уменьшении доли высших пространственных гармоник. Из фиг. 3, а видно, что МДС сосредоточенной обмотки 3 предлагаемого двигателя с точки зрения действия на ротор эквивалентно ступенчатой кривой, характерной для распределенной по пазам обмотки. При этом если у обычных электрических машин с распределенной обмоткой в силу технологических и конструктивных требований расстояния между ступенями кривой и величины этих ступеней одинаковы, то в предлагаемом двигателе существуют дополнительные возможности регулирования кривой за счет подбора соотношений между углами поворота полюсных наконечников, осевых длин различных пакетов и выбора числа пакетов. Коэффициент формы кривой МДС основной обмотки статора в многопакетном двигателе по произвольной
![однофазный явнополюсный электродвигатель, патент № 2109390](/images/patents/362/2109095/957.gif)
![однофазный явнополюсный электродвигатель, патент № 2109390](/images/patents/362/2109390/2109390-5t.gif)
Для выбранного в качестве примера пятипакетного двигателя (фиг. 3, а), в котором
![однофазный явнополюсный электродвигатель, патент № 2109390](/images/patents/362/2109001/945.gif)
![однофазный явнополюсный электродвигатель, патент № 2109390](/images/patents/362/2109001/945.gif)
Kf1=0,778; Kf3=0,084; Kf5=0,056. Как видим, в этом примере практически уничтожены 3-я и 5-я гармоники поля. У обычного однопакетного двигателя, поперечное сечение которого совпадает с фиг. 2, а, коэффициенты формы кривой поля основной обмотки статора по всем гармоникам близким к единице. Можно подобрать варианты (например, графическим путем), которые обеспечивают большее , чем в примере значение основной гармоники МДС. Например, при lo/l=0,35; lo/l=0,2, l2/l=0,125,
![однофазный явнополюсный электродвигатель, патент № 2109390](/images/patents/362/2109001/945.gif)
![однофазный явнополюсный электродвигатель, патент № 2109390](/images/patents/362/2109001/945.gif)
Kf1=0,86; Kf3=0,045; Kf5=0,152,
т. е. амплитуда поля 1-й гармоники увеличена на 10% по сравнению с примером фиг. 3, а. Существенно улучшается в предлагаемом электродвигателе и кривая поля экранирующей системы (фиг. 3,б), оно усиливается по величине, за счет чего улучшается качество общего статора (уменьшается степень его эллиптичности). У обычного двигателя (фиг. 2,а) поле экранирующей системы существует только в пределах от угла
![однофазный явнополюсный электродвигатель, патент № 2109390](/images/patents/362/2109007/946.gif)
![однофазный явнополюсный электродвигатель, патент № 2109390](/images/patents/362/2109083/960.gif)
![однофазный явнополюсный электродвигатель, патент № 2109390](/images/patents/362/2109001/945.gif)
![однофазный явнополюсный электродвигатель, патент № 2109390](/images/patents/362/2109001/945.gif)
![однофазный явнополюсный электродвигатель, патент № 2109390](/images/patents/362/2109140/920.gif)
Класс H02K17/10 с вспомогательной фазой, получаемой с помощью расщепленных полюсов, несущих короткозамкнутую обмотку
однофазный асинхронный электродвигатель - патент 2233531 (27.07.2004) | |
однофазный электродвигатель - патент 2103784 (27.01.1998) | |
статор однофазного асинхронного двигателя - патент 2051457 (27.12.1995) |
регулируемый однофазный электродвигатель - патент 2467453 (20.11.2012) | ![]() |
однофазный электродвигатель - патент 2103784 (27.01.1998) | |
однофазный синхронный электродвигатель - патент 2093945 (20.10.1997) |