электродвигатель однофазного переменного тока

Формула изобретения

Электродвигатель однофазного переменного тока, содержащий корпус, закрытый передней и задней крышками, полюсы возбуждения, размещенные внутри корпуса, ротор, закрепленный на валу, установленном на подшипниках, свободный конец которого пропущен в отверстие передней крышки, клеммовую коробку, отличающийся тем, что вал установлен в подшипниках передней крышки и промежуточной опоры, а ротор, набранный из пластин, запрессован в пластмассу, выполнен в форме стакана, имеющего на дне втулку, а на внешней поверхности продольные пазы, в которые уложены медные стержни, причем положительные выводы всех медных стержней соединены с медным кольцом, расположенным в задней части ротора соосно ему, а отрицательные выводы всех медных стержней соединены с медным кольцом, расположенным в передней части ротора, также соосно ему, кроме того, трансформатор, размещенный внутри корпуса, имеет подвижную и неподвижную части, одинаковые по конструкции, неподвижная часть из которых содержит магнитопровод, набранный из пластин, запрессованных в пластмассу, выполненный в форме стакана, имеющего внутри в центре стержень, на который надета первичная обмотка, концы которой подключены к входным клеммам клеммовой коробки, причем неподвижная часть трансформатора привернута болтами к внутренней поверхности задней крышки и установлена соосно валу электродвигателя, кроме того, подвижная часть трансформатора содержит магнитопровод, набранный из пластин, запрессованных в пластмассу, выполненный в форме стакана, имеющего внутри в центре стержень с надетой на него вторичной обмоткой, закрепленного на заднем конце вала, причем подвижная и неподвижная части трансформатора обращены друг к другу своими открытыми частями и установлены с небольшим зазором между собой, причем выводы вторичной обмотки через выпрямляющее устройство, закрепленное на валу, соединены с отрицательным и положительным медными кольцами ротора, кроме того, две пары полюсов возбуждения имеют обмотки, которые соединены через выпрямляющее устройство с входными клеммами клеммовой коробки, причем полюсы охватывают ротор изнутри и снаружи, причем северные полюсы выполнены выпуклыми, расположены внутри ротора и обращены к нему своей выпуклой поверхностью, а южные полюсы выполнены вогнутыми, расположены снаружи и обращены своей вогнутой поверхностью к наружной поверхности ротора, причем одна пара полюсов развернута относительно другой пары полюсов на 180°.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к области электротехники и может найти применение в качестве электродвигателя однофазного переменного тока.

Известен электродвигатель постоянного тока П-31, содержащий корпус со станиной, закрытый передней и задней крышками, два главных полюса и два дополнительных полюса с обмотками, якорь с обмоткой, на валу которого закреплены коллектор и вентилятор, щетки, установленные в держателе и контактирующие с пластинами коллектора, клеммовую коробку.

/М.М. Авдеев и др., Электропоезда переменного тока. М.: Транспорт, 1973, с.132, рис.93/.

Недостатками электродвигателя постоянного тока являются износ щеток, окисление коллекторных пластин, искрение и круговой огонь на коллекторе, для создания вращающего момента используется только часть обмотки якоря, коллекторные пластины которой в каждый отдельный момент контактируют со щетками.

Указанные недостатки обусловлены конструкцией электродвигателя постоянного тока.

Известен также электродвигатель переменного тока АОМ-32-4, содержащий корпус, передний подшипниковый щит, задний подшипниковый щит, статор, обмотку статора, короткозамкнутый ротор, закрепленный на валу, установленном в подшипниках переднего и заднего подшипниковых щитов, имеющего на заднем конце вентилятор, клеммовую коробку.

/Там же, с.139-140, рис.96/.

Известный электродвигатель переменного тока АОМ-32-4 как наиболее близкий по технической сущности и достигаемому полезному результату принят за прототип.

Недостатками известного электродвигателя переменного тока АОМ-32-4, принятого за прототип, являются: невозможность изменения частоты вращения вала электродвигателя, невозможность изменения направления вращения вала электродвигателя.

Указанные недостатки обусловлены конструкцией электродвигателя переменного тока.

Целью настоящего изобретения является повышение эксплуатационных качеств электродвигателя переменного тока.

Указанная цель согласно изобретения обеспечивается тем, что ротор и статор с обмоткой заменены ротором, закрепленным на валу, набранным из пластин, запрессованных в пластмассу, выполненным в форме стакана, имеющего на дне втулку, а на внешней поверхности продольные пазы, в которые уложены медные стержни, причем положительные выводы всех медных стержней соединены с медным кольцом, расположенным в задней части ротора соосно ему, а отрицательные выводы всех медных стержней соединены с медным кольцом, расположенным в передней части ротора, также соосно ему, трансформатором, размещенным внутри корпуса и имеющим подвижную и неподвижную части, одинаковые по конструкции, неподвижная часть из которых содержит магнитопровод, набранный из пластин, запрессованных в пластмассу, выполненный в форме стакана, имеющего внутри в центре стержень, на который надета первичная обмотка, концы которой подключены к входным клеммам клеммовой коробки, причем неподвижная часть трансформатора привернута болтами к внутренней поверхности задней крышки и установлена соосно валу электродвигателя, кроме того, подвижная часть трансформатора содержит магнитопровод, набранный из пластин, запрессованных в пластмассу, выполненный в форме стакана, имеющего внутри в центре стержень с надетой на него вторичной обмоткой, закрепленного на заднем конце вала, причем подвижная и неподвижная части трансформатора обращены друг к другу своими открытыми частями и установлены с небольшим зазором между собой, причем выводы вторичной обмотки через выпрямляющее устройство, закрепленное на валу, соединены с отрицательным и положительным медными кольцами ротора, двумя парами полюсов возбуждения, имеющих обмотки, которые соединены через выпрямляющее устройство с входными клеммами клеммовой коробки, причем полюсы охватывают ротор изнутри и снаружи, причем северные полюсы выполнены выпуклыми, расположены внутри ротора и обращены к нему своей выпуклой поверхностью, а южные полюсы выполнены вогнутыми, расположены снаружи и обращены своей вогнутой поверхностью к наружной поверхности ротора, причем одна пара полюсов развернута относительно другой пары полюсов на 180 градусов.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фигуре 1 изображен общий вид электродвигателя однофазного переменного тока, на фигуре 2 - вид сзади на электродвигатель однофазного переменного тока, на фигуре 3 - вид опереди на электродвигатель однофазного переменного тока, на фигуре 4 - вид сбоку на электродвигатель однофазного переменного тока в разрезе, на фигуре 5 - общий вид трансформатора, на фигуре 6 - вид со стороны ротора на неподвижную часть трансформатора, на фигуре 7 - вид сбоку в разрезе на неподвижную часть трансформатора, на фигуре 8 - вид на подвижную часть трансформатора со стороны задней крышки, на фигуре 9 - вид сбоку на подвижную часть трансформатора в разрезе, на фигуре 10 - электрическая схема трансформатора, на фигуре 11 - общий вид ротора электродвигателя однофазного переменного тока с частичным разрезом, на фигуре 12 - вид на ротор и полюса возбуждения со стороны передней крышки с частичным разрезом, на фигуре 13 - вид на пару полюсов с обмоткой возбуждения, на фигуре 14 - электрическая схема электродвигателя однофазного переменного тока, на фигуре 15 - электрическая схема выпрямляющего устройства, на фигуре 16 - схема создания вращающего момента на роторе электродвигателя однофазного переменного тока.

Предлагаемый электродвигатель однофазного переменного тока содержит корпус 1, закрытый передней 2 и задней 3 крышками. Внутри корпуса на подшипниках передней крышки и промежуточной опоры 4 установлен вал 5, свободный конец которого пропущен в отверстие передней крышки. Снаружи на корпусе закреплена клеммовая коробка 6. Ротор электродвигателя однофазного переменного тока набран из пластин, запрессованных в пластмассу, имеет продольные пазы 7, выполнен в форме стакана 8, имеющего на дне втулку 9 и закрепленного посредством штифта 10 на валу. В продольных пазах ротора уложены изолированные медные стержни 11. Положительные выводы всех медных стержней ротора соединены с медным кольцом 12, расположенным в задней части ротора, соосно ему. Отрицательные выводы всех медных стержней ротора соединены со вторым медным кольцом 13, расположенным в передней части ротора. Медные кольца и медные стержни напоминают "беличье колесо". В задней части корпуса, внутри его, расположен трансформатор 14, состоящий из подвижной части 15 и неподвижной части 16. Обе части одинаковы по конструкции. Неподвижная часть трансформатора содержит магнитопровод 17, набранный из пластин, изготовленных из электротехнического железа, запрессованных в пластмассу 18, и выполненный в форме стакана, имеющего внутри в центре стержень 19, также набранный из пластин, на который надета первичная обмотка 20 трансформатора, концы которой соединены с выводами 21, 22, которые посредством проводников соединены с входными клеммами клеммовой коробки. Неподвижная часть трансформатора привернута болтами к внутренней поверхности задней крышки и установлена своей открытой частью в сторону ротора. Продольная ось неподвижной части трансформатора" установлена соосно продольной оси вала. Подвижная часть трансформатора содержит магнитопровод 23, набранный из пластин, изготовленных из электротехнического железа, запрессованных в пластмассу 24, выполненный в форме стакана, имеющего внутри в центре стержень 25, также набранный из пластин, на который надета вторичная обмотка 26, концы которой соединены с выводами 27, 28, которые посредством проводников через выпрямляющее устройство 29 соединены с передним и задним медными кольцами ротора. Подвижная часть трансформатора имеет втулку 30, надетую на задний конец вала, закрепленную посредством штифта 31, повернута своей открытой частью в сторону неподвижной части трансформатора и между ними оставлен небольшой зазор. Назначение трансформатора - бесконтактная передача электрической энергии на ротор за счет электромагнитной индукции. Внутри корпуса установлены на одной линии, проходящей через диаметр ротора и развернутые один относительно другого на 180 градусов две пары полюсов 32, 33 и 34, 35, имеющих обмотки возбуждения 36, 37. Второй вывод первой обмотки возбуждения соединен с первым выводом второй обмотки возбуждения, а первый вывод первой обмотки возбуждения и второй вывод второй обмотки возбуждения подключены через выпрямительное устройство 38 к входным клеммам клеммовой коробки. Северные концы полюсов выполнены выпуклыми, размещены внутри ротора и обращены выпуклой стороной к внутренней поверхности ротора, а южные полюсы выполнены вогнутыми и своей вогнутой поверхностью обращены к наружной поверхности ротора. Оба выпрямляющих устройства одинаковы по конструкции, содержат диоды 39 и используют оба полупериода переменного тока.

Работа электродвигателя однофазного переменного тока.

При включении электродвигателя в сеть однофазного переменного тока последний протекает по виткам первичной обмотки 20 трансформатора 14, создавая вокруг нее переменное магнитное поле. Возникающий магнитный поток передвигается по магнитопроводам 17, 23 и пересекает витки вторичной обмотки 26 трансформатора 14, наводя в ней ЭДС. Переменный ток с выводов 27, 28 вторичной обмотки 26 поступает на вход выпрямительного устройства 29. Постоянный ток, снимаемый с выходных клемм выпрямительного устройства 29 протекает по медным стержням 11 ротора 8, создавая вокруг них магнитное поле. Одновременно с этим (фиг.14) переменный ток, снимаемый с входных клемм клеммовой коробки 6, поступает на вход выпрямляющего устройства 38. Выпрямленный ток протекает по обмоткам возбуждения 36, 37, создавая на полюсах 32, 33 и 34, 35 магнитное поле, которое взаимодействует по правилу "правой руки" с магнитными полями медных стержней 11 (фиг.16). В результате возникает пара сил F и F ₁, создающих вращающий момент на роторе 8 и валу 5 электродвигателя однофазного переменного тока. Уменьшая или увеличивая ток, питающий обмотки возбуждения 36, 37, регулятором, не показанным на чертежах, можно изменять частоту вращения и мощность на валу 5. Изменяя направление тока, питающего обмотки возбуждения 36, 37, переключателем, не показанным на чертежах, можно изменять направление вращения ротора 8 и вала 5. Ввиду того что магнитные полюсы 32, 33 и 34, 35 охватывают большую часть медных стержней 11 это способствует увеличению мощности электродвигателя (фиг.12). Для остановки электродвигателя однофазного переменного тока его необходимо отключить от сети переменного тока. Предлагаемый электродвигатель однофазного переменного тока может быть использован на электровозах, а также там, где необходимо изменять частоту и направление вращения вала электродвигателя переменного тока.

Положительный эффект: дает возможность электродвигателю переменного тока изменять частоту и направление вращения вала, расширяет область его применения.