RU2103785C1 - Electric motor - Google Patents

Abstract

FIELD: ac drives. SUBSTANCE: motor has stator and rotor parts with axially arranged cophasing and motor assemblies, the latter incorporating magnetic commutator with field winding and toroidal stator winding built up of two identical parts; field winding is connected to stator winding of cophasing assembly and rotor winding coils are made in the form of conducting bars shorted out at ends. EFFECT: improved performance characteristics, enlarged functional capabilities. 5 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам. The invention relates to the field of electrical engineering, in particular to electrical machines.

Известен асинхронный двигатель, принцип действия которого основан на взаимодействии первичного магнитного поля статора и вторичного магнитного поля роторной нагрузки (Брускин Д.Э., Зорохович А.Е., Хвостов Б.С. Электрические машины и микромашины. М.: Высшая школа, 1981, с. 122-128). A well-known asynchronous motor, the principle of which is based on the interaction of the primary magnetic field of the stator and the secondary magnetic field of the rotor load (Bruskin D.E., Zorokhovich A.E., Khvostov B.S. Electric machines and micromachines. M .: Higher school, 1981 p. 122-128).

Известен также асинхронный двигатель, в котором применяется синхронизация с помощью непосредственного контакта статорной и роторной обмоток. Двигатель имеет контактные кольца и может иметь систему выпрямления (авт. св. N 1336165 H 02 K 17/24, 1251241, 1234923 H 02 K 17/26). An asynchronous motor is also known in which synchronization is applied by direct contact of the stator and rotor windings. The engine has slip rings and can have a rectification system (ed. St. N 1336165 H 02 K 17/24, 1251241, 1234923 H 02 K 17/26).

Наиболее близким по технической сущности является синхронно-асинхронная электрическая машина (авт. св. N 1234923, кл. H 02 K 17/26, 1986). Она имеет контактные кольца и систему выпрямления. The closest in technical essence is a synchronous-asynchronous electric machine (ed. St. N 1234923, class H 02 K 17/26, 1986). It has slip rings and a straightening system.

Названный двигатель в значительной степени устраняет недостатки асинхронного двигателя. The named motor largely eliminates the disadvantages of an asynchronous motor.

Недостатком решения является наличие скользящего контакта и полупроводниковых элементов, что уменьшает надежность и безопасность двигателя и сужает область его применения. The disadvantage of this solution is the presence of a sliding contact and semiconductor elements, which reduces the reliability and safety of the motor and narrows its scope.

Цель изобретения - улучшение его эксплуатационных свойств и расширение области применения. The purpose of the invention is the improvement of its operational properties and the expansion of the scope.

Указанный технический результат достигается тем, что двигатель состоит из расположенных аксиально узла синфазирования и двигательного узла с магнитным коллектором, включающего в себя обмотку возбуждения, секции которой установлены по наружной образующей статорного магнитопровода, и трехфазную или однофазную тороидальную статорную обмотку, каждая фазная катушка которой содержит две одинаковые части, установленные в диаметрально расположенных радиальных плоскостях и имеющие встречную намотку, при этом обмотка возбуждения соединена последовательно со статорной обмоткой узла синфазирования, а секции роторной обмотки двигателя выполнены в виде двух токопроводящих стержней, установленных в пазах по образующим поверхностям роторного кольцевого магнитопровода и роторного сердечника узла синфазирования и закороченных шинами по обоим торцам. The specified technical result is achieved in that the motor consists of an axially in-phase assembly and a motor assembly with a magnetic collector, including an excitation winding, sections of which are installed along the outer generatrix of the stator magnetic circuit, and a three-phase or single-phase toroidal stator winding, each phase coil of which contains two identical parts installed in diametrically located radial planes and having oncoming winding, while the field winding is connected in series with the stator winding of the common-mode unit, and sections of the rotor winding of the motor are made in the form of two conductive rods installed in grooves along the forming surfaces of the rotor annular magnetic circuit and the rotor core of the common-mode unit and shorted by tires at both ends.

На фиг. 1 представлен электрический двигатель, общий вид; на фиг. 2 - то же, разрез А-А на фиг. 1 с обозначением потока возбуждения (Ф_в) (показано поле трех полюсов), потока намагничивания статорных обмоток (Ф_н), магнитной оси (МО) потока намагничивания и его физической нейтрали (Н); на фиг. 3 - то же, расположение статорных обмоток фаз (указаны А и В) с изображением магнитных осей обмоток (MO_a, MO_b, MO_c) при трехфазном питании; на фиг. 4 - то же, исполнение роторной обмотки; на фиг. 5 - то же, расположение статорной обмотки с изображением ее магнитной оси (MO) при однофазном питании;
Двигатель состоит из двигательного узла, включающего в себя статор, состоящий из статорного кольцевого магнитопровода 1 (фиг. 1) с установленными по его наружной образующей скобообразными магнитопроводами 2 и секциями обмотки возбуждения 3, ротор, состоящий из немагнитной втулки 4 с установленными на ней двумя магнитными коллекторными кольцами 5, кольцевого магнитопровода ротора 6, с установленными на нем секциями обмотки ротора 7, и узла синфазирования, состоящего из статорного кольцевого магнитопровода 8 с обмоткой, каждая из секций которой соединена с секцией обмотки возбуждения 3, роторного кольцевого магнитопровода 9 с обмоткой, каждая секция которой соединена с секцией роторной обмотки двигательного узла 7, установленной в одной с ней плоскости.In FIG. 1 shows an electric motor, general view; in FIG. 2 is the same, section AA in FIG. 1 with the designation of the excitation flux (Ф _в ) (the field of three poles is shown), the magnetization flux of the stator windings (Ф _н ), the magnetic axis (MO) of the magnetization flux and its physical neutral (Н); in FIG. 3 - the same location of the stator phase windings (indicated by A and B) with the image of the magnetic axis of the windings (MO _a , MO _b , MO _c ) with three-phase power; in FIG. 4 - the same, the execution of the rotor winding; in FIG. 5 - the same, the location of the stator winding with the image of its magnetic axis (MO) with single-phase power;
The engine consists of a motor unit, which includes a stator, consisting of a stator annular magnetic circuit 1 (Fig. 1) with staple-shaped magnetic circuits 2 installed along its outer generatrix and excitation winding sections 3, a rotor consisting of a non-magnetic sleeve 4 with two magnetic cores mounted on it collector rings 5, an annular magnetic circuit of the rotor 6, with sections of the winding of the rotor 7 mounted thereon, and an out-phase assembly consisting of a stator ring magnetic circuit 8 with a winding, each of which sections th section connected to the excitation coil 3, annular rotor yoke 9 with winding, each section of which is connected to the rotor winding section of the motor assembly 7 is installed in one plane with it.

Обмотка возбуждения двигателя 3 расположена по наружной образующей кольцевого статорного магнитопровода 1. Двигательный узел снабжен тремя обмотками 10 (10A, 10B, 10C на фиг. 2), имеющими тороидальную намотку, каждая из которых содержит две одинаковые части ( фиг. 2 и 3), установленные на статорном кольцевом магнитопроводе 1. Названные две одинаковые части обмотки составляют одну фазу, имеют встречную намотку и установлены в диаметрально расположенных радиальных плоскостях. Взаимная ориентация обусловлена возможностью возбуждения кольцевого вращающегося поля: магнитные оси обмоток расположены под углом 120^o (фиг. 3).The field winding of the motor 3 is located on the outer generatrix of the annular stator magnetic circuit 1. The motor unit is equipped with three windings 10 (10A, 10B, 10C in Fig. 2) having a toroidal winding, each of which contains two identical parts (Fig. 2 and 3), mounted on a stator ring magnetic core 1. The two identical parts of the winding are one phase, have counter winding and are installed in diametrically located radial planes. Mutual orientation due to the possibility of exciting an annular rotating field: the magnetic axis of the windings are located at an angle of 120 ^o (Fig. 3).

Обмотки соединены в λ/Δ и подключены к трехфазной сети переменного тока. The windings are connected in λ / Δ and connected to a three-phase AC network.

Для однофазного исполнения двигательный узел снабжается однофазной обмоткой и подключается к однофазной сети переменного тока (фиг. 5). For single-phase execution, the motor unit is equipped with a single-phase winding and connected to a single-phase AC network (Fig. 5).

Выполнение роторной обмотки - стержневое. В этом случае одна секция роторной обмотки двигателя выполняется в виде двух стержней, установленных в пазах по образующим поверхностям кольцевого роторного магнитопровода и роторного кольцевого сердечника узла синфазирования: один - по наружной, другой - по внутренней поверхности (фиг. 1, поз. 6-8 и фиг. 4, те же позиции). The performance of the rotor winding is pivotal. In this case, one section of the rotor winding of the motor is made in the form of two rods installed in grooves along the generatrix surfaces of the annular rotor magnetic circuit and the rotor annular core of the in-phase assembly: one on the outer and the other on the inner surface (Fig. 1, items 6-8 and Fig. 4, the same position).

Работа двигателя в статическом режиме представляется следующим образом: трехфазная система обмоток статора возбуждает в статорном кольцевом магнитопроводе кольцевое вращающееся магнитное поле, замыкающееся через роторный кольцевой магнитопровод (фиг. 2). The operation of the motor in static mode is as follows: a three-phase stator winding system excites in the stator ring magnetic core an annular rotating magnetic field that closes through a rotary ring magnetic core (Fig. 2).

При наличии скольжения в секциях роторной обмотки двигательного узла наводится система э.д.с. В цепи, образованной роторными обмотками двигательного узла и узла синфазирования, потечет система токов, параметры которой определяются скольжением и параметрами роторный цепи двигателя. If there is a slip in the sections of the rotor winding of the motor unit, the emf system is induced In the circuit formed by the rotor windings of the motor unit and the out-phase unit, a current system will flow, the parameters of which are determined by the slip and the parameters of the rotor circuit of the motor.

Пространственное распределение токовой нагрузки ротора с помощью узла синфазирования трансформируется в магнитное поле возбуждения, синфазированное с токовой нагрузкой ротора. The spatial distribution of the current load of the rotor with the help of the phase matching unit is transformed into a magnetic field of excitation, in phase with the current load of the rotor.

Взаимодействие синфазированных магнитных полей возбуждения и нагрузки возбуждают электромагнитный момент. The interaction of in-phase magnetic fields of excitation and load excite the electromagnetic moment.

При питании двигателя от однофазной сети переменного тока единственная обмотка статора возбуждает в роторной обмотке двигателя неподвижную систему переменных токов (фиг. 5). When the motor is powered from a single-phase AC network, a single stator winding excites a fixed system of alternating currents in the rotor winding of the motor (Fig. 5).

С помощью узла синфазирования система переменных токов ротора трансформируется в поле возбуждения, синфазированное с системой токов ротора, обеспечивая возбуждение электромагнитного момента. Using the phase-locking unit, the system of alternating rotor currents is transformed into an excitation field in phase with the system of rotor currents, providing excitation of the electromagnetic moment.

Режим холостого хода двигателя определяется свойствами асинхронного двигателя. The engine idle speed is determined by the properties of the induction motor.

Claims (1)

Электрический двигатель, содержащий статорную и роторную части с обмотками, отличающийся тем, что состоит из расположенных аксиально узла синфазирования и двигательного узла с магнитным коллектором, включающего в себя обмотку возбуждения, секции которой установлены на наружной образующей статорного магнитопровода, и трехфазную или однофазную тороидальную статорную обмотку, каждая фазная катушка которой содержит две одинаковые части, установленные в диаметрально расположенных радиальных плоскостях и имеющие встречную намотку, при этом обмотка возбуждения соединена последовательно со статорной обмоткой узла синфазирования, а секции роторной обмотки двигателя выполнены в виде двух токопроводящих стержней, установленных в пазах по образующим поверхностям роторного кольцевого магнитопровода и роторного сердечника узла синфазирования, и закорочены по обоим торцам. An electric motor comprising a stator and rotor parts with windings, characterized in that it consists of an axially in-phase assembly and a motor assembly with a magnetic collector, including an excitation winding, sections of which are mounted on the outer generatrix of the stator magnetic circuit, and a three-phase or single-phase toroidal stator winding , each phase coil of which contains two identical parts installed in diametrically located radial planes and having counter winding, at The field winding is connected in series with the stator winding of the common-mode unit, and the sections of the rotor motor winding are made in the form of two conductive rods installed in grooves along the forming surfaces of the rotor ring magnetic core and the rotor core of the common-mode unit, and are shorted at both ends.

Images