RU2233531C1

RU2233531C1 - Single-phase induction motor

Info

Publication number: RU2233531C1
Application number: RU2002130484/09A
Authority: RU
Inventors: В.А. Лавриненко (RU); В.А. Лавриненко; Р.А. Осипенко (RU); Р.А. Осипенко
Priority date: 2002-11-13
Filing date: 2002-11-13
Publication date: 2004-07-27

Abstract

FIELD: electrical engineering; salient-pole induction motors for driving domestic electrical appliances.

SUBSTANCE: novelty is that single-phase induction motor incorporating split stack of stator core with two pole stacks provided with pole shoes and interconnected by means of variable-section saturable jumpers, and yokes assembled of steel sheets, as well as rotor installed in stator bore, stator running winding built of coils wound on poles, and auxiliary winding in the form of pole shaders placed in stator slots has its mentioned sheets of yoke and stator core poles assembled in stacks with aid of at least three pairs of rivets; one of two pairs of yoke rivets are disposed on line coinciding with pole axis and other pair of yoke rivets, as well as third pair of pole rivets, on different lines not coinciding with pole axis nor with line perpendicular to the latter, on opposite side of rotor axis of revolution; acute angles between lines disposed on axes of second and third pairs of rivets range between 65 and 89⁰ and between 5 and 15⁰, respectively; ratio of rotor diameter to width of each sheet of stator yoke is between 1 : 2.1 and 1 : 2.3.

EFFECT: improved quality of stator core assembly, enhanced motor efficiency, reduced size and metal input.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к явнополюсным асинхронным двигателям с экранированными полюсами и может быть использовано в электроприводе приборов бытового назначения.The invention relates to explicitly pole induction motors with shielded poles and can be used in the electrical drive of household appliances.

Известен асинхронный двигатель с экранированными полюсами (патент ЧССР №109966, МПК Н 02 К 17/10), содержащий главную обмотку статора, литые алюминиевые короткозамкнутые витки, охватывающие часть явно выраженных полюсов, штампованные из стали вставные магнитные шунты, короткозамкнутый ротор.Known asynchronous motor with shielded poles (patent Czechoslovakia No. 109966, IPC N 02 K 17/10), containing the main stator winding, cast aluminum short-circuited turns, covering part of the pronounced poles, plug-in magnetic shunts stamped from steel, squirrel-cage rotor.

Недостатками известного электродвигателя являются большой отход алюминия при изготовлении короткозамкнутых витков, повышенная трудоемкость изготовления и низкое качество сборки статора из-за наличия магнитных шунтов, воздушный зазор под которыми имеет большой разброс значений в процессе сборки.The disadvantages of the known electric motor are the large waste of aluminum in the manufacture of short-circuited turns, the increased complexity of manufacturing and the poor assembly quality of the stator due to the presence of magnetic shunts, the air gap under which has a wide range of values during the assembly process.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является электродвигатель (патент США №5568000, МПК Н 02 К 1/00), содержащий главную обмотку статора, состоящую из двух катушек, намотанных проводом на пластмассовые каркасы, разъемный сердечник статора, состоящий из замкнутого пакета ярма и пакета из двух полюсов с продольным пазом в каждом из них для установки вспомогательной обмотки в виде сварных из медной ленты короткозамкнутых витков, короткозамкнутый ротор. Собранный из стальных листов пакет из двух диаметрально расположенных полюсов с полюсными наконечниками, соединенных между собой двумя парами перемычек переменного сечения, вместе с катушками запрессован в собранный из стальных листов пакет ярма.The closest in technical essence to the proposed is an electric motor (US patent No. 5568000, IPC N 02 K 1/00), containing the main stator winding, consisting of two coils wound with wire on plastic frames, a split stator core, consisting of a closed yoke packet and a package of two poles with a longitudinal groove in each of them for installing an auxiliary winding in the form of short-circuited coils welded from copper tape, a short-circuited rotor. A package of steel sheets assembled from two diametrically arranged poles with pole tips connected to each other by two pairs of jumpers of variable cross section, together with coils, is pressed into a yoke package assembled from steel sheets.

Отношение диаметра ротора к ширине каждого листа ярма статора находится в пределах от 1:2,36 до 1:4,4.The ratio of the rotor diameter to the width of each sheet of stator yoke is in the range from 1: 2.36 to 1: 4.4.

Недостатком известного электродвигателя является низкое качество сборки сердечника статора из-за отслоения стальных листов при запрессовке пакета полюсов в пакет ярма по причине плохого скрепления стальных листов, а также повышенная материалоемкость из-за увеличенных габаритов.A disadvantage of the known electric motor is the low build quality of the stator core due to peeling of the steel sheets when the pole package is pressed into the yoke package due to poor bonding of the steel sheets, as well as increased material consumption due to the increased dimensions.

Техническим результатом изобретения является повышение качества сборки сердечника статора, кпд, уменьшение габаритов и материалоемкости электродвигателя.The technical result of the invention is to improve the quality of the assembly of the stator core, efficiency, reducing the size and material consumption of the electric motor.

Технический результат достигается тем, что в известном однофазном асинхронном электродвигателе, содержащем разъемный пакет сердечника статора, включающий в себя два пакета - полюсов с полюсными наконечниками, соединенными между собой насыщающимися перемычками переменного сечения, и ярма, которые собраны из листов стали, ротор, установленный в расточке статора, главную обмотку статора, состоящую из катушек, установленных на полюсах, вспомогательную обмотку в виде экранирующих короткозамкнутых витков, установленных в пазах полюсов статора, упомянутые листы ярма и полюсов сердечника статора скреплены в пакеты, по крайней мере, тремя парами заклепок, причем одна из двух пар заклепок ярма расположена на линии, совпадающей с осью полюсов, а вторая пара заклепок ярма и третья пара заклепок полюсов - на разных линиях, не совпадающих ни с осью полюсов, ни с перпендикулярной к ней осью, с противоположных сторон от оси вращения ротора, причем острые углы между линиями, на которых расположены оси второй и третьей пар заклепок, имеют значения в диапазоне от 65 до 89° и от 5 до 15° соответственно, а отношение диаметра ротора к ширине каждого листа ярма статора находится в пределах от 1:2,1 до 1:2,3.The technical result is achieved by the fact that in the known single-phase asynchronous electric motor containing a detachable package of the stator core, including two packages - poles with pole tips interconnected by saturable jumpers of variable cross-section, and yoke, which are assembled from steel sheets, a rotor installed in the stator bore, the main stator winding, consisting of coils mounted on the poles, the auxiliary winding in the form of shielded short-circuited turns installed in the grooves of the poles stat ora, the aforementioned sheets of yoke and poles of the stator core are fastened in packets with at least three pairs of rivets, one of two pairs of yoke rivets located on a line coinciding with the axis of the poles, and the second pair of yoke rivets and the third pair of rivet poles lines that do not coincide either with the axis of the poles or with the axis perpendicular to it, on opposite sides of the axis of rotation of the rotor, and the sharp angles between the lines on which the axes of the second and third pairs of rivets are located, have values in the range from 65 to 89 ° and 5 to 15 ° respectively enno, and the ratio of the rotor diameter to the width of each stator yoke plate is in a range of from 1: 2.1 to 1: 2.3.

Сущность изобретения заключается в том, что в электродвигателе стальные листы ярма и полюсов сердечника статора скреплены в пакеты, по крайней мере, тремя парами заклепок, причем одна из двух пар заклепок ярма расположена на линии, совпадающей с осью полюсов, а вторая пара заклепок ярма и третья пара заклепок полюсов - на разных линиях, не совпадающих ни с осью полюсов, ни с перпендикулярной к ней осью, с противоположных сторон от оси вращения ротора, причем острые углы между линиями, на которых расположены оси второй и третьей пар заклепок, имеют значения в диапазоне от 65 до 80° и от 5 до 15° соответственно, а отношение диаметра ротора к ширине каждого листа ярма статора находится в пределах от 1:2,1 до 1:2,3, что позволило повысить качество сборки сердечника статора за счет устранения отслаивания стальных листов при запрессовке пакета ярма в пакет полюсов, а также кпд электродвигателя и уменьшить материалоемкость за счет уменьшения габаритов электродвигателя.The essence of the invention lies in the fact that in the electric motor, the steel sheets of the yoke and poles of the stator core are fastened in packets with at least three pairs of rivets, one of two pairs of yoke rivets being located on a line coinciding with the axis of the poles, and the second pair of yoke rivets and the third pair of pole rivets - on different lines that do not coincide with either the axis of the poles or the axis perpendicular to it, on opposite sides of the axis of rotation of the rotor, with sharp angles between the lines on which the axes of the second and third pairs of rivets are located, and values range from 65 to 80 ° and from 5 to 15 °, respectively, and the ratio of the diameter of the rotor to the width of each sheet of stator yoke is in the range from 1: 2.1 to 1: 2.3, which made it possible to improve the assembly quality of the stator core by eliminating the peeling of the steel sheets when pressing the yoke packet into the pole stack, as well as the efficiency of the electric motor and reduce material consumption by reducing the size of the electric motor.

На фиг.1 изображен поперечный разрез двигателя, на фиг.2 - вид сбоку. Предлагаемый электродвигатель состоит из статора 9 и короткозамкнутого ротора 10. Пакет сердечника статора выполнен разъемным и включает в себя два пакета - полюсов 1 и ярма 9, которые собраны из листов, например, электротехнической стали и скреплены заклепками 25, 26, 27, 28, 29, 30. Первая пара заклепок 25 и 26, скрепляющая стальные листы пакета ярма, расположены на линии, совпадающей с осью полюсов 31. Вторая пара заклепок 27 и 28, также скрепляющая стальные листы пакета ярма, расположены на линии 35, не совпадающей ни с осью полюсов 31, ни с перпендикулярной к ней осью 36. Острый угол α между линиями 31 и 35 имеет значения в пределах от 65 до 80°. Третья пара заклепок 29 и 30, скрепляющая стальные листы пакета полюсов, расположена на линии 37. Острый угол β между линиями 31 и 37 имеет значения в пределах от 5 до 15°. Границы разъема пакетов полюсов и ярма проходят по линиям 32 и 33.Figure 1 shows a cross section of the engine, figure 2 is a side view. The proposed electric motor consists of a stator 9 and a squirrel-cage rotor 10. The stator core package is detachable and includes two packages - poles 1 and yoke 9, which are assembled from sheets of, for example, electrical steel and riveted 25, 26, 27, 28, 29 , 30. The first pair of rivets 25 and 26, fastening the steel sheets of the yoke packet, are located on a line coinciding with the axis of the poles 31. The second pair of rivets 27 and 28, which also fastens the steel sheets of the yoke packet, are located on a line 35, which does not coincide with the axis poles 31, nor perpendicular axis 36 to it. The acute angle α between lines 31 and 35 has values ranging from 65 to 80 °. The third pair of rivets 29 and 30, fastening the steel sheets of the pole stack, is located on line 37. The acute angle β between lines 31 and 37 has values ranging from 5 to 15 °. The boundaries of the connector packages of poles and yoke pass along lines 32 and 33.

Пакет полюсов содержит два полюса 1, 2, полюсные наконечники 3, 4 и 5, 6, которые соединены между собой двумя парами перемычек переменного сечения 7, 8. Главная обмотка статора состоит из двух катушек 18, 19, которые намотаны медным проводом на пластмассовые каркасы 20. Короткозамкнутые витки 21, 22 установлены в продольных пазах 23, 24, которые разделяют полюса статора на экранированную и неэкранированную части. Ротор 10 установлен в расточке сердечника 11 статора при помощи вала 34 и двух подшипниковых щитов 12, 13 (фиг.2), которые закреплены в отверстиях 14, 15 ярма статора двумя винтами 16, 17. Отношение диаметра ротора 10 к ширине каждого листа ярма статора 9 находится в пределах от 1:2,1 до 1:2,3.The pole package contains two poles 1, 2, pole pieces 3, 4 and 5, 6, which are interconnected by two pairs of jumpers of variable cross-section 7, 8. The main stator winding consists of two coils 18, 19, which are wound with copper wire on plastic frames 20. Short-circuited coils 21, 22 are installed in longitudinal grooves 23, 24, which divide the stator poles into shielded and unshielded parts. The rotor 10 is installed in the bore of the stator core 11 using the shaft 34 and two bearing shields 12, 13 (Fig. 2), which are fixed in the holes 14, 15 of the stator yoke with two screws 16, 17. The ratio of the diameter of the rotor 10 to the width of each sheet of stator yoke 9 ranges from 1: 2.1 to 1: 2.3.

Электродвигатель работает следующим образом. При подключении к сети переменного тока катушек 18, 19 главной обмотки статора по ним протекает ток, создающий магнитный поток, пульсирующий вдоль оси 31 полюсов статора. Часть магнитного потока сцепляется с экранирующими короткозамкнутыми витками 21, 22 и наводит в них ЭДС. Под действием ЭДС по короткозамкнутым виткам протекает ток и создается магнитный поток экранированной части полюсов. Благодаря сдвигу в пространстве и во времени магнитных потоков экранированной и неэкранированной частей полюсов образуется вращающееся магнитное поле статора. Вращающееся магнитное поле статора индуцирует в обмотке ротора 10 переменный ток. В результате взаимодействия тока ротора с магнитным полем статора создается электромагнитный момент, приводящий во вращение ротор.The electric motor operates as follows. When connecting the stator main coils 18, 19 to the alternating current network, current flows through them, creating a magnetic flux pulsating along the axis 31 of the stator poles. Part of the magnetic flux is coupled to shielded short-circuited coils 21, 22 and induces an emf in them. Under the influence of EMF, current flows through short-circuited turns and a magnetic flux of the shielded part of the poles is created. Due to the shift in space and time of the magnetic fluxes of the shielded and unshielded parts of the poles, a rotating stator magnetic field is formed. The rotating magnetic field of the stator induces an alternating current in the winding of the rotor 10. As a result of the interaction of the rotor current with the stator magnetic field, an electromagnetic moment is created, which rotates the rotor.

Claims

Однофазный асинхронный электродвигатель, содержащий разъемный пакет сердечника статора, включающий в себя два пакета полюсов с полюсными наконечниками, соединенными между собой насыщающимися перемычками переменного сечения, и ярма, которые собраны из листов стали, ротор, установленный в расточке статора, главную обмотку статора, состоящую из катушек, установленных на полюсах, вспомогательную обмотку в виде экранирующих короткозамкнутых витков, установленных в пазах полюсов статора, отличающийся тем, что упомянутые листы ярма и полюсов сердечника статора скреплены в пакеты, по крайней мере, тремя парами заклепок, причем одна из двух пар заклепок ярма расположена на линии, совпадающей с осью полюсов, а вторая пара заклепок ярма и третья пара заклепок полюсов – на разных линиях, не совпадающих ни с осью полюсов, ни с перпендикулярной к ней осью, с противоположных сторон от оси вращения ротора, причем острые углы между линиями, на которых расположены оси второй и третьей пар заклепок, имеют значения в диапазоне от 65 до 80° и от 5 до 15° соответственно, а отношение диаметра ротора к ширине каждого листа ярма статора находится в пределах от 1:2,1 до 1:2,3.A single-phase asynchronous electric motor containing a detachable package of the stator core, including two packages of poles with pole tips interconnected by saturable jumpers of variable cross section, and yokes that are assembled from steel sheets, a rotor installed in the stator bore, the main stator winding, consisting of coils mounted on the poles, an auxiliary winding in the form of shielded short-circuited turns installed in the grooves of the stator poles, characterized in that the said yoke sheets and the pole at least three pairs of rivets are fastened into packets in the stator core, with one of two pairs of yoke rivets located on a line coinciding with the axis of the poles, and the second pair of yoke rivets and the third pair of rivets of poles on different lines that do not match either the axis of the poles, nor with the axis perpendicular to it, on opposite sides of the axis of rotation of the rotor, and the sharp angles between the lines on which the axes of the second and third pairs of rivets are located, have values in the range from 65 to 80 ° and from 5 to 15 °, respectively and the ratio of the diameter of the rotor to the width of each sheet of the stator yoke is in the range from 1: 2.1 to 1: 2.3.