ВЕНТИЛЬНЫЙ ИНДУКТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

ВЕНТИЛЬНЫЙ ИНДУКТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ


RU (11) 2084070 (13) C1

(51) 6 H02K29/12, H02K29/06, H02K19/10 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 20.11.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 94015110/07 
(22) Дата подачи заявки: 1994.04.25 
(45) Опубликовано: 1997.07.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. Авторское свидетельство СССР N 1464264, кл. H 02 K 29/06, 1986. 2. Авторское свидетельство СССР N 1739446, кл. H 02 K 29/06, 1992. 
(71) Заявитель(и): Калужский Дмитрий Леонидович; Казадаев Андрей Владимирович 
(72) Автор(ы): Калужский Дмитрий Леонидович; Казадаев Андрей Владимирович 
(73) Патентообладатель(и): Калужский Дмитрий Леонидович; Казадаев Андрей Владимирович 

(54) ВЕНТИЛЬНЫЙ ИНДУКТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ 

Изобретение относится к области электротехники, а именно к электрическим машинам и может быть использовано в высокомоментных электроприводах. Сущность изобретения состоит в следующем. Вентильный индукторный двигатель, содержащий ротор 1 с зубцами 2 и статор 3 с полюсами 4-15, на внутренней поверхности которых расположено zs элементарных зубцов 16. Зубцовые деления статора 3 и ротора tz выполнены одинаковыми. Расстояние между осями соседних зубцов, принадлежащих соседним полюсам, равно (k1/2m)tz (k=1, 2 ...), в большие пазы между полюсами уложена m-фазная обмотка 17 двигателя, а в пазы между элементарными зубцами соседних 2mq (q=1, 2 ... p) полюсов уложены катушки m-фазного датчика 18 по одной на каждой половине полюса. Катушки соединены друг с другом определенным образом и составляют катушечные группы, которые образуют ветви. Ветви с катушечными группами на полюсах с порядковыми номерами, различающимися на m, соединены последовательно "конец с концом", а в точках соединения выполнены выводы m-фазного выхода датчика 18. Начала m ветвей, являющиеся началами катушечных групп, расположенных на полюсах с четными и нечетными номерами, соединены вместе, а в точках соединения выполнены выводы однофазного входа датчика 18. При этом согласно изобретению статор 3 двигателя выполнен из 2-х пакетов различной длины, а обмотка датчика 18 расположена на пакете меньшей длины. Данный вентильный индукторный двигатель имеет лучшие энергетические характеристики и меньший уровень пульсации скорости вращения из-за меньшего уровня пульсации момента. 3 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к области электрических машин и может быть использовано в высокомоментных электроприводах.

Известен вентильный индукторный двигатель, содержащий зубчатый ротор и статор с зубцами, в пазы между которыми уложена m-фазная обмотка двигателя и катушки m-фазного датчика положения, собранные в фазах в последовательные ветви, каждая ветвь образована катушками, смещенными вдоль расточки на угол 360 эл. град, соединенными между собой конец с концом, начало с началом (авт.св. N 1464264, кл. H 02 K 29/06, 1986).

Недостатком известного двигателя является ограниченная область применения вследствие низких точностных показателей датчика положения.

Известен также вентильный индуктивный двигатель (авт.св. N 1739446, кл. H 02 K 29/06, 1992), содержащий зубчатый ротор и статор с 2mp (p=2, 3, 4.) полюсами, на внутренней поверхности которых расположено по zs элементарных зубцов, причем зубцовые деления tz статора и ротора выполнены одинаковыми, а расстояние между осями соседних элементарных зубцов, принадлежащих соседним полюсам равно (k1/2m)tz(k=1, 2, 3.), в большие пазы между полюсами уложена m-фазная обмотка, а в пазы между элементарными зубцами 2mq (q=1, 2, p) полюсов уложены катушки m-фазного датчика, охватывающие зубцы по всей длине пакета статора, по одной на каждой половине полюса, катушки, расположенные на одном полюсе, соединены последовательно и согласно конец с концом и образуют катушечную группу, катушечные группы, расположенные на полюсах с порядковыми номерами, различающимися на 2m, считая по часовой стрелке вдоль расточки статора соединены последовательно конец с началом и образуют ветви, ветви с катушечными группами, расположенными на полюсах с порядковыми номерами, различающимися на m, соединены последовательно конец с концом и в точках соединения выполнены выводы m-фазного выхода датчика, а начала m ветвей, являющихся началами катушечных групп, расположенных на полюсах с четными и нечетными номерами, соединены вместе и в точках соединения выполнены выводы однофазного входа датчика.

Данный вентильный индукторный двигатель является наиболее близким к предлагаемому изобретению и является прототипом.

Недостатком такого двигателя является низкая точность датчика положения, что приводит к ухудшению энергетических показателей вентильного двигателя, повышению уровня пульсаций момента и, следовательно, скорости вращения.

Анализ приведенного уровня техники свидетельствует о целесообразности создания вентильного индукторного двигателя, имеющего лучшие энергетические показатели, меньший уровень пульсаций момента и скорости вращения. Это достигается тем, что в известном вентильном индукторном двигателе, содержащем зубчатый ротор и статор с 2mp (p=2, 3, 4.) полюсами, на внутренней поверхности которых расположено по zs элементарных зубцов, причем зубцовые деления tz статора и ротора выполнены одинаковыми, а расстояние между осями соседних элементарных зубцов, принадлежащих соседним полюсам равно (k1/2m) (k=1, 2, 3), в большие пазы между полюсами уложена m-фазная обмотка, а в пазы между элементарными зубцами 2mq (q=1, 2, p) полюсов уложены катушки m-фазного датчика по одной на каждой половине полюса, катушки, расположенные на одном полюсе соединены последовательно и согласно конец с концом и образуют катушечную группу, катушечные группы, расположенные на полюсах с порядковыми номерами, различающимися на 2m, считая по часовой стрелке вдоль расточки статора соединены последовательно конец с началом и образуют ветви, ветви с катушечными группами, расположенными на полюсах с порядковыми номерами, различающимися на m соединены последовательно конец с концом и в точках соединения выполнены выводы m-фазного выхода датчика, а начала m ветвей, являющихся началами катушечных групп, расположенных на полюсах с четными номерами соединены вместе и в точках соединения выполнены выводы однофазного входа датчика, статор выполнен из 2-х пакетов различной длины, а обмотка датчика расположена в пазах между зубцами на пакете меньшей длины.

На фиг.1 показан поперечный разрез предлагаемого двигателя; на фиг.2 то же, продольный разрез; на фиг.3 схема соединения обмотки датчика.

Двигатель (фиг.1) состоит из ротора 1 с зубцами 2 и статора 3 с полюсами 4-15, на внутренней поверхности которых выполнены зубцы 16. Зубцовые деления tz статора и ротора одинаковые, расстояние между осями соседних зубцов, принадлежащих разным полюсам статора, равно (1+ 1/2m)tz (k=1). В большие пазы между полюсами уложена m-фазная обмотка 17. Статор 3 (фиг.2) выполнен из 2-х пакетов различной длины. Обмотка двигателя 17 охватывает оба пакета, а m-фазная обмотка датчика 18 уложена только в пазы между зубцами 16 на пакете меньшей длины. Пакеты разделены дистанционным кольцом 19. На одном полюсе расположено по 2 катушки датчика так, что каждая катушка охватывает половину полюса. Две катушки датчика, расположенные на одном полюсе, соединенные последовательно согласно конец с концом, образуют катушечные группы 20-31 (фиг.3). Катушечные группы 20-31 с номерами, отличающимися на 2m=6, например 20, 26; 21, 27 и т.д. соединены последовательно конец с началом и образуют ветви. На фиг.1 принято, что катушечная группа 20 уложена на полюсе 4, катушечная группа 21 на полюсе 5 и т.д. Ветви с катушечными группами, имеющими номера, отличающиеся на m=3, например 20, 26 и 23, 29, соединены последовательно конец с концом и в точках соединения ветвей выполнены выводы трехфазного выхода A, B, C. Начала m=3 ветвей с нечетными номерами, т.е. с катушечными группами 29, 31, 21 соединены вместе и в точке соединения выполнен первый вывод однофазного входа, оставшиеся начала m=3 ветвей с катушечными группами 20, 22, 24 также соединены вместе и в точке их соединения выполнен второй вывод однофазного входа (фиг.3).

Двигатель работает следующим образом. При подаче напряжения высокой частоты на однофазный вход датчика по ветвям, образованным катушечными группами 20-31, протекают токи. Благодаря сдвигу осей зубцов на соседних полюсах tz/2m, общее индуктивное сопротивление 2-х последовательно включенных ветвей, например, состоящих из катушечных групп 20, 26 и 23, 29, остается неизменным, но потенциал фазы A меняется в зависимости от положения ротора, т. к. при увеличении индуктивного сопротивления ветви 20, 26 до максимального значения, индуктивное сопротивление катушечных групп 23, 29 снижается до минимально возможного значения. В результате, при вращении ротора с частотой wp потенциал фазы A будет меняться по закону

UA=UmsintsinZ2pt

где Z2 число зубцов ротора,

а потенциалы фаз B и C окажутся сдвинутыми относительно UA на угол 120 эл.град. Меняющиеся от положения ротора UA, UB, UC используются для коммутации m-фазной обмотки двигателя 17.

В сравнении с прототипом предлагаемый вентильный двигатель имеет более высокие энергетические показатели, меньший уровень пульсаций момента и скорости вращения. Это объясняется следующим. При идеальном исполнении магнитопровода, схема включения катушек датчика в пределах полюса компенсирует влияние магнитных полей обмотки двигателя и полностью устраняет трансформаторную связь обмоток датчика и двигателя как в прототипе, так и в предлагаемом вентильном двигателе. Однако неточности изготовления (например, асимметрия полюсов, отклонение по шагу зубцов в пределах полюса и т.д.) способствует появлению трансформаторной связи и является, в конечном счете, причиной ухудшения точностных показателей датчика. Последнее означает, что коммутация токов в обмотках двигателя будет происходить с отклонениями от требуемых законов управления и, в свою очередь, приведет к снижению момента, ухудшению энергетических показателей и колебаниям частоты вращения.

В отличие от прототипа, в предлагаемом вентильном двигателе обмотки датчика размещаются не по всей длине машины, а на одном из пакетов меньшей длины. Поэтому если принять, что напряжение питания и ток в фазе двигателя, а также входное напряжение и ток датчика в предлагаемом вентильном двигателе и в прототипе неизменны, то уменьшение активной длины витка произвольно взятой катушки датчика ведет к снижению ее трансформаторной связи с обмотками двигателя в раз (l общая длина 2-х пакетов статора, lп длина пакета, на котором размещены обмотки датчика). Уменьшение трансформаторной связи между отдельно взятой катушкой датчика и обмотками двигателя приводит к уменьшению трансформаторной связи между всеми обмотками датчика и двигателя (обусловленной неточностями изготовления). Следовательно, при прочих равных условиях датчик в предлагаемом вентильном двигателе точнее, а это, как отмечалось выше, приводит к повышению энергетических показателей, увеличению момента и снижению пульсаций скорости. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Вентильный индукторный двигатель, содержащий зубчатый ротор и статор с 2mP (P 2, 3, 4,) полюсами, на внутренней поверхности которых расположено по Zs элементарных зубцов, причем зубцовые деления статора и ротора tz выполнены одинаковыми, а расстояние между осями соседних зубцов, принадлежащих соседним полюсам, равно (K 1/2 m) (K 1, 2,), в большие пазы между полюсами уложена m-фазная обмотка двигателя, а в пазы между элементарными зубцами соседних 2mq (q 1, 2, P) полюсов уложены катушки m-фазного датчика по одной на каждой половине полюса, катушки, расположенные на одном полюсе, соединены последовательно и согласно конец с концом и образуют катушечную группу, катушечные группы, расположенные на полюсах с порядковыми номерами, различающимися на 2m, считая по часовой стрелке вдоль расточки статора, соединены последовательно конец с началом и образуют ветви, ветви с катушечными группами, расположенными на полюсах с порядковыми номерами, различающимися на m, соединены последовательно конец с концом, и в точках соединения выполнены выводы m-фазного выхода датчика, а начала m ветвей, являющиеся началами катушечных групп, расположенных на полюсах с четными и нечетными номерами, соединены вместе, и в точках соединения выполнены выводы однофазного входа датчика, отличающийся тем, что статор двигателя выполнен из двух пакетов различной длины, а обмотка датчика расположена на пакете меньшей длины.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Электроника и электротехника




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+автомобильная -сигнализация".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "датчик" будут найдены слова "датчик", "датчики" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("датчик!").


Металлоискатели и металлодетекторы | Электронные устройства охраны и сигнализации | Электронные устройства систем связи | Приемные и передающие антенны | Электротехнические и радиотехнические контрольно-измерительные приборы и способы электроизмерений | Электронные устройства пуска, управления и защиты электродвигателей постоянного и переменного тока | Электродвигатели постоянного и переменного тока | Магниты и электромагниты | Кабельно-проводниковые и сверхпроводниковые изделия


Рейтинг@Mail.ru