Патент на изобретение №2150168

(54) ОБМОТКА ОДНОФАЗНОГО ДВИГАТЕЛЯ С ИЗМЕНЯЕМЫМ ЧИСЛОМ ПОЛЮСОВ (ВАРИАНТЫ)

(57) Реферат:

Изобретение относится к области электротехники, а именно к устройству обмоток однофазных двигателей с изменяемым числом полюсов, и может быть использовано при изготовлении обмоток однофазных асинхронных двигателей. Однослойные обмотки состоят из К катушечных групп 1 – 12, число катушек а в катушечной группе больше или равно единице. Конструктивно обмотки выполняются с шагом, равным полюсному делению ₂, определяемому числом пар полюсов P₂. Каждая предложенная обмотка на каждой паре полюсов P₁=P₂/2 разделена на части, и на каждой паре полюсов P₃ расположены первая и вторая группы катушек. При этом полюсность P₁ образована встречным включением катушек первой и второй частей обмотки. Катушечные группы образуют и полюсность P₃: первая фаза нечетными, а вторая фаза четными катушечными группами, при этом каждая последующая катушечная группа в каждой фазе включена встречно предыдущей. Каждая из двух фаз обмотки выполнена из секций четырех типов, соединенных последовательно при числе пар полюсов P₁ и P₂ ключами, например, нормально закрытыми, а при полюсности P₃ ключами, например, нормально открытыми. При этом тип секций и соответственно их место включения в фазе определен правилами индексации катушечных групп. Предлагаемые обмотки однофазного двигателя обеспечивают ступенчатое изменение частоты вращения магнитного поля, созданного ею, при изменении числа пар полюсов с P₁ и P₂ на P₃. Переход с одной полюсности на другую обеспечивается изменением направления токов в секциях второго и третьего типа, а секции третьего и четвертого типа переключаются из одной фазы в другую. Предлагаемые схемы включения полюснопереключаемой схемы обмотки, однофазного двигателя на однофазную сеть с использованием конденсаторных батарей позволяют изменить чередование фаз обмотки и схемы их включения: последовательно или параллельно. Технический результат, обеспечиваемый данными изобретениями, состоит в том, что предлагаемые обмотки обеспечивают минимально возможное число выводов катушечных групп, что упрощает технологию их изготовления, а при эксплуатации снижает капитальные затраты и повышает надежность. 2 с. и 4 з.п. ф-лы, 6 ил., 3 табл.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к устройству обмоток однофазных двигателей с изменяемым числом полюсов, и может быть использовано при изготовлении обмоток однофазных асинхронных двигателей.

Известна обмотка однофазного двигателя с изменяемым числом полюсов, выполненная двухслойной и размещенная в пазах статора. Обмотка может использоваться в двигателях, применяемых для привода стиральных машин типа СМП и СМА, а также в других многофункциональных машинах и приборах. При этом обмотка может выполняться с отношением P₃😛₁ больше двух / Войтех А.А. Многоскоростные однофазные конденсаторные двигатели. – К.: Наукова. думка.- 1964, с.136 -137/.

Однако обмотка выполняется двухслойной, и ее изготовление является очень трудоемкой технологической операцией. Только полная механизация обмоточных работ может снизить трудоемкость технологического процесса. Пазы, в которые укладывается обмотка, имеют не только корпусную изоляцию, но и межслойную, что снижает содержание меди в пазу, а соответственно и коэффициент использования двигателя, т.е. необходимый момент, развиваемый двигателем, достигается большим расходом материалов.

Известна также обмотка однофазного двигателя с изменяемым числом полюсов, выполненная однослойной двухфазной с числом пар полюсов P₁ и P₂

3, при этом P₁😛₂=1:2 и каждая фаза содержит q₂ последовательно соединенных катушек на полюсном делении ₂,, величина которого определена полюсностью P₂:₂= Z₁(2P₂),, где Z₁=4q₂P₂, а q₂ = Ka, при этом K3. K – это число катушечных групп и a – число катушек в катушечной группе. Средний шаг Y_ср2 катушек однослойной обмотки выполнен равным . Обмотка выполнена из частей, каждая из которых равна полюсному делению ₂ и содержит q₂ катушек для каждой из двух фаз. Полюсность P₁ образована встречным включением катушек первой и второй частей обмотки. Полюсность P₂ образована согласным включением катушек всех частей обмоток. Первая фаза с полюсностью P₃ образована нечетными катушечными группами, а вторая фаза – четными катушечными группами обмотки, при этом последующая катушечная группа в каждая фазе включена встречно предыдущей. Эта обмотка наиболее близка к предлагаемому изобретению и является прототипом.

Изменение полюсности обмотки, а также подключение к однофазной сети, изменение чередования и схем соединения фаз при изменении полюсности конструктивно обеспечиваются выполнением дополнительных выводов от катушечных групп обмотки.

Анализ приведенного уровня техники свидетельствует о том, что задачей изобретения является создание обмотки однофазного двигателя с изменяемым числом полюсов при минимально возможном числе выводов катушечных групп, что упрощает технологию изготовления. Кроме того, уменьшение числа выводов обмотки снижает капитальные затраты и на ее эксплуатацию, повышает надежность в работе.

Это достигается тем, что обмотка однофазного двигателя с изменяемым числом пар полюсов выполнена однослойной с числом пар полюсов P₃>P₁, при этом каждая фаза содержит q₂ последовательно соединенных катушек на полюсном делении ₂, величина которого равна

где Z₁ = 4q₂P₂, P₂=2P₁ и q₂ = Ka, при этом K3 – число катушечных групп и a – число катушек в катушечной группе, и средний шаг Y_ср2 катушек однослойной обмотки равен

при этом обмотка разделена на две части на каждой паре полюсов P₁, первую и вторую, в первую часть обмотки включены первые 2q₂ катушек и во вторую часть обмотки последующие 2q₂ катушек, первая фаза обмотки с полюсностью P₁ образована первой группой q₂ катушек первой и второй частей обмотки, а вторая фаза – последующей группой q₂ катушек первой и второй частей обмотки, при этом полюсность P₁ образована встречным включением катушек первой и второй частей обмотки, первая фаза с полюсностью P₃ образована нечетными катушечными группами, а вторая фаза – четными катушечными группами обмотки, при этом последующая катушечная группа в каждой фазе включена встречно предыдущей.

Каждая фаза выполнена из четырех последовательно включенных секций на каждой из двух пар полюсов P₂, при этом в каждую секцию включены катушечные группы одного из четырех типов с индексами 1C1C и 1B1B, 1C1B и 1B1C, 1C2B и 1B2C, 1C2C и 1B2B, а также 2C2C и 2B2B, 2C2B и 2B2C, 2C1B и 2B1C, 2C1C и 2B1B, где катушечными группами с индексами 1C1C, 1B1B и 2C2C, 2B2B образованы первые секции соответственно первой и второй фаз обмотки при полюсности P₁ и P₃, катушечными группами с индексами 1C1B, 1B1C и 2C2B, 2B2C образованы вторые секции соответственно первой и второй фаз обмотки при полюсности P₁ и P₃, катушечными группами с индексами 1C2B, 1B2C и 2C1B, 2B1C образованы третьи секции соответственно первой и второй фаз обмотки при полюсности P₁ и соответственно второй и первой фаз обмотки при полюсности P₃, катушечными группами с индексами 1C2C, 1B2B и 2C1C, 2B1B образованы четвертые секции соответственно первой и второй фаз обмотки при полюсности P₁ и соответственно второй и первой фаз обмотки при полюсности P₃, при этом индекс катушечной группы на каждой из двух пар полюсов P₂ обмотки определен правилом, по которому первый член индекса цифра “1” присвоена катушечным группам на первом и третьем полюсных делениях ₂, а цифра “2” – катушечным группам обмотки на втором и четвертом полюсных делениях ₂ , второй член индекса первой катушечной группы и последующих катушечных групп обмотки на первом и четвертом полюсных делениях ₂ обозначен буквой “C”, а на втором и третьем полюсных делениях ₂ – буквой “B”, третий член индекса определен номером фазы обмотки при полюсности P₃, при этом цифра “1” присвоена нечетным, а цифра “2” – четным катушечным группам обмотки, четвертый член индекса “C” буква присвоена нечетным парам, а буква “B” – четным парам катушечных групп обмотки, началами первых катушечных групп первых секций фаз обмотки с индексами 1C1C и 2C2C образованы начала соответственно первой и второй фаз при полюсности P₁ и P₃ на каждой из двух пар полюсов P₂, а концы фаз образованы катушечными группами последних секций в фазах при полюсности P₁ и P₃, объединенные в общий конец фаз, при этом все секции в каждой фазе при полюсности P₁ соединены одним типом ключей, например с нормально закрытыми контактами, а при полюсности P₃ – другим типом ключей, например с нормально открытыми контактами.

Это достигается и тем, что обмотка однофазного двигателя с изменяемым числом полюсов выполнена однослойной двухфазной с числом пар полюсов P₃>P₂, при этом каждая фаза содержит q₂ последовательно соединенных катушек на полюсном делении ₂, величина которого равна

где Z₁ = 4q₂P₂, при этом q₂= Ka, где K3 – число катушечных групп и a – число катушек в катушечной группе, и средний шаг Y_ср2 катушек однослойной обмотки равен

при этом обмотка выполнена из частей, в каждую из которых включено 2q₂ катушек на паре полюсов P₂, первая фаза обмотки с полюсностью P₂ образована первой группой катушек q₂ всех частей обмотки, а вторая фаза с полюсностью P₂ – последней группой катушек q₂ всех частей обмотки, при этом полюсность P₂ образована согласным включением катушек всех частей обмотки, первая фаза с полюсностью P₃ образована нечетными катушечными группами обмотки, а вторая фаза – четными катушечными группами, при этом последующая катушечная группа в каждой фазе с полюсностью P₃ включена встречно предыдущей.

Каждая фаза на паре полюсов P₂ выполнена из четырех последовательно включенных секций, при этом в каждую секцию включены катушечные группы одного из четырех типов с индексами 11C, 11B, 12B, 12C и 22C, 22B, 21B, 21C, где катушечными группами с индексами 11C и 22C образованы первые секции соответственно первой и второй фаз обмотки при полюсности P₂ и P₃, катушечными группами с индексами 11B и 22B образованы вторые секции соответственно первой и второй фаз обмотки при полюсности P₂ и P₃, катушечными группами с индексами 12B и 21B образованы третьи секции соответственно первой и второй фаз обмотки при полюсности P₂ и соответственно второй и первой фаз при полюсности P₃, катушечными группами с индексами 12C и 21C образованы четвертые секции соответственно первой и второй фаз обмотки при полюсности P₂ и соответственно второй и первой фаз обмотки при полюсности P₃, при этом индекс катушечной группы на каждой паре полюсов P₂ обмотки определен правилом, по которому первый член индекса цифра “1” присвоена катушечным группам на первом полюсном делении ₂, а цифра “2” – катушечным группам обмотки на втором полюсном делении ₂, второй член индекса определен номером фазы обмотки при полюсности P₃, при этом цифра “1” присвоена нечетным, а цифра “2” – четным катушечным группам обмотки, третий индекс буква “C” присвоена нечетным парам, а буква “В” – четным парам катушечных групп обмотки, началами первых катушечных групп первых секций фаз обмотки с индексами 11C и 22C образованы начала соответственно первой и второй фаз при полюсностях P₂ и P₃ на каждой паре полюсов P₂, а концы фаз образованы последними катушечными группами секций при полюсностях P₂ и P₃, объединенных в общий конец фаз, при этом все секции соединены в каждой фазе при полюсности P₂ одним типом ключей, например с нормально закрытыми контактами, а при полюсности P₃ – другим типом ключей, например с нормально открытыми контактами.

При этом у обмотки однофазного двигателя с изменяемым числом полюсов начало обмотки однофазного двигателя может быть соединено с началом первой фазы, а через конденсатор и первый нормально закрытый ключ с началом второй фазы и через первый нормально открытый ключ и упомянутый конденсатор с общим концом фаз, конец обмотки однофазного двигателя соединен с началом второй фазы через второй нормально открытый ключ, а с общим концом фаз через второй нормально закрытый ключ.

При этом у обмотки однофазного двигателя с изменяемым числом полюсов первая и вторая фазы могут быть соединены с выходным контактом первого и второго дополнительных нормально закрытых ключей, при этом входные контакты этих ключей соединены соответственно с началом и концом обмотки однофазного двигателя, а дополнительный нормально открытый ключ для каждой фазы одним контактом соединен с выходным контактом нормально закрытого ключа в одной фазе, а другим контактом – с входным контактом нормально закрытого ключа другой фазы.

На фиг. 1 изображена однослойная обмотка однофазного двигателя с изменяемым числом полюсов, на фиг.2 и 3 – схемы катушечных групп, на фиг.4 – схемы включения катушечных групп в фазах однофазного двигателя с изменяемым числом полюсов, на фиг.5 и 6 – схемы включения обмотки однофазного конденсаторного двигателя с изменяемым числом полюсов на однофазную сеть.

Однослойная обмотка /фиг.1/ состоит из катушечных групп 1-12. Катушечные группы на фиг.1a содержат по одной катушке a = 1, а на фиг.1б – по две катушки a = 2. В общем случае a1, но все катушки в катушечной группе включены последовательно.

Конструктивно катушки обмотки выполняются с шагом, равным

полюсному делению ₂, при этом каждая фаза содержит q₂ последовательно соединенных катушек на полюсном делении ₂, величина которого равна

где Z₁ = 4q₂P₂, P₂ = 2P₁ и q₂ = Ka, при этом K3 – число катушечных групп и a – число катушек в катушечной группе.

Обмотка на каждой паре полюсов P₁ разделена на части 13 и 14, а на каждой паре полюсов P₂ расположены первая 15 и вторая 16 группы катушек, образующих соответственно первую и вторую фазы обмотки. Полюсность P₁ образована встречным включением катушек первой 13 и второй 14 частей обмотки. Полюсность P₃ > P₂ образована теми же катушечными группами 1-12: первая фаза – нечетными катушечными группами 1, 3, 5, 7…, вторая фаза – четными катушечными группами 2, 4, 6…, при этом последующая катушечная группа в каждой фазе включена встречно предыдущей. Из этого условия следует, что число катушек на полюс и фазу q₃ равно числу a – катушек в катушечной группе. Число пар полюсов P₃ определяется выражением

Так, для P₂ = 2, a = 1 и K = 3 число катушек на полюс и фазу равно: q₂ = Ka = 31 = 3, q₃ = a = 1. Число катушек обмотки Z₁ = 4q₂P₂ = 432 = 24. Полюсное деление определено соотношением ₂ = Z₁/(2P₂) = 24/(22) = 6 и равно шагу обмотки /катушки/ Y_ср2 = ₂ = 6 /фиг. 1a/. При этом обеспечены величины чисел полюсов: P₂ = 2, P₁ = P₂/2 = 1, P₃ = 24/(41) = 6.

При a = 2 /фиг.1б/ и P₂ = 2, К = 3 числа катушек на полюс и фазу равны: q₂ = Ka = 32 = 6 и q₃ = a = 2, а число катушек обмотки Z₁ = 4q₂P₂ = 462 = 48. Шаг обмотки равен полюсному делению Y_ср2 = ₂ = Z₁/(2P₂) = 48/(22) = 12. При a = 1, K = 3 и Z₁ = 48 /на фиг. 1 не показан/ возможен вариант P₂ = 4, P₁ = 2, P₃ = 12.

Каждая из двух фаз обмотки /фиг.4/ 17 двигателя с изменяемым числом полюсов выполнена из отдельных секций /фиг.2, 3/. Так, при соотношении пар полюсов P₁: P₃ = 1 : 6 каждая фаза обмотки 17 выполнена из последовательно включенных секций 18-23 четырех типов на каждой паре полюсов P₁ /фиг.2, 4а/.

В каждую секцию включены катушечные группы одного из четырех типов с индексами 1C1C и 1B1B, 1C1B и 1B1C, 1C2B и 1B2C, 1C2C и 1B2B, а также 2C2C и 2B2B, 2C2B и 2B2C, 2C1B и 2B1C, 2C1C и 2B1B. Катушечными группами 1, 7 и 10, 4 с индексами 1C1C, 1B1B и 2C2C и 2B2B образованы первые секции 18, 21 соответственно первой и второй фаз обмотки 17 при полюсности P₁ и P₃. Катушечными группами 3, 9 и 12, 6 с индексами 1C1B, 1B1C и 2C2B, 2B2C образованы вторые секции 19, 22 соответственно первой и второй фаз обмотки 17 при полюсности P₁ и P₃. Катушечными группами 11, 5 с индексами 2C1B и 2B1C образована третья секция второй фазы обмотки 17 при полюсности P₁ и первой фазы при полюсности P₃. В общем случае при K > 3 третья секция первой фазы обмотки 17 при полюсности P₁ и второй фазы при полюсности P₃ образованы катушечными группами /например, при K = 5 – катушечными группами 4, 14, см.табл.2/ с индексами 1C2B и 1B2C. Катушечными группами 2, 8 с индексами 1C2C и 1B2B образована первая фаза обмотки 17 при полюсности P₁ и второй фазы при полюсности P₃. В общем случае при K > 3 четвертая секция второй фазы обмотки 17 при полюсности P₁ и первой фазы при полюсности P₃ образованы катушечными группами /например, при K = 5 – катушечными группами 17, 7, см. табл.2/ с индексами 2C1C и 2B1B. Индекс катушечной группы на каждом из двух пар полюсов P₂ обмотки 17 определен правилом /см.табл. 1 и 2/. Первый член индекса цифра “1” присвоена катушечным группам на первом и третьем полюсных делениях ₂, а цифра “2” – катушечным группам обмотки 17 на втором и четвертом полюсных делениях ₂. Второй член индекса первой катушечной группы и последующих катушечных групп обмотки 17 на первом и четвертом полюсных делениях ₂ обозначен буквой “C”, а на втором и третьем полюсных делениях ₂ – буквой “В”. Третий член индекса определен номером фазы обмотки при полюсности P₃, при этом цифра “1” присвоена нечетным, а цифра “2” – четным катушечным группам обмотки 17. Четвертый член индекса буква “C” присвоена нечетным парам, а буква “B” – четным парам катушечных групп обмотки 17. Началами первых катушечных групп 1 и 10 первых секций 18, 21 фаз обмотки 17 с индексами 1C1C, 2C2C образованы начала 24, 25 соответственно первой и второй фаз при полюсностях P₁ и P₃ на каждой из двух пар полюсов P₂. Концы фаз 26, 27 образованы катушечными группами последних секций 20, 23 в фазах обмотки при полюсностях P₁ и P₃ и объединены в общий конец 28.

При соотношении пар полюсов P₂ : P₃ = 2 : 6 каждая фаза обмотки 17 выполнена из последовательно включенных секций 31 – 36 разных типов на каждой паре полюсов P₂ /фиг. 3, 4б/. В каждую секцию включены катушечные группы одного из четырех типов с индексами 11C, 11B, 12B, 12C и 22C, 22B, 21B, 21C. Катушечными группами 1, 7 и 6, 12 с индексами 11C и 22C образованы первые секции 31, 34 соответственно первой и второй фаз обмотки 17 при полюсности P₂ и P₃. Катушечными группами 3, 9 и 4, 10 с индексами 11B и 22B образованы вторые секции 32, 35 соответственно первой и второй фаз обмотки 17 при полюсности P₂ и P₃.

При K = 3 катушечные группы с индексами 12B и 21B, образующие секции третьего типа, отсутствуют /фиг.3, 4б, табл.3 случай K=3/. При K=5 они имеют место /табл.3 случай K=5/. Секции третьего типа характерны тем, что включены в одну из фаз при полюсности P₂ и в другую с изменением направления тока в них при полюсности P₃.

Катушечными группами 2, 8 и 5, 11 с индексами 12C и 21C образованы четвертые секции 33, 36 соответственно первой и второй фаз обмотки 17 при полюсности P₂ и соответственно второй и первой фаз обмотки 17 при полюсности P₃.

Индекс катушечных групп 1 – 6 и 7 – 12 /табл.3/ на каждой паре полюсов P₂ обмотки 17 определен правилом. Первый член индекса цифра “1” присвоена катушечным группам 1 – 3 и 7 – 9 на первом полюсном делении ₂, а цифра “2” – катушечным группам 4 – 6 и 10 – 12 обмотки 17 на втором полюсном делении ₂. Второй член индекса определен номером фазы обмотки 17 при полюсности P₃. Цифра “1” присвоена нечетным 1, 3, 5…, а цифра “2” – четным 2, 4, 6… катушечным группам обмотки 17. Третий член индекса буква “C” присвоена нечетным парам, а буква “B” – четным парам катушечных групп обмотки 17 на каждой паре полюсных делений ₂.

Началами первых катушечных групп 1 и 6 соответственно с индексами 11C и 22C образованы начала соответственно первой 24 и второй 25 фаз обмотки 17 при полюсностях P₂ и P₃ на каждой паре полюсов P₂. Концы фаз образованы последними катушечными группами 8 и 11 четвертых секций 33 и 36 соответственно 26, 27, при этом концы фаз 26 и 27 объединены в общий конец фаз 28. Все секции 31 – 33 и 34 – 36 соединены в каждой фазе при полюсности P₂ одним типом ключей 29, например с нормально закрытыми контактами, а при полюсности P₃ – другим типом ключей 30, например с нормально открытыми контактами.

Предлагаемая обмотка однофазного двигателя с изменяемым числом полюсов 17 может обеспечить ступенчатое изменение частоты вращения при изменении числа пар полюсов с P₁ на P₃ в отношении 1:6, а при изменении числа пар полюсов с P₂ на P₃ в отношении 1:3. Переход с полюсности P₂ на другую P₃ обеспечивается изменением направлений токов в секциях второго 32, 35 и третьего /при K=3 – отсутствуют /типа, а секции третьего и четвертого 33, 36 типа переключаются из одной фазы в другую /фиг.4б/ обмотки 17. Наиболее простые схемы переключения с одной полюсности на другую /фиг.4б/ обладают минимально возможным числом ключей 29, 30 за счет разделения катушечных групп 31 – 36 на секции однородного типа: первого 31, 34, второго 32 и 35, третьего /при K= 3 отсутствуют/, четвертого 33 и 36, и определенного их включения: первые секции образуют начала фаз 24, 25, последние секции образуют общий конец фаз 28, вторые секции включаются вслед за первыми, а третьи – за вторыми.

Переход с полюсности P₁ на P₃ и наоборот обеспечивается изменением направления токов в секциях второго 19, 22 и третьего 23 типа, секции третьего 23 и четвертого 20 типа переключаются из одной фазы в другую /фиг. 4а/ обмотки 17. Минимальное число ключей 29, 30 обеспечивается за счет определенного включения секций: однородного типа: первые образуют начало фаз, вторые включены вслед за первыми, третьи – вслед за вторыми, а последние секции образуют общий конец фаз 28 обмотки 17.

Таким образом, определенные схемы /фиг.2,3/ включения катушечных групп 18-23 и 31-36 в секции /фиг.4/ и секций в фазах обмотки однофазного двигателя с изменяемым числом полюсов обеспечивают минимальное число выводных концов, необходимых для изменения числа пар полюсов обмотки 17.

Схемы включения полюснопереключаемой обмотки 17 однофазного двигателя на однофазную сеть с использованием конденсаторных батарей 37 /фиг.5, 6/ разнообразны. Наиболее простые /фиг.5а, б/ схемы и позволяют включать фазы обмотки 17 параллельно к однофазной сети /фиг.5а/ или последовательно /фиг.5б/. Однако для лучшего использования обмотки необходимо при малой полюсности P₁ или P₂ включать фазы обмотки параллельно, а при большей полюсности P₃ – последовательно. В первом случае конденсаторы 37 включены последовательно с одной из фаз /фиг.5а, в/, а во втором – параллельно /фиг.5б, в/. Переход с одной полюсности на другую со сменой схемы включения конденсаторов 37 /фиг. 5в/ можно осуществить с помощью коммутатора 38. При этом начало 39 обмотки однофазного двигателя 17 соединено с началом 24 первой фазы, а через конденсатор 37 и первый нормально закрытый ключ 40 с началом второй фазы 25 и через первый нормально открытый ключ 41 и упомянутый конденсатор 37 с общим концом фаз 28. Конец 42 обмотки однофазного двигателя 17 соединен с началом 25 второй фазы через второй нормально открытый ключ 43, а с общим концом фаз 28 через второй нормально закрытый ключ 44.

Согласование работы коммутатора 38 и полюснопереключаемой обмотки /ППО/ 17 обеспечивает необходимость в минимальном количестве выводов обмотки и соответственно ключей на их коммутацию.

При неизменных схемах включения конденсаторов 37 последовательно с одной из фаз /фиг.6а/ или параллельно /фиг.6б/ изменение чередования фаз обеспечивается переключением конденсатора 37 от одной фазы к другой с помощью нормально открытого 45 и нормально закрытого 46 ключей. В случае, когда изменение чередования фаз сопровождается переходом от параллельного подключения фаз обмотки 17 к последовательному и наоборот, наименьшее число ключей обеспечивается введением коммутатора реверса 47 /фиг.6в/. При этом первая и вторая фазы соединены с выходными контактами первого и второго 48, 49 дополнительных нормально закрытых ключей, а входные контакты этих ключей 48, 49 соединены соответственно с началом 39 и концом 42 обмотки однофазного двигателя. Дополнительные нормально открытые ключи 50, 51 для каждой фазы одним контактом соединены с выходными контактами нормально закрытых ключей соответственно 49, 48 в одной фазе, а другими контактами – с выходными контактами соответственно 48, 49 нормально закрытых ключей другой фазы.

Предлагаемая однослойная обмотка 17 однофазного двигателя с изменяемым числом полюсов обеспечивает при изменении полюсности с P₁ или P₂ на P₃ и наоборот /фиг. 5, б/ возможность перехода от параллельного включения фаз на однофазную сеть к последовательному и наоборот, а также изменение чередования фаз при любой полюсности и схеме включения на однофазную сеть. Упрощение схемы полюснопереключаемой обмотки 17 за счет уменьшения числа выводов обеспечивается разделением катушечных групп 18 – 23, 31 – 36, входящих в фазы, на четыре типа секций /фиг.2, 3/ с определенным местом включения в фазе /фиг. 4/. При этом обмотка 17, имея всего три выводных конца /фиг.4в/: два начала фаз 24, 25 и один общий конец 28, позволяет осуществить с минимальным числом ключей 29, 30 изменение полюсности, подключение к однофазной сети начала 39 и конца 42 обмотки с изменением чередования фаз /ключи 48 – 51/ и схемы включения фаз /ключи 41 – 43/ на сеть /фиг.5,6/.

Таким образом, обеспечение минимально возможного числа выводов катушечных групп упрощает технологию изготовления обмотки. Кроме того, уменьшение числа выводов обмотки снижает необходимое число ключей для сбора схем, а соответственно и капитальные затраты на ее эксплуатацию. Снижение числа выводов и коммутационных элементов повышает надежность однофазной обмотки в работе.

Формула изобретения

1. Обмотка однофазного двигателя с изменяемым числом полюсов, выполненная однослойной двухфазной с числом пар полюсов P₁ < P₃, при этом каждая фаза содержит q₂ последовательно соединенных катушек на полюсном делении ₂, величина которого равна
₂= Z₁/(2P₂),
где Z₁ = 4q₂P₂, P₂ = 2P₁ и q₂ = kа, при этом k 3 – число катушечных групп и a – число катушек в катушечной группе, и средний шаг Y_ср катушек однослойной обмотки равен
Y_ср= ₂,
при этом обмотка разделена на две части на каждой паре полюсов P₁, первую и вторую, в первую часть обмотки включены первые 2q₂ катушек и во вторую часть обмотки последующие 2q₂ катушек, первая фаза обмотки с полюсностью P₁ образована первой группой q₂ катушек первой и второй частей обмотки, а вторая фаза – последующей группой q₂ катушек первой и второй частей обмотки, при этом полюсность P₁ образована встречным включением катушек первой и второй частей обмотки, первая фаза с полюсностью P₃ образована нечетными катушечными группами, а вторая фаза – четными катушечными группами обмотки, при этом последующая катушечная группа в каждой фазе включена встречно предыдущей, отличающаяся тем, что каждая фаза выполнена из четырех последовательно включенных секций на каждой из двух пар полюсов P₂, при этом в каждую секцию включены катушечные группы одного из четырех типов с индексами 1С1С и 1В1В, 1С1В и 1В1С, 1С2В и 1В2С, 1С2С и 1В2В, а также 2С2С и 2В2В, 2С2В и 2В2С, 2С1В и 2В1С, 2С1С и 2В1В, где катушечными группами с индексами 1С1С, 1В1В и 2С2С, 2В2В образованы первые секции соответственно первой и второй фаз обмотки при полюсности P₁ и P₃, катушечными группами с индексами 1С1В, 1В1С и 2С2В, 2В2С образованы вторые секции соответственно первой и второй фаз обмотки при полюсности P₁ и P₃, катушечными группами с индексами 1С2В, 1В2С и 2С1В, 2В1С образованы третьи секции соответственно первой и второй фаз обмотки при полюсности P₁ и соответственно – второй и первой фаз обмотки при полюсности P₃, катушечными группами с индексами 1С2С, 1В2В и 2С1С, 2В1В образованы четвертые секции соответственно первой и второй фаз обмотки при полюсности P₁ и соответственно – второй и первой фаз обмотки при полюсности P₃, при этом индекс катушечной группы на каждой из двух пар полюсов P₂ обмотки определен правилом, по которому первый член индекса цифра “1” присвоена катушечным группам на первом и третьем полюсных делениях ₂, а цифра “2” – катушечным группам обмотки на втором и четвертом полюсных делениях ₂, второй член индекса первой катушечной группы и последующих катушечных групп обмотки на первом и четвертом полюсных делениях ₂ обозначен буквой “С”, а на втором и третьем полюсных делениях ₂ – буквой “В”, третий член индекса определен номером фазы обмотки при полюсности P₃, при этом цифра “1” присвоена нечетным, а цифра “2” – четным катушечным группам обмотки, четвертый член индекса буква “С” присвоена нечетным парам, а буква “В” – четным парам катушечных групп обмотки, началами первых катушечных групп первых секций фаз обмотки с индексами 1С1С и 2С2С образованы начала соответственно первой и второй фаз при полюсностях P₁ и P₃ на каждой из двух пар полюсов P₂, а концы фаз образованы катушечными группами последних секций в фазах обмотки при полюсностях P₁ и P₃, объединенные в общий конец фаз, при этом все секции в каждой фазе при полюсности P₁ соединены одним типом ключей, например, с нормально закрытыми контактами, а при полюсности P₃ – другим типом ключей, например, с нормально открытыми контактами.

2. Обмотка однофазного двигателя с изменяемым числом полюсов по п.1, отличающаяся тем, что начало обмотки однофазного двигателя соединено с началом первой фазы, а через конденсатор и первый нормально закрытый ключ с началом второй фазы и через первый нормально открытый ключ и упомянутый конденсатор с общим концом фаз, конец обмотки однофазного двигателя соединен с началом второй фазы через второй нормально открытый ключ, а с общим концом фаз через второй нормально закрытый ключ.

3. Обмотка однофазного двигателя с изменяемым числом полюсов по п.1 или 2, отличающаяся тем, что первая и вторая фазы соединены с выходным контактом первого и второго дополнительных нормально закрытых ключей, при этом входные контакты этих ключей соединены соответственно с началом и концом обмотки однофазного двигателя, а дополнительный нормально открытый ключ для каждой фазы одним контактом соединен с выходным контактом нормально закрытого ключа в одной фазе, а другим контактом – с входным контактом нормально закрытого ключа другой фазы.

4. Обмотка однофазного двигателя с изменяемым числом полюсов, выполненная однослойной двухфазной с числом пар полюсов P₃ > P₂, при этом каждая фаза содержит q₂ последовательно соединенных катушек на полюсном делении ₂, величина которого равна
₂= Z₁/(2P₂),
где Z₁ = 4q₂P₂, при этом q₂ = ka, где k 3 – число катушечных групп и a – число катушек в катушечной группе, и средний шаг Y_ср катушек однослойной обмотки равен
Y_ср= ₂,
при этом обмотка выполнена из частей, в каждую из которых включено 2q₂ катушек на паре полюсов P₂, первая фаза обмотки с полюсностью P₂ образована первой группой катушек q₂ всех частей обмотки, а вторая фаза с полюсностью P₂ – последующей группой катушек q₂ всех частей обмотки, при этом полюсность P₂ образована согласным включением катушек всех частей обмотки, первая фаза с полюсностью P₃ образована нечетными катушечными группами обмотки, а вторая фаза – четными катушечными группами, при этом последующая катушечная группа в каждой фазе с полюсностью P₃ включена встречно предыдущей, отличающаяся тем, что каждая фаза на паре полюсов P₂ выполнена из четырех последовательно включенных секций, при этом в каждую секцию включены катушечные группы одного из четырех типов с индексами 11С, 11В, 12В, 12С и 22С, 22В, 21В, 21С, где катушечными группами с индексами 11С и 22С образованы первые секции соответственно первой и второй фаз обмотки при полюсности P₂ и P₃, катушечными группами с индексами 11В и 22В образованы вторые секции соответственно первой и второй фаз обмотки при полюсности P₂ и P₃, катушечными группами с индексами 12В и 21В образованы третьи секции соответственно первой и второй фаз обмотки при полюсности P₂ и P₃, катушечными группами с индексами 12С и 21С образованы четвертые секции соответственно первой и второй фаз обмотки при полюсности P₂ и соответственно – второй и первой фаз обмотки при полюсности P₃, при этом индекс катушечной группы на каждой паре полюсов P₂ обмотки определен правилом, по которому первый член индекса цифра “1” присвоена катушечным группам на первом полюсном делении ₂, а цифра “2” – катушечным группам обмотки на втором полюсном делении ₂, второй член индекса определен номером фазы обмотки при полюсности P₃, при этом цифра “1” присвоена нечетным, а цифра “2” – четным катушечным группам обмотки, третий член индекса буква “С” присвоена нечетным парам, а буква “В” – четным парам катушечных групп обмотки, началами первых катушечных групп первых секций фаз обмотки с индексами 11С и 22С образованы начала соответственно первой и второй фаз при полюсностях P₂ и P₃ на каждой паре полюсов P₂, а концы фаз образованы последними катушечными группами четвертых секций при полюсностях P₂ и P₃, объединенные в общий конец фаз, при этом все секции соединены в каждой фазе при полюсности P₂ одним типом ключей, например с нормально закрытыми контактами, а при полюсности P₃ – другим типом ключей, например с нормально открытыми контактами.

5. Обмотка однофазного двигателя с изменяемым числом полюсов по п.4, отличающаяся тем, что начало обмотки однофазного двигателя соединено с началом первой фазы, а через конденсатор и первый нормально закрытый ключ с началом второй фазы и через первый нормально открытый ключ и упомянутый конденсатор с общим концом фаз, конец обмотки однофазного двигателя соединен с началом второй фазы через второй нормально открытый ключ, а с общим концом фаз через второй нормально закрытый ключ.

6. Обмотка однофазного двигателя с изменяемым числом полюсов по п.4 или 5, отличающаяся тем, что первая и вторая фазы соединены с выходным контактом первого и второго дополнительных нормально закрытых ключей, при этом входные контакты этих ключей соединены соответственно с началом и концом обмотки однофазного двигателя, а дополнительный нормально открытый ключ для каждой фазы одним контактом соединен с выходным контактом нормально закрытого ключа в одной фазе, а другим контактом – с входным контактом нормально закрытого ключа другой фазы.

РИСУНКИ

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 07.07.2001

Номер и год публикации бюллетеня: 13-2003

Извещение опубликовано: 10.05.2003