NO964122L

NO964122L - Asynkront discoidal elektromotor

Info

Publication number: NO964122L
Application number: NO964122A
Authority: NO
Inventors: Jean-Edmond Chaix
Original assignee: Technicatome
Priority date: 1995-09-29
Filing date: 1996-09-27
Publication date: 1997-04-01
Also published as: NO964122D0; EP0766368A1; FR2739505B1; JPH09168263A; US5907210A; FR2739505A1

Description

Oppfinnelsen angår asynkrone discoidale elektromotorer såsom de som benyttes i kortslutningsmotorer, særlig benyttet i forbindelse med pumper for å pumpe store fluidstrømmer ved trykk mellom 10 og 200 bar (IO6 til IO7 Pa). Denne type montasje kan særlig benyttes for pumping av oljeavfall eller ved anvendelse i enkelte ubåter.

Asynkrone discoidale motorer benyttes på grunn av deres spesielle ytelser og særlig på grunn av deres kompakthet. Forskjellige typer av discoidale motorer omfatter derfor en enkelt discoidalformet stator, som derfor har en svært liten aksiell dimensjon. Statoren kan bestå av to deler plassert på hver side av de to radielle flater av den discoidale rotor, idet disse to deler inneholder elektriske viklinger viklet og plassert vendende mot de elektriske deler av rotoren. Statorviklingene er ofte grovt viklet og/eller plassert på utsiden av statoren. Dette har en del ulemper, særlig i forbindelse med ensartetheten av det roterende felt og lav utnyttelse av volumet av det aktive materiale (jern + kobber).

Det er derfor et behov for å utforme statorer med innesluttede viklinger eller spoler jevnt fordelt inne i statorkonstruksjonen, og ikke ragende ut på utsiden av denne.

Hovedhensikten med oppfinnelsen er følgelig å tilveiebringe en asynkron discoidal elektromotor omfattende: en discoidalformet rotor med radielle overflater, montert for rotasjon

om en rotasjonsakse; og

en stator bestående av to deler plassert ved hver av rotorens radielle

overflater, og med to radielle flater hvor det på hver av flatene er plassert viklinger som vender mot rotoren.

Ifølge oppfinnelsen befinner statorviklingene seg i radielle spor i statoren, idet hvert spor har en spalte som er smal sammenlignet med sporets hovedåpning, slik at hvert spor er nesten lukket. Dette arrangementet er laget slik at ledninger kan settes inn sporene samtidig som lekkasjepermeansen fra sporets utløp er minimalisert.

I en foretrukket utførelse av oppfinnelsen er viklingene viklet rundt en innkapsling av rustfritt stål.

Senterlinjene i sporene forløper fortrinnsvis nær senterlinjen i statoren, men ikke gjennom denne.

Det er fortrinnsvis en vognhjulformet elektrisk konstruksjon på hver radielle overflate, med to ringer, én innvendig og én utvendig, og radielle staver plassert i radielle spor.

Tilsvarende kan rotoren ha en vognhjulformet elektrisk konstruksjon på hver radielle overflate med svakt skråstilte radielle staver, med andre ord har stavene senterlinjer som forløper nært rotorens rotasjonsakse, men som ikke krysser denne.

I en foretrukket utførelse av rotoren er hver av de radielle staver plassert i et radialt spor.

For å sikre at motoren med en kortslutningsrotor har tilstrekkelig start-moment, kan sporene i de radielle staver ha to tverrsnitt med forskjellig overflatearealer, plassert ved forskjellige dybder.

Den annen hovedhensikt med oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte til fremstilling av statorsporene og rotorsporene som angitt ovenfor.

Ifølge oppfinnelsen gjøres denne maskineringen elektrokjemisk med en ledningsbredde L som er mindre eller lik bredden av sporets spalte.

Figuroversikt:

Oppfinnelsens og dens forskjellige tekniske karakteristiske trekk vil forstås bedre med henvisning til følgende figurer, som viser: figur 1 er et utspilt riss av hovedkonstruksjonen av motoren ifølge

oppfinnelsen;

figur 2 viser en del av et første mulig tverrsnitt

gjennom stavene og rotorsporet;

figur 3 viser et frontriss av rotoren hvor det er vist en mulig utforming

av stavene;

figur 4 viser et tverrsnitt som viser en mulig konstruksjon av rotoren;

figur 5 viser en del av et tverrsnitt av en utførelse av statorsporet;

figur 6 viser en annen mulig utførelse av rotorstavene og sporet;

figur 7 viser det elektriske utlegg for en første del av statoren;

figur 8 viser det elektriske utlegg for en annen del av statoren; og figur 9 viser det elektriske utlegg av forbindelsen mellom de to

statorviklinger.

Med henvisning til figur 1 har motoren ifølge oppfinnelsen følgende konstruksjon.

Statoren består av to deler IA og IB plassert på hver side av rotoren 2, som må rotere om en rotasjonsakse A i motoren. Figuren viser på en enkel måte bærekonstruksjonen for hver av disse elementer. Delene IA og IB i statoren består hovedsakelig av en strimmel av elektromagnetisk materiale viklet om seg selv, slik at den danner en ringformet konstruksjon for hver av dem. Konstruksjonen av disse to deler IA og IB er fremkommet ved å vikle en flat strimmel 19 på et nav.

Hver av disse statordeler IA og IB har en radiell overflate 10 plassert foran rotoren 2. Denne radielle overflate 10 omfatter spalter 11 som hver tilveie-bringer adkomst til et radialt spor 12.

De samme spalter 21 leder hver inn i et spor 22, og er utformet slik at de korresponderer med spaltene i de to radielle overflater 20 på rotoren 2.

De to deler IA og IB av statoren er komplettert med viklinger 13 viklet i spor 12 for å danne viklinger eller spoler for alle faser. De tre serier av viklinger for de tre faser som veksler ved hvert skritt er således bygget opp vekselvis, idet antallet skritt, med andre ord antallet radielle spor 12 pr. pol og pr. fase, vanligvis utgjør et heltall. Det kan være en brøk i enkelte spesielle tilfeller. Det samlede antall spor 12 er alltid et multiplum av tre for en trefasevikling.

Rotorens to konstruksjon er også fremkommet ved å vikle en elektromagnetisk strimmel 29.

Staver, ikke vist på figur 1, men vist som henvisningstall 26 på figur 2, laget av et ledende metall, såsom aluminium, er plassert i utmaskinerte spor 22 i denne rotoren 2, og danner de radielle armer i en ledende vognhjul-konstruksjon, som vist på figur 3. Endene av de radielle staver er forbundet til hverandre med to innvendige ringer 24 og to utvendige ringer 23 som således kortslutter alle stavene. Denne montasjen danner en vognhjuls-konstruksjon. Det er også mulig å tenke seg en enkelt utvendig ring og en enkelt innvendig ring som binder sammen de radielle staver. For å oppnå en enkel fremstilling, omfatter imidlertid hvert bur eller vognhjul en utvendig ring 23 og en innvendig ring 24. En utvendig midtplassert ring 25 og en innvendig midtplassert ring, ikke vist, kan også være plassert mellom ringene 23 og 24 for å tilveiebringe mekanisk styrke for den viklede plate som utgjør rammen av rotoren 2.

Som vist på figur 3, for å redusere dreiemomentgap under motorens oppstartsfase, og for å oppnå en mer stillegående motor, er det mulig at de radielle spor 22 ikke anordnes fullstendig radialt, med andre ord vinkelrett på hovedsenterlinjen A i motoren, med senterlinjen forløpende nær rotorens senterlinje A, men ikke forløpende gjennom denne. Denne utformingen svarer til utformingen av eikene i et sykkelhjul. Denne konstruksjonen ville også være mulig for statorviklinger og spor.

Med henvisning til figur 4 kan rotoren være montert ved hjelp av to montasjeringer, en innvendig ring 27 og den andre utvendige ring 28, mellom hvilke strimmelen 29 er viklet. Fremspring er tilveiebragt slik at de utvendige ringer 23 og innvendige ringer 24 kan posisjoneres riktig.

Med henvisning til figurene 5 og 6 er de radielle statorspor 12 og deres smale spalter 11 ifølge oppfinnelsen maskinert elektrokjemisk med en ledning 30. Den elektrokjemiske maskineringsledning 30 plasseres i retning av sporet 12 og spalten 11. Den beveges deretter vinkelrett på dens senterlinje og beskriver hele tverrsnittet av spalten 11 og det radielle spor 12. Radielle spor 12 kan således maskineres til enhver form, f.eks. som vist på figurene 5 og 6, idet bredden av spalten 11 er minst lik bredden av ledningen som skal vikles.

Figur 5 viser at statorviklingene 13 kan være omgitt av en dielektrisk isolerende innkapsling 14 for å isolere viklingene mot jord.

Bemerk at rotorsporene kan være maskinert på samme måte.

Tverrsnittet av rotorsporene beskrevet på figur 6 viser et radialt spor som inneholder to hulrom 31 og 32 på rad, sammenbundet med hverandre, hvor det første åpner mot spalten 11. Disse to på rad anordnede seksjoner 31 og 32 er også fylt med to viklinger eller staver av forskjellig tverrsnitt. Dette tillater oppstart av rotoren med et tilstrekkelig stort dreiemoment, med en akseptabel oppstartsstrøm.

I den utførelsen som er beskrevet i denne beskrivelsen har rotoren seksten spor 22. Tilsvarende har hver av de to statorer tjue-fire spor 12.

Med henvisning til figur 7, ved nummerering av de 24 spor, kan viklingen i den første stator starte i spor nr. 1. Hver fase opptar to fortløpend spor sekvensielt fire ganger, med en forskyvning på seks spor som svarer til et polskritt. Den første fase, hvor viklingen starter i spor 1, avsluttes i spor 19. Inngangen til de tre faser er således suksessivt forskjøvet med åtte spor eller 120°, og opptar de tjue-fire spor på den første stator.

Med henvisning til figur 8 starter viklingen av den annen stator i spor 19, og avsluttes i spor 13 for den samme fase. De tre faser i denne annen stator er også plassert vekselvis.

Figur 9 viser stillingen av og forbindelsen mellom de to statorer i forhold til hverandre. Bemerk at det er en vinkelforskyvning på seks spor mellom disse to statorer for å frembringe en forskyvning på et polskritt. Videre er utgangen 19 fra den første fase av den første stator forbundet til inngangen 19 av den første fase av den annen stator. Det samme er tilfelle for de andre to faser. Videre er utgangene 13, 17 og 21 av den annen stator bundet sammen til den samme nøytralleder. Inngangene for de tre faser AE, BE og CE er gjort til innganger for de tre faser i den første stator, med andre ord i sporene 1, 5 og 9. Denne sammenkoblingen betyr at det kan oppnås et praktisk anvendelig aksielt roterende felt.

I viklingen i den beskrevne utførelse er det fire poler, 2 p par poler pr. fase med en vikling i spoler og med "konsekvenspoler". Det samlede antall av de tjue-fire spor = Z, og det samlede antall spor pr. pol og pr. fase

En spole opptar fire spor. Foroverlederne fra de første to spor i spolen er forskjøvet med seks spor = 3 x m fra returlederne fra denne spolen. Generelt er denne forskyvningen = 3 x m for en vikling med "konsekvenspoler" og 3*™ for en vikling med "poler" dersom m er et multiplum av 2.

Generelt er de to statorer IA og IB eksakt identiske. Hver stator inneholder det samme samlede antall spor Z som er et multiplum av tre for trefase-motorer. Hver vikling er kjennetegnet ved at antallet spor pr. pol og pr. fase

m = . Dette tallet er vanligvis et heltall, men kan ved spesielle

3x2 p

anvendelser være en brøk. I dette spesielle tilfelle er spolene eller tverr-snittene som utgjør en enkelt fase ikke identiske, men de tre faser forblir identiske med unntak av vinkelforskyvningen på 120°.

For hver stator er fasene 2 og 3 identiske med fase 1 med unntak av at de er forskjøvet 120° og 240°, og derfor med et sporskritt på 2m og 4m.

Statorene IA og IB er viklet identisk. Forbindelsen mellom viklingene i de

to statorer IA og IB er laget som følger. De to statorer IA og IB er utformet slik at de vender mot hverandre, med de to viklede overflater mot hverandre. Sporet 1 på stator IA er laget slik at det faller sammen med sporet 1 på stator

360"

IB. Stator IA eller stator IB blir da rotert med en vinkel = 3 x m .

z Fasene 1 på statorene IA og IB er forbundet i serie. På denne måte korresponderer inngangen til fase 1 med inngangen til den resulterende fase 1 i statoren IA, og dens utgang korresponderer med utgangen fra fase 1 i statoren IB.

Den samme prosedyre benyttes for fasene 2 og 3.

Claims

1. Asynkron discoidal elektromotor omfattende: en discoidalformet rotor (2) med to radielle flater (20), montert til rotasjon om en rotasjonsakse (A); en stator omfattende to deler (IA, IB) plassert på hver side av radielle flater (20) av rotoren (2), hvilken stator har to radielle flater (10) hvor det på hver er plassert viklinger (13) som vender mot rotoren (2), karakterisert ved at viklingene (13) i statoren (IA, IB) er plassert i radielle spor (12) som har en smal spalte (11) slik at hvert spor (12) er nesten lukket.

2. Motor ifølge krav 1, karakterisert ved at de to deler (IA, IB) av statoren har identiske viklinger (13), men er forskjøvet med ett polskritt.

3. Motor ifølge krav 1, karakterisert ved at viklingene (13) i statoren (IA, IB) er omgitt av en innkapsling (14) laget av et dielektrisk isolerende materiale.

4. Motor ifølge krav 1, karakterisert ved at rotoren (2) har en elektrisk konstruksjon på hver vognhjulformede radielle overflate (20) med to utvendige (23) og innvendige (24) ringer, og radielle staver plassert i radielle spor (22).

5. Motor ifølge krav 1, karakterisert ved at sporene (12) i statoren (IA, IB) har senterlinjer som forløper nært rotorens (2) senterlinje (A), men ikke gjennom denne.

6. Motor ifølge krav 4, karakterisert ved at sporene (22) i rotoren (2) har senterlinjer som forløper nær rotorens (2) senterlinje (A), men ikke gjennom denne.

7. Motor ifølge krav 4, karakterisert ved at rotorens (2) spor (22) har en smal spalte (21) slik at hvert spor (22) nesten er lukket.

8. Motor ifølge krav 6, karakterisert ved at sporene (22) i rotoren (2) hver har to hulrom (31, 32) ved forskjellige dybder slik at motoren kan starte med et tilstrekkelig stort dreiemoment og med en akseptabel oppstartsstrøm.

9. Fremgangsmåte til fremstilling av spor (12, 22) i statoren (IA, IB) og rotoren (2) av en asynkron discoidal elektrisk motor, karakterisert ved at det benyttes elektrokjemisk maskinering med en ledning (30) med en bredde som er mindre eller lik bredden av spalten (11, 21) i hvert spor (12, 22).