ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА Российский патент 1995 года по МПК H02K19/06 

Изобретение относится к электронике, а точнее к индукторным реактивным электрическим машинам для промышленной и бытовой техники.

Известен синхронный редукторный двигатель, содержащий магнитопроводы статора и ротора с зубцами и пазами и неподвижную m-фазную обмотку, катушки которой расположены в пазах между соседними полюсами статора.

Недостатком данного двигателя являются невысокие удельные показатели из-за повышенного расхода обмоточного материала.

Известен высокоскоростной реактивный двигатель, который содержит статор с несколькими выступающими зубцами, ротор и обмотку возбуждения на статоре.

Недостатком данного двигателя, взятого за прототип, являются также недоиспользование активного объема машины и перерасход обмоточного материала.

Предлагаемое изобретение направлено на увеличение удельных показателей за счет снижения расхода обмоточного материала.

Для этого в электрической машине, содержащей магнитопроводы статора и ротора с зубцами и пазами и неподвижную m-фазную обмотку, катушки которой расположены в пазах между соседними полюсами статора, причем m 3, 4, в соответствии с данным заявлением, в паз полюса вставлен постоянный магнит, ось намагниченности которого направлена согласно намагниченности указанного полюса.

Для снижения вибрационных нагрузок постоянный магнит может быть закреплен на боковой стенке паза.

Для реверсивной машины в пазу устанавливается дополнительный магнит такой же полярности размещенный на противоположной первому магниту боковой стенке паза. Магниты такой же полярности также могут быть установлены на боковых стенках пазов, в которых размещены катушки.

В отличие от прототипа в предлагаемом устройстве, благодаря размещению дополнительных постоянных магнитов в пазах полюсов при согласном их включении уменьшается расход обмоточного материала в катушках, так как часть необходимой намагничивающей силы создается постоянными магнитами. Это эквивалентно уменьшению катушек с одновременным более плотным заполнением активного слоя машины. За счет этого габариты машины уменьшаются.

Известна бесконтактная синхронная машина, во впадинах между одноименными полюсами которой установлены постоянные магниты и синхронная реактивная электрическая машина, в пазах магнитной системы которой установлены постоянные магниты. Однако в обоих изобретениях постоянные магниты, установленные на оси паза, имеют встречную, а не согласную, как в данной заявке намагниченность с полюсами статора. Это приводит к повышению удельных показателей машин. Однако при питании предлагаемой машины однополярными импульсами тока от управляемого источника пусковые токи размагничивают постоянные магниты и тем самым полностью нейтрализуют преимущества указанных технических решений.

На чертеже показано поперечное сечение трехфазной электрической машины.

Электрическая машина содержит магнитопровод статора 1 и магнитопровод ротора 2, набранные из пластин электротехнической стали, и неподвижную трехфазную обмотку, содержащую фазные катушки 3, 4, 5 соответственно фаз А, Б, С. Полюса статора выполнены с зубцами 6, между которыми расположены пазы 7. На боковых стенках зубцов 6 установлены постоянные магниты 8, 9, полярность которых согласна с полярностью включения катушек 3, 4, 5 и на чертеже не обозначена.

При поочередном питании однополярными импульсами тока катушек 3, 4, 5 фаз А, Б, С создаются магнитные силы, которые притягивают зубцы 10 магнитопровода ротора 2 к зубцам 6 полюсов статора 1. Таким образом создается вращающий момент на валу ротора.

Положительный эффект от постоянного магнита установленного согласно в зону магнитного поля фазной катушки, рассмотрим на примере работы одного полюса.

При взаимном положении ротора 2 и статора 1, в котором ось симметрии зубца 10 ротора 2 сдвинута на небольшой угол по направлению вращения ротора от оси симметрии паза 7 полюса, в катушку 3 подается ток. Помимо притяжения зубцов 6 и 10, зубцы 10 ротора 2 взаимодействуют с постоянным магнитом, находящимся в зоне магнитного поля катушки 3 и расположенном на ближайшей боковой стенке паза, в направлении которой вращается ротор. Ток в катушке 3 будет протекать до тех пор, пока зубцы 10 ротора 2 не достигнут положения, в котором ось зубца 10 ротора 2 будет проходить через обращенный к воздушному зазору ближайший угол зубца 6 статора 1, в направлении которой вращается ротор. При дальнейшем вращении ротора катушка 3 будет обесточена до тех пор, пока зубцы ротора вновь не займут положения, соответствующего моменту подачи импульса тока. При обесточенной катушке 3 на ротор будет действовать тормозной момент обусловленный только магнитным полем постоянного магнита. Однако, учитывая квадратичную зависимость вращающего момента от индукции магнитного поля, можно сделать вывод о том, что вращающий момент, обусловленный взаимодействием постоянного магнита и зубца ротора, в случае согласно включенной катушки усиливающей поле постоянного магнита, будет значительно выше тормозного момента от постоянного магнита при обесточенной катушке. Таким образом, установка на боковой стенке паза постоянного магнита согласно с полюсами намагниченности позволяет увеличить вращающий момент машины, либо при том же значении вращающего момента снизить намагничивающую силу катушки. При этом будет уменьшен расход обмоточного провода и габариты машины.

Использование: электротехника, индукторные реактивные электрические машины для промышленной и бытовой техники. Сущность изобретения: электрическая машина содержит магнитопроводы статора 1 с полюсами, зубчатого ротора 2 и неподвижную m-фазную обмотку, катушки 3, 4, 5 которой расположены в пазах между соседними полюсами статора, при этом m=3,4. Каждый полюс статора выполнен с пазом, а машина снабжена постоянными магнитами 8, 9, каждый из которых расположен в пазу 7 полюса статора, при этом намагниченность каждого магнита 8, 9 направлена согласно намагниченности указанного полюса. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА, содержащая магнитопроводы статора с полюсами зубчатого ротора и неподвижную m-фазную обмотку, катушки которой расположены в пазах между соседними полюсами статора, при этом m 3,4, отличающаяся тем, что каждый полюс статора выполнен с пазом, а машина снабжена постоянными магнитами, каждый из которых расположен в пазу полюса статора, при этом намагниченность каждого магнита направлена согласно намагниченности указанного полюса. 2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что постоянный магнит закреплен на боковой стенке паза. 3. Машина по п.2, отличающаяся тем, что в пазу на боковой стенке, противоположной установленному магниту, закреплен второй постоянный магнит согласной с полюсом намагниченности.