ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА СОВМЕЩЕННОГО ТИПА Российский патент 2000 года по МПК H02K19/26 H02K19/28 H02K3/20 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к бесконтактным синхронным электрическим машинам совмещенного типа.

Известен бесконтактный синхронный генератор, содержащий на статоре основную и дополнительную обмотки, а на роторе обмотку возбуждения, питаемую от дополнительной роторной обмотки через полупроводниковые выпрямители, при этом указанная дополнительная обмотка статора питается от основной статорной обмотки через линейный дроссель, осуществляющий фазовое компаундирование совместно с токовой обмоткой, расположенной на статоре (авт. св. N 169658, кл. МКИ H 02 K 19/38).

Недостатком известного бесконтактного синхронного генератора является наличие дополнительной обмотки на роторе, по которой протекает переменный ток, который вызывает увеличение коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения и образует дополнительные потери в обмотке ротора.

Этот недостаток обусловлен тем, что дополнительная обмотка аналога присоединена к многофазному мостовому двухполупериодному выпрямителю, и конструктивно выполнена с возможностью протекания по ней переменного тока.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому изобретению является бесконтактная синхронная машина, содержащая на статоре якорную обмотку и обмотку возбуждения возбудителя, а на роторе - обмотку возбуждения, выполненную, как минимум, из двух обмоток, каждая из которых замкнута на выпрямитель через дополнительную обмотку возбуждения (Решение о выдаче от 26.10.1995 г. по заявке N 94005506/07 (005378) "Бесконтактная синхронная машина").

Недостатком известной бесконтактной синхронной машины является относительно небольшая удельная мощность кВт на кг массы.

Этот недостаток обусловлен тем, что обмотка возбуждения и дополнительная обмотка распределена в пазах между большими зубцами равномерно в два слоя, т.е. дополнительная обмотка уложена вторым слоем в те же пазы, что и обмотка возбуждения.

Задачей заявляемого изобретения является создание электрической машины совмещенного типа большей мощности без увеличения массы машины, т.е. с увеличенной удельной мощностью.

Решается поставленная задача тем, что в известной электрической машине совмещенного типа, содержащей на статоре якорную обмотку и обмотку возбуждения возбудителя, а на роторе обмотку возбуждения, которая уложена не по всей окружности периметра ротора, а образует большие зубцы, при этом обмотка возбуждения выполнена как минимум из двух обмоток, каждая из которых замкнута на выпрямитель через дополнительную обмотку возбуждения, согласно изобретению обмотка возбуждения уложена в пазы, ближайшие к большому зубцу, а дополнительная обмотка возбуждения, в которой не наводится ЭДС, уложена в пазы более удаленные от большого зубца, при этом в пазы ближайшие к границе раздела обмотки возбуждения и дополнительной обмотки уложены по два слоя состоящих из витков обмотки возбуждения и витков дополнительной обмотки.

Указанные существенные признаки позволяют при реализации предложенного технического решения более эффективно использовать уложенную в пазы обмотку возбуждения и этим увеличить мощность электрической машины, не увеличивая ее массы.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображена схема электрической машины; на фиг. 2 - поперечный разрез ротора с обмотками; на фиг. 3 - поперечный разрез ротора с уложенной обмоткой в пазах на границе раздела в два слоя.

Электрическая машина совмещенного типа содержит в пазах статора трехфазную якорную обмотку (ОЯ) 1 с полюсностью P₁ = 1 и обмотку возбуждения возбудителя (ОВВ) 2 с полюсностью P₂ = 2.

Ротор содержит обмотку возбуждения (ОВ), которая по существу состоит из трех обмоток. Две обмотки возбуждения (ОВ) 3 и 4 одновременно являются и обмотками якоря возбуждения (ОЯВ) с полюсность P₁, а третья - дополнительной обмоткой возбуждения (ДОВ) 5. Обмотка 3 замкнута через дополнительную обмотку 5 на вращающийся выпрямитель 6, а обмотка 4 замкнута через дополнительную обмотку 5 на вращающийся выпрямитель 7.

Обмотки 3 и 4 уложены в пазы 8, ближайшие к большому зубцу 9, расположенные в разных полюсных делениях, а дополнительная обмотка возбуждения 5, в которой не наводится ЭДС, уложена в пазы 10 более удаленные от большого зубца 9. В другом варианте (фиг. 3) в пазы 11, ближайшие к границе раздела 12 обмотки возбуждения 3 и 4 и дополнительной обмотки 5 уложены по два слоя, один слой 13 состоит из витков обмотки 3, а второй слой 14 из витков обмотки 5, и аналогично в другой половине ротора - один слой 15 состоит из витков обмотки 4, а второй слой 14 из витков обмотки 5.

В другом варианте на дно паза 11 может быть уложен слой из витков обмотки 3, а во второй половине ротора - слой из витков обмотки 4.

Электрическая машина совмещенного типа выполненная по схеме изображенной на фиг. 1 с расположением обмоток возбуждения по пазам, как показано на фиг. 2 и фиг. 3 работает следующим образом.

При вращении ротора приводным двигателем и при возбуждении ОВВ 2 постоянным (выпрямленным) током в ОЯВ 3 и 4 наводится ЭДС, которая через вращающиеся выпрямители 6 и 7 питает дополнительную обмотку возбуждения 5 и обмотки возбуждения 3 и 4, т.е. и саму себя выпрямленным током. Выпрямленный ток, протекая по обмоткам 3 , 4 и 5 обеспечивает им функцию обмотки возбуждения, создает неподвижный относительно ротора магнитный поток, под действием которого в трехфазной обмотке 1, к которой подключается нагрузка, индуктируется ЭДС.

Предлагаемая электрическая машина совмещенного типа во время испытания показала более высокий показатель удельной мощности по сравнению с прототипом. Такой показатель обусловлен тем, что вся обмотка возбуждения 3 и 4, в которой индуктируется ЭДС, сосредоточена в пазах 8, ближайших к большему зубцу 9, где суммарная индуктируемая ЭДС, приходящаяся на один виток, будет большей, чем в остальных пазах, за счет расположения сторон активной части обмотки 3 и 4 под разноименными полюсами в любом положении ротора, а дополнительная обмотка 5, в которой не индуктируется ЭДС расположена в пазах 10, более удаленных от большого зубца 9, где суммарная индуктируемая ЭДС приходящаяся на один виток будет равна нулю, если в этих пазах расположить обмотки 3 и 4. Но так как нам не нужно, чтобы в дополнительной обмотке возбуждения 5 индуктировалась ЭДС мы ее и располагаем в этих пазах. Для более плавного перехода в пазах 11 ближайших к границе раздела 12 обмотки возбуждения 3 и 4 и дополнительной обмотки 5 уложены по два слоя, 13 и 14, состоящих из обмоток 3 и 5, а также 14 и 15, состоящих из обмоток 4 и 5. Такой переход обеспечивает более правильную синусоиду выходного напряжения и уменьшает коэффициент нелинейного искажения.

Изобретение относится к области электротехники и касается особенностей выполнения электрических машин совмещенного типа, содержащих статор с якорной обмоткой и обмоткой возбуждения возбудителя, а также ротор с обмоткой возбуждения, которая уложена не по всей окружности периметра и образует большие зубцы. При этом обмотка возбуждения выполнена как минимум из двух обмоток, каждая из которых замкнута на выпрямитель через дополнительную обмотку возбуждения. Обмотка возбуждения уложена в пазы, ближайшие к большому зубцу, а дополнительная обмотка возбуждения, в которой не наводится ЭДС, уложена в пазы, более удаленные от большого зубца. Технический результат от использования данного изобретения состоит в уменьшении коэффициента линейного искажения синусоидальной кривой напряжения в предлагаемой электрической машине совмещенного типа. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Электрическая машина совмещенного типа, содержащая на статоре якорную обмотку и обмотку возбуждения возбудителя, а на роторе обмотку возбуждения, которая уложена не по всей окружности периметра и образует большие зубцы, при этом обмотка возбуждения выполнена как минимум из двух обмоток, каждая из которых замкнута на выпрямитель через дополнительную обмотку возбуждения, отличающаяся тем, что обмотка возбуждения уложена в пазы, ближайшие к большому зубцу, а дополнительная обмотка возбуждения, в которой не наводится ЭДС, уложена в пазы более удаленные от большого зубца. 2. Электрическая машина совмещенного типа по п.1, отличающаяся тем, что в пазы, ближайшие к границе раздела обмотки возбуждения и дополнительной обмотки, уложены по два слоя, состоящих из витков обмотки возбуждения и витков дополнительной обмотки.