РЕАКТИВНАЯ КОММУТИРУЕМАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА С ПОВОРОТНОЙ СИММЕТРИЕЙ Российский патент 2012 года по МПК H02K19/10 H02K19/24 

Изобретение относится к электромеханике, а точнее к электроприводам с реактивными электрическими машинами, и может быть использовано в различных отраслях промышленности и на электротранспорте в регулируемом электроприводе.

Известен реактивный коммутируемый электродвигатель, содержащий статор с многофазной обмоткой и четным числом полюсов, безобмоточный ротор с четным числом полюсов, меньшим, чем у статора, при этом число полюсов статора равно 12 и разделено на 3 группы по 4 полюса в каждом, образуя три фазы обмотки, число полюсов ротора равно 8, а обмотки каждой группы соединены последовательно (Hendershot J.R. Вентильные реактивные двигатели. - Machine Design, 1989, 61, N 19, с.106-111).

Недостаток этой конструкции заключается в том, что при коммутации в магнитопроводе выделяются значительные потери на гистерезис и вихревые токи, за счет того, что магнитный поток проходит достаточно длинный путь при замыкании через полюса ротора в каждой фазе, по 1/4 окружности спинки сердечника статора.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является реактивный коммутируемый электродвигатель, который содержит статор с четным числом полюсов Zc и с нечетным числом фаз, безобмоточный ротор с четным числом полюсов Zp и коммутирующее устройство, причем число полюсов статора Zc больше числа полюсов ротора Zp и соответствует формуле Zc=2(2n+1), где n=2, 3, 4, 5, число полюсов ротора Zp определяется формулой Zp=4n и соседние фазные обмотки имеют чередующуюся полярность (Патент РФ №2089991 C1).

Недостатками данного технического решения является то, что данная электрическая машина содержит многофазную обмотку только с нечетным числом фаз, для ее питания не подходят одноключевые схемы преобразователя, которые рассчитаны на питание машин с четным числом фаз.

Изобретением решается задача снижения стоимости преобразователя путем получения нового соотношения числа полюсов статора и ротора, обеспечивающего четное число фаз статора, а также обеспечения возможности применения ряда одноключевых схем питания, которые требуют четное число фаз статора.

Указанная цель достигается тем, что реактивная коммутируемая электрическая машина с поворотной симметрией, содержащая статор с четным числом полюсов Zc, согласно изобретению содержит число полюсов статора, вычисляемое по формуле: Zc=6·n, где n=1, 2, 3 …, многофазную обмотку с четным числом фаз и безобмоточный ротор с нечетным числом полюсов Zp, вычисляемым по формуле Zp=Zc±3, соседние фазные обмотки статора имеют чередующуюся полярность, все фазные катушки в пределах одной фазы включены встречно, магнитное поле активной фазы замыкается через другие фазы и это позволяет получить многофазную электрическую машину с четным числом фаз, магнитная система которой имеет поворотную симметрию с углом поворота, равным 120°.

В сравнении с прототипом предлагаемая реактивная коммутируемая электрическая машина отличается от прототипа такими существенными отличительными признаками, как соотношение числа полюсов ротора и статора, обеспечивающее возможность применение одноключевых схем и обеспечивающее поворотную симметрию, с углом поворота, равным 120°.

Изобретение поясняется графически.

На фиг.1-6 схематично показаны первые шесть из всех возможных вариантов конструкций реактивной коммутируемой электрической машины с числом зубцов статора и ротора, вычисляемых по формулам: Zc=6·n, Zp=Zc±3, при n=1, 2 и 3.

Реактивная коммутируемая электрическая машина содержит зубчатый статор 1 с числом полюсов (зубцов), вычисляемым по формуле Zc=6·n, и расположенными на них катушками 2, зубчатый ротор 3 с числом полюсов (зубцов), вычисляемым по формуле Zp=Zc±3. Все фазные катушки в пределах одной фазы включены встречно и питаются от коммутирующего устройства (не показано).

Предлагаемая реактивная коммутируемая электрическая машина может иметь обращенную конструкцию, т.е. безобмоточный ротор может быть внешней частью машины, а статор с обмоткой - внутренней частью машины.

Изобретение относится к области электротехники и электромеханики, а именно к электроприводам с реактивными электрическими машинами, и может быть использовано в различных отраслях промышленности и на электротранспорте в регулируемом электроприводе. Сущность заявленного изобретения заключается в следующем. Реактивная коммутируемая электрическая машина с поворотной симметрией содержит статор 1 с четным числом полюсов Zc и расположенными на них катушками 2 с многофазной обмоткой с четным числом фаз, безобмоточный ротор 3 с нечетным числом полюсов Zp. Согласно изобретению число полюсов статора вычисляется по формуле: Zc=6·n, где n=1, 2, 3 …, число полюсов ротора Zp вычисляется по формуле Zp=Zc±3. При этом соседние фазные обмотки статора имеют чередующуюся полярность, все фазные катушки в пределах одной фазы включены встречно, магнитное поле активной фазы замыкается через другие фазы и это позволяет получить многофазную электрическую машину с четным числом фаз, магнитная система которой имеет поворотную симметрию с углом поворота, равным 120°. Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения, состоит в снижении стоимости преобразователя. 6 ил.

Реактивная коммутируемая электрическая машина с безобмоточным ротором и статором с четным числом полюсов, отличающаяся тем, что содержит число полюсов статора, вычисляемое по формуле: Zc=6·n, где n=1, 2, 3 …, и безобмоточный ротор с нечетным числом полюсов Zp, вычисляемым по формуле Zp=Zc±3, при этом многофазная обмотка содержит четное число фаз, а реактивная коммутируемая электрическая машина имеет поворотную симметрию с углом поворота 120°.