Полюсопереключаемая магнито-электрическая машина Советский патент 1983 года по МПК H02K21/14 

Изобретение относится к электрическим машинам, а именно к полюсопереключаемым магнитоэлектрическим машинам, и может использоваться в качестве многоскоростных синхронных двигателей, широко нрименяемых в аппара туре магнитной записи, либо в качестве генераторов, обеспечивающих ступенчатое изменение частоты. Известна полюсопереключаемая магнитоэлектрическая машина, в расточке статора которой .расположены две отдельные магнитные системы с равным числом полюсов, а обмотка статора выполнена полюсопереключаемой 1. Поскольку в каждом режиме работает только одна магнитная система ротора, а вторая вместе с соответствующей частью пакета статора являются не только балластом, но и слу-. жат источниками дополнительных потерь, то главные недостатки такой машины заключаются в высокой материалоемкости, в toM чисде дорогостояшего активного материала - постоянны магнитов, и низком КПД. Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является полюсопереключаемая магнитоэлектрическая машина, содержашая статор, обмотка которого может переключаться с числа полюсов Ра 6 на 2рц 2 и ротор с составной магнитоэлектрической полюсной систе мой, одна часть которой сидит неподвиж но на валу, а другая установлена с возможностью продольного сдвиг-а вдоль вала с последующим поворотом вокруг его оси, причем неподвижная часть вьшолнена в виде центрального двухполюсного магнита в форме кольца с двумя срезанными равноудаленнь1ми от оси ротора противоположными сегментами, а подвижная часть вьшолнена из двух соединенных хомутом сегментных магнитов с однонаправленной намагни ченностью вдоль основания сегментов 2. Недостатками известной машины являются чрезвычайно ограниченные фукнциональные возможности, обусловленные тем, ято машину -. можно выполнить только с переключением полю сов с 2р„ 6 на 2р 2, а также относительно низкое использование активных материалов. Последнее обусловлено тем, что объем одного полюса сегментного магнита более чем в три раза меньше, чем объем полюса центрального магнита. Поэтому, если статор рассчитать на поток сегментного магнита, то центральный магнит будет недоиспользован более, чем в три раза, а если рассчитывать статор на поток центрального магнита, то недоиспользованными более чем в три раза, будут две трети объема статора. Кроме того, поскольку при переключении полюсов сегментные магниты вьщвигаются из статора, они долны быть стабилизированы в вынутого ротора, что приводит к существенному ослаблению их потока и дальнейшему снижению-использования активных мате;; риалов двигателя. Целью изобретений является расширение функциональных возможностей путем обеспеченщ возможности выполнения машины с отношением К - равным любом нечетноРнму числу, а также повышение использовання активных материал в. Поставленная цель достигается тем, что в полюсопереключаемой магнитоэлектрической машине, содержащей статор, обмотка которого может переключаться с числа полюсов 2р на 2р, и ротор с составной магнитоэлектрической полюсной системой, одна часть которой сидит неподвижно на валу, а другая установлена с возможностью продольного сдвига вдоль вала с последующим поворотом вокруг его оси, магнитная система ротора состоит из двух расположенных вдоль вала магнитно мягких ярм с направленными навстречу когтеобразными выступами, на которых размещены радиально намагниченные бруски из постоянных магнитов, причем на первом, например неподвижном ярме, полюсные выступы, например северные, занимают полюснъю деления,. соответствующие ширине числу полюсов 2р„, с номерами 2 qK+(2n+l) и соответственно южные занимают деления с номерами (2р+1)К+(2п+1), а на втором ярме, установленном с возможностью поворота вокруг его оси на , северные Полюсные выступы занимают деления с номерами + 2т и южные с номерами (2q+l), где числа q, n,m -(числа натурального ряда, принимающие значения (p - 1), - и. К|1. Последующей целью усовершенствования является дальнейшее повышение использования активных материалов. С этой целью к торцу пакета статора соосно с ним со стороны подвижной части примыкают магнитное кольцо, причем его внутренний диаметр одинаков с диаметром расточки статора. На фиг. 1 схематично показана предлагаемая машина, вид сбоку, поперечный разрез; на фиг. 2 то же, продольный разрез; на фиг. 3 - схема развертки магнитной системы,. при Положении подвижной части магнитной системы ротора, соответствующем числу полюсов 4 и на фиг. 4 - поперечный разрез машины (согласно дальнейшему усовершенствованию подвижная часть магнитной системы ротора при изменении числа полюсов выдвигается в магнитное кольцо). Статор 1 (фиг. 1, 2) содержит полюсопереключаемую обмотку 2. На валу 3 установлена направляющая щпонка 4. Ярмо 5 плотно сидит на валу 3 и относительно него неподвижно. Ярмо 6 имеет два шпоночных паза 7 и 8 и установлено с возможностью продольного перемещения вдоль паза 7 по шлонке 4 и после дующего поворота на угол после чего производится обратное перемещение уже паза 8 по шлонке 4 (механизм, осуществляющий переме щение не показан) На внешней поверхности каждого ярма имеются ,в определенном порядке расположенные по окружности когтеобраз. ные выступы 9 и 10, на которых установлеиы радиально намагниченные бруски постоян|ных магнитов 11 и 12. Для прЮАера в схеме развертки (фиг. 3) показана магнитная система с переключением полюсов в отношении 2р.. /2ри 20/4 5. /При работе на низшем числе полюсов в4 (фиг. 3 а) номера ceBcpffiiix полюсов непод вижной системы определяются следуюишм образом 2t (2„+ 1) 2(0il).5 + 2(0;1;2) 3; 5; 11; 13; 15, номера южных полюсов неподвижного ярма ()K + (2п+1) - 2(0; 1) + 2(0; 1; 2) -Ч 6; 8-, 10; 16; 18; 20. Номера северных полюсов. подвижного ярма 2qK .+ 2rn 2(0; 1) 5+ +2(1; 2) 2; 4; 12; 14. Номера южных полюсов подвижного ярма ()К + 2ni 2(0;1)+П.5 + 2(1;2)«7, 9, 17, 19. f Для изменения числа полюсов ротора необходимо ярмо 6 сдвинуть вправо (фиг. 2) по шпонке 4 до выхода паза 7 из зацепления, за25564 тем повернуть ярмо 6 вокруг оси вала на угол -р- г 90 и сдвинуть по пазу 8 сдвинуть по пазу влеводо упора. В зтом случае (фиг. ЗБ) число полюсов ротора будет 2р 2- 20. Таким образом, предлагаемая машина может быть выполнена при любом нечетном отнощеНИН переключаемых полюсов, что расширяет функциональные возможности по сравнению с и:шестной машиной. Кроме того, использование в предлагаемой машине постоянных магнитов одинаковых размеров и простой призмати : ческой формы повышает использование активк ных материалов, а также технологичность. Дальнейшее улучшение использования активных материалов достигается за счет применения магнитно-мягкого кольца 13 (фиг. 4), примы-, кающего к торцу пакета статора и предохраняющего от размагничивания постоянные магниты подвижной части магнитной системы ротора в процессе переключения числа полюсов. Такие машины с механическим переключением числа полюсов могут успешно примеиятьтя в качестве двухскоростных синхронных электродвигателей студийной и любительской аппаратуры магнитной записи, в злектропро. игрывателях, злектроприводе киноаппаратуры в бытовых электроприборах-11 других синхрон ных приводах.

1. ПОЛЮСОЙ ЕКЛЮЧАЕМАЯ МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШШ1А, содержащая обмотанный статор в общем с обмоткш ш НЯ низшее 2рц и высшее 2pQ числа полисов й ро::рр с составной магнвтоэлектрическбй ; полюсной системой, первая часть которой укреплена неподвижно т ваяу, л вторая установлена с возможностью продольного сдайга вдоль вала с последуювшм поворотом вокруг его оси, W( ярме каждой из систем ротора вьшолнены когтеобраэные выступы с размеа|еш1ыми на ннх радиальНо намагничен, иыми брусками постоянных магнитов, о т л иг ч а ю пд а я с я тем, что, с целью расширения фушсшюнальных возмояоюстей путем o6ieO; печения возможности выполнения машины с от /Р , равшдм любому нечет ношением К ному wcaiy, а таКже повыш шя использования акт1Ю1{ых материалов, на одной поЛ1эсной шстеког, например неподвижной относительно вала, полюсные выступы, нмршиер северные, зашшают полюсные деления, соответствующие по ширтше числу полюсов 2 с номерами 2qK -fr

Фиг.2

«г

«JO

Фиъ.