СИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ Советский патент 1994 года по МПК H02K1/16 H02K55/02 

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам переменного тока со сверхпроводящей обмоткой возбуждения, и может быть использовано в электротехнической промышленности при разработке и проектировании синхронных электродвигателей в электроприводе.

Известна электрическая машина, содержащая обмотку возбуждения, состоящую из сверхпроводящих (СП) полюсов, размещенных в криостате, и обмотку якоря переменного тока, расположенную в немагнитном сердечнике.

Для осуществления режимов плавного регулирования скорости вращения при пусках и реверсировании в системах электропривода с такими двигателями требуются дополнительные специальные установки регулирования частоты питающего тока. Это значительно усложняет систему электропривода и утяжеляет привод в целом.

Известен синхронный электродвигатель, содержащий обмотку якоря и сверхпроводящую обмотку возбуждения, помещенную в кольцевой криостат, а также размещенную между ними на кольцевом ферромагнитном сердечнике пусковую обмотку.

Недостатком такого двигателя являются значительные массогабаритные показатели за счет значительной массы ферромагнитного сердечника.

Целью изобретения является сокращение массы и габаритов.

Цель достигается тем, что в синхронном электродвигателе, содержащем обмотку якоря и сверхпроводящую обмотку возбуждения, помещенную в кольцевой криостат, а также размещенную между ними на кольцевом ферромагнитном сердечнике пусковую обмотку, упомянутая пусковая обмотка размещена на наружной и внутренней поверхностях кольцевого ферромагнитного сердечника, причем со стороны наружной поверхности пусковая обмотка закреплена в охватывающей сердечник оболочке криостата, а со стороны внутренней поверхности - в пазах кольцевого ферромагнитного сердечника.

На чертеже представлен поперечный разрез предлагаемого синхронного электродвигателя.

Синхронный электродвигатель содержит вращающуюся обмотку якоря 1, расположенную в пазах ферромагнитного сердечника 2, закрепленного на валу 3 ротора. На статоре размещена сверхпроводящая обмотка возбуждения 4, помещенная в кольцевой криостат 5, а также кольцевой ферромагнитный сердечник 6 с пусковой обмоткой 7. Пусковая обмотка 7 размещена на наружной 8 и внутренней 9 поверхностях кольцевого ферромагнитного сердечника 6, причем со стороны наружной поверхности 8 пусковая обмотка 7 закреплена в охватывающей сердечник 6 оболочке 10 криостата 5, а со стороны внутренней поверхности 9 - в пазах кольцевого ферромагнитного сердечника 6. Между полюсами сверхпроводящей обмотки возбуждения 4 на линии геометрической нейтрали по всей длине полюса в гелиевой зоне могут быть размещены полосы 11 из сверхпроводящего материала, а в теплой зоне на наружной поверхности 8 кольцевого ферромагнитного сердечника 6 могут быть выполнены сквозные продольные пазы 12.

При работе в режимах изменения скорости вращения синхронного электродвигателя (пуск, реверс) вращающееся магнитное поле обмотки якоря 1 сцеплено с пусковой обмоткой 7 и создает асинхронный момент. За счет этого момента происходит увеличение скорости вращения до подсинхронной, после чего включается сверхпроводящая обмотка возбуждения 4. Магнитное поле сверхпроводящей обмотки возбуждения, проходя через кольцевой ферромагнитный сердечник, сцепляется с обмоткой якоря и создает синхронный момент. При наличии сквозных продольных пазов 12 в кольцевом ферромагнитном сердечнике в зоне геометрической нейтрали сердечник насыщается, в результате чего уменьшается синхронный реактанс двигателя (Хd). Поэтому в синхронном режиме двигатель имеет высокую статическую устойчивость.

Выполнение пусковой обмотки в соответствии с данным изобретением позволяет увеличить пусковой ток и пусковой момент при сохранении мощности двигателя. Для криодвигателя мощностью 10000 кВт, 180 об/мин за счет увеличения пускового момента габариты и масса сокращаются на 13% при сохранении его мощности. (56) Патент США N 2245115, кл. Н 01 К 16/02, 1974.

Патент США N 4037123, кл. Н 01 К 9/00, 1975.

СИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ, содержащий обмотку якоря и сверхпроводящую обмотку возбуждения, помещенную в кольцевой криостат, а также размещенную между ними на кольцевом ферромагнитном сердечнике пусковую обмотку, отличающийся тем, что, с целью сокращения массы и габаритов, пусковая обмотка размещена на наружной и внутренней поверхностях кольцевого ферромагнитного сердечника, причем со стороны наружной поверхности пусковая обмотка закреплена в охватывающей сердечник оболочке криостата, а со стороны внутренней поверхности - в пазах кольцевого ферромагнитного сердечника.