Бесконтактная синхронная электрическая машина Советский патент 1985 года по МПК H02K19/06 

Изобретение относится к электрическим машинам, в частности к беско тактнымсинхронным генераторам для систем электроснабжения или двигателям с внешнезамкнутым потоком возбуждения.

Известна бесконтактная синхронна электрическая машина, содержащая статор с обмотками, магнитопроводящий корпус и щиты, когтеобразный ро тор, установленный на немагнитном валу, и обмотку возбуждения, выполненную в виде двух цилиндрических катушек, расположенных внутри корпуса по обеим сторонам статора и охватывающих ротор и кольце о браз.ные выступы щитов ll .

Недостатком известной машины является то, что она имеет большой вес из-за наличия внешнезамкнутой магнитной системы возбуждения, охватывающей статор, и больших размеров обмотки возбуждения, которая выполняется из двух одинаковых частей для обеспечения симметрии и охватывает не только активную часть магнитопровода ротора, но и немагнитный вал и кольцевые выступы магнитопроводящих щитов. Это приводит к значительному увеличению среднего диаматра витка, увеличению массы и потерь на возбуждение. Симметричное расположение катзшек обмотки возбуждения относительно статора приводит к увеличению длины машины и требует конструктивных элементов для крепления каждой катушки.

Наиболее близкой к предлагаемой является бесконтактная синхронная электрическая машина, содержащая статор с рабочей обмоткой, размещенный внутри него когтеобразный ротор магнитопроводящие щиты, внешнезамкнутый магнитопровод и обмотку возбуждения в виде катушки zj.

Недостатками такой машины являются сложность конструкции, что связано с наличием обязательно двух катушек, пониженная удельная мощность так как машина имеет увеличенные аксиальные размеры, а кроме того, значительньй диаметр катушек, что приводит к увеличению сопротивления обмотки возбуждения и потерь мощности в ней.

Цель изобретения - упрощение конструкции и повышение удельной мощности.

Указанная цель достигается тем, что в бесконтактной синхронной электрической машине, содержащей статор с рабочей обмоткой, размещенный внутри него когтеобразный ротор, магнитопроводящие щиты, внешнезамкнутый магнитопровод и обмотку возбуждения в виде катушки, магнитопроводящие щиты снабжены выступами, между которыми с прилеганием к ним установлен внешне амкнутьш магнитопровод, выполненный в виде стержня, а катушка обмотки возбуждения размещена на указанном стержне.

В стержне внешнезамкнутого магнитопровода под обмоткой возбуждения может быть установлен постоянный магнит с осевой намагниченностью.

На фиг. 1 схематически представлена предлагаемая машина, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, вид сбоку

Бесконтактная синхронная электрическая машина состоит из когтеобразного ротора 1, собранного на немагнитном валу 2, статора 3 с рабочей обмоткой 4, установленного в немагнитном корпусе 5, магнитопроводящих щитов 6 и 7 с односторонними выступами 8, образующими с контактирующим с ними стержнем 9 внешнезамкнутый магнитопровод, и обмотки 1 возбуждения, охватывающей стержень 9 Для обеспечения надежного самовозбуждения стержень 9 может иметь постоянный магнит 11 с намагничиванием вдоль оси стержня. Щиты 6 и 7 установлены с зазорами 12 и 13 по отношению к ротору 1, установленному с рабочим зазором 14 со статором 3.

Принцип действия предлагаемой машины состоит в .следующем.

Магнитньй поток, создаваемый обмоткой 10 возбуждения и (или) постоянным магнитом 11, проходит вдоль стержня 9 по выступам 8 магнитопроводящих щитов 6 и 7 и через дополнительные кольцевые зазоры 12 и 13 в ротор 1. Далее поток из одной половины когтеобразного ротора 1 проходит через рабочий воздушный зазор 14 в статор 3. и возвращается во вторую цоловину когтеобразного ротора 1. При вращении ротора 1 в рабочей обмотке 4 наводится ЭДС.

Преимущество такой конструкции машины с внешнезамкнутым потоком возбуждения состоит в том, что обмотка возбуждения охватывает внешнезамк3нутый магнитопровод, выполненный в виде стержня, и имеет при этом минимальную среднюю длину витка, а следовательно, массу обмотки и пот ри мощности на возбуждение. Кроме го, значительно улучшаются условия охлаждения обмотки, что позволяет еще уменьшить ее габариты за счет повьпиения плотности тока. Выполнен внешнезамкнутого магнйтопровода в де одного стержня существенно сниж ет потоки рассеяния через статор, упрощает конструкцию, поскольку и при наличии одной катушки обмотки возбуждения обеспечивается полная симметрия системы возбуждения, в т время как в прототипе для обеспече ния симметрии обмотка возбуждения должна обязательно выполняться из двух одинаковых катушек, размещаею084 мьгх симметрично относительно статора. В предлагаемой электрической машине упрощается конструкция обмотки возбуждения и крепление ее упрощается также конструкция машины в целом и уменьшается ее осевая длина. Значительно снижаются трудоемкость изготовления внешнезамкнутого магнйтопровода и в несколько раз масса заготовки для него. При изготовлении стержня магнйтопровода частично или полностью из постоянного магнита обеспечивается надежное самовозбуждение машины, а за счет обмотки возбуждения - хорошее регулирование. Конструкция машины обеспечивает удобный монтаж и демонтаж обмотки возбуждения и намагничивание постоянного магнита без разборки всей маши

1. БЕСКОНТАКТНАЯ СИНХРОННАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА, содержащая статор с рабочей обмоткой, раз мещенный внутри него когтеобразный ротор, магнитопроводящие щиты, вне незамкнутый магнитопровод и обмотку возбуждения в виде катушки, о т л ичающаяся тем, что, с целью упрощения конструкции и повьшения удельной мощности, магнетопроводящие щиты снабжены выступами, между которыми с прилеганием к ним установлен внешнезамкнутый магнитопровод, выполненный в виде стержня, а катушка обмотки возбуждения размещена на указанном стержне. 2. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что в стержне внешнезамкнутого магнитопровода под обмоткой возбуждения установлен постоянньш магнит с осевой намагниченностью.