Вентильный электродвигатель Советский патент 1990 года по МПК H02K29/06 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к специальным электрическим машинам, вентильным электродвигателям (БД) с возбуждены- ,. ем от постоянных магнитов.

Цель изобретения - повышение энергетических показателей электродвигателя.

На фиг.1 приведен статор электро- д механического преобразователя ВД (вид с}о стороны активной поверхности полю- Оов); на фиг.2 - статор, продольный разрез; на фиг.З - активная иоверх- 1|юсть полюсов ротора} на фиг.4 - ро- j 4ор, продольный разрез; на фиг.5 - онерхность магнит on ров од а ротора, рилегающая к полюсам; на фиг.6 - магнитопровод ротора, продольный разрез; на фиг.7 - активная поверхность 20 4татора, на которой условно показано Направление потоков реакции якоря об- отки; на фиг.8 - распределение намагничивающей силы статора D воздуш-/

ном зазоре (знак

помещенный

внутрь знаков 0 или V обознача- фт, -что данные силовые линии магнитного поля вьгходят из полюса, а знак + - что данные силовые линии входят И полюс, знаком О обозначены сило- ые линии магнитного поля, образован- цого гоком в катушках полюсов внутренней части статора, а знаком v - Образованного током в кагушках полю- |:ов периферийной части статора).

На Фиг.8 обозначено: F Л8 - -ДС фа- иы А полюсов внутренней части статора; F дп - ВДС фазы-А полюсов периферийной части статора; F д 8- МЛ С, образованная суммарным взаимодействием JfflC Фаз А и В полюсов внутренней и периферийной частей статора.

Представленный вариант ВД выполнен двухполюсным, однако возможно выполнение по произвольным числам полюсов ротора, при этом на каждую пару полюсов ротора будет приходиться по три полюса внутренней и три полюса периферийной частей статора с соответствующими катушками фаз.

Статор (фиг,1 и 2) состоит из внутренней 1 и периферийной 2 частей, разделенных немагнитным зазором 3 и содержащих полюса внутренней части 4 с катушками 5 фаз и полюса периферийной части 6 с катушками 7 фаз. Ротор (фиг.З и 4} состоит из полюсов внутренней 8 и периферийной 9 частей, расположенных на магнитопроводе 10.

,.

д 0

5

Q эс

0

45

50

55

Магнитопровод 10 (фиг.З и 6) содержит радиальные 11 и центральный 12 немагнитные зазоры. На Лиг.5 и 6 данные зазоры выполнены в виде прорезей в теле магнитопровода.

На чертежах представлен торцовый вариант конструкции ВД, где ротор и статор выполнены в виде дисков, и внутренняя и периферийная части статора и ротора лежат соответственно в одной плоскости. Однако возможны и .другие варианты конструкции ВД например, чашеобразная , где внутренняя и периферийная части статора и ротора не лежат в одной плоскости. Для чашеобразной конструкции внутренние части статора и ротора образуют основание чаши, а периферийные части статора и ротора - соответственно боковые стенки чаши.

Рассмотрим процессы, происходящие в ВД на межкоммутационном интервале, когда через инвертор к источнику питания подключены какие-либо две фазы ВД, например А и В. Для упрощения изложения рассмотрим поочередно изменение МДС фаз А и Б внутренней и периферийной частей статора в Функции от угла @ по расточке статора.

При протекании тока по катушке фа- зы А внутренней части статора (фиг.7) силовые линии магнитного поля вьгходят с поверхности полюса фазы А, входят в тело магнитопровода 10 ротора, пройдя через последний, поток распределяется по полюсам Лаз В и С периферийной части статора на угле от О

21Г ,

до -.j- (.распределению магнитного потока по остальным частям периферийной и внутренней части статора препятствуют радиальные и центральный немагнитные зазоры). Пройдя по периферийной части статора 2 (фиг.1 и 2), магнитный поток выходит из полюсов фа, С, А и В периферийной части ста21Гтора на угле от --- до 21Г (0) (Фиг ,7)

Прохождению потока во внутреннюю часть статора препятствует немагнитный зазор 3 (фиг.1 и 2}. Выйдя из полюсов А, В и С периферийной части статора, ограниченной углом от

-.j- до 2 (0) (Лиг.7), магнитный по

ток входит в тело магнитопровода 10 ротора (фиг.4), пройдя по последнему, входит в полюса фаз С и В внутренней части статора (фиг. 7) и, прой- дя по внутренней части 1 статора (фиг.2), замыкаются начала и концы силовых линий магнитного потока. Распределение Рдв, образованной током фазы А полоса внутренней части статора по расточке воздушного зазора внутренней части статора, представлено на фиг.8а, знак и величина МДС отсчитывается от поверхности магнито- провода ротора. Принято, что МДС имеет положительный знак, если силовые линии магнитного потока выходят из полюса, и отрицательный знак, если силовые линии магнитного потока входят в полюс.

При протекании тока по катушке фазы А периферийной части статора (фиг.7) силовые линии выходят с поверхности полюса фазы А на угле от Т

5 г до -г- и , входят в тело магнитопровода 10 ротора (фиг.4), пройдя через последний, поток распределяется по полюсам фаз В и С внутренней части

статора на угле от IT до -r-ff распределение магнитного потока по остальным частям периферийной и внутренней части статора препятствуют радиальные и центральный немагнитные зазоры). Пройдя по внутренней части J статора (фиг.2), магнитный лоток выходит из пойюсов фаз С, А и В внутренней части статора на угле от

51Г „ .

-х- до Т (.обсчет углов ведется по

часовой стрелке). Прохождению потока в периферийную часть статора препятствует немагнитный зазор 3 (фиг.2). Выйдя из полюсов фаз А, В и С внутренней части статора, ограниченной

Р f-

углом от о до ff (Аиг.7), магнитный

поток входит в тело магнитопровода 10 ротора (фиг.4) и, пройдя по последнему, входит в полюса фаз В и С периферийной части (фиг.7). Пройдя по периферийной части 2 статора (фиг.2), заходит в полюс фазы А периферийной части статора, где замыкаются начала и концы силовых линий магнитного потока. Распределение КДС FAn, образованной током Аазы А полюса периферийной части статора по расточке воздушного зазора периферийной части статора, представлено на фиг.8б.

5

Разность МДС Рдв - РЛгр показанная на фиг.8в, представляет собой МДС между полюсами внутренней и перифе- г рипной частей статора как функцию угла О iio расточке статора. рму этой кривой можно наглядно проследить по фиг.7, двигаясь по часовой стрелке от начального угла 0. В зоне от 0 до

г -у

0 --- все силовые линии магнитного потока выходят из полюса внутренней части статора и входят в полюса периферийной части статора, МДС на этом 15 участке положительна и максимальна.

л р

В зоне от -т- до 1Г силовые линии

магнитного потока как входят, так и выходят из полюсов периферийной и 0 внутренней части статора. Суммарный поток, проходящий по этим частям полюсов, равен нулю. В зоне от If до

5 все силовые линии магнитного

5 потока выходят из полюса периферийной части статора и входят в полюс внутренней части статора, МДС на этом участке отрицательна и макси0 мальна. В зоне от - до 2 (0) силовые линии магнитного потока как входят, так и выходят из полюсов периферийной и внутренней частей статора . Суммарный поток, проходящий по

5 этим частям полюсов, равен нулю и МДС между полюсами равна нулю. Если теперь ток протекает по фазе В, подключенной встречно рассмотренной фазе А, то очевидно, что распределение

0 МДС фазы В вдоль расточки статора будет таким же, как и распределение МДС фазы А, представленной на фиг.ва, б, но кривые УДС фазы В инверсны и

2 смещены на угол IT относительно

кривых МДС фазы А. Отсюда результирующая кривая ЭДС, образованная фазой В, представляющая собой МДС между полюсами внутренней и периферий- 0 ной частей статора F 8В - Ffln будет

2

также инверсна и смещена на относительно кривой Рдв - Рлп, представленной на фиг. 8в. Кривая Fee - 5 РВП представлена на фиг.8г. Суммарная МДС между полюсами внутренней и периферийной частей статора, образованная током, протекающим по Лазам А и В, равна сумме МДС Гдв-Рдп (Лиг.8в)

и Гве-р

on

((Ьиг.Зг) и представлена кривой F - ft,& (Ьиг,8д). При суммиро- ваКии МДС считаем, что электромагни- TortpoBofl не несыщен.

Высшие пространственные гармонические порядка 2,3,4 в форме кривой МДб F2 д в отсутствуют. Кривая МДС ВД будет иметь такую же форму на любом другом межкоммутационном промежутке,. .при любых друг их подключениях фаз ВД, соединенных в звезду и подключенных через инвертор к источнику пи- тан|ия.

ffr

За счет предлагаемого выполнения конструкции статора и $Ътора удается получить форму кривой МДС, приближен- нук к основной гармонике, устранив значительные по величине пространст- веН|Ные гармонические составляющие второго и четвертого порядка. Тем самым; достигается уменьшение потерь на вихревые токи в магнитопроводе рото- ра, что ведет к повьппению КПД.БД. За счет улучшения Лормы кривой УДС уда- повысить показатели ВД по шуму.

Формула изобретения Вентильный электродвигатель, содержащий статор с явно выраженными полюсами, на которых размещена трехфазная обмотка якоря и ротор с полюсами, образованными постоянными магнитами чередующейся полярности, расположенными на магнитопроводе, отличающийся тем, что, с целью повышения энергетических показателей, статор и ротор выполнены каждый из внутненней и периферийной частей, обе части статора разделены кольцевым немагнитным зазором, площади внутренней и периферийной частей полюсов статора и ротора равны между собой, при этом полюса одноименных фаз внутренней и периферийной частей статора смещены друг относительно друга на угол, равный одному полюсному делению ротора, катушки указанных фаз соединены согласно, магниты внутренней и периферийной частей ротора, расположенные на одном полюсном делении, имеют противоположную намагниченность, а магнитопровод ротора выполнен с центральным отверстием и радиальными вырезами.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к вентильным электродвигателям с возбуждением от постоянных магнитов. Целью изобретения является повышение энергетических показателей вентильного электродвигателя. Электродвигатель содержит статор с явно выраженными полюсами и трехфазной обмоткой и ротор с полюсами, образованными постоянными магнитами чередующейся полярности, расположенными на магнитопроводе. Статор и ротор выполнены из внутренней 1 и периферийной 2 частей. Части статора разделены немагнитным зазором 3, площади полюсов частей статора и ротора соответственно равны между собой, полюса статора обеих частей смещены между собой на одно полюсное деление ротора, катушки одноименных фаз 5 внутренней и периферийной частей подсоединены согласно, магниты 8 и 9 ротора, расположенные на одном полюсном делении обеих частей, имеют противоположную намагниченность, а магнитопровод 10 ротора содержит радиальные и центральный немагнитные зазоры. 8 ил.

ЦЗиг.1

Фиг.Э

Щиг.5

-Ш

т

8

i

ю

5$.

Z

Фиг. 4

ю

11

11 ю

12

SS

Фиг. 6