Многополюсный вращающийся трансформатор Советский патент 1990 года по МПК H02K24/00 

сов, имеющим пазы, скос и ширина кото- числа, принимающие в каждом равенст- -

рых выполнены равными соответственно 2/3 и 1/5 зубцового деления, и несет

ве по одному значению из ряда 1,2..., t Z/11. 2 ил. 3 табл.,

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при создании высокоточных информационных электрических машин. Цель изобретения является повышение точности многополюсных вращающихся трансформаторов (ВТ). ВТ содержит один из магнитопроводов, напрмер ротора, с числом зубцов, кратным числу пар полюсов, имеющем пазы, скос и ширина которых выполнена равными соответственно 2/3 и 1/5 зубного деления, и несет на себе обмотку типа зубец-полюс, а другой магнитопровод, например статора, с числом зубцов, кратным 77, несет на себе две синусоидально распределенные обмотки. Числа витков синусоидально распределенных обмоток W J, охватывающих зубцы магнитопровода (где J - номер зубцов), удовлетворяют Z/7 соотношениям @ и Z/11 соотношениям @ , где I-переменная суммирования

Z - число зубцов магнитопровода, несущего синусоидальные обмотки

I 1 - числа принимающие в каждом равенстве по одному значению из ряда 1,2...,Z/7

I 2 - числа, принимающие в каждом равенстве по одному значению из ряда 1,2...,Z/11. 2 ил 3 табл.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при создании высокоточных информационных электрических машин.

Целью изобретения является повышение точности преобразования.

На фиг. 1 показана схема вращающегося трансформатора (ВТ); на фиг.2 - принципиальная электрическая схема ВТ.

Многополюсный ВТ состоит из соосно расположенных неподвижного корпуса 1 статора (фиг. 1), несущего магнитопровод 2, и поворотного корпуса 3 ротора, несущего магнитопровод 4. На

магнитопроводах 2 и 4 статора и ротора размещены обмотки 5о

Один из магнитопроводов, например, ротора, имеет число зубцов, кратное числу пар полюсов (р) многополюсного ВТ и несет одну обмотку 6 возбуждения ,(фиг. 2), выполненную по типу зубец - полюс. Принимают , а число зубцов магнитопровода ротора равно 64.

Магнитопровод ротора с целью подавления в форме намагничивающей силы (Н.Со) обмотки возбуждения низших (Зр и 5р) и им кратных гармоник выполнен

СП

00

о

4ь

со

00

со скосом пазов на -- зубцового деления

и величиной шпица (паза) на поверхности ротора, образующей зазор между рото1

ром и статором, равным зубцового деления.

Второй магнитопровод 4 (статора) выполняется с числом зубцов кратным 77. а магнитопроводе статора размещаются две синусоидально распределенные вы- рсодные квадратурные (синусная и коси- 1нусная) обмотки 7 и 8.

Числа витков синусоидально распределенных обмоток 7 и 8 W: , охватывающие зубцы магнитопровода (j - номер 1 зубца), должны удовлетворять соотно- Z

5

шениям

(О

и

о

де г - Z 1,

U it

w

г - переменная суммирования;

-(i-1).

(2)

1,+ у (i-1)

число зубцов магнитопровода, несущего синусоидально распределенные обмотки; числа, принимакщие в каждом равенстве по одному значению,

2 из ряда 1,2,..., j ;

числа, принимающие в каждом равенстве по одному значению,

2 из ряда 1,2,.,., -jj ;

1„+ -Иг U - 1) и

т тт

численные значения номеров

зубцов j.

Например, р 32, число зубцов статора, несущего выходные обмотки, равно 77, число зубцов ротора - 64 45

Принимают, что максимальное число витков, охватывающих зубец магнитопровода статора, W 100. По теории расчета синусоидально распределенных обмоток-.числа витков, охватывающих 50 зубцы магнитопровода, определяются в соответствии с выражением

j

W cospoti,

П J

(3)

где W, - максимальное число витков,

охватывающих один зубец; . W - число витков, охватывающих 1 j-й зубец;

4

j - номер зубца;

угловое расположение оси j-ro зубца на расточке магнитопровода .

Для получения равенства параметров синусной и косинусной обмоток и одинакового закона их намотки значение

определяется выражением

i «Ч 4

1Г + (3 - О, (4)

где Z - число зубцов магнитопровода, несущего данную обмотку (для указанного случая магнитопровода статора).

В известных многополюсных ВТ рассчитанные значения U : округляются до целых чисел и по полученным данным составляются схемы обмоток. При округлении расчетных значений W до целых чисел нарушается синусоидальное распределение чисел витков обмоток И появляется дополнительный спектр гармоник в разложении формы Н.С., которого не должно быть при идеальном синусоидальном распределении.

Поскольку обмотки ротора выполнены по типу зубец - полюс, то в Н.С. этой обмотки наиболее сильными гармониками являются гармоники Зр, 5р, 7р, 11р. Кроме того, выполнением определенных скоса и величин пазов этого магнитопровода подавлены гармоники Зр и 5р и им кратные. Поэтому после округления расчетных значений чисел витков выходных синусоидально распределенных обмоток следует в дополнительном спектре гармоник сделать равными нулю амплитуды гармоник порядка 7р и 11р, что достигается выбором числа зубцов статора кратных 77 и выполнением равенств (1) и (2),

Расчет чисел витков, охватывающих зубцы магнитопровода, одной из статор- ных обмоток при использовании выражений (.3) и (4) представлен в табл.1.

Проверяют рассчитанный закон (табло 1) на соответствие выражениям (2) и (1).

Для выражений (1) значения левых частей равенства

iw. + -(i-n zw -nui-D

,--. ч Ч И

55

при разных значениях табл. 2.

1, приведены в

Для выражений (2) значения левых частей равенств

И,+

77

ы

ТТ (i-D ЈW + 7(i- 1) 1 r«

1,

при разных значениях табл„ 3.

. j приведены в

При округленных расчетных значениях чисел витков до ближайших целых чисел соотношения (1) и (2) выполнены не полностью. Поэтому необходимо ввести корректировку (переокругление) значений N.. Откорректированные значения чисел витков, обеспечивающие выполнение соотношений (1) и (2),приведены табл. Вместо W-, -73 -19 94

1;

wtiW,f Ww -41 }п -100 W40 -50

Установлено -74 -20 93 -40 -99

т U«,«

W.5 W«У41

51

wl W -49

W

W -100

-61

4Г

52

Wee -99

ws« H«78

SO

W(0

W

t3:

-62 77

После указанной коррект ировки вполняются равенства (1) и (2), устство не имеет взаимодействия между первичной и вторичными обмотками п гармоникам 7р и 11р ввиду полного подавления их на выходных обмотках

Выполнение равенств (1) и (2) п числе зубцов магнитопровода 77 (крным 7 и 11) обеспечивает подавлени Н.С. обмотки гармоник порядка 7 и и им кратным, т.е. и гармоник 7р и 11р.

Кривая распределения Н.С. вдоль воздушного зазора для синусоидальн распределенных обмоток может быть представлена в виде

F«) 4f + 5 (a.coskot + b.sinkV Ј

где а&

О

аи у FW) cosko del , гЪ

Ч f F(o/)sinko/ подавления в Н.С. гармоники k следует выполнить равенства нулю а и bj., что достигается выполнением

11

S F(eOcosWdrf О; о

№ | )sinkcx;de 0.

(5)

Так как витки каждой обмотки соединены последовательно и по ним протекает один и тот же ток I, то распределение Н.С. пропорционально закону распределения витков на зубцах магнито- провода.

Функция F(o() может быть представлена в виде ступенчатой кривой. Значения этой функции против зубца j маг- нитопровода равны

FjCcO IW;.

(6)

15

Подставляя (6) в левые части равенства (5) и выполнив некоторые преобразования.

21Г

получают

2°0

j )cosko/d izj w. coswdof

ff 2 V2 -Isinkf W Coskof.-;

1 Z J J 2«0 jF(cOsinkc do/ IjM W sinkc/drf

° r 2 5 Isink f W sinko/.. J JM J J

Тогда для подавления гармоники k вместо выражения (5) следует выполнять равенства

2 W coskrf, 0; Ј J J

ZW.sinW 0.

j i J J

35

Или при учете

2

jj 0, (7)

40

Если между Z и k есть общий множитель а, то при изменении j от 1 до Z значения

45

cos

и

повторяется а

раз через каждые - зна- а

чения j, т.е. численные повторения этих функций будут при значениях

55

Следовательно, можно выражения (7) записать в виде

Таким образом, для подавления любой в разложении Н.С. обмотки гармоники k, номер которой имеет общий множитель с числом зубцов магнитопровода, достаточно провести к нулю суммы, стоящие в квадратных скобках выражений (8), что и записано выражениями (1) и (2) соответственно для значений , которые являются общими множителями между Z 77nk 7р и Zo 77 и k 11р.

Трансформатор работает следующим образом.

При подаче напряжения на обмотку 6 возбуждения на выходных обмотках 7 и 8 в зависимости от углового положения о ротора наводятся сответственно напряжения, пропорциональные sirip o(

И COSp i/.

Благодаря выполнению одного магнитопровода с числом зубцов, кратным 77,и синусоидальному распределению обмоток с удовлетворением равенствам (1) и (2) полностью подавлены все гармоники кратные 7 и 11, включая и гармоники 7р и 11р, что дает сущестЗУбцы, j

5

0

венное повышение точности работы многополюсного ВТ.

Формула изобретения

Многополюсный вращающийся трансформатор, содержащий статор и ротор, один из которых выполнен с числом зубцов, кратным числу пар полюсов р, с углом скоса пазов 120/р, и шириной пазов 36/6р, а второй имеет две синусоидально распределенные обмотки, о т- личающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, магнитопровод, несущий синусоидально распределенные обмотки, выполнен с числом зубцов кратным 77, а числа витков секций синусоидально распределенных обмоток W , охватывающих зубцы магнитопровода, где j - номер зубца, удовлетворяет соотношениям

5

0

где

iw if

ZW

Uf

i

It 1,

;

Ј

7

Z 11

(i-O 05 (i-D 0,

-переменная суммирования; -12 Z ,.Ј,. .., ,

-1 2 2 1,2, ,..,- j

Z - число зубцов магнитопровода, несущего синусоидально рас, пределенные обмотки; Z

Z J

1,+Т (i-1),

значения Jномеров зубТаблица

71 -97

96 -69

23

29 -74

93 -95

1580493ю

Продолжение табл. 1

Продолжение табл. 1

Таблица 2

Т а б ч и ц а 3

Фиг.1

SinpoC