Электромеханический преобразователь вентильного электродвигателя Советский патент 1991 года по МПК H02K29/06 

о го о

Сл)

о

00

Изобретение относится к тлекгроте И ке, а именно к электрическим машипли пе а Н п ПЛ I IT) гпй И пе Н п ПЛ IT) ременного тока различного назначения. Целью изобретения является улучшение энергетических и массогабаритных показателей. Электоомеханический преобразователь (ЭМП) выполнен в виде 2р-полюсной гп-фазной электрической машины синхронного типа с комбинированным возбуждени- РМ Якорь ЭМП содержит кольцевую обмотку 1, жестко закрепленную на торои- д i,u ном магнитопроводе 2, а индуктор расположен с до/х торцевых сторон якоря и представляет собой два магнитопроводя- щи диска 3 и 4 с жестко закрепленными на них полюсами с чередующейся полярностью образованными намагниченными вдоль оси постоянными магнитами трапеце- идсшьнгй формы, межд которыми на дис(Л С

1 1

ках 3 и 4 ротора жестко закреплены дополнительные полюса из магнитомягкого материала. Магнитопроводящие диски 3 и 4 установлены на втулках 20 и 21, жестко закрепленных на немагнитном валу 22, и отде- лены от П-образного внутреннего кольцевого магнитопроводэ 19 изоляционИзбретение относится к электротехнике, а именно ч вентильным электрическим машинам различного назначения.

Целью изобретения является улучшение энергетических и массогабаритных по- казателеГт

На фиг. 1 приведена конструктивная схема электромеханического преобразователя (ЭМП); на фиг. 2 - конструктивная схема магнитопроводящего диска индуктора; на фиг. 3 - схема путей прохождения потока по продольной d и поперечной q осям;на фиг, 4 - левый индуктор, аксонометрия; на фиг. 5 - электрическая схема соединений секций обмотки якоря.

ЭМП (фиг. 1, 2 и 4) выполнен в виде 2р-полюсной m-фазной электрической машины синхронного типа с комбинированным возбуждением. Каждая фаза обмотки якоря ЭМП (фиг. 5) выполнена из двух вет- вей, расположенных одна относительно другой со сдвигом на угол я/р и соединенных между собой своими разноименными выводами. Индуктор ЭМП снабжен дополнительными продольной и поперечной об- мотками возбуждения.

Якорь ЭМП содержит кольцевую обмотку 1, жестко закрепленную на тороидальном магнитопроводе 2, а индуктор расположен с двух торцовых сторон якоря и представля- ет собой два магнитопроводящих диска 3 и

4с жестко закрепленными на них полюсами

5и 6 с чередующейся полярностью, образованными намагниченными вдоль оси посто- янными магнитами трапецеидальной формы, между которыми на дисках 3 и 4 ротора жестко закреплены дополнительные полюса 7 и 8 из магнитомягкого материала. Полюса 5 и 6 из магнитотвердого материала

не имеют непосредственного магнитного контакта и разделены немагнитным материалом 9 с полюсами 7 и 8 из магнитомягкого материала, формирующими одну полярность и имеющими непосредственный магнитный контакт с дополнительным внешним сегментным магнитопроводом 10. Полюса 5 из магнитотвердого материала одной полярности имеют непосредственный

ной втулкой 23, жестко закрепленной на наружной поверхности втулок 20 и 21 магнито- проводящих дисков 3 и 4. Изобретение может найти применение в электродвигателях с повышенной равномерностью вращения. 5 ил.

магнитный контакт с дополнительным внутренним сегментным магнитопроводом 11. В корпусе 12 машины через немагнитную кольцевую втулку 13 жестко закреплена поперечная обмотка возбуждения, выполненная в виде катушки 14, размещенной во внутреннем пространстве П-образного наружного кольцевого магнитопровода 15, жестко закрепленного через внешнюю изолирующую втулку 16 к наружной поверхности кольцевого статора, к внутренней поверхности которого через внутреннюю изолирующую втулку 17 закреплена продольная обмотка возбуждения, выполненная в виде кольцевой катушки 18, размещенной во внутреннем пространстве П-образного внутреннего кольцевого магнитопровода 19, магнитопроводящие диски 3 и 4 заканчиваются втулками 20 и 21, жестко закрепленными на немагнитном валу 22, и отделены от П-образного внутреннего кольцевого магнитопровода 19 изоляционной втулки 23, жестко закрепленной на наружной поверхности втулок 20 и 21 магнитопроводящих дисков 3 и 4. П-образ- ные внутренний и наружный кольцевые маг- нитопроводы 15 и 19 примыкают соответственно к внутренним и внешним сегментным магнитопрооодам 11 и 10 обоих магнитопроводящих дисков 3 и 4 через торцовые рабочие зазоры. К наружной торцовой поверхности одного из магнитопроводящих дисков 3 и 4, например правого 4, закреплена подвижная часть датчика углового положения, выполненного в виде бесконтактного синусно-косинусного орэщающегося трансформатора 24 дискового типа с кольцевыми высокочастотными трансформаторами

25,статор которого закреплен на внутренней торцовой поверхности подшипникового щита

Особенности электромагнитного преобразования ЭМП заключаются в том, что используются несколько параллельных путей

для прохождения потоков, пронизывающих обмотку якоря (фиг. 3). Так, продольный поток, создаваемый N-полюсом одного магни- топроводящего диска, например левого диска 3, входит в тороидальный магнито- провод 2, пронизывая рабочий зазор и пересекая витки обмотки якоря, примыкающие к N-полюсу, проходит вдоль магнито- провода 2 до S-полюса того же магнитопроводящего диска 3 индуктора, пересекая при этом рабочий зазор и витки обмотки якоря, примыкающие к S-полгасу. Далее по левому магнитопроводящему диску 3 поток замыкается на N-полюс. Аналогичный путь проходит поток, создаваемый N-S-полюсами другого (правого) магнитопроводящего диска 4. При этом используются обе активные торцовые стороны обмотки якоря. Существует второй дополнительный путь прохождения основного продольного потока. Поток, создаваемый N-полюсом левого магнитопроводящего диска 3, проходит через воздушный зазор, обмотку якоря, тороидальный магнитопровод 2 и попадает на S-полюс правого магнитопроводящего диска 4, пронизывая рабочий зазор и пересекая витки обмотки якоря, примыкающие к S-полюсу, Далее поток проходит к левому магнитопроводящему диску 3 через втулки правого и левого магнитопроводящих дисков 3 и 4 и замыкается на N-полюс левого магнитопроводящего дискл 3. Такое разделение пути прохождения потока позволяет, используя продольную обмотку позбужд З- ния, размещенную во внутреннем пространстве П-образного кольцевого магнитопровода 19, бесконтактно управлять величиной продольной составляющей потока.

Управление п оперечной составляющей потока осуществляется применением поперечной обмотки возбуждения, размещенной ьо внутреннем пространстве П-образного наружного кольцевого магнитопровода 15. Поперечный поток проходит по П-образному наружному кольцевому магнитопроводу 15, торцовому зазору, внешнему кольцевому магнитопроводу 10, магнитопроводящему диску 3, магнитомяг- кому полюсу 7 поперечной оси левого магнитопроводящего диска 3, рабочий зазор и обмотку якоря к магнитомягкому полюсу 8 правого магнитопроводящего диска 4, Далее поток замыкается через внешний кольцевой магнитопровод 10 правого магнитопроводящего диска А и через торцовой зазор попадает на торцовую поверхность П-образного наружного кольцевого магнитопровода 15. МДС электромагнитного возбуждения по продольной и поперечной осям создаются в соответствии с подаваемыми на них напряжениями. Для развязки потоков от постоянных магнитов и потоков, создаваемых электромагнитным 5 путем, по продольной оси введена немагнитная втулка 23.

ЭМП входит в состав вентильного электродвигателя, при этом продольная и поперечная обмотки возбуждения служат для

0 регулирования потока в машине как по величине, так и по фазе. В частности, применение дополнительных продольной и поперечной обмоток возбуждения позволяет компенсировать переменную составляю5 щую проекции вектора основного потокосцепления, возникающую в вентильном электродвигателе благодаря фазовому регулированию напряжения ЭМП и дискретному характеру изменения пекторз тока

0 якоря ЭМП. В автономных системах электрооборудования питающий генератор можно выполнить аналогично ЭМП и компенсировать переменную составляющую проекции вектора основного потокос5 цепления генератора, обусловленную фазовым регулированием напряжения генератора и дискретным характером изменения вектора тока якоря генератора.

Возможность компенсации перемен0 ной составляющей проекции вектора основного потокосцепленил как по величине, так и по фазе при применении продольно-поперечного возбуждения позволяет улучшить энергетические и массогабарптные пока5 затели вентильного электродвигателя по сравнению с вариантом ЭМП с только продольным или только поперечным электромагнитным возбуждением.

Формула изобретения

0Электромеханический преобразователь вентильного электродвигателя, содержащий якорь, выполненный в виде кольцевой обмотки, жестко закрепленный на тороидальном магнитопроводе.-индук5 тор, расположенный с двух торцовых сторон якоря и представляющий собой два магнитопроводящих диска с жестко закрепленными на них основными полюсами с чередующейся полярностью, образованны0 ми аксиально намагниченными постоянными магнитами трапецеидальной формы, на дисках ротора жестко закреплены дополнительные полюса из магнитомягкого материала, имеющие непосредственный

5 магнитный контакт с дополнительным внешним кольцевым магнитопроводом, в корпусе через немагнитную кольцевую втулку жестко закреплена поперечная обмотка возбуждения, выполненная в виде катушки, размещенной во внутреннем

пространстве П образного наружного кольцевого магнитпровода жестко прикрепленного чеоез внешнюю изолирующую втулку к кном повер%ности кольцевою статора -ч внутренней поверхности которого тргннгчо мзолирующмо вт 1- ку закршлг r° кольцевая катушка размсыс мпя во пнуто нном прогтпанстве

1

утреннего кольцевого маг- м гнитопроподрщие диски 10

/пках жестко закреплен- iH-jM вату П-образные внут ai хный олыдеьые i я от к внутренним и

i - - пгц i пгпм обоих 15

J

магнитопроводящих дисков через торцовые рабочие зазоры, отличающийся тем, что, с целью улучшения энергетических и массо-габаритных показателей, он снабжен магнитопроводящей втулкой, дополнительной изоляционной втулкой и внутренним кольцевым магнитопроводом, половина полюсов основной системы возбуждения одноименной полюсности выполнена из магнитомягкого материала, внутренний кольцевой магнитопровод магнитно соединен со всеми основными полюсами и магнитопроводящей втулкой, отделенной от П-образного магнитопровода дополнительной изоляционной втулкой.