Вентильный электродвигатель Советский патент 1991 года по МПК H02K29/06 H02K21/00 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к вентильным электродвигателям с постоянными магнитами (ВЭД).

Целью изобретения является повышение технологичности электродвигателя.

На фиг. 1 а,б приведена конструкция одной магнитной системы статора (две проекции); на фиг.2а,б - конструкция ротора (две проекции); на фиг.З - статор; ка фиг.4 - графики распределения МДС полюсов в функции угла по расточке статора в, где FAI - МДС фазы А полюсов второй части статора; F A2 - МДС, фазы А полюсов второй части статора; FjrA.B МДС образованная суммарным взаимодействием МДС фаз А и В полюсов перзой и второй частей статора.

Представленный вариант ВЭД выполнен торцовым двухполюсным, однако возможно произвольное число полюсов ротора, при этом на каждую пару полюсов ротора

будет приходиться по три полюса первой и три полюса второй частей статора с соответствующими катушками фаз.

ВЭД содержит статор и ротор. Статор состоит из трех магнитных систем (фиг.1), каждая из которых содержит полюс 1 первой части статора, полюс 2 второй части статора и магНитопровод 3. На полюсах обеих частей размещена фазная обмотка 4. Указанные магнитные системы установлены относительно друг друга с немагнитопрово- дящими зазорами (не показаны) таким образом, что полюса одной фазы смещены относительно друг друга на угол, равный одному полюсному делению ротора. Ротор (фиг.2) состоит из магнитов, образующих полюса 5 первой части и полюса 6 второй части и расположенных соответственно на первой 7 и второй 8 частях магнитопроводов ротос

„

ю

pa Указанные части разделены немагни- топроводящим зазором 9.

Работает ВЭД следующим образом. Рассмотрим процессы, происходящие в ВЭД на межкоммутационном интервале, когда через инвертор к источнику питания подключены какие-либо две фазы ВЭД, например А и В (данный способ подключения ВЭД является наиболее распространенным в настоящее время, при этом может быть использован любой инвертор полумостового или мостового типа). Для упрощения изложения рассмотрим поочередно изменение МДС фаз А и В первой и второй частей статора функцией от угла 9по расточке статора. Как было указано выше, знаком О обозначены силовые линии магнитного поля, образованного током в катушках полюсов первой, а знаком V- второй частей статора.

При протекании тока по катушкам фазы А (фиг.З) силовые линии магнитного поля (обозначены знакомО) выходят с поверхности полюса первой части статора, входят в первую часть 7 магнитопровода ротора (фиг.2), распределяются по последнему и входят в полюса фаз В и С первой части

статора на угле от -о- до 2 к . Прохождению потока во вторую часть статора препятствует немагнитопроводящий зазор 9 (фиг.2). Поток, зашедший в полюс фазы С первой части статора, проходит по магнито- проводу и его силовые линии выходят из

полюса фазы С на угле от -ту- до л: второй части статора и заходят во вторую часть 8 магнитопровода ротора (фиг.2). Поток, зашедший в полюс фазы В первой части статора, проходит по магнитопроводу и его силовые линии выходят из полюса фазы В

п второй части статора на угле от -п-до

5

-тг л и заходят также во вторую часть магнитопровода ротора Там данный суммарный поток объединяется, выходит из второй части магнитопровода ротора и входит в полюс фазы А второй части статора на угле

«- 5 от $1 , далее проходит по магнитоО

проводу полюсов фазы А, где и соединяются начала и концы силовых линий магнитного потока, образованного МДС катушки фазы А. Силовые линии магнитного поля, образованного МДС катушки фазы А и входящие в полюс второй части статора фазы А (обозначены знаком V), проходят аналогичный путь и поэтому подробно не описываются.

0

5

0

5

0

5

0

5

На фиг.4а показано распределение МДС по первой части статора, образованной полюсом первой части статора с катушкой фазы A-FAL На фиг.46 показано распределение МДС по второй части статора, образованной полюсом второй части статора с катушкой . Суммарная МДС полюсов обеих частей статора фазы А Рд1+Рд2 представлена на фиг.4в как функция угла поворота в по расточке статора. Форму этой кривой можно наглядно проследить на фиг.З, двигаясь по часовой стрелке.

оп27Г

В зоне от 0 до все силовые линии магнитного потока выходят из полюсов первой и второй частей статора, МДС максималь271

на. В зоне от

до л: силовые линии вхо3

дят в полюс первой части и выходят из полюса второй части статора, суммарный поток равен нулю, и суммарная МДС этих

5 частей равна нулю. В зоне от я до -к- ж все

силовые линии магнитного поля входят в полюса первой и второй частей статора и суммарная МДС в этой зоне максимальна и имеет противоположную полярность. В

зоне от -я- п до 2 тс (0) силовые линии магнитного поля входят в полюс второй части и выходят из полюса первой части статора. Суммарный поток в этой зоне равен нулю и МДС соответственно также равна нулю.

Если теперь ток протекает по фазе В, причем подключенный встречно рассмотренной выше фазе А, то очевидно, что распределение МДС фазы В вдоль расточки статора будет аналогично распределению МДС фазы А, представленной на фиг.4 а и б, но только кривые МДС фазы В будут инверсны и смещены на угол относительно

кривых МДС фазы А. Отсюда результирующая кривая МДС, образованная фазой В, представляющая собой суммарную МДС полюсов первой и второй частей статора FBI+ Рв2, будет также инверсна и смещена

In на относительно кривой FAI+ Рд2, пред

ставленной на фиг.4в. Кривая FBI+ Рв2 представлена на фиг.4г. Суммарная МДС между полюсами первой и второй частей статора, образованная током, протекающим по фазам А и В, равна сумме МДС Рд1+Рд2 фиг.4в и FBI+ Рв2 фиг.4г и соответствует кривой .В, представленной на фиг.4д (при суммировании МДС считаем, что электродвигатель ненасыщен).

Разложив кривую МДС РЈд.в в ряд Фурье на одном периоде по расточке статоpa и ограничившись первыми четырьмя членами разложения, получим

FzA, 1,910В sln0+0 + 0 + 0 , (1) где В - амплитудная величина кривых МДС

FA1 + FA2 И FB14FB2 (фиг.4в, г).

Из (1) видно, что высшие пространственные гармоники порядка v 2, 3, 4 в кривой МДС (F Ј А в ) отсутствуют. Кривая МДС ВЭД будет иметь ту же форму на любом другом межкоммутационном промежутке, при любых других подключениях фаз ВЭД, соединенных в звезду, через инвертор к источнику питания. По сравнению с известным ВЭД имеет более высокую технологичность изготовления за счет упрощения изготовления ротора и возможности намагничивания магнитов после сборки ротора, а также за счет возможности использования стандартных кольцевых магнитов, исключения процессов резания магнитов, использования стандартных индукторов для намагничивания. При этом не снижаются энергетические показатели ВЭД, так как в нем, как в известном, отсутствуют значительные по величине высшие пространственные гармони- ки МДС реакции якоря.

Формула изобретения Вентильный электродвигатель, содержащий статор с трехфазной обмоткой якоря, расположенной на полюсах, и ротор с полюсами, образованными постоянными магнитами чередующейся полярности, расположенными на магнитопроводе, полюса статора и ротора состоят из двух частей, смещенных в направлении активной длины электродвигателя, в которых площади полюсов статора и площади полюсов ротора соответственно равны, при этом полюса каждой из фаз обеих частей статора смещены один относительно другого на угол, равный одному полюсному делению ротора, отличающийся тем, что, с целью повышения технологичности, статор выполнен из трех магнитных систем, разделенных немагнитопроводящими зазорами, а магнитопровод ротора выполнен из двух концентрических частей, также разделенных кольцевым немагнитопроводящим зазором, каждая магнитная система статора содержит магнитопровод с расположенными на нем полюсами обеих частей статора одной фазы, а магниты обеих частей полюсов ротора, расположенные на одном полюсном делении, имеют одинаковое направление намагниченности и размещены соответственно на указанных частях магнитопровода ротора.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к вентильным элекродвига- телям с постоянными магнитами. Целью изобретения является повышение технологичности электродвигателя. Статор с явно выраженными полюсами с трехфазной обмоткой содержит две части 1 и 2 полюсов, площади полюсов статора равны площадям полюсов ротора, полюса каждой из фаз статора смещены один относительно другого на одно полюсное деление ротора. При этом магнитопровод 3 статора выполнен из трех частей, разделенных немагнитным зазором, и на каждой части размещены полюса одной из фаз, ротор также состоит из двух частей, расположенных нэ двух магнитопроводах таким образом, что магниты, расположенные на одном полюсном делении, имеют одинаковую намагниченность и размещены на одном магнитопроводе. Изобретение может быть использовано при создании электродвигателей для бытовой техники. 4 ил. сл с

а

4

Л

щ

Лиг.

Фиг. 2.