Бесконтактная многофазная электрическая машина Советский патент 1991 года по МПК H02K19/20 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к синхронным машинам с коммутацией потока, и может бить использовано в качестве бесконтактного генератора переменного тока.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностэй за счет обеспечения режима двойного питания при увеличении коэффициента использования Электрической машины.

На фиг. 1 показана часть развертки активной зоны машины, соответствующая одной из фазных катушек статора при четырех различных положениях ротора; на фиг. 2 - развертка всей активной зоны бесконтактной многофазной электрической машины при , , , где m - число фаз, п - количество фазных катушек каждой фазы, К - коэффициент; на фиг. 3 - зависимости потокосцеплеиий от положения ротора одной из фазных кагушек статора с магнитными потоками обеих обмоток возбуждения; на фиг. 4 - возможная конструкция бесконтактной многофазной электрической машины при , п 1, .

Бесконтактная многофазная электрическая машина содержит ротор 1, состоящий из легко;о немагнитного материала с запрессованными в него шихтованными магнитопрооодящими пакетами 2 и разделяющими их немагнитными вставками 3 из материала с высокой электропроводностью, статор 4, в пазах которого уложена обмотка 5 стагора, mn фазных катушек (А, В, С) которой расположены в пяти пазах статора 4 каждая, основную обмотку 6 возбуждения, состоящую из 2 mn частей, каждая из которых уложена в пазы обмотки 5 статора и охватывает по два зубца, принадлежащих соответствующей фазной катушке, дополнительную обмотку 7 возбуждения, состоящую из 3 mn частей, в пределах каждой фазы уложены три части дополнительной обмотки 7 возбуждения, причем средняя

0

5

0

5

0

5

часть охватывает два зубца, а крайние - по одному зубцу статора 4, между каждыми соседними фазными катушками расположены два дополнительных зубца 8 статора 4, разделенных дополнительным пазом, в который уложен кольцевой короткозамкнутый виток 9, намотанный вокруг спинки статора 4.

Выводы обмоток на фиг. 2 и 4 не показаны.

Машина работает следующим образом.

При вращении рогора 1 потоки возбуждения Ф 6 основной обмотки 6 возбуждения и потоки Ф дополнительной обмотки 7 возбуждения пронизывают катушки обмоток 5 статора (фиг. 1), периодически изменяясь по величине и направлению, а магнитные проводимости для потоков возбуждения Фе и Ф у остаются постоянными и не зависят от мгновенного положения ротора 1. Конструкцией машины обеспечивается необходимый сдвиг между фазными катушками (А, В, С) обмотки 5 статора, равный 2 ©{фиг. 2).

При протекании тока по обмоткам 6, 7 возбуждения при положении ротора 1,1 и 1.3 (фиг. 1; 3) в наведении ЭДС в катушках обмотки 5 статора участвует лишь поток возбуждения Фе основной обмотки 6 возбуждения. При повороте ротора 1 на одно зубцовое деление статора 4 (90 эл. град.), т. е. при положении ротора 1.2 и 1.4 (фиг. 1; 3), в катушках обмотки 5 статора ЭДС наводится лишь потоком Ф дополнительной обмотки 7 возбуждения, равным по величине и противоположным по направлению потоку Ф е.

Магнитные потоки, созданные обеими обмотками 6, 7 возбуждения, имеют взаим- ный пространственный сдвиг на л/2 эл. рад и соответствующий временной сдвиг на чет- верть периода Л/а) . При вращении ротора 1 с угловой частотой а) суммарный

магнитный поток, Ф пронизывающий катушки обмотки 5, будет иметь вид

ФЕ--Ф,Шгф/О Ф6о51п(аП)Ф70со -ЛЯ)-- (, ff; где y arcsln Ф/о/Фб .

Согласно (1) при питании обеих обмоток б, 7 возбуждения постоянным током и вращении ротора 1 суммарный магнитный поток Ф в катушках обмотки статора будет изменяться по гармоническому закону с частотой О) , что соответствует нормальному синхронному режиму работы машины.

При питании обеих обмоток 6, 7 возбуждения переменными токами с частотой ад, сдвинутыми по фазе на четверть периода - 1е If з(п(ад t), 7 If соз(ад t) , где le и I - токи возбуждения, суммарный магнитный поток Ф участвующий в наведении ЭДС в обмотках 5 статора, будет вращаться относительно ротора 1 с частотой ад, а относительно статора - с частотой (ft) + ад) .

Если ie If соз(ад t) и I If з1п(ад г),то суммарный поток Ф будет вращаться относительно статора 4 с частотой (о - ад) .

Циклическая частота ЭДС в обмотках 5 статора будет пропорциональна сумме (разности) частот (а и ад .

Регулируя частоту ад таким образом, что при любой частоте вращения ротора 1 частота (о поля возбуждения и статора синхронны, можно получить асинхронизирован- ный синхронный режим работы машины.

Если якорную обмотку машины подключить к m-фазной сети переменного тока, а обмотки возбуждения закоротить или замкнуть на сопротивление, то машина будет работать в асинхронном режиме.

Формула изобретения

Бесконтактная многофазная электрическая машина, состоящая из ротора и статора, в пазах которого уложены обмотка возбуждения и обмотка статора, m п фаз0

0

ных катушек которой, где m - число фаз, п - количество фазных катушек каждой фазы, распределены по окружности статора со сдвигом на угол 2 0эл. град., отличающаяся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения режима двойного питания при увеличении коэффициента использования электрической машины, фазная катушка состоит из пяти включенных последовательно- согласно кольцевых секций, намотанных вокруг спинки статора и расположенных в пяти его пазах, зубцовое деление зубца статора соответствует по расточке тс/2 эп.

5 град, между каждыми соседними фазными катушками расположены два дополнительных зубца, магнитно-разделенных между собой, зубцовое деление каждого из которых соответствует по расточке углу 0 2л/2м эл. град, где К - натуральное число, не кратное т, обмотка возбуждения содержит основную и дополнительную, основная обмотка состоит из 2 m п частей, каждая из которых охватывает по два зубца,

5 принадлежащих соответствующей фазной катушке, дополнительная обмотка состоит из 3 m п частей, в пределах обмотки статора каждой фазы находятся три части дополнительной обмотки возбуждения, причем средняя ее часть охватывает два зубца, а крайние части - по одному зубцу, соседние части обеих обмоток возбуждения соединены между собой последовательно-встречно, ротор выполнен цилиндрическим из немагнитного материала с запрессованными в него шихтованными магнитопроводящими пакетами, разделенными немагнитными вставками из материала с высокой электропроводностью, при этом ширина каждого пакета ротора по расточке соответствует 2л эл. град, а число пакетов ротора равно n (m+K/2) и должно быть натуральным числом.

0

5

0

т

со го

5

to

Изобретение относится к электротехнике, в частности к синхронным машинам с коммутацией потока, и может быть использовано в качестве бесконтактного генератора переменного тока. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения режима двойного питания при увеличении коэффициента использования электрической машины. Бесконтактная многофазная электрическая машина содержит ротор 1 и статор 4. Ротор 1выполнен цилиндрическим из немагнитного сплава с запрессованными в него шихтованными магнитопроводящими пакетами 2и разделяющими их немагнитными вставками 3 с высокой электропроводностью. В пазах статора 4 уложены обмотки 5 статора и обмотки 6, 7 возбуждения. Обмотка 6 возбуждения - основная и состоит из 2 m п частей, где m - число фаз, п - количество фазных катушек каждой фазы. Каждая часть ее охватывает два зубца, принадлежащих соответствующей фазной катушке. Обмотка 7 возбуждения - дополнительная. Она со- стоит из 3 m п частей. В пределах обмотки 5 статора каждой фазы находятся три части дополнительной обмотки 7 возбуждения. СО с

Ј

у///////////////у//шш/ /

Ј

at

Фиг.З