Явнополюсная синхронная электрическая машина Советский патент 1993 года по МПК H02K1/24 H02K3/20 

Изобретение относится к электромашиностроению, в частности к конструкциям синхронных явнополюсных электрических машин.

Известны явнополюсные синхронные электрические машины, содержащие статор с якорной обмоткой, подшипниковые щиты, ротор с валом, сердечники полюсов с катушками обмотки возбуждения, закрепленными на половине сердечников полюсов с чередованием через один полюс.

Целью изобретения является повышение мощности явнополюсной синхронной электрической машины, повышение ее коэффициента полезного действия, надежности работы подшипников и снижение уровня внешнего магнитного поля рассеяния.

На фиг. 1 и 2 представлена предлагаемая явнополюсная синхронная электрическая машина, при этом фиг. 1 представляет классическую конструкцию, когда ротор с

размещенной на нем обмоткой возбуждения вращается внутри статора с якорной обмоткой, а фиг, 2 представляет обращенную конструкцию, при которой ротор с обмоткой возбуждения вращается снаружи статора с якорной обмоткой; на фиг. 3 и 4 представлены предлагаемые явнополюсные синхронные машины в изометрии; на фиг. 5, 6 и 7 схематически представлены развертки конструкций роторов явнополюсных синхронных машин, при этом на фиг. 7 представлена конструкция с размещением катушек обмотки возбуждения через один полюс и с дополнительными катушками (предложенное решение).

Предлагаемая машина (см. фиг. 1) содержит статор 1, корпус статора 2, воздушный зазор 3, якорную обмотку 4, подшипниковые щиты 5, подшипники 6, ротор 7, вал 8, сердечники полюсов без катушек обмотки возбуждения 9. сердечники полюсов с катушками обмотки возбуждения

fe

00 СП

VJ

CJ

о

10, катушки обмотки возбуждения 11 и каушки дополнительной обмотки 12.

Конструкция по фиг. 2 содержит статор , воздушный зазор 3, якорную обмотку 4, одшипниковые щиты 5, подшипники б, роор 7, вал (ось) 8, сердечники полюсов без катушек обмотки возбуждения 9, сердечники полюсов с катушками обмотки возбуждения 10, катушки обмотки возбуждения 11, катушки дополнительной обмотки 12 и стояк 13, крепящий статор 1 с валом (осью) 8 к неподвижной части машинного агрегата.

На фиг. 5 представлены сердечники полюсов с катушками обмотки возбуждения 10 и катушки обмотки возбуждения 11.

На фиг. 6 представлены сердечники полюсов без катушек обмотки возбуждения 9, ердечники с катушками обмотки возбуждения 10 и катушки обмотки возбуждения 11.

На фиг. 7 представлены сердечники по- люсрв без катушек обмотки возбуждения 9, сердечники С катушками обмотки возбуждения 10, катушки обмотки возбуждения 11 и катушки дополнительной обмотки 12.

Изобретение осуществляется следую- йим образам;;

Ёслиусловимся, что полныйток катушек 0мрт,км возбуждения 11 в межполюсном пространстве равен 1 для всех.рассматри- вйемых вариантов конструкций (одинаковы оенфв 1ые рабочие процессы), то увидим, что по фиг. & с горцев .полюсов действуют МДС учасМов лобовых частей катущек возбуждений согласно с МДС межполюсного про- ст;р4и лТва величиной 1/2 I. Причем это действие одинаково для всех полюсов - си- стёма NiamviTHO симметрична.

Для варианта по фиг. 6 (прототип) участки; лобовыми частями имеются только у поЫойов е катушками обмотки возбуждения Причем величина МДС участков равна 1/2111/2 1 1. Это значит, что у полюсов с1са уШками варианта фиг. 6 по отношению fc варианту фиг. 5 имеется добавка магнитного потока полюса ДФ , соответствующая дополнительным 1/2 1. Наоборот - у полюсов без катушек, не имеющих участков лобовых частей катушек, по сравнению .с вариантом фиг. 5 .будет снижение магнитного потока полюса на ту же величину ДФ . Очевидно, что разность (алгебраическая) магнитных потоков разноименных полюсов равна 2 ДФ . А на всю машину- 2Р ДФ ,

где Р - число пар полюсов. Эта разность магнитных потоков и является униполярным магнитным потоком утечки, который вызывает описанные выше негативные явления.

Из фиг. 7 видно, что если сторцев полюсов концентрично с валом установить катушки дополнительной обмотки с полной МДС, равной 1/2 1 так, чтобы токи этих катушек в пространстве были противоположны токам лобовых частей катушек обмотки возбуждения, то в зоне торцев полюсов с катушками появляются МДС, равные 1/2 1+1/21- 1/21 1/2 1. Такая же величина, но противоположно направленная появляется в зоне торцев полюсов без катушек.. :

Это значит, что пространственное распределение токОв возбуждения в предлагаемом техническом решении одинаково с

классической конструкцией, в которой катушки обмотки возбуждения располагаются на кйждом полюсе. Это значит, что в предложенном варианте отсутствуют магнитные потоки утечек со всеми негативными последствиями..

Формул а изобретен и я . Явнополюсная синхронная электрическая машина, содержащая статор с якорной

обмоткой, подшипниковые щиты, ротор с валом, сердечниками полюсов и катушками обмотки возбуждения, закрепленными на половине сердечников полюсов с чередованием через один полюс, о т л и чающаяс я тем, что, с целью повышения мощности, КПД и надежности работы подшипников, она- снабжена катушками дополнительной обмотки, установленными концентрично с валом с обеих сторон сердечников полюсов и соединенными между собой с обеспечением направления протекающего по катушкам тока противоположного направлению тока в лобовых частях катушек обмотки возбуждения.

Использование: в синхронных явнопо- люсных электрических машинах. Сущность изобретения: концентрично с валом с обеих сторон сердечников полюсов установлены катушки дополнительной обмотки. Соединение катушек между собой и с обмоткой возбуждения выполнено таким образом, что в пространстве направление протекающего по катушкам дополнительной обмотки тока противоположно направлению тока в лобовых частях катушек обмотки возбуждения. 7 ил.