Вентильный электродвигатель Советский патент 1993 года по МПК H02K1/27 H02K29/00 

Изобретение относится к электрическим машинам, а именно к вентильным электродвигателям (ВД) с возбуждением от постоянных магнитов.

Покажем пути достижения высокого использования активных материалов, связанные с уменьшением объема ротора. Для примера рассмотрим ВД, изображенный на чертеже.

Он состоит из статора 1, магнитопровод 2 которого выполнен шихтованным из электротехнической стали. В пазах магнитопро- вола уложена якорная обмотка 3. Ротор-индуктор 4 содержит постоянные магниты 5 и магнитомягкие полюсы 6, при этом магниты прилегают к полюсам 6 своими полюсами с одноименной намагниченностью, как показано на чертеже.

Известные выражения для узловых точек механической характеристики ВД - пус- кового момента Мп и угловой частоты вращения при идеальном холостом ходе ЈЈ, например, для двухфазного ВД с непрерывным управлением (с синусоидальным изменением тока в фазах)

U

СЕ

(1) (2)

где коэффициенты момента См иЭДС СЕ

См СЕ Ка Р Сиф-35; (3)

V - напряжение питания;

Яф Р о - сопротивление фазы

4™

обмотки статора:

р - число пар полюсов;

( число витков в обмотке фазы;

Ко - обмоточный коэффициент;

4V- магнитный поток в воздушном зазоре на пару полюсов;

(Л

С

со со О

S

со

р- удельное электрическое сопротивление обмоточного провода;

w 2D( Л+ л Kw/2p) - средняя длина витка обмотки;

дм - сечение обмоточного провода;

Kw - коэффициент, зависящий от конструкции обмотки,

позволяют увидеть возможные пути воздействия различных параметров на объем ротора, а следовательно, и на использование активных материалов двигателя.

Эксперименты и расчеты показывают, что при р « 8 и при уменьшении длины ротора, например, в 4 раза (то есть от А 4 до А- 1) диаметр ротора для сохранения заданной механической характеристики достаточно увеличить всего в 1,2 раза, т.к. при этом появляется возможность за счет уменьшения средней длины витка значительно (почти в 2,6 раза) увеличить число витков фазы я корно обмотки при сохранении неизменным ее сопротивления, т.е. уве- личить в 2,6 раза МДС якоря. Это сравнительно небольшое увеличение диаметра ротора при значительном уменьшении его длины приводит к уменьшению объема ротора объема чем в 2 раза.

За счет дальнейшего уменьшения средней длины витка при увеличении числа пар полюсов р 12 оказываете возможным еще более увеличить число витков в фазе и в конечном итоге уменьшить объем ротора почти в 2,5 раза.

С другой стороны, при меньшем числе пар полюсов (р 4) средняя длина витка при той же активной длине больше, чем в многополюсном ВД, поэтому здесь не удается достичь тех же показателей использования активного объема ротора.

Обработка результатов эксперимента позволяет предложить эмпирическую формулу для определения оптимального соотношения длины ротора к его диаметру: 5для р 4

1,,1р .

Р для р 4

Аопт (3,2-3,6)

10

AOI

пт

4,8-5.4

Таким образом, выполнение ВД с возбуждением от постоянных магнитов с опти- i мальной длиной ротора в соответствии с рекомендованными выше соотношениями Я L/D обеспечивает по сравнению с прототипом при заданной механической характеристике наименьшую массу и объем ротора, т.е. наилучшее использование активных ма- териалов.

Формула изобретения Вентильный электродвигатель, содержащий пазовый шихтованный статор с многофазной якорной обмоткой с мягкими

секциями и ротор с пазами, в котором размещены постоянные магниты, образующие переменно-полюсную систему, отличающийся тем, что, с целью повышения использования активных материалов при сохранении заданной механической характеристики, активная длина ротора L и его диаметр О связаны соотношением

fn 9 1(Л Т.1 -КО. 1р

35I (3.2-3,6)

L -

(,

40 где р - число пар полюсов.

Использование: в вентильном электродвигателе с возбуждением от постоянных магнитов. Сущность: активная длина пазового ротора и его диаметр в вентильном электродвигателе с пазовым шихтованным статором и многофазной якорной обмоткой связаны определенным соотношением и зависят от числа пар полюсов. Это позволяет увеличить использование активных материалов электродвигателя. 1 ил.