БЕСКОНТАКТНАЯ СИНХРОННАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА Советский патент 1968 года по МПК H02K21/24 H02K19/36 

Известны бесконтактные электрические машины с двумя магнитно изолированными пакетами статора и двумя согласно включенными полюсными системами на роторе, одна из которых содержит кольцевой постоянный магнит, а другая - кольцевую обмотку возбуждения, размещенную на дополнительном магнитопроводе.

Конструктивно предложенная машина отличается тем, что пакет статора и соответствуюшая ему полюсная система ротора, содержащая постоянный магнит, имеют меньшее сечение магнитопровода, чем у пакета статора и полюсной системы с обмоткой возбуждения, а дополнительный магнитопровод, несущий эту обмотку, выполнен в виде обхватывающей ее обоймы из двух разъемных частей.

Это позволяет снизить регулировочную мощность.

На чертеже представлен конструктивный вариант машины, продольный разрез.

Ротор имеет кольцевой постоянный магнит /, намагниченный в осевом направлении, к торцовым сторонам которого примыкают полюсные шайбы 2 и 3 с когтеобразными выступами. Полюсная система с постоянным магнитом расположена в расточке накета 4 статора. Полюсная шайба 3 и постоянный магнит / отделены от вала 5 немагиитной втулкой о, которая выполняется, например, заливкой выточки вала алюминиевым сплавом или другим немагнитным материалом. Полюсная шайба 2 укреплена непосредственно на валу 5 из магнитной стали.

Одна из групп когтеобразных выступов шайбы 3 направлена в сторону постоянного магнита 1, а другая - в противоположную сторону. Число выступов в обеих группах одинаково и определяется необходимым числом полюсов машины. Осп выступов обеих групп совпадают. Сечение и рабочая поверхность (поверхность в расточке статора) выступов группы, обращенной к магниту 1, меньше, чем у выступов другой группы. Это объясняется тем, что магнитный поток, проходящий через каждую группу выступов, иеодинаков, и разница в величине тем больше, чем больше необходимая глубина регулирования потока возбуждения.

На выступах, направленных в сторону, противоположнуО магниту 1, укреплена группа аксиально расиоложенных выступов 7 при помощи немагнитного материала, например, путем приварки немагнитной сталью. Конфигурация и сечение выступов 7 соответствуют размерам когтеобразных выступов ИОЛЕОСНОЙ шайбы 3. ментов 5 и 9. Внутри обоймы размещена обмотка возбуждения 10. Обойма выполнена из магнитной стали и отделена от выступов 7 и вала 5 концентричными воздушными зазорами. Статор машины состоит из двух пакетов 4 и 11, набранных из листов электротехнической стали и разделенных немагнитной прокладкой 12. Прокладка расположена против полюсной шайбы 3. В статоре уложена единая якорная обмотка 13. Для увеличения глубины регулирования потока возбуждения необходимо, чтобы магнитный поток, проходящий по регулируемому магнитопроводу, расположенному в расточке пакета 11 статора был больше, чем магнитный поток магнитопровода в расточке пакета 4. При выбранном значении магнитного потока O|,jj от постоянного магнита, замыкающегося в пакете 4, магпитопровод (пакет 4 - полюсный наконечник и когтеобразные выступы полюсной шайбы 3, обращенные к постоянному магниту 7) находится вблизи точки насыщения, а магнитопровод с потоком Ф , протекающим через пакет 11, - не насыщен. Соотношение размеров магнитопроводов зависит от заданной глубины регулирования потока возбуждения, оптимальная величина которой для данной машины находится в диапазоне 1,6:2,2. Так как обе полюсные системы включены параллельно, то магнитные потоки Ф,,, и Ф создают в обмотке i/5 статора э.д.с. одного знака. Когда обмотка возбуждения 10 обесточена, а постоянный магнит намагничен, имеются следующие основные магнитные потоки: мп - полезный нерегулируемый магнитный поток, создаваемый постоянным магнитом 1 и проходящий в пакете 4 статора; - полезный регулируемый магнитный поток, создаваемый магнитом / и проходящий в пакете // статора. Таким образом, в предложенной электрической машине магнитный поток постоянного магнита разделяется на два потока: регулируемый и нерегулируемый. Дополнительный регулируемый магнитопровод, создающий путь для магнитного потока Ф , составляется из выступов полюсной шайбы 3, пакета 11 статора, выступов 7, обоймы с элементами 8 и 9 и вала 5. В него также входят воздушные зазоры между обоймой и валом 5 с одной стороны и между обоймой и группой выступов 7 - с другой. Когда обмотка возбуждения 10 обтекается постоянным током, то по элементам 8 и 9 обоймы протекает магнитный поток Фд . При этом величина магнитного потока Ф, начинает уменьшаться, так как магнитное сопротивление элементов 8 и 9 обоймы из-за их насыщения увеличивается. При некоторой величине н. с. обмотки возбуждения 10 магнитное сопротивление обоймы возрастет настолько, что магнитный поток Ф,„ станет практически равным нулю. Магнитный поток Ф при этом изменится незначительно, так как магнитопровод, по которому он протекал, насыщен. Следовательно, если при обесточенной обмотке возбуждения 10 полный поток возбуждения машины равен сумме магнитных потоков Ф и Ф,, , то при максимальной н. с. обмотке возбуждения он равен только Ф . Таким путем достигается регулирование потока возбуждения машины. Благодаря предлагаемой конструкции при полной нагрузке машины необходима минимальная н. с. обмотки возбуждения, т. е. машина имеет к. п. д., практически равный к. п. д. машины с чисто магнитным возбуждением. Максимальная н. с. обмотки возбуждения необходима при малой нагрузке или холостом ходе машины, следовательно, при этом к. п. д. не уменьшается. Магнитный поток Ф протекает в основном по стали, так как магнитным сопротивлением стыков элементов 8 и 9 можно .пренебречь, а других воздушных зазоров на пути магнитного потока Фэ нет. Длина средней силовой линии магнитного потока Фэ весьма незначительна. При этом величина н. с. обмотки возбуждения 10, а следовательно, ее вес и потребляемая мощность невелики. Предмет изобретения Бесконтактная синхронная электрическая машина с двумя магнитно изолированными пакетами статора и двумя согласно включенными полюсными системами на роторе, одна из которых содержит постоянный магнит, а другая - кольцевую обмотку возбуждения, размещенную па дополнительном магнитопроводе, отличающаяся тем, что, с целью снижения регулировочной мощности, пакет статора и соответствующая ему полюсная система ротора, содержащая постоянный магнит, имеют меньшее сечение магнитопровода по сравнению с магнитопроводом другого пакета статора и полюсной системы, содержащей обмотку возбуждения, и дополнительный магнитопровод, несущий эту обмотку, выполнен виде обхватывающей ее сбоймы, состоящей из двух разъемных частей.

fMn