БЕСКОНТАКТНАЯ СИНХРОННАЯ МАШИНА ТОРЦОВОГО ТИПА Советский патент 1971 года по МПК H02K1/14 

Известны бесконтактные синхронные машины торцового типа с возбуждением от неподвижной кольцевой обмотки, содержащие статор с двумя шихтованными сердечниками и ротор с двумя группами полюсов разной полярности, скрепленными между собой немагнитным материалом, у которых одна из полюсов групп является общей для обоих статорных сердечников. Известные конструкции торцовых машин обладают повыщенным межполюсным рассеянием магнитного потока, что приводит к увеличению веса и габаритов и повыщенному расходу активных материалов.

Целью изобретения является улучшение использования активных материалов мащины и уменьщеиие веса и габаритов коиструкции. Согласно изобретению полюсная группа, общая для обоих статорных сердечников, выполнена в виде магниторазобщенных полюсов. При этом магниторазобщенные полюса на обеих сторонах ротора, чередуясь с полюсами другой полярности, могут образовывать две переменнополюсные системы или с одной стороны переменнополюсную, а с другой - систему полюсов одноименной полярности. Сердечник статора, взаимодействующий с одной меннополюсной системой, может быть цилиндрическим. Магниторазобщенные полюса выиолняются с вырезами на стороне, обращенной к полюсам другой полярности, для

умеиьщения межполюсного рассеяния, а могут выполняться в виде отдельны.ч когтей. Для скрепления магниторазобщенных полюсов с группой полюсов другой полярности используются немагнитные вставки.

С целью снижения потерь от вихревых токов полюса могут быть снабжены шихтованными полюсными наконечниками, укрепленными на их поверхности.

На фиг. 1 -10 изображены различные варианты конструкций предлагаемой машины.

На фиг. 1 изображена электрическая машина с двусторонним индуктором /. Путь основного магнитного потока обозначен пунктирной линией. лИагнитный поток машины замыкается через торцовые сердечиики якорей 2 и 3, системы радиальных полюсов-звездочек 4 и аксиальные магииторазобщеииые (не имеющие существеииой магнитной связи) иризматические иолюса 5, ферромагнитные кольца 6, неподвижный сердечник 7 индуктора и воздущные зазоры.

Магнитиый поток машины создается кольцевой, охватывающей сердечник индуктора катушкой возбул деиия 8, которая расположена в кольцевом пазу сердечника 7. Якори 2 и 3 машины представляют собой ферромагнитные сердечники, в иазах которых расположены обмотки.

С авлег1а на фиг. 2, где схематически изображена одна из двух систем радиальных полюсов-звездочек 4 и аксиальиые полюса 5, расположепные между полюсами-звездочками и взаимодействующие с обоими якорями машины. Системы полюсов-звездочек 4 аксиально разнесены друг от друга, причем величина разделяющего их иромежутка определяется уровнем межполюсиого рассеяиия. Чередование полюсов-звездочек и аксиальных призматических полюсов создает в обмотках якорей поток, переменный по величине и паправлению.

Полюсная система конструктивно может быть объединена, например, с помощью немагнитной заливки 9, которая одновременно Может использоваться в .качестве пусковой Или успокоительной клетки, а также для образования радиальных вентиляционных каналов.

На фиг. 3 представлена электрическая мащина с катущкой возбуждения 8, расположенной снаружи полюсной системы машины с магниторазобщенными полюсами 5. При этом ротор может быть выполнен с двусторонней установкой на опорах, что в ряде случаев упрощает сборку машины.

Одна из возможных форм выполнения магниторазобщенных полюсов 5 машины, представленная на фиг. 1, близкая к призматической, является наиболее простой в изготовлении. Вместе с тем в ряде случаев для уменьшения потока межполюсного рассеяния целесообразно прибегать к другим конструктивным разновидностям магниторазобщенных полюсов.

На фиг. 4 представлен отдельный магпиторазобщенный полюс с фигурными вырезами. Вырез трапецеидальной формы в полюсе выполнен со стороны, обращенной к скошенной грани полюсов-звездочек. Вырезы могут быть сделаны и с боковых сторон полюса, а могут иметь другие формы, например форму пространства, которое ограничено плоскостью, проходящей через часть овала, эллипса или другой геометрической фигуры. Практически применяются также вырезы, выполненные как со стороны скошенной грани, так и с боковых сторон.

На фиг. 5 представлен вариант альтернативно- пульсациопной машины, где путь основного магнитного потока изображен пунктирной линией.

Магнитный поток мащипы, создаваемый катушкой возбуждения S в сердечнике индуктора 10, одновременно выполняющем роль кольцевой межполюсной перемычки радиальных полюсов-звездочек 4, замыкается затем через сердечник основного якоря 2, аксиальные полюса 5, сердечник дополнительного якоря // ферромагнитный щит 12 и воздушные зазоры. Магнитный поток имеет переменное направление относительно обмотки основного якоря и создает пульсирующий поток постоянного направления в обмотке дополнительного якоря. Полюсная система машины образована радиальными полюсами-звездочками 4 и расположенными между ними аксиальными призматическими полюсами 5. Радиальные полюса-звездочки служат для ввода магнитного потока в расточку торцового якоря 2, а аксиальные полюса замыкают магнитную цепь между основанием и дополнительными якорями. Конструктивно полюсная система может быть объединена, например, с помощью немагнитной заливки 9, которая одновременно может использоваться в качестве пусковой или демпферной клетки. Устройство дополнительного якоря // принципиально не отличается от устройства основного якоря 2, представляюшего собой ферромагнитный сердечник с радиальными пазами и расположенной в них одно- или многофазной обмоткой.

В некоторых случаях, например для увеличения пространства, занимаемого внутренними лобовыми частями обмотки дополнительиого якоря, в машинах небольшой мощности, целесообразно катушку вобуждения 8 машины и сердечник индуктора W размещать с внутренней стороны дополнительного якоря. На фиг. 6 представлена разновидность машины с торцовым дополнительным якоре.м 11, имеющим диаметр, отличный от диаметра основного якоря 2. Устройство основного якоря принципиально не отличается от устройства дополнительного якоря. Разобщенные полюса 5 такой машины имеют радиальные и аксиальные участки, т. е. выполнены в виде

отдельных когтей.

На фиг. 7 представлена разновидность машины с радиально-аксиальными разобщенны.ми полюсами 5 и цилиндрическим дополнительным якорем 12. Цилиндрический якорь 12

выполнен, как обычно, из листов набранной но ширине электротехнической стали и имеет штампованные пазы, в которых расположена обмотка дополнительного якоря 13. Между якорем и ротором размещаются лобовые части обмотки дополнительного якоря. При этом освобождается наибольший возможный объем для размешения обмотки возбуждения 8, что в некоторых случаях максимально уменьшает осевые размеры машины.

На фиг. 8 дан поперечный разрез полюсной системы машины, с разъемным креплением разобщенных полюсов 5 к радиальным 4. Разобщенные полюса машины крепятся к немагнитной вставке 14 с помощью сварного

щва 15. Немагнитные вставки (спицы) вставляются в вырезы 16 сердечника звездочки 4. Механическая прочность такого крепления может усиливаться с помощью немагнитного бандажа 17 в вариантах с торцовым дополнительным якорем, что в случае необходимости снижает также потери на трение ротора о воздух. Такая конструкция рациональна при небольщих окружных скоростях, так как позволяет снизить вес ротора. Для снижения

магнитного поля произвольной формы (последнее достигается профилированием активной поверхности полюса) в предлагаемой машине может использоваться специальный шихтованный полюсный наконечник.

На фиг. 9 представлена конструкция шихтованного наконечника 18, обеспечиваюшая его надежное скрепление с полюсом машины. Полюс машины выполнен с направляюшими канавками 19, касательными к направлению врашения центра полюса машины. Листы наконечника 18 выполнены с замковыми выступами 20. Ввиду того, что при таком креплении деформации на срез противостоит значительное сечение по высоте полюса, обеспечивается более высокая надежность по сравнению с обычным креплением полюсных наконечников явнополюсных синхронных машин, имеющих цилиндрическую рабочую поверхность наконечника. В направлении канавок листы могут быть скреплены крайними листами с помощью болтов.

Полюсную систему предлагаемой машины целесообразно использовать для обеспечения самовентилирования машины. Последнее осуществляется путем перемешивания хладагента непосредственно полюсами при их разъемном креплении на валу и с помошью радиальных вентиляционных каналов.

На фиг. 10 показаны радиальные вентиляционные каналы 21, выполненные на роторе, объединенном монолитной заливкой или сваркой, в пространстве между полюсами.

Дополнительный якорь может выполняться в виде шихтованного железного сердечника торцового или цилиндрического типа без обмотки.

Предмет изобретения

1. Бесконтактная синхронная машина торцового типа, возбуждаемая от неподвижиой

кольцевой обмотки, содержашая статор с двумя шихтованными ссрдечнпка,1и и ротор с полюсными группами различной полярности, скренленными немагнитным материалом, одна из которых взаимодействует с обоими сердечниками статора, отличающаяся тем, что, с целью улучшения использования активиых материалов, снижения габаритов и веса, полюсная группа, общая для обоих статорных сердечников, выполнена в виде магниторазобщенных полюсов.

2.Синхронная машина по п. 1, отличающаяся тем, что на обеих сторонах ротора магниторазобшенные нолюса чередуются с

нолюсами другой полярности, образуя две переменнополюсные системы.

3.Синхронная машина по п. 1, отличающаяся тем, что указанные полюса на одной стороне ротора чередуются с полюсами другой

группы, образуя перемен юполюсную систему, а па другой образуют систему полюсов одноименной полярности.

4.Синхронная машина по п. 1 и п. 3, отличающаяся тем, что сердечник статора, взаимодействующий с системой полюсов одноименнной полярности, выполнен цилиндрическим.

5.Синхронная машина но пп. 1-3, отличающаяся тем, что магниторазобщенные полюса выполнены с вырезами на стороие, обращенной к полюсам другой группы.

6.Синхронная машина по пп. 1-4, отличающаяся тем, что магниторазобшенные полюса выполнены в виде отдельных когтей.

7. Синхронная машииа по пп. 1-б, отличающаяся тем, что магниторазобщенные полюса скреплены с другой группой полюсов посредством немагнитных вставок, имеющих соединение по типу ласточкииа хвоста.

8. Синхронная машина по пп. 1-7, отличающаяся тем, что полюса снабжены шихтованными полюсными наконечниками.

.4

///////////,

2

Ю 9

5

fuz.9

2/.

--Ш

ii::e®

.2/ 5