Синхронная переменнополюсная электрическая машина Советский патент 1978 года по МПК H02K21/00 

Изобретение относится к бесконтактным регулируемым электрическим машинам с возбуждением от постоянных магнитов. Известны электрические машины с индуктором, содержаш,им радиально намагниченные магниты, закрепленные на магнитомягкой втулке и снабженные клювообразными полюсными наконечниками 1. Недостатком таких машин является сложность регулирования напряжения или момента на валу. Известны также переменнополюсные электрические машины, содержашне статор с якорной и регулировочной обмотками и индуктор, снабженный радиально намагниченными магнитами одной полярности, число которых равно половине числа полюсов машины. Между магнитами расположены магнитомягкие сердеч ники о полюсными наконечниками, причем магниты и сердечники закреплены на магнитомягкой втулке 2. Кроме того, известен двухпакетный вариант машины, между-пакетами статора которой расположена регулировочная обмотка. Индукторы такой машины соединены между собой аксиальной перемычкой 3. Эта машина является наиболее близкой к изобретению по технической сущности и решаемой задаче. Недостатком известных машин является значительная масса, малое использование активных материалов и сложность в изготовлении. Целью изобретения является у.меньшение массы, улучшение использования активных материалов и упрошение технологии. Это достигается тем, что в предлагаемом устройстве аксиальная перемычка выполнена биметаллической из полос магнитной и немагнитной стали, а магниты снабжены клювами, причем полосы магнитной стали расположены напротив магнитов. На фиг. 1 изображена индукторная перемен нополюсная машина, продольный разрез; на фиг. 2 -- пакет ротора, поперечный разрез; на фиг. 3 - то же. продольный разрез; на фиг. 4 - развертка ротора; на фиг. 5 показаны силовые линии потоков постоянных магнитов, замыкаюшихся в магнитной цепи машины; на фиг. 6 - развертка втулок и аксиальной перемычки; на фпг. 7 показано направление силовых линий потоков машины при включенной обмотке регулирования; на фиг. 8 приведена модификация ротора машины; на фиг. 9 - модификация втулки и аксиальной перемычки. Электрическая машина (см. фиг. 1 и 2) содержит два пакета 1 якоря, на, каждом из которых расположена якорная обмотка 2. Между пакета.ми якоря расположена кольцевая неподвижная регулировочная обмотка 3. Внутри цилиндрических расточек пакетов 1 якоря размещены враш.ающиеся полюсные систе.мы, выполненные в виде двух ипдукторов. Каждый индуктор (см. фиг. 2 и 3) представляет собой одинарную клювообразную переменнополюсную систему смешанного возбуждения (СВ), причем половина клювов состоит из полюсных наконечников 4 и магнитных шунтов 5, в которых размещены радиально намагниченные регулируемые постоянные магниты 6 одной полярности. Другая половина клювов, чередующаяся с первой, состоит из полюсных наконечников 7 и магнитомягких сердечников 8, образуя явно выраженные полюсы другой полярности. Таким образом, индуктор с числом полюсов 2/р содержит р радиально на.магниченных постоянных магнитов и р явновыраженных полюсов без магнитов. На валу ротора установлена втулка 9, на которой /закреплены обе системы указанных клювов. Индукторы ротора жестко связаны между собой посредством аксиальной перемычки, выполненной биметаллической из полос 10 магнитомягкой стали и полос И немагнитной стали. Для крепления магнитов служит немагнитное кольцо 12, соединенное с полосами 11 немагнитной стали. Концы клювов индукторов скреплены бандажными кольцами 13, предназначенными одиопременно для балансировки инлукюрЭ Клюны могут насаживаться на магнитную втулку 9 или изготавливаться в.местей с ней, как одна деталь. Магнитный поток каждой пары иолюсов (клюва с магнитом и явно выраженного полюса) создается одним регулировочным магнитом СВ. Ширина каждого магнита 6 и шунта 5 выполнена равной полюсному делению -т.- или превышающей его (см. фиг. 4 и 5). В этом случае соотношение размеров щирины магнита 6 и сердечника 8 полюса, выполненного из высокопроводящего материала, выбирается таки.м, чтобы объем бруска .магнита занимал объем, соответствующий своему полюсному делению, и часть объема смежного полюсного деления, где размещен сердечник явно выраженного полюса без бруска магнита. Благодаря радиальной текстуре брусков магнитов 6 потоки рассеяния между ними и сердечниками 8 имеют незначительную величину. Индукторы размещены на валу, что против полюса СВ данной полярности одного пакета находится полюс противоположной полярности другого пакета. Благодаря этому обеспечиваетСЯ согласное действие намагничивающей силы регулировочной обмотки 3 с намагничивающей силой постоянных магнитов 6. Особенности работы и регулирования выходного напряжения состоят в следующем (с.м. фиг. i, 4, 5). Основные потоки возбуждения Ф(,, создаваемые регул1 руемы.и1 магнитами 6. замыкаются в плоскостях, перпендику.чярных осп вращения. Постоянные магниты созаают в магнитных шунтах о потоки рассеяния Ф,. Для регулирования выходного напряжения применена неподвижная кольцевая обмотка 3, создаюигая униполярные потоки: Ф,„ - регулировочный, проходящий через сталь пакетов 1, корпус, магнитные шунты 5 клювов, втулки 9 и магиитомягкие полосы 10, расположенные вдоль осп вала .между клювами СВ индукторов пакетов; Ф - проходящий по той же магнитной цепи. за исключением магнитных паунтов. и подмагничивающий постоянные магнпты; Ф.:; - проходящий между совпадающими вдоль оси вала явно выраженными полюсами и замыкающийся через сталь пакетов 1, корпус, сердечники 8 полюсов и немагнитные полосы 11, расположенные вдоль оси вала между явно выраженными полюсами индукторов пакетов; Фг, - проходяц.1,ий между явно выраженны.ми полюсами индукторов пакетов п замыкающийся через сталь пакетов 1, корпус, магнптомягкие полосы 10, втулку 9 встречно потоку Ф-под с.межными клювами GB; Ф1 - поток рассеяния регулировочной об.мотки. Эффективное регулирование напряжения при одновременном подмагничивании регулируемых .магнитов, усилие потоков Ф1 и Ф| и уменьшение встречных потоков, проходящих через явно выраженные полосы, обусловлено на личием магнитной цепи с минимальным магнпт ным сопротивлением для потоков Фи, и Фс и макси.мальным магнитны.м сопротивлением для потоков Ф|„ и Ф. При работе генератора с регулятором напряжения, увеличении нагрузки и уменьшении выходного напряжения ток в регулировочной обмотке 3 должен увеличиться. При этом увеличивающиеся униполярные потоки обмотки 3 Ф вытесняют потоки рассеяния магрп тов из шунтов в расточки, а поток Ф| , несколько подмагничивая регулируемые магниты, увеличивает рабочие потоки в расточках маппшы. что восстанавливает величину выходного напряжения. Клювообразные индукторы могут быть установлены на валу так, что магнитные щунты расположатся во внутреннем объеме регхмпровочной об.мотки 3 и внутренних лобовых частях обмоток якоря (см. фиг. 7). В этом случае сокращаются аксиальные размеры ротора, лучше использ ется внутренний объем .машины между пакетами и большая часть потоков регулировочной об.мотки счет увеличения ее потоков рассеяния Фег принимает участие в регулировании потоков рассеяния aгиитoв в магнитных щунтах. Индукторы с чередующимися регулируемыми магнитами и явно выраженными полюсами могут быть выполнены в виде одинарной клювообразной системы. В этом случае (см. фиг. 8 и 9) полюсные наконечники 4 п 7 и полосы 11 немагнитной стали изготавливаются как одно целое в виде биметаллического наружного ци,iiiii,ip;i. яв.1яюш,егося одновременно несущим (б;1пла кным) цилиндром индуктора пакета.

За счет того, что между раднально намагниченными магнитами, снабженными клювами и лежащими против них полюсами из магнитной стали расположены аксиальные перемычки, выполненные из биметаллических по,т()С магнитной и немагнитной стали, магнитная цепь регулировочного потока содержит значительно меньшее число магнитопроводящих промежутков. Это обеспечивает получение .минимальной массы и улучшение использования активных материалов и упрощение технологии.

Формула изобретения

Синхронная пере.мениополюсная электрическая машина, содержашая два пакега статора с якорными обмотками, регулировочную обмотку, установленную между указанными пакетами, и два индуктора, соединенных междх собой аксиальной перемычкой, каждый из которых

снаожен радиально намагниченными магнитами одной полярности, между которыми расположены магнитомягкие сердечники с полюсными наконечниками, закрепленные в.месте с магнита.ми на магнитомягкой втулке, причем число магнитов каждого индуктора равно половине числа полюсов машины, а магниты, разных индукторов обращены к воздушному зазору разноименными полюсами, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения массы, улучшения использования активных материалов и упрощения технологии, аксиальная перемычка выполнена биметаллической из полос магнитной и немагнитной стали, магниты снабжены клювами, причем полосы магнитной стали расположены напротив магнитов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

197738,

АО

Авторское свидетельство

d2 1, 1972.

кл. 21

ЛЬ 213956,

Авторское

2.

свидетельство кл. 21 d2 3, 1965.

3. Пугачев В. А. .Аксиальные индукт() машины с постоянными магнитами в пазах индуктора. Диссертация, Рига, 1969.

б 9 64- J Фиг.З

f

so

Фиг.

V.

У

1©

7

®

k. V у ч x

yjФ5Фш Фиг.5

И (ев)

.8

ti(CB)