Электрическая машина комбинированного возбуждения Советский патент 1979 года по МПК H02K23/02 H02K1/08 

Изобретение относится к электрически машинам, например постоянного тока, с комбинированнъ1м возбуждением, содержащим явновыраженные электромагнитны полюса с магнитно-мягкими сердичникам и магнитоэлектрические полюса с сердечниками В виде постоянных магнитов, причем обмотка якоря выполнена- последовательной. Известны машины указанного типа, у которых каждый из электромагнитных ПОЛЮСОВ имеет на сердечнике катушку возбуждения 1J и 2j. В наиболее рациональных вариантах число южных и северных магнитоэлектрических ПОЛЮСОВ должно быть одинаковым, а магнитопроводы ярма и спинки якйря ррлжны иметь цостаточное сечение В таких случаях независимо от порядка расположения электромагнитных и магнитоэлектрических ПОЛЮСОВ при отключенно обмотке возбуждения практически все потоки, созданные постоянными магнитам будут замыкаться по своим полюсам, не попадая в электромагнитные полюса. Следовательно, начальная ,ЭДС будет пропорциональна числу магнитоэлектрических полкюов. При включении катушек возбуждения и увеличении их тока потоки электромагнитных ПОЛЮСОВ растут, а потоки магнитов практически остаются неизменными. Соответственно увеличивается ЭДС, которая теперь наводится во всех проводниках якоря. При некотором токе возбуждения потоки электромагнитных и магнитоэлектрических полюсов остановятся одинаковыми, т.е. достигается наиболее эффективное симметриччое распределение ПОТОКОВ, а ЭДС становится пропорциональной полному числу полюсов. В этом режиме, согласно закону полного тока, н.с. каждой катушки электромагни-рного полюса и, соответственно, ее мощность должна быть точной такой, как и у чисто электромагнитной машины соответствуюишх размеров. Следовательно, вынгрыш по мощности возбуждения у рассматриваемых машин комбинированного возбужде- 3 ния будет пропорционален отношению числа магнитоэлектрических полюсов к полному. Целью изобретения является уменьше ние мощности возбуждения, расхода мед и упрощение конструкции. Это достигается тем, что на tl участ ках индуктора, каждьШ из которых занимает (2.К 1) полюсного деления, где К, К ... целые числа, установлено, начиная с первого полюсного деления каждого участка, по (К + 1) магнитомягких полюсных сердечников, а между ними установлено по К магнито электрических полюсов одинаковой поляр ности, соответствующей чередованию поЛ5фности полюсов по окружности расточки индуктора, причем полюса каждого участка охватываются одной общей кату кой возбуждения, полярность которой пр тивоположна полярнсюти охватываемых магнитоэлектрических полюсов, образуя группу полюсов комбинированного возбуждения, где К, К „. К . - целое число; индуктор может содержать четное чи ло t1 групп полюсов комбинированного возбуждения, причем в половине из них магнитоэлектрические полюса выполнены северными, а в остальных - южными; может быть вьшолнено одинаковое число групп полюсов комбинированного возбуж дения с северными магнитоэлектрически ми пол1Ьсами и с южными магнитоэлектри ческими полюсами. Кроме того, группы полюсов комбинированного возбуждения, содержащие северные и южные магнитоэлектрические полюса, могут быть расположены поочередно по окружности рас точки индуктора, а между ними размещены дополнительные магнитоэдектрические полюса. В зависимости от общего числа полю числа электромагнитных и магнитоэлектрических 2р полюсов возможны различные варианты нимполнен полюсной системы с различным числом катушек возбуждения 2р. На фиГ. 1 показана машина с , 2р -6 и 2р 2, общий вид; на фиг. 2 машина с , 2р 4 и на фиг. 3 - машина , 2р 4 и 2р 2; на фиг. 4 - машина с , 2р 6 и на фиг. 5 - машина с , 2р 4 и 2р 2; на фиг. 6 - машина с , 2р 6 и 2р 2; на фиг. мащинас , и . Якорь 1 машины имеет обычную конструкцию с последовательной обмоткой. -3., исключающей наведение низших гармоник. Электромагнитные полюса 2, 5 и магнитоэлектрические полюса 6, 7 установлены в магнитомягком ярме 8. Группы -полюсов 2, 3, 6 и 4, 5, 7 охвачены соответственно катушками 9 и 10 возбуждения. Северные полюса обозначены индексом N , южные - S . . Когда катушки 9, Ю отключены, поток полЕосов 6, 7 замыкается в основном по ярму 8 и якорю 1. В проводниках последнего, которые в каждый данный момент расположены под полнх;ами 6,7, наводится ЭДС. Другими словами, образуется неполная шестиполюсная система, где воз&уждено только два магнитоэлектрических полюса и ЭДС «;1/3 полной величины. При включении катушек 9, 10 потоки полюсов 6, 7,остаются практически неизменными, а полюса 2, 3, 4, 5 возбуждаются согласно указанной на фиг. 1 полярности и в проводниках, обмотки якоря 1, расположенных в каждый данный момент под этими полюсами, наводится ЭДС, величина которой зависит от тока катушек 9, Ю. При некотором значении этого тока потоки полюсов 2, 3, 4, 5 остановятся равными по абсолютной величине потокам полюсов 6, 7. В этом режиме распределение магнитных потоков принимает обычный вид и согласно закону полного тока н,с. каждой катушки 9, 10 становится точно такой же, как у каждой из шести катушек шестиполюсной машины электромагнитного возбуждения. Поскольку у предлагаемой машины общая длина проводников катушек 9, 10 меньше, то при равных значениях сечений.проводников и токов данные катушки потребляют меньшую мощность, конструкция упрощается и снижается расход меди. .В машине с (см. фиг. 2) полюса 11 - 14 магнитоэлектрические, а полюса 15 - 18 - электромагнитные, Полюса 11, 15, 16 и 12, 17, 18 объединены в две группы, каждая из которых охвачена катушками 19, 20, полярность которых соответствует полярности электромагнитных полюсов 15, 16 и 17, 18. Структура группы полюсов 11, 15, 16 с катушкой 19 и полюсов 12, 17, 18 с катушкой 20 (см. фиг. 2) в принципе повторяет структуру групп на фиг. 1. Разница заключается в наличии на фиг. 2 магнитоэлектрических полюсов 13, 14, не охваченных катушками возбуждения Машины с и могут выполняться согласно изобретению в единствен ных вариантах (см. 1 и 2). При увеличении полюсности число вариантов увечивается. Так, один из вариантов машинь с (см. фиг. 3) подобен показанному на фиг, 2, но с добавлением еще одной пары магнитоэлектрических полюсов, не вход5пцих в группы. Вариант машины с , .показанный на фиг. 4 отличается от рассмотренных тем, в каждую группу полюсов, охваченных катушками возбуждения, добавили по одному магнитоэлектрическому и электром нитному полюсу при сохранении их чередования. В машине с возможно еще большее число вариантов (см. фиг. 5-7), среди которых наибольшее отличие от рассмотренных имеет вариант представленный на фиг. 7. Отличие его состоит в том, что в машине содержится не о на, а две пары групп полюсов, охваченны в общей сложности четырмя катушками. Рассмотренные примеры позволяют сделать вывод, что изобретение распрост раняется на машины комбинированного возбуждения, у которых общее число полюсов 2р число электромагнитных полюсов 2р 4 число магнитоэлектрических полюсов 2р.2. Отличие от известных машин заключает ся в том, что выделяется четное число групп 2р полюсов; в каждой группе электромагнитные и магнитоэлектрические полюса чередуются между собой и число электромаг нитных на один больше (соответственно все электромагнитные полюса группы имеют одну полярность, а магнитоэлектрические - противоположную); каждая группа охватывается общей катушкой возбуждения, полярность котор совпадает с полярностью электромагни- ных полюсов группы; число северных и южных электромагнитных полюсов машины одинаково. Формула изобретения 1.Электрическая машина комбинирован ного возбуждения с последовательной обОТКОЙ якоря, на индукторе ,KOfорой рав- омерно по окружности расточки располоено 2р полюсных выступов, часть котоых выполнена из магнитомягкого матеиала с размещенными на них катушками озбуждения, а часть полюсов - магниоэлектрические из постоянных магни-уов, отличающаяс я тем, что, с целью уменьшения мощности возбуждения, расхода меди и упрощения конструкции, на И участках индуктора, каждый из которых занимает ( 1) полюсного деления, установлено, начиная с первого полюсного деления каждого участка, по (К + 1) магнитомягких полюсных сердечников, а между ними установлено по К Y магнитоэлектрических полюсов одинаковой полярносэш, соответствующей чередованию пол5фности полюсов по окрзужности расточки индуктора, причем полюса каждого участка охватываются одной общей катушкой возбуждения, полярность которой противоположна полярности охватываемых магнитоэлектрических , образуя группу полюсов комбинированного возбуждения, где К., К К . - целое число; 2.Машина по п. 1, отличающая с я тем, НТО индуктор содержит четное число И групп полюсов комбинированного возбуждения, причем в половине из них магнитоэлектрические полюса выполняются северными, а в остальных - южными. 3.Машина по пп, 1,2 отлича-,. ю щ а я с я тем, что вьщолнено одинаковое число групп полюсов комбинированного возбуждения с северн-ыми магниргоэ- лектрическими полюсами и с южными магнитоэлектрическими полюсами. 4. Машина по пп. 1,3 отличающаяс я тем, что группы полюсов комбинированного возбуждения, содержащие северные и южные магнктоэлектри- ческхта полюса, расположены поочередно по окружности расточки индуктора, а между ними размещены дополнительные магнитоэлектрические полюса. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 2722682, кл. ,322-25, 1963. 2. Авторское свидетельство СССР № 205126, кл. Н 02 К 23/02. 1966.

8

4

Ю

19

16

12

Zff

Фиъ.2