(54) РЕГУЛИРУЕМАЯ МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ
МАШИНА
I
Изобретение относится к электрическим машинам и может найти применение в устройствах и приборах, требующих высоких энергетических показателей, в установках повышенной мощности с широким диапазоном регулирования частоты вращения рабочего органа, например в следящих системах.
Известны регулируемые машины, содержащие индуктор, имеющий р пар полюсов, магнитопровод якоря с расположенной нем т-фазной якорной обмоткой,полупроводниковое коммутирующее устройство и щиротноимпульсный регулятор, при этом фазы якорной обмотки подключены к полупроводниковому коммутирующему устрой ству, которое через щиротноимпульсный регулятор соединено с источником питания 1 и 2.
Недостатком известных магнитоэлектрических мащин является отсутствие элементов, обеспечивающих регулирование частоты вращения по цепи возбуждения. Наличие регулирования частоты только по цепи якоря приводит к уменьшению КПД на малых частотах, так как электрический КПД пропорционален отнощению , где частота стабилизации двигателя при регулировании (рассматривается случай, когда в каждой точке регулирования имеется стабил зация частоты вращения); со - частота вращения холостого хода двигателя.
Наиболее близким по технической сущности является устройство, содержащее индуктор, имеющий р пар полюсов, магнитопровод якоря, т-фазную обмотку, стальную втулку и управляющую обмотку, причем индуктор закреплен в подшипниках и охвачрн магнитопроводом якоря с некоторым воздушным зазором, в который уложена т-фазная якорная обмотка, а управляющая обмотка расположена в пазах магнитопровода якоря 3.
Недостаток регулируемого двигателя постоянного тока - наличие зубцов магнитопровода якоря в активной зоне двигателя, что приводит к увеличению реактивных моментов и индуктивности якорной обмотки, а также неблагоприятно сказывается на качестве переходных процессов и энергетических показателях машины. В случае выполнения магнитопровода якоря беззубцовым тороидальная управляющая обмотка должна располагаться в рабочем воздущном зазоре, что приводит к его значительному увеличению и ухудшению энергетических показателей двигателя.
Цель изобретения - повышение равномерности враш,ения и улучшения энергетических показателей.
Поставленная цель достигается тем, что внутренняя расточка магнитопровода якоря выполнена беззубцовой, а внешняя расточка имеет зубцы, на которые уложена управляюшая обмотка, причем стальная втулка установлена на зубцах магнитопровода якоря.
На фиг. 1 представлена регулируемая магнитоэлектрическая машина с беззубцовой активной зоной; на фиг. 2 - один из возможных вариантов регулируемого двигателя.
Индуктор I двигателя; имеющий р пар полюсов, закреплен на валу 2, гп-фазная якорная обмотка 3 расположена в воздушном зазоре 4 и уложена в внутренней расточке магнитопровода якоря 5, имеющего по внешней расточке зубцы 6. Управляющая обмотка 7 расположена на зубцах 6. Стальная втулка 8 установлена на зубцах 6 магнитопровода якоря.
В регулируемой машине магнитопровод 9 выполнен беззубцовым, а стальная втулка 10 имеет зубцы 11 по внутренней расточке, на которые уложены катушки управляющей обмотки 12, причем стальная втулка своими зубцами 11 установлена на внешней расточке магнитопровода якоря (фиг. 2).
Регулируемая магнитоэлектрическая машина работает следующим образом.
Основной магнитный поток индуктора выходит из полюса N, проходит по воздушному зазору 4, пересекая т.-фазную якорную обмотку 3, далее по магнитопроводу якоря 5, затем снова входит в зазор 4, вторично пересекая обмотку 3 и замыкается на полюсе индуктора полярности S.
При подключении ш-фазной якорной обмотки к источнику питания ток якорной обмотки, взаимодействуя с основным магнитным потоком, создает вращающий момент и двигатель приходит, во вращение. Управляющая обмотка 7 при подаче напряжения создает магнитный поток, замыкающийся по цепи: катушка управляющей обмотки, расположенная на любом зубце - спинка якоря между данным зубцом и близлежащим - близлежащий зубец - часть стальной втулки 8 между данными зубцами.
Магнитный поток управляющей обмотки 7 дополнительно намагничивает магнитопровод якоря и увеличивает магнитное сопротивление для прохождения основного магнитного потока индуктора, что приводит к уменьшению индукции в рабочем зазоре машины. При-этом механическая характеристика двигателя изменяется: возрастает частота врашения холостого хода и уменьшается пусковой момент.
Устройство рационально применять в установках, требующих постоянство выходной мощности в щироком диапазоне изменения частоты вращения при стабилизации каждой из регулируемых частот. При- этом машина расчитывается таким образом, чтобы на минимальной из регулируемых частот КПД устройства был максимальным. В этом случае при увеличении магнитного потока управляющей обмотки частота вращения дви(Of m
гателя возрастает и отношение fjj изменяется меньше, чем при регулировЙви п6 цепи якорной обмотки. В последнем случае необходимо расчитывать машину на максимальную из регулируемых частот. При этом на малых частотах КПД будет низким, что обусловлено малым значением пропорциональным электрическому КПД.
Регулируемая магнитоэлектрическая машина имеет по сравнению с известными двигателями улучшенные энергетические показатели при регулировании частоты вращения в широком диапазоне со стабилизацией каждой из частот, при обеспечении постоянной выходной мощности.
Энергия, потребляемая обмоткой управления, составляет для двигателей мощностью 500 Вт примерно 30 Вт, что составляет 6°/о выходной мощности. Для двигателей большой мощности доля потерь в управляющей обмотке от выходной мощности будет снижаться.
Формула изобретения
Регулируемая магнитоэлектрическая машина, содержащая индуктор, имеющий р пар полюсов, магнитопровод якоря, т-фазную якорную обмотку, стальную втулку и управляющую обмотку, причем индуктор установлен на роторе и охвачен магнитопроводом якоря с некоторым воздушным зазором, в который уложена т-фазная якорная обмотка, отличающаяся тем, что, с целью повышения равномерности вращения и улучшения энергетических показателей, внутренняя расточка магнитопробода якоря выполнена беззубцовой, внешняя расточка имеет зубцы, на которые уложена управляющая обмотка, а на зубцах магнитопровода якоря установлена стальная втулка.
Источники информации,
принятые во внимание при экспертизе
12
Фиг.2
