Полюсопереключаемая магнито-электрическая машина

 

1. ПОЛЮСОЙ ЕКЛЮЧАЕМАЯ МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШШ1А, содержащая обмотанный статор в общем с обмоткш ш НЯ низшее 2рц и высшее 2pQ числа полисов й ро::рр с составной магнвтоэлектрическбй ; полюсной системой, первая часть которой укреплена неподвижно т ваяу, л вторая установлена с возможностью продольного сдайга вдоль вала с последуювшм поворотом вокруг его оси, W( ярме каждой из систем ротора вьшолнены когтеобраэные выступы с размеа|еш1ыми на ннх радиальНо намагничен , иыми брусками постоянных магнитов, о т л иг ч а ю пд а я с я тем, что, с целью расширения фушсшюнальных возмояоюстей путем o6ieO; печения возможности выполнения машины с от /Р , равшдм любому нечет ношением К ному wcaiy, а таКже повыш шя использования акт1Ю1{ых материалов, на одной поЛ1эсной шстеког, например неподвижной относительно вала, полюсные выступы, нмршиер северные, зашшают полюсные деления, соответствующие по ширтше числу полюсов 2 с номерами 2qK -fr

,SU.„19556

COOS COBFfCHHX

NUWINIIN

РЕСПУЬЛИН

Эсю " » K 21/14

Фа - " . А, "з

Ф

l ф . Ь- ;.,; . .Х

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОВ/У СВИДЕ ТЕЛЫ ТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ CCCP

ПО ДЕЛАМ ИЗОЕРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ.(21) 3396330/24-07

- (22) 18.02.82 (46) 23.05.83 Srrm. И 19 (72) 10," Н. Кронеберг и А. С. Жибинов (53) 621.313.322 (088.8)

- (56) 1. Авторское свидетельство С(;СР 1г 2 :522, .кл. Я 02 К 21/14, Н 02Р7/48,Н02Р 1/50, 1951.

2. Авторское свидетельство СССР У. 758408, вл.. Н 02 К 21/14, 1978. (54) (57) 1; ПОЛЮСОПЕРЕКЛ10ЧАЕМАЯ МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАМИНА, содержащая обмотанный статор в общем случзе с обмотками ла низшее2Р1. и высшее 2р8 числа полюсов и ро;ор с составной магнитозлектрической лолюсной системой, первая часть которой укреплена неподвижно на валу, а вторая установлена с возможностью продольного сдвига. вдоль вала с последующим IloBOpoTGM вокруг его оси, причем на ярме каждой нз систем ротора выполнены когтеобраэные выступы с размещенными на них радиально намагничен, ными брускамй постоянных. магнитов, о -т л и; ч а ю щ а я с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обес. печения возможности выполнения машины с от. Э ношением K -, /рн, равным шебому ие ат ному числу, а также повышения использования вктквных материалов, на ярме одной полюсной системы, например неподвижной относительно вала, полюсные выстуны, например северные, занимают полюсные деления, соответствующие по ширине числу полюсов 2 с номерами 2q K + (2n + 1),и соответственно. южные занимают деления с номерами (2ц+1)Кч

+(2п+1), вторая часть магшпной системывыполнена с возможностью йоворота вокруг вала на 180о/Ри, а иа ярме второй части маг нитной системы северные полюсиые выстулы занимают деления с номе1юмн 2qK+2IYl, а юж» ные — с номерами (2q+1)K+ 2m, где q, n, гпчисла натурального ряда, принимающие значения Я

04q а(р„-0, о <ъ < ="- il 1 с т 4 а-1

: 2. Машина по п. 1, о- т л и ч а ю щ а aс я тем, что, с целью ловышения использования активных материалов, к торцу пакета ста ра соосно с иим со.стороны подвижной части Q. магнитной системы ротора примыкает магнипю- мягкое кольцо, причем его внутренний диаметр равен диаметру расточки статора.

1019556

Изобретение относится к электрическим машинам, а именно к полюсопереключаемым магнитоэлектрическим машинам, и может использоваться в качестве многоскоростных синхронных двигателей, широко применяемых в аппаратуре магнитной записи, либо в качестве генераторов, обеспечивающих ступенчатое изменение частоты.

Известна полюсопереключаемая магнитоэлектрическая машина, в расточке статора которой 0 .расположены две отдельные магнитные системы с равным числом полюсов, а обмотка статора выполнена полюсопереключаемой (1) .

Поскольку в каждом режиме работает только одна магнитная система ротора, а вторая вместе с соответствующей частью пакета статора являются не только "балластом", но и слу-, жат источниками дополнительных потерь, то главные недостатки такой машины заключаются в высокой материалоемкости, в том числе дорогостоящего активного материала — постоянных магнитов, и низком КПД.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является полюсопереключаемая магнитоэлектрическая машина, содержащая статор, обмотка которого может переключаться счислаполюсов 2p = 6 íà 2p„= 2 и ротор с

6 составной магнитоэлектрической полюсной системой, одна часть которой сидит неподвижно на валу, а другая установлена с воэможностью продольного сдвИга вдоль вала с последующим поворотом вокруг сто оси, причем неподвижная часть выполнена в виде центрального двухполюсного магнита в форме кольца с двумя срезанными равноудаленнь1ми от оси ротора противоположными сегментами, а подвижная часть выполнена из двух соединенных хомутом сегментных магнитов с однонаправленной намагни-, ченностью вдоль основания сегментов (21.

Недостатками известной машины являются 40 черезвычайно ограниченные фукнциональные возможности, обусловленные тем, что машину:. можно выполнить только с переключением полю сов с 2p> = 6 на 2р„= 2, а также относительно низкое использование активных материалов, 45

Последнее обусловлено тем, что объем одного полюса сегментного магнита более чем в три раза меньше, чем объем полюса центрального магнита. Поэтому, если статор рассчитать на поток сегментного магнита, то центральный магнит будет недоиспользован более, чем в три раза, а если рассчитывать статор на поток центрального магнита, то недоиспользованными более чем в три раза, будут две трети объема статора. Кроме того, поскольку при переключении полюсов сегментные магниты выдвигаются из статора, они долны быть стабилизированы в реяиме вынутого ротора, что приводит к сушсственному ослаблению их потока и дальнейшему снижению-использования активных мате.: риалов двигателя.

11елью изобретений является расширение функциональных возможностей путем обеспе:чения возможности выполнения машины с отношением К = —,равным любом нечетноРь

Рн му числу, а также повышение использования активных материал в.

Поставленная цель достигается тем, что в полюсопереключаемой магнитоэлектрической машине, содержащей статор, обмотка которого может переключаться с числа полюсов 2р на

Ь

2p, и ротор с составной магнитоэлектрической полюсной системой, одна часть которой сидит неподвижно на валу, а другая установлена с возможностью продольного сдвига вдоль вала с последующим поворотом вокруг его оси, магнитная система ротора состоит из двух расположенных. вдоль вала магнитномягких ярм с направленными навстречу когтеобразными выступами, на которых размещены радиально намагниченные бруски из постоянных магнитов, причем на первом, например неподвижном ярме, полюсные выступы, например веверные, занимают полюсные деления,. соответствуницие ширине числу полюсов 2р, с номерами

2 qK+(2n+1) и соответственно южные занимают деления с номерами (20+1)К+(2п+1), а на втором ярме, установленном с возможностью поворота вокруг его оси íà 180 /р„, северные полюсные выступы занимают деленйя с номерами 2q К + 2 m и южные с номерами (2q+1)K+

+2m, где числа q, n,"m — числа натурального ряда, принимающие значения 0

Последующей целью усовершенствования является дальнейшее повышение использования активных материалов.

С этой целью к торцу пакета статора соосно с ним со стороны подвижной части примыкают магнитное кольцо, причем его внутренний диаметр одинаков с диаметром расточки статора, На фиг. 1 схематично показана предлагаемая машина, вид сбоку, поперечный разрез; на фиг. 2 — то же, продольный разрез; на фиг. 3 — схема развертки магнитной системы,. при положении подвижной части магнитной системы ротора. соответствующем числу полюсов

2р=2р, = 4 и 2р=2р =20; на фиг. 4 — поперечный разрез машины (согласно дальнейшему усовершенствованию подвижная часть магнитной системы ротора при изменении числа полюсов выдвигается в магнитное кольцо).

Статор 1 (фиг. 1, 2) содержит полюсопереключаемую обмотку 2. На валу 3 установлена направляющая шпонка 4. Ярмо 5 плотно сидит на валу 3 и относительно него неподвижно.

Ярмо 6 имеет два шпоночных лаза 7 и 8 и установлено с возможностью продольного пе

3 10195 ремещения вдоль паза 7 по tttttome 4 и последующего поворота на угол после чего производится обратное перемещение уже паза 8 по шпонке 4 (механизм, осуществляющий перемещение не показан) ° На внешней поверхности

1 каждого ярма имеются „в определенном порядке расположенные по окружности когтеобраз. иые выступы 9 и 10, на которых установле1 ны радиально намагниченные бруски постоян ных магнитов 11 и 12. t0

Зля примера в схеме развертки (фиг. 3) показана магнитная система с переключением полюсов в отношении 2р /2р = 20(4.=.5.

5 H При работе на низшем числе полюсов 2р=2р„= а4 (фиг. 3 а) номера северных полюсов непод !5 вижной системы определяются следующим об. разом 2 + (2г+ 1) = 2(0 1) ° 5 +

+(2(0;1;2)+1) 1; 3; 5; 11; 13; 15, номера южных полюсов неподвижного ярма (2q+l)K + +(2n+1) (2(0; 1)+1)ъ5 + (2(0; 1; 2) +1) = 2п б; 8; 10; 16; 18; 20. Номера северных полюсов, подвижного ярма 2qK .+:2в = 2(0;1) 5+.

+2(1; 2) 2; 4; 12; 14. Номера южных полюсов подвижного ярма (2g+1)K + 2m =

=(2(0; 1)+1) 5 + 2(1; 2)7, 9, 17, 19. 25

Для изменения числа полюсов ротора необходимо ярмо б сдвинуть вправо (фиг. 2) по шпонке 4 до выхода паза 7 из зацепления, эа56 тем повернуть ярмо 6 вокруг оси вала на угол — = = 90 и сдвинуть по пазу 8 о

Рн 2 влево до упора. В этом случае (фиг. ЗБ) число полюсов ротора будет 2 = 2 = 20.

Рв

Таким образом, предлагаемая машина может быть выполнена при любом нечетном отношении переключаемых полюсов, что расширяет функциональные возможности по сравнению с известной машиной. Кроме того, использование в предлагаемой машине постоянных магнитов одинаковых размеров и простой призмати: ческой формы повышает использование актив. ных материалов, а также технологичность.

Дальнейшее улучшение использования активных материалов достигается за счет применения магнитно-мягкого кольца 13 (фит. 4), примы-. кавшего к торцу пакета статора и предохраняющего от размагничивании постоянные магниты подвижной части магнитной системы ротора в процессе переключения числа полюсов.

Такие машины с механическим переключением числа полюсов могут успешно применятьтя в качестве двухскоростных синхронных электродвигателей студийной и любительской аппаратуры магнитной записи, в электропро-. игрывателях, злектроприводе киноаппаратуры в бытовых электроприборах и других синхрон ных приводах....3019556

1019556

1019556

Составитель А. Кецарис

Техред ВЛалекорей

Редактор Г.Волкова

Закаэ 3721/49

Тираж 687

ВННИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открьпий!

13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент™, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Ф

Корректор В. Гирняк

Подписное