Бесконтактная электрическая машина постоянного тока (ее варианты)

 

Изобретение относится к эл. машинам , используемым в качестве бесконтактного реверсивного тахогенератора пост, тока или моментного двигателя с высокой равномерностью момента по углу поворота. Целью изобретения является снижение пульсаодй вращающего момента и пульсаций выходного напряжения. Машина содержит 2р-полюсный индуктор, выполненный с возможностью создания в воздушном зазоре несинусоидальног распределенного магнитного поля, и якорь с т-фазной 2р-полюсной симметричной якорной обмоткой

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУбЛИН

„,SU, 1274081 (gg Н 02 К 29/06

1 Я 1

le>, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОбРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3897663/24-07 (22) 22.05.85 (46) 30. 11.86, Бюл. Р 44 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электромашиностроения (72) В.M.Гандшу, В,Т.Гращенков, Н.И,Лебедев, Я.И.Явдошак и С.А,Беляева (53) 621. 313. 13. 014. 2: 621. 382 (088. 8) (56) Путников В.В., Рыбаков В.С., Слесарев А,В. Реверсивные бесконтактные тахогенераторы постоянного тока, — M. Информэлектро, 1970, с. 19.

Авторское свидетельство СССР

Ф 972635, кл. Н 02 К 29/00, 1968.

Бродовский В,Н., Кражавов Б.Н., Рябкин Ю.П. Бесколлекторные тахогенераторы постоянного тока, M. Энергоиздат, 1982, (54). БЕСКОНТАКТНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА ПОСТОЯННОГО ТОКА (ЕЕ ВАРИАНТЫ) (57) Изобретение относится к эл. машинам, используемым в качестве бесконтактного реверсивного тахогенератора пост. гока или моментного двигателя с высокой равномерностью мо мента по углу поворота. Целью изобретения является снижение пульсацвй вращающего момента и пульсаций выходного напряжения, Машина содержит

2р-полюсный индуктор, выполненный с возможностью создания в воздушном зазоре несинусоидально-распределенного магнйтного поля, и якорь с

m-фазной 2р-полюсной симметричной якорной обмоткой (О), фазы к-рой подключены к полупроводниковому ком мутатору. В соответствии с первым вариантом имеется и корректирующих

2pV; полюсных О, где V; = 2,3,4...— порядок корректируемой гармоники в ,кривой фазной ЭДС; i — номер корректирующей О, i = 1,2,3,... n выполненными ш-фазными со сдвигом между фазами О, равным 2 /pm геометрических радиан. Каждая фаза корректирующей О соединена последовательно с одной из фаз якорной О и выполнена с числом последовательных витков W определяемым выражением W; = (W /K;)

«((а, /b, ) K — K; ), где W — число витков в фазе якорной О; а; — допустимое относительное значение амплитуды гармоники порядка V; в кривой фазной ЭДС якорной О, b — относительное значение амплитуды гармоники порядка V в кривой распределения магнитной индукции в зазоре; К вЂ” обмоточный коэффициент первой гармоники якорной 0; Кс,; - обмоточный коэффициент гармоники порядка V; якорной О; К, — обмоточный коэффициент гармоники порядка V; i-й корректирующей О. В соответствии с р вторым вариантом изобретения имеется и, корректирующих 2pV; полюсных

О, где V — порядок корректируемой гармоники в кривой фазной ЭДС, не кратный m; i-номер корректирующей

О, i = 1,2,... n Каждая фаза корректирующей О соединена последовательно с одной из фаз якорной О и п дополнительными однофазными корректирующими 2pV> полюсными О, где V> порядок корректируемой гармоники в кривой фазной ЭДС, кратный m, j íîмер дополнительной корректирующей

О, j = 1,2,... n Полупроводниковый коммутатор выполнен однополупериодным. Дополнительные корректирующие

О соединены последовательно и под1274081 ключены к общей точке соединения фаз якорной О, 2 с, и. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к электрическим машинам и может быть использовано в качестве бесконтактного реверсивного тахогенератора постоянного тока, моментного двигателя с высокой равномерностью момента по углу поворота или управляемого бесконтактного вентильного электродвигателя с широким диапазоном регулирова10 ния частоты вращения.

Цель изобретения — снижение пульсаций вращающего момента и пульсаций выходного напряжения.

На фиг. 1 представлены кривые ЭДС

15 поясняющие дейстив е корректирующих обмоток на примере синхронной машины с трехфазной якорной обмоткой и одной корректирующей обмоткой для третьей гармоники; на фиг. 2 — пример схе20 мы якорной и корректирующеи обмоток при числе фаз, равном трем, одной паре полюсов и коррекции только по трет ей гармонике; на фиг. 3 — 5 — примеры различных вариантов включения кор25 ректирующих обмоток при соединении якорной обмотки соответственно звездой, треугольником — звездой с. нулевым проводом.

Бесконтактная электрическая машина постоянного тока содержит 2р-по30 люсный индуктор, создающий в воздуш- ном зазоре несинусоидально распределенное магнитное поле, и m-фазную

2р-п олюс ную симметрич ную я кор ную о бмотку. Фазы якорной обмотки подклю- 35 чены к полупроводниковому коммутатору, управляющие входы ключей которого связаны с. выходами чувствительных .элементов датчика положения ротора.

На якоре расположены также дополни- 40 тельных, например, m-фазных, корректирующих 2pv; полюсных обмоток,включенных последовательно с соответствующими фазами якорной обмотки. Геометрический угол сдвига между фазами

45 каждой i-й корректирующей обмотки равен 2%i/pm, а число последователь

2 ных витков в каждой фазе определяют по формуле где У вЂ” число витков в фазе якорной обмотки; требуемое относительное значение амплитуды гармоники порядка V; в кривой фазной ЭДС якор- ной обмотки;

b; =A>/А, — относительное значение амплитуды гармоники порядка Ъ", в кривой ЭДС, где А„, А — амплитуды первой и V, . гармоники; ч

К вЂ” обмоточный . коэффициент о первой гармоники якорной обмотки;

К вЂ” обмоточный коэффициент о! гармоники порядка V

1 якорной обмотки;

К вЂ” обмоточный коэффициент

1 гармоники порядка

i-й корректирующей об-. мотки причем, каждая из фаз i-й корректирующей обмотки соединена последовательно с той из фаз якорной обмотки, начало которой имеет сдвиг на геометрический угол 3 относительно начала данной фазы корректирующей обмотки, где F — некоторый наперед заданный угол в пределах от О до и /р.

При работе бесконтактной электрической машины с однополупериодным коммутатором, т.е. при соединении якорной обмотки в звезду с нулевым проводом, корректирующие обмотки для гармоник; порядок которых кратен m, выполняют однофаэными и включают последовательно в разрыв нулевого провода.

Бесконтактная электрическая машина постоянного тока может работать в режиме тахогенератора, моментного

3 1274081 4( двигателя или управляемого двигателя При этом все они выполняются трехпостоянного тока. фазными и их фазы соединяются послеРассмотрим действие корректирующих довательно с фазами якорной обмотки обмоток на примере трехфазного тахо (аналогично обмотке с V< = 3). генератора постоянного тока (ш 3 j При однополупериодном коммутаторе

2р = 2) с одной корректирующей об- все корректирующие обмотки для гармоткой для третьей гармоники (и = 1 моник, порядок которых кратен m, V 3). т.е. трем, могут быть выполнены одПри вращении ротора синхронной ма- нофаэными и включены в Разрыв нУлешины в фазах ее якорной обмотки наво- 0 вого провода якоРной обмотки. Для дится ЭДС Е н инус идальной формы — Рас -M peHHo" "Ример pp кривая 1 (фиг. 1). Полупроводниковый РУющие обмотки ДлЯ третьей, девЯкоммутатор по сигналам с датчика по-, пятнадцатои ложения ротора подключает к выходу ОбьЯс ыетсЯ зто тем, что в масштабе ту фазу, ЭДС которой в данный момент 5 rHx гармоник сдвиг междУ фазами их максимальна,. образуя пульсирующую, корректирующих обмоток равен (24/pm)> энакопостоянную ЭДС вЂ” кривая 2, )Ге-, всегда кРатен 24/р, что поэличина пульсации при этом равна gE . воляет объединить все фазы в одну.

При этом относительная величина ком- На Фиг ° 2 — 5 начала основных мутационных пульсаций равна 20 фаз обозначены А,, В,, С, их концы— х,, 1, Е,, соответствующие дополЕ мськс Е мин (2) нительные обмотки обозначены теми е Е %0Kc Емин же буквами, а их индексы соответствуют номеру обмотки.

В то же арен в корректирующей об- а фиг. 2 представлен пример схе25 На и и 2 Ч 6 полюсов на» мы включения однофазной корректирудится ЭДС тpетьей гармо„kки кри ю ей обмо ки по Ре ьей .армонике вая 3. При сложении ее с ЭДС якорной с V< = 3 2pV = 6 в среднюю точку обмотки получится результирующая звезды, образованной фазами основной

ЭдС кривая 4 КаK BHДHo Hз фиг 1 30 Яко ной обмо ки с = 3 и 2 = 2. соответствующим выбором числа витков В качестве примера на фиг 3 — 5

И (1) корректирующеи обмотки могут представлены различные варианты вклюбыть существенно снижены пульсации чения корректирующих обмоток при .результирующей ЭДС тахогенера трехфазной якорной обмотке (m = 3) тора (фиг. 1 показаны пульсации при З5 синхронной машины. При соединении однополупериодном выпрямпеHHH) трехфазной якорной обмотки звездой

При двухполупериодном коммутаторе все и корректирующих обмоток А корректирующая обмотка ««т три Фа А .  — В ° C — C по высшим rapt

27 2

Ф чш 3 40 на геометрический угол, равный один относительно другого. Эти фазы 2 /Зр, и включены последовательно соединяют последовательно с теми из с соответствующими фазами якорной фаз якорной -обмотки, начала которых имеют сдвиг относительно их начал (здесь о = О). При несимметричной 45 Аналогично, при соединении фаэ кривой 1 (например, в ней явно выра- якорной обмотки треугольником сожена вторая гармоника) угол 0 мо- ответствующие фазы всех и коррекжет иметь некоторое отличное от нуля тирующих обмоток соединены послезначение, позволяющее свести до мини- .довательно с фазами якорной обмотки мума пульсации Ге 50 (фиг. 4). Если фазы якорной обмотки

На фиг. 1 приведен пример коррек- соединены с выводом средней точки, ции лишь с помощью одной корректиру- то часть корректирующих обмоток, пред åÀ обмотки с V, = 3. Если требу- назначенная для коррекции гармоник, Ф ется еще уменьшить величину 5е, то кратных m, т,e. трем, выполняется могут быть использованы дополнитель- 55 однофазными и включается последованые корректирующие обмотки с V = 5, тельно в разрыв нулевого провода.

7 и т.д °, дающие коРРекцию по Оставшаяся другая часть корректирупятой, седьмой и т.д. гармоникам, ющих обмоток с V,не кратным трем, 1

127408

5 выполняется трехфазными и включается аналогично описанным (фиг. 3).

Таким образом, введение в синхронную машину и дополнительных напри мер, m-фазных, корректирующих 2pV;— полюсных обмоток по числу корректируемых гармоник позволяет до минимума снизить пульсации выпрямленного напряжения бесконтактной электрической машины постоянного тока в режи- 10 ме тахогенератора. При использовании такой машины в режиме управляемого или моментного двигателя последний работает с практически постоянным током, что сводит до минимума пульса- 15 ции момента от угла поворота ротора.

Формула изобретения

1. Бесконтактная электрическая машина постоянного тока, содержащая

2р-полюсный индуктор, выполненный с возможностью создания в воздушном зазоре несинусоидально распределенного магнитного поля, и якорь с mфазной 2р-полюсной симметричной якор" ной обмоткой, фазы которой подключены к полупроводниковому коммутатору, управляющие входы ключей которого связаны с выходами чувствительных

30 элементов датчика положения ротЬра, отличающаяся тем, что, с целью повышения равномерности вращения при работе в двигательном режиме и уменьшения пульсаций выходного напряжения при работе в генераторном режиме, она снабжена п корректирующими 2рЧ; полюсными обмотками, где V; = 2,3,4... — порядок корректируемой гармоники в кривой фазной

ЭДС, i-номер корректирующей обмотки, — 1,2,3,... n, выполненными ш-фаэными со сдвигом между фазами обмотки, равным 2Я /pm геометрических радиан, каждая фаза корректирующей обмотки 45 соединена последовательно с одной из фаз якорной обмотки и выполнена счислом последовательных витков W;, определяемым из выражения

W = (— К -K)

К. b..о . .о

1 где W — число витков в фазе якоро ной обмотки; а. — допустимое относительное

1 значение амплитуды гармоники порядка V, в кривой фазной ЭДС якорной обмотки;

1 Ь

Ь, — относительное значение амплитуды гармоники порядка

V в кривой распределения

1 магнитной индукции в зазоре;

К вЂ” обмоточный коэффициент пер. о вой гармоники якорной обмотки;

К вЂ” обмоточный коэффициент rap01 моники порядка V якорной обмотки;

К вЂ” обмоточный коэффициент.гар1 моники порядка V„. i-й корректирующей обмотки.

2. Бесконтактная электрическая машина. постоянного тока, содержащая 2рполюсный индуктор, выполненный с возможностью создания в воздушном зазоре несинусоидально распределенного магнитного поля, и якорь с m-фазной

2р-полюсной симметричной якорной обмоткой, фазы которой-подключены к полупроводниковому коммутатору, управляющие входы ключей которого связаны с выходами чувствительных элементов датчика положения ротора, отличающаяся тем, что, с целью повышения равномерности,вращения при работе в двигательном режиме и уменьшения пульсаций выходного напряжения при работе в генераторном режиме, она снабжена и, корректирующими 2рЧ; полюсными обмотками, где

Ч; — порядок корректируемой гармони- ки в кривой фазной ЭДС, не кратный

m i-номер корректирующей обмотки

i = 1,2..., n выполненными ш-фазнымь со сдвигом между фазами обмотки, равным 21/pIll геометрических радиан, каждая фаза корректирующей обмотки соединена последовательно с одной из фаэ якорной обмотки и п даполнительными однофазными корректирующими

2pV, полюсными обмотками, где V„ порядок, корректируемой гармоники в кривой фаэной ЭДС, кратный m; i-номер дополнительной корректирующей обмотки, х — 1,2... n, полупроводниковый коммутатор выполнен однополупериодным, дополнительные корректирующие обмотки соединены последовательно и подключены к общей точке соединения фаз якорной обмотки, а число последовательных витков W. каж1 дой фазы всех корректирующих обмоток определяется выражением

W = (— К -К,)

W а, К, р ° О о1

4 3

1274081

К о

К

К.

\ где W — число витков в фазе якорО ной обмотки; а — допустимое относительное

1 значение амплитуды гармони-! ки порядками; в кривой ЭДС; 5

b, — относительное значение амплитуды гармоники порядка V, в кривой распределения магнитной индукции в зазоре; обмоточный коэффициент первой гармоники якорной обмотки; обмоточный коэффициент гармоники порядка V якорной обмотки; обмоточный коэффициент гармоники порядка Ч; -й корректирукяцей обмотки.

1274081

Ь 4у у

Дур

Составитель А.Санталов

Техред И.Попович Корректор Е.Сирохман

Редактор Н.Киштулинец

Заказ 6486/54

Тираж 631 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4