Вентильный электродвигатель

 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к вентильным электродвигателям с возбуждением от постоянных магнитов. Целью изобретения является повышение энергетических показателей вентильного электродвигателя. Электродвигатель содержит статор с явно выраженными полюсами и трехфазной обмоткой и ротор с полюсами, образованными постоянными магнитами чередующейся полярности, расположенными на магнитопроводе. Статор и ротор выполнены из внутренней 1 и периферийной 2 частей. Части статора разделены немагнитным зазором 3, площади полюсов частей статора и ротора соответственно равны между собой, полюса статора обеих частей смещены между собой на одно полюсное деление ротора, катушки одноименных фаз 5 внутренней и периферийной частей подсоединены согласно, магниты 8 и 9 ротора, расположенные на одном полюсном делении обеих частей, имеют противоположную намагниченность, а магнитопровод 10 ротора содержит радиальные и центральный немагнитные зазоры. 8 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ биг.8,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21 ) 44264 5) /24 -07 (22) 17.05.88 (46) 07.02.90. Бюл. У 5 (71).Всесоюзный научно-исследовательский,проектно-конструкторский и технологический институт релестроения (72) К.Г.Лакирович, А .Р.Емешев и Е.И.Ефименко (53) 621.313..292 (088.8) (56) Заявка РГ Р 2850478, кл. Н 02 К 29/02, 1981.

Заявка mar У 3225421, кл. Н 02 К 29/02. 1 984, (54) ВЕНТИЛЬНРЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к электротехнике, а именно к вентильным электродвигателям с возбуждением от постоянных магнитов. Пелью изобретения является повышение энергетических показателей вентЪльного электродвигате. ля. Электродвигатель содержит статор с явно выраженными полюсами и трехфазной обмоткой и ротор с полюсами, образованными постоянными магнитами чередующейся полярности, расположенными на магнитопроводе. Статор и ротор выполнены из внутренней 1 и периферийной 2 частей. ° Части статора разделены немагнитным зазором 3, в которых площади полюсов частей статора и ротора соответственно равны между собой, полюса статора обеих частей смещены между собой на одно полюсное деление ротора, катушки одноименных фаз 5 внутренней и периферийной частей подсоединены согласно, магниты 8 и 9 ротора, расположенные на одном полюсном делении обеих частей, имеют. противоположную намагниченность, а магнитопровод 1 0 ротора содержит радиальные и центральный немагнитные зазоры. 8 ип.

„„SU„„1541721 А 1 (51) 5 Н 02 К 29/06

1541721

Изобретение относится к электрот ехнике, а именно к специальным электрическим машинам, вентильным 5 электродвигателям (ВД) с возбуждением от постоянных магнитов, 11ель изобретения — повьш ение энерI åòè÷åñêèõ показателей электродвига- теля.

На фиг,1 приведен статор электромеханического преобразователя ВД (вид со стороны активной поверхности полюс он); на фиг . 2 — статор, продольный, разрез, на фиг.3 — активная поверх ость полюсов ротора, на фиг.4 — ротор, продольный разрез, на фиг.5 —. 4r оверхность магнитопровода ротора, r рилегающая к полюсам, на фиг.6 магнитопровод ротора, продольный раз 1

1 ез, на фиг.7 — активная поверхность 2О

Статора, на которой условно показано направление потоков реакции якоря обмотки; на фиг .8 — распределение намагничивающей силы статора и воздуш- ном зазоре (знак . помещенный 25

Внутрь знаков " О 1 или " V обозначафт, что данные силовые линии магнитного поля выходят из полюса, а знак lt 13

+ — что данные силовые линии входят

Ф полюс, знаком "0" обозначены силоые линии магнитного поля, образованtoro током в катушках полюсов внутренней части статора, а знаком "V" образованного током в катушках полю1 ов периферийной части статора).

На фиг.8 обозначено. F 8 — 1"ДС фаы А полюсов внутренней части статна э I gq — МДС фазы А полюсов периЬе ийной части статора; Г - „- 1ЩС, об-"

I азованная суммарным взаимодействием 1О

1ДС фаз А и В полюсов внутренней и Периферийной частей статора.

Представленный вариант ВД выполнен двухполюсным, однако возможно выполНение по произвольным числам полюсов ротора, при этом на каждую пару по" люсов ротора будет приходиться по три полюса внутренней и три полюса периферийной частей статора с соответствующими катушками фаз.

Статор (фиг,1 и 2) состоит из внутренней 1 и периферийной 2 частей, разделенных немагнитным зазором 3 и содержащих полюса внутренней части 4 с катушками 5 фаэ и полюса перийерий55 ной части 6 с катушками 7 фаз. Ротор (фиг,3 и 4) состоит из полюсов внутренней 8 и периферийной 9 частей, расположенных на магнитопроводе 10.

Магнитопровод 10 (фиг,5 и 6) содержит радиальные 11 и центральный 12 немагнитные зазоры, Па фиг.5 и 6 данные зазоры выполнены в виде прорезей в теле магнитопровода.

На чертежах представлен торцовый

Ч вариант конструкции ВД, где ротор и статор выполнены в виде дисков, и внутренняя и периферийная части статора и ротора лежат соответственно в одной плоскости. Однако возможны и другие. варианты конструкции ВД например, чашеобразная, где внутренняя и периферийная части ста.тора и ротора не лежат в одной плоскости, Для чашеобразной конструкции внутренние части статора и ротора образуют основание "чаши", а периферийные части статора и ротора — соответственно боковые стенки чаши

Рассмотрим процессы, происходящие в ВД на межкоммутационном интервале, когда через инвертор к источнику питания подключены какие-либо две фазы

ВД, например А и В. Для упрощения изложения рассмотрим поочередно изменение МДС фаз А и В внутренней и периферийной частеи статора в функции от угла 8 по расточке статора.

При протекании тока по катушке фа зы А внутренней части статора (фиг,7) силовые линии магнитного поля вь ходят с поверхности полюса фазы А, входят в тело магнитопровода 10 ротора, .пройдя через последний, поток распределяется по полюсам фаз В и С периферийной части статора на угле от О

2 fi до — — (распределению магнитного потока по остальным частям периферий-. ной и внутренней части статора препятствуют радиальные и центральный немагиитные зазоры) . Пройдя по периферийной части статора 2 (фиг.1 и 2), магнитный поток выходит из полюсов фа, С, А и В периферийной части ста23 тора на угле от — — до 211 (О) (фиг.7) .

Прохожцению потока во внутреннюю часть статора препятствует немагнитный зазор 3 (фиг,1 и 2) . Выйдя из полюсов А, В и С периферийной части статора, ограниченной углом от

2 f(3- до 2Г (О) (фиг 7), магнитный по ток входит в тело магнитопровода 10 ротора (фиг.4), пройдя по последнему, входит в полюса фаэ С и В внут! 54! 72! ренней части статора (фиг.7) и, пройдя по внутренней части статора (фиг,2), замыкаются начала и концы силовых линий магнитного потока. Распределение 1 .ДС F, образованной током фазы А погюса внутренней части статора по расточке воздушного зазора внутренней части статора, представ. лено на фиг.8а, знак и величина МДС отсчитываются от поверхности магнитопровода ротора. Принято, что МДС имеет положительный знак, если силовые линии магнитного потока выходят из полюса, и отрицательный знак, если силовые линии магнитного потока входят в полюс.

При протекании тока по катушке фазы А периферийной части статора 20 (фиг.7) силовые линии выходят с поверхности полюса фазы А на угле от 71

5 до — — и, входят в тело магнитопровода 10 ротора (фиг.41, пройдя через 25 последний, поток распределяется по полюсам фаэ В и С внутренней части

5 статора на угле от Г до К рас3 пределение магнитного потока по остальным частям периферийной и внутренней части статора препятствуют радиальные и центральный немагнитные зазоры) . Пройдя по внутренней части

1 статора (фиг,2), магнитный поток выходит из пойюсов фаз С, А и В внутI 35 ренней части статора на угле от

57 до 1Г (о счет углов ведется по

t часовой стрелке) . Прохождению потока 40 в периферийную часть статора препятствует немагнитный зазор 3 (фиг.2) . . Выйдя из полюсов фаз А, В и С внут-. .ренней части статора, ограниченной

5) углом от — — до Г (фиг.7), магнитный 45 поток входит в тело магнитопровода 10 ротора (фиг.4) и, пройдя по последнему, входит в полюса фаз В и С периферийной части (фиг.7). Пройдя по периферийной части 2 статора (фиг.2), заходит в полюс фазы А периферийной части статора, где замыкаются начала и концы силовых линий магнитного гготока. Распределение РДС Г дд, образо- . 55 ванной током фазы А полюса периферийной части статора по расточке воздушного зазора периферийной части статора, представлено на фиг,8б.

Разность МДС Р вЂ” F показанная на фиг,8в, представляет собой ИДС между полюсами внутренней и периферийной частей статора как функцию угла 9 !1о расточке статора, орму этой кривой можно наглядно проследить по фиг.7, двигаясь по часовой стрелке от начального угла О. В зоне от 0 до

2Т вЂ -- все силовые линии магнитного по3 тока выходят иэ полюса внутренней части статора и входят в полюса периферийной части статора, ИДС на этом участке положительна и максимальна.

2 fi

В зоне от — — до 1!" силовые линии

3 магнитного потока как входят, так и выходят из полюсов периферийной и внутренней части статора. Суммарный поток, проходящий по этим частям полюсов, равен нулю. В зоне от 1 до

5 — - 7 rвсе силовые линии магнитного

3 потока выходят из полюса периферийной части статора и входят в полюс внутренней части статора, 1ДС на этом участке отрицательна и макси5!! мальна. В зоне от — — — до 2 (О) си3 ловые линии магнитного потока как входят, так и выходят из полюсов периферийной и внутренней частей статора, Суммарный поток, проходящий по этим частям полюсов, равен нулю и

МДС между полюсами равна нулю. Если теперь ток протекает по фазе В, подключенной встречно рассмотренной фазе А, то очевидно, что распределение

МДС фазы В вдоль расточки статора будет таким же, как и распределение

ИДС фазы А, представленной на фиг.8а, б, но кривые ЩС фазы В инверсны и

2 смещены на угол — — Г относительно

3 кривых ИДС фазы А. Отсюда результирующая кривая ЭДС, образованная фазой В, представляющая собой ИДС между полюсами внутренней и периферийной частей статора F!!8 — Р п будет

2 также инверсна и смещена на — — от3 носительно кривой F gg - F п, представленной на фиг. 8в. Кривая F 88 -

F>z представлена на фиг,8г. Суммарная

ЩС между полюсами внутренней и периферийной частей статора, образованная током, протекающим по фазам, А и

В, равна сумме МДС F!!!!-F „„(*иг.8в) 1541721 и 1 -F и (йиг.8г) и представлена кривой F ;, (фиге8д). При суммировапни 1 ДС считаем, что электромагни"тог ровод не несыщен.

Высшие пространственные гармонические порядка Ф = 2,3,4 в форме кривой

1Я(F> „отсутствуют. Кривая МДС ВД

1 I бу т иметь такую же форму на любом др ом межкоммутационном промежутке, . .пр любых других подключениях фаз ВД,. со иненньгл в звезду и подключенных инвертор к источнику .пи15 еэ ия.

За счет предлагаемого выполнения ко струкции статора и ф)тора удается по учить форму кривой МДС, приближенну> к основной гармонике, устранив

t значительные по величине пространственные гармонические составлянм ие второго и четвертого порядка. Тем самы достигается уменьшение потерь на вихревые токи в магнитопроводе рото- 25 ра, что ведет к повышению КПД.ВД. За счет улучшения Ьормы кривой 1 ДС удается повысить показатели ВД по шуму.

Формула изобретения

Вентильный электродвигатель, содержащий статор с явно выраженными полюсами, на которых размещена трехфазная обмотка якоря и ротор с полюсами, образованными постоянными магнитами чередующейся полярности, расположенными на магнитопроводе, о т лич ающийс я тем, что, с целью повышения энергетических показателей, статор и ротор выполнены каждый из внутненней и периферийной частей, обе части статора разделены кольцевым немагнитным зазором, площади внутренней и периферийной частей полюсов статора и ротора равны между собой, при этом полюса одноименных фаз внутренней и периферийной частей статора смещены друг относительно друга на угол, равный одному полюсному делению ротора, катушки указанных фаз соединены согласно, мезгниты .внутренней и периферийной частей ротора, расположенные на одном полюсном делении, имеют противоположную намагниченность, а магнитопровод ротора выполнен с центральным отверстием н радиальными вырезами.! 541721

) 54 l 721

Редактор Н.Яцола

Заказ 287 1 Тираж 438 Подписное

3НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 г,, д

Составитель А.Санталов

Техред Л. Сердюкова Корректор.С, Черни