Бесконтактная многофазная электрическая машина

 

Изобретение относится к электротехнике , в частности к синхронным машинам с коммутацией потока, и может быть использовано в качестве бесконтактного генератора переменного тока. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения режима двойного питания при увеличении коэффициента использования электрической машины. Бесконтактная многофазная электрическая машина содержит ротор 1 и статор 4. Ротор 1выполнен цилиндрическим из немагнитного сплава с запрессованными в него шихтованными магнитопроводящими пакетами 2и разделяющими их немагнитными вставками 3 с высокой электропроводностью. В пазах статора 4 уложены обмотки 5 статора и обмотки 6, 7 возбуждения. Обмотка 6 возбуждения - основная и состоит из 2 m п частей, где m - число фаз, п - количество фазных катушек каждой фазы. Каждая часть ее охватывает два зубца, принадлежащих соответствующей фазной катушке. Обмотка 7 возбуждения - дополнительная. Она состоит из 3 m п частей. В пределах обмотки 5 статора каждой фазы находятся три части дополнительной обмотки 7 возбуждения. СО с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ .РЕСПУБЛИК (я)5 Н 02 К 19/20

ГОСУДАРСТВЕН4ЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В У

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ6СТВУ (21) 4091580/63 (22) 14.07,86 (46) 30.09,91. Бюл. М 36

P1) Московский авиационный институт им.

Серго Орджоникидзе (72) Л. А. Егошкина, С. Б. Резников, С. В.

Смирнов и В. P. Чорба (53) 621.313.322(088.8) (56) Брускин Д. Э. Генераторы, возбуждаемые переменным током. — М.: Высшая школа, 1974, с. 89, рис. 4. 5. (54) БЕСКОНТАКТНАЯ МНОГОФАЗНАЯ

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к синхронным машинам с коммутацией потока, и может быть использовано в качестве бесконтактного генератора переменного тока, Цель изобретения— расширение функциональных возможностей за счет обеспечения режима двойного.. Ж 1681364 А1 питания при увеличении коэффициента использования электрической машины. Бесконтактная многофазная электрическая машина содержит ротор 1 и статор 4. Ротор

1 выполнен цилиндрическим иэ немагнитного сплава с запрессованными в него шихтованными магнитопроводящими пакетами

2 и разделяющими их немагнитными вставками 3 с высокой электропроводностью. В пазах статора 4 уложены обмотки 5 статора и обмотки 6, 7 возбуждения. Обмотка 6 возбуждения — основная и состоит из 2 m n частей. где m — число фаз, n — количество фазных катушек каждой фазы. Каждая часть ее охватывает два зубца, принадлежащих соответствующей фазной катушке. Обмотка

7 возбуждения — дополнительная. Она состоит из 3 m . n частей. В пределах обмотки

5 статора каждой фазы находятся три части дополнительной обмотки 7 возбуждения.

1681364

Средняя часть этой обмотки охватывает два зубца, крайние части — по одному зубцу, Соседние части обмоток 6, 7 возбуждения соединены между собой последовательновстречно. Фазная катушка состоит из пяти включенных последовательно-согласно кольцевых секций, намотанных вокруг спинки статора 4, Зубцовое деление зубца статора 4 соответствует по расточке

X /2 an. градусам. Между каждыми соседними фазными катушками обмоток 5 статоИзобретение относится к электротехнике, в частности к синхронным машинам с коммутацией потока, и может быть использовано в качестве бесконтактного генератора переменного тока, Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет обеспечения режима двойного питания при увеличении коэффициента использования электрической машины.

На фиг. 1 показана часть развертки активной зоны машины, соответствующая одной из фазных катушек статора при четырех различных положениях ротора; на фиг. 2 — развертка всей активной зоны бесконтактной многофазной электрической машины при m=-3, п=1, К=2, где m — число фаз, fl — количество фазных катушек каждой фазы, К вЂ” коэффициент; на фиг. 3 — зависимоСти потокосцеплений от положения ротора одной из фазных катушек статора с магнитными потоками обеих обмоток возбуждения; на фиг, 4 — возможная конструкция бесконтактной многофазной электрической машины при m=3, n=1, К=-2, Бесконтактная многофазная электрическая машина содержит ротор 1, состоящий из легкого немагнитного материала с запрессованными в него шихтованными магнитопроводящими пакетами 2 и разделяющими их немагнитными вставками 3 из материала с высокой электропроводностью, статор 4, в пазах которого уложена обмотка 5 статара, mn фазных катушек (А, В, С) которой расположены в пяти пазах статора 4 каждая, основную обмотку 6 возбуждения, состоящую из 2 mn частей, каждая из которых уложена в пазы обмотки 5 статора и охватывает по два зубца, принадлежащих соответствующей фазной катушке, дополнительную обмотку 7 возбуждения, состоящую из 3 тп частей, в пределах каждой фазы уложены три части дополнительной обмотки 7 возбуждения, причем средняя

35 ра расположены два дополнительных зубца 8 статора 4, магнитно-разделенные между собой. Зубцовое деление каждого зубца 8 по расточке соответствует углу

О=2л;/2m эл, градусов, где К вЂ” натуральное число, не кратное m. Ширина каждого пакета ротора 1 по расточке соответствует 2 кэл. градусам. Число пакетов ротора 1 равно n(m+K/2) и должно быть натуральным числом, 4 ил. часть охватывает два зубца, а крайние — по одному зубцу статора 4, между каждыми соседними фазными катушками расположены два дополнительных зубца 8 статора 4, разделенных дополнительным пазом, в который уложен кольцевой короткозамкнутый виток 9, намотанный вокруг спинки статора

Выводы обмоток на фиг. 2 и 4 не показаны, Машина работает следующим образом, При вращении ротора 1 потоки возбуждения Ф 6 основной обмотки 6 возбуждения и потоки Фт дополнительной обмотки 7 возбуждения пронизывают катушки обмоток 5 статора (фиг. 1), периодически изменяясь по величине и направлению, а магнитные проводимости для потоков возбуждения Ф6 и Ф7остаются постоянными и не зависят от мгновенного положения ротора 1. Конструкцией машины обеспечивается необходимый сдвиг между фазными катушками (А, В, С) обмотки 5 статора, равный 2 О{фиг, 2).

При протекании тока по обмоткам 6, 7 возбуждения при положении ротора 1,1 и

1.3 (фиг. 1; 3) в наведении ЭДС в катушках обмотки 5 статора участвует лишь поток возбуждения Ф6 основной обмотки 6 возбуждения. При повороте ротора 1 на одно зубцовое деление статора 4 (90 эл. град.), т. е. при положении ротора 1.2 и 1.4 (фиг. 1; 3), в катушках обмотки 5 статора ЭДС наводится лишь потоком Ф7 дополнительной обмотки 7 возбуждения, равным по величине и противоположным по направлению потоку Ф6.

Магнитные потоки, созданные обеими обмотками 6, 7 возбуждения, имеют взаимный пространственный сдвиг на л/2 эл. рад и соответствующий временной сдвиг на четверть периода Т=2 л/м, При вращении ротора 1 с угловой частотой мсуммарный

1681364 магнитный поток, Ф пронизывающий катушки обмотки 5, будет иметь вид г р.у() +6osi (+ t) ц) co з(4) ) =

Bin (cJ t ° Vi где р=агсз1п Фро/% .

Согласно (1) при питании обеих обмоток

6, 7 возбуждения постоянным током и вращении ротора 1 суммарный магнитный поток Ф» в катушках обмотки статора будет измеряться по гармоническому закону с частотой и, что соответствует нормальному синхронному режиму работы машины.

При питании обеих обмоток 6, 7 возбуждения переменными токами с частотой в, сдвинутыми по фазе на четверть периода — 3в = 1г sin(er t), чт = Ig сов(вг t), где в и 1 — токи возбуждения. суммарный магнитный поток Ф» участвующий в наведении

ЭДС в обмотках 5 статора, будет вращаться относительно ротора 1 с частотой йм, а относительно статора — с частотой (в + а ) .

Если i6 = If cos((dr t) и! т = If sin(04 t),то суммарный поток Ф будет вращаться относительно статора 4 с частотой (N — Nr) .

Циклическая частота ЭДС в обмотках 5 статора будет пропорциональна сумме {разности) частот ви вг.

Регулируя частоту оН таким образом, что при любой частоте вращения ротора 1 частота а поля возбуждения и статора синхронны, можно получить асинхронизированный синхронный режим работы машины.

Если якорную обмотку машины подключить к m-фазной сети переменного тока, а обмотки возбуждения закоротить или замкнуть на сопротивление, то машина будет работать в асинхронном режиме.

Формула изобретения

Бесконтактная многофазная электрическая машина, состоящая из ротора и статора, в пазах которого уложены обмотка возбуждения и обмотка статора, m n фазных катушек которой. где m — число фаз, n— количества фазных катушек каждой фазы, распределены по окружности статора со сдвигом на угол 2 О эл. град., о т л и ч а ю5 щ а я с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения режима двойного питания при увеличении коэффициента использования электрической машины, фазная катушка со10 стоит из пяти включенных последовательносогласно кольцевых секций, намотанных вокруг спинки статора и расположенных в пяти его пазах, зубцовое деление зубца статора соответствует по расточке к/2 эл.

15 град, между каждыми соседними фазными катушками расположены два дополнительных зубца, магнитно-разделенных между собой, зубцовое деление каждого иэ которых соответствует по расточке углу

20 О =2л/2в зл. град, где К вЂ” натуральное число, не кратное m, обмотка возбуждения содержит основную и дополнительную, основная обмотка состоит из 2 m n частей, каждая из которых охватывает по два зубца, 25 принадлежащих соответствующей фазной катушке, дополнительная обмотка состоит из 3 m . n частей, в пределах обмотки статора каждой фазы находятся три части дополнительной обмотки возбуждения, причем

30 средняя ее часть охватывает два зубца, а крайние части — по одному зубцу, соседние части обеих обмоток возбуждения соединены между собой последовательно-встречно. ротор выполнен цилиндрическим из немаг35 нитного материала с запрессованными в него шихтованными магнитопроводящими пакетами, разделенными немагнитными вставками из материала с высокой электропроводностью, при этом ширина каждого

40 пакета ротора по расточке соответствует 2х эл. град, а число пакетов ротора равно и (m+K/2) и должно быть натуральным числом.

1681364

1681364

Рог.2

Составитель Н,Дьяков

Редактор А,Маковская Техред М.Моргентал Корректор О.Кравцова

Заказ 3315 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

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