Система возбуждения электрической машины

 

Изобретение относится к области электротехники, а именно - к электрическим машинам с постоянными магнитами на роторе. Сущность изобретения состоит в том, что система возбуждения содержит установленные по окружности постоянные магниты, полюсы 1 из магнитомягкого материала между ними, кольцевой постоянный магнит 4 со стороны вала, примыкающий к внутренней поверхности полюсов 1 и магнитов, а также постоянные магниты 5 в виде дисков, установленные по торцам полюсов 1. Согласно данному изобретению, внутри кольцевого постоянного магнита коаксиально с ним расположен элемент 6 из магнитомягкого материала, а с торцевых сторон постоянных магнитов в виде дисков, установлены диски 7 из магнитомягкого материала. Изобретение обеспечивает уменьшение расхода материала постоянных магнитов практически без ухудшения характеристик машины, а также снижение помех. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электрическим машинам с постоянными магнитами на роторе, и может быть использовано в системах возбуждения синхронных двигателей и генераторов.

Известна система возбуждения электрической машины (1) коллекторного типа, выполненная в виде чередующихся по расточке якоря полюсов из магнитомягкого материала и тангенциально намагниченных постоянных магнитов, расположенных таким образом, что магнитный поток, создаваемый постоянными магнитами, суммируется в магнитомягких полюсах. Между системой чередующихся полюсов, постоянных магнитов и валом расположена немагнитная втулка, уменьшающая потоки рассеяния постоянных магнитов через вал, обычно выполненный из магнитомягкого материала, которые замыкаются через магнитомягкие полюсы и боковые стороны постоянных магнитов, достигая при этом существенных значений по отношению к рабочему потоку.

Однако в таких конструкциях имеет место неполное использование свойств постоянных магнитов и, как следствие, существенное завышение их массы, что ухудшает массогабаритные показатели электрической машины.

Из известных решений наиболее близкой по технической сущности и совокупности признаков к данному изобретению является система возбуждения (2), которая содержит кольцевой постоянный магнит, установленный на втулке из немагнитного материала, равномерно расположенные по окружности тангенциально намагниченные постоянные магниты, чередующиеся с полюсами из магнитомягкого материала, и торцевые диски из магнитотвердого материала.

Полюса из магнитомягкого материала со всех сторон с торцов, по окружности со стороны вала и по тангенциальным поверхностям охвачены постоянными магнитами, что уменьшает потоки рассеяния и увеличивает удельную мощность электрической машины.

Однако эта конструкция требует дорогостоящего материала постоянных магнитов, установки бандажей для обеспечения необходимой прочности при работе машины, что усложняет конструкцию. Кроме того, наличие полей рассеяния с торцевых дисков создает внешние помехи.

Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в уменьшении расхода материала постоянного магнита практически без ухудшения характеристик машины, снижении магнитных помех.

Указанная техническая задача достигается тем, что в известной системе возбуждения электрической машины, содержащей равномерно размещенные по окружности постоянные магниты и чередующиеся с ними полюсы из магнитомягкого материала, установленный со стороны вала кольцевой постоянный магнит, примыкающий к внутренним поверхностям чередующихся полюсов и постоянных магнитов и установленные по торцам полюсов постоянные магниты в виде дисков, внутри кольцевого постоянного магнита коаксиально с ним расположен элемент из магнитомягкого материала, а с торцевых сторон постоянных магнитов в виде дисков установлены диски из магнитомягкого материала.

Кроме того, расположенный внутри кольцевого магнита элемент выполнен в виде многогранной втулки, вершины которой расположены по средней линии постоянных магнитов.

Существо изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлены схемы возбуждения для радиальной машины (а поперечный разрез, б - продольный), на фиг.2 показано направление силовых линий при помещении магнитной системы в расточку якоря (а поперечный, б продольный).

Система возбуждения содержит полюсы 1 из магнитомягкого материала, равномерно расположенные по окружности расточки якоря, чередующиеся с тангенциально намагниченным постоянным магнитом 2. Со стороны вала 3 расположен кольцевой постоянный магнит 4, примыкающий к полюсам 1, по торцам которых имеются диски постоянного магнита 5. Толщина кольцевого постоянного магнита 4 выбрана равной половине тангенциального постоянного магнита 2. Внутри кольцевого постоянного магнита 4 коаксиально с ним расположен слой 6 из магнитомягкого материала в виде многогранной втулки, вершины которой расположены на средней линии тангенциально намагниченного постоянного магнита 2. Диски постоянного магнита 5 имеют толщину, равную толщине кольцевого постоянного магнита 4. И с торцевых сторон дополнительно охвачены дисками 7 из магнитомягкого материала, толщина которых выбирается из условия его ненасыщенного состояния. Системы возбуждения устанавливается в расточку якоря 8 через рабочий зазор 9.

Система возбуждения работает следующим образом.

При установке системы в рассточку якоря 8, магнитный поток, создаваемый постоянными магнитами 2, 4, 5, суммируется в магнитомягких полюсах 1 и через два рабочих зазора 9 якорь 8 возвращается в другой полюс системы. Далее магнитные потоки разделяются, часть проходит через тангенциальный магнит 2, часть через кольцевой магнит 4 и магнитомягкую втулку 6, часть через торцевые диски магнита 5 и магнитомягкие диски 7. Потоки рассеяния вытеснены в область между полюсами 1 (Фs₁) и частично в область под лобовыми частями обмоток (Фs₂). Таким образом, отсутствуют потоки рассеяния с поверхностей, перпендикулярных рабочему зазору 9 и поверхности, обращенной к валу 3.

Наличие магнитопроводящего слоя 6 на поверхностях постоянных магнитов позволяет эффективно использовать материал постоянных магнитов за счет постоянства средней магнитной линии по своему объему постоянных магнитов, что уменьшает внешние помехи.

Применение предлагаемой системы возбуждения в электрических машинах позволит снизить их удельную массу источников.

Формула изобретения

1. Система возбуждения электрической машины, содержащая равномерно размещенные по окружности постоянные магниты и чередующиеся с ними полюсы из магнитомягкого материала, установленный со стороны вала кольцевой постоянный магнит, примыкающий к внутренним поверхностям чередующихся полюсов и постоянных магнитов, и установленные по торцам полюсов постоянные магниты в виде дисков, отличающаяся тем, что внутри кольцевого постоянного магнита коаксиально с ним расположен элемент из магнитомягкого материала, а с торцевых сторон постоянных магнитов в виде дисков установлены диски из магнитомягкого материала.

2. Система возбуждения по п. 1, отличающаяся тем, что расположенный внутри кольцевого магнита элемент из магнитомягкого материала выполнен в виде многогранной втулки, вершины которой расположены по средней линии постоянных магнитов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2