Бесконтактная электрическая машина

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автономном электрооборудовании в качестве источника постоянного или переменного тока, а именно - вентильных генераторов постоянного или переменного тока, а также в качестве электромагнитной части бесконтактного двигателя постоянного или переменного тока. Сущность изобретения состоит в том, что предлагаемая бесконтактная электрическая машина содержит статор, на зубцах которого намотана m-фазная обмотка, и ротор с 2р чередующимися полюсами. Число зубцов статора Z кратно m. Причем число Z и число полюсов ротора 2p выбираются такими, чтобы разница между ними была ±l, где l - минимальное целое число. Согласно изобретению, соотношение между активной длиной ротора L, его диаметром D и числом равномерно расположенных зубцов статора Z определяется как при Z = 2p ± l. Технический результат от использования данного изобретения состоит в том, что оно позволяет повысить эффективность использования бесконтактной электрической машины за счет улучшения применения активных материалов. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автономном электрооборудовании в качестве источника постоянного или переменного тока (вентильные генераторы постоянного или переменного тока), а также в качестве электромагнитной части бесконтактного двигателя постоянного или переменного тока.

Известны бесконтактные электрические машины - аналоги с улучшенным использованием активных материалов за счет рационального выполнения активных частей машины с помощью чередования листов из магнитомягкого материала с листами из немагнитного материала в полюсном секторе или путем смещения плоскостей симметрии пазов относительно плоскостей аксиальных сечений ротора [1, 2] .

Кроме того, известны вентильные электрические машины (ВЭМ) с улучшенным использованием активных материалов за счет определенного соотношения числа зубцов статора Z и полюсов ротора р [3]. При этом использование активных материалов в ВЭМ с постоянными магнитами определяется соотношением между активной длиной ротора L и его диаметром D при необходимом числе полюсов 2р: где р - число пар полюсов.

Однако данное соотношение оценивает ВЭМ достаточно приближенно, а кроме того, делает акцент на роторы с тангенциально намагниченными полюсами, не затрагивая всех конструктивных исполнений ВЭМ.

Прототипом данного изобретения служит бесконтактная электрическая машина магнитоэлектрического типа [4] с числом зубцов статора Z, кратным числу фаз m, и числом полюсов ротора 2р, выбранными такими, чтобы разница между ними была ±l, где l - минимальное целое число, a m - фазная обмотка, представляющая обмотку, каждая фаза которой состоит из l катушечных групп и намотана так, чтобы направление намотки на зубцах статора чередовались внутри каждой катушечной группы и чтобы на зубцах одной фазы, сдвинутых на 180^o/l, а сдвиг между фазами как α_m = π/m при m = 21; где l=1,2,...

Недостатком этой машины является то, что при проектировании вариантов конструктивных исполнений бесконтактной электрической машины соотношение из аналога [3] не позволяет полностью использовать активный объем машины при заданной механической характеристике.

Предлагаемое решение лишено указанного недостатка.

Целью изобретения является повышение эффективности использования бесконтактной электрической машины за счет улучшения применения активных материалов в машине при необходимом соотношении активной длины ротора L, его диаметра D и числа зубцов статора Z.

Для бесконтактной электрической машины общим критерием оптимизации активного объема машины является отношение при
S_n = πDh_nK_м (3)


где S_n - площадь паза;
L - длина ротора;
D - диаметр ротора;
L_ср - средняя длина витка статора;
V_a - активный объем машины;
К_м - коэффициент заполнения паза.

Подставляя в формулу (2) выражения (3), (4), (5), получим

и

отсюда

при Z = 2p ± l,
где l - минимальное целое число;
p - число пар полюсов.

Это соотношение между активной длиной ротора L, его диаметром D и числом равномерно расположенных зубцов статора Z позволяет повысить эффективность использования бесконтактной электрической машины за счет улучшения применения активных материалов.

На чертеже a), б) показаны основные элементы конструкции бесконтактной электрической машины, изготовленные в соответствии с предложенным изобретением, и обозначены: 1 - статор, 2 - зубцы статора, 3 - обмотка, 4 - ротор, L - длина ротора, D - диаметр ротора. Отношение между активной длиной ротора L, его диаметром D и числом зубцов статора Z, являющееся объектом изобретения, приведено в описании.

Источники информации
1. Патент РФ 904129, Н 02 К 21/14, оп. 29.02.80.

2. Патент РФ 1495908, Н 02 К 1/06, 21/28, оп. 02.06.83.

3. Патент РФ 1830174, Н 02 К 1/27, 29/00, оп. 23.07.93.

4. Патент РФ 2143777, Н 02 К 1/06, оп. 06.10.98.

Формула изобретения

Бесконтактная электрическая машина, содержащая статор с Z равномерно расположенными зубцами, на которых размещена m-фазная обмотка, и ротор с 2р чередующимися полюсами, причем число зубцов статора Z, кратное числу фаз m, и число полюсов ротора 2р выбираются такими, чтобы разница между ними была ±l, где l - минимальное целое число, отличающаяся тем, что соотношение между активной длиной ротора L, его диаметром D и числом равномерно расположенных зубцов статора Z определяется как

при Z = 2р ± l,
где l - минимальное целое число;
р - число пар полюсов.

РИСУНКИ

Рисунок 1