Синхронный электродвигатель
Владельцы патента RU 2356155:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева (RU)
Изобретение относится к области электротехники, в частности к синхронным электродвигателям с постоянными магнитами, и может быть использовано в промышленных, транспортных и электромеханических системах. Предлагаемый синхронный электродвигатель содержит корпус, пакет статора с зубцами и с многофазной обмоткой, чередующиеся коаксиальные полые цилиндры ротора и статора, состоящие из ферромагнитных и немагнитных элементов, расположенных вдоль оси вращения, и вал. При этом согласно данному изобретению в электродвигатель введен внутренний статор, имеющий постоянные магниты, намагниченные тангенциально и встречно и расположенные радиально между полюсными наконечниками, имеющими зубцы на внешних цилиндрических поверхностях, зубцы на соседних полюсных наконечниках сдвинуты на половину зубцового деления относительно друг друга, а ширина зубцов и пазов одинаковая, зубцы статора и ферромагнитные элементы полых цилиндров статора повторяют угловое положение зубцов полюсных наконечников, а ферромагнитные элементы полых цилиндров ротора, которые механически связаны с валом, имеют ту же угловую ширину, что и зубцы статора, но расположены они равномерно по всем цилиндрам. Технический результат - улучшение массогабаритных показателей и динамических характеристик синхронных двигателей. 4 ил.
Изобретение относится к электротехнике, в частности к синхронным электродвигателям с постоянными магнитами, и может быть использовано в промышленных, транспортных и приборных электромеханических системах.
Известен синхронный реактивный двигатель, содержащий корпус, вал, статор с числом полюсов 2р=4, в пазах которого размещена трехфазная обмотка, и ротор с четырьмя большими зубцами (Ф.М.Юферов "Электрические машины автоматических устройств". Москва, "Высшая школа", 1988 г.) - [1].
Недостатком таких двигателей являются низкие массогабаритные показатели.
Наиболее близким к заявленному электродвигателю по составу и функциональным признакам является синхронный электродвигатель, содержащий корпус, пакет статора с зубцами и с многофазной обмоткой, чередующиеся коаксиальные полые цилиндры ротора и статора, состоящие из ферромагнитных и немагнитных элементов, расположенных вдоль оси вращения и вал (заявка №2006142111 от 2.11.2006 с решением о выдаче патента от 22.08.2007 на изобретение «Синхронный электродвигатель») - [2].
Недостатком данного электродвигателя являются низкие массогабаритные показатели и плохие динамические характеристики.
Технический результат, на достижение которого направлено заявленное изобретение, заключается в улучшении массогабаритных показателей и динамических характеристик синхронных электродвигателей.
Технический результат достигается тем, что в синхронный электродвигатель, содержащий корпус, пакет статора с зубцами и с многофазной обмоткой, чередующиеся коаксиальные полые цилиндры ротора и статора, состоящие из ферромагнитных и немагнитных элементов, расположенных вдоль оси вращения, и вал, введен внутренний статор, имеющий постоянные магниты, намагниченные тангенциально и встречно и расположенные радиально между полюсными наконечниками, имеющими зубцы на внешних цилиндрических поверхностях, при этом зубцы на соседних полюсных наконечниках сдвинуты на половину зубцового деления относительно друг друга, а ширина зубцов и пазов одинаковая, причем зубцы статора и ферромагнитные элементы полых цилиндров статора повторяют угловое положение зубцов полюсных наконечников, а ферромагнитные элементы полых цилиндров ротора, которые механически связаны с валом, имеют ту же угловую ширину, что и зубцы статора, но расположены они равномерно по всем цилиндрам.
Сущность заявленного изобретения поясняется на фиг.1-4, где
фиг.1 - поперечное сечение синхронного электродвигателя;
фиг.2 - продольное сечение синхронного электродвигателя;
фиг.3 - магнитная индукция в рабочем зазоре;
фиг.4 - ферромагнитные элементы статора и ротора.
Здесь: 1 - спинка статора, 2 - корпус, 3 - зубцово-пазовая зона, 4 - трехфазная обмотка, 5 - полые цилиндры статора, 6 - полые цилиндры ротора, 7 - постоянные магниты, 8 - полюсные наконечники, 9 - вал, 10, 11 - немагнитные диски.
Синхронный двигатель имеет шихтованный магнитопровод со спинкой статора 1, крепящийся к корпусу 2 и имеющий зубцово-пазовую зону 3, где уложена трехфазная обмотка 4. Полые цилиндры статора 5 и ротора 6 имеют чередующиеся полосы из ферромагнитного и немагнитного материалов, расположенные параллельно оси вращения и закрепленные немагнитными элементами 10 и 11 на корпус и вал 9 соответственно. Имеются четыре постоянных высококоэрцитивных магнита 7, намагниченных тангенциально. На них опираются полюсные наконечники 8 в виде секторов. Магниты 7 и полюсные наконечники 8 закреплены на статоре и неподвижны.
Число полюсов обмотки двигателя вдвое превышает число полюсов, созданных постоянными магнитами на полюсных наконечниках. На фиг.1 показан случай, когда обмотка статора создает магнитное поле, имеющее 8 полюсов, а постоянные магниты создают 4 полюса, обращенные к рабочему зазору.
На цилиндрических поверхностях полюсных наконечников 8, обращенных к рабочему зазору, имеются малые зубцы, причем зубцы на соседних наконечниках сдвинуты на половину зубцового деления. Ширина зубцов и пазов одинаковая. На поверхности зубцово-пазовой зоны 3, обращенной к рабочему зазору, имеются зубцы, повторяющие угловое положение зубцов полюсных наконечников и ферромагнитных элементов полого цилиндра 5.
Полые цилиндры 6 ротора имеют чередующиеся элементы из ферромагнитного и немагнитного материалов, причем ферромагнитные элементы имеют ту же угловую ширину, что и зубцы статора, но расположены они равномерно по всем цилиндрам.
Электродвигатель работает следующим образом. Постоянные магниты создают в рабочих зазорах магнитную индукцию, постоянную под каждым полюсным наконечником. При подаче на обмотку статора трехфазной системы напряжений возникает вращающееся магнитное поле, по форме близкое к синусоидальному, которое накладывается на поле постоянных магнитов (фиг.3). В одних местах магнитная индукция возрастает по модулю, в других - убывает. В зонах, где магнитная индукция больше созданной постоянными магнитами, ферромагнитные элементы полых цилиндров 3 устанавливаются по радиусу с зубцами и элементами статора (фиг.4). В результате полые цилиндры ротора вращаются.
Благодаря введению внутреннего статора с постоянными магнитами полюсными наконечниками получен синхронный электродвигатель с улучшенными массогабаритными и динамическими характеристиками.
Синхронный электродвигатель, содержащий корпус, пакет статора с зубцами и с многофазной обмоткой, чередующиеся коаксиальные полые цилиндры ротора и статора, состоящие из ферромагнитных и немагнитных элементов, расположенных вдоль оси вращения, и вал, отличающийся тем, что введен внутренний статор, имеющий постоянные магниты, намагниченные тангенциально и встречно и расположенные радиально между полюсными наконечниками, имеющими зубцы на внешних цилиндрических поверхностях, при этом зубцы на соседних полюсных наконечниках сдвинуты на половину зубцового деления относительно друг друга, а ширина зубцов и пазов одинаковая, причем зубцы статора и ферромагнитные элементы полых цилиндров статора повторяют угловое положение зубцов полюсных наконечников, а ферромагнитные элементы полых цилиндров ротора, которые механически связаны с валом, имеют ту же угловую ширину, что и зубцы статора, но расположены они равномерно по всем цилиндрам.
