Бесконтактная редукторная магнитоэлектрическая машина с полюсным зубчатым индуктором
Изобретение относится к области электротехники и в частности - к низкооборотным высокомоментным электрическим двигателям, электроприводам и генераторам, касается особенностей конструктивного исполнения бесконтактных магнитоэлектрических машин с электромагнитной редукцией и может быть использовано в системах автоматики, в качестве мотор-колес, мотор-барабанов, стартер-генераторов, электроусилителей руля, прямых приводов в бытовой технике, электроприводов бетоносмесителей, грузоподъемных механизмов, ленточных транспортеров, насосов для перекачки жидкостей, механизмов с высокими моментами на валу и низкими частотами его вращения, а также в качестве ветрогенераторов, гидрогенераторов, высокочастотных электрических генераторов и синхронных генераторов преобразователей частоты. Предлагаемая бесконтактная редукторная магнитоэлектрическая машина с полюсным зубчатым индуктором содержит статор, сердечник якоря которого набран из изолированных листов электротехнической стали с высокой магнитной проницаемостью и имеет явно выраженные полюса, на внутренней поверхности которых выполнены элементарные зубцы, катушечную m-фазную обмотку якоря, каждая катушка которой размещена на соответствующем явно выраженном полюсе якоря по одной на каждом полюсе, и ротор, содержащий индуктор с симметрично распределенными по цилиндрической поверхности зубчатыми полюсами с одинаковым числом элементарных зубцов на каждом полюсе, между зубчатыми полюсами индуктора располагаются постоянные магниты, намагниченные в тангенциальном направлении. При этом необходимо соблюдение определенных соотношений между числом явно выраженных полюсов якоря, числом элементарных зубцов на явно выраженном полюсе якоря, числом явно выраженных полюсов якоря в фазе, общим числом зубцов якоря, числом зубчатых полюсов индуктора, общим числом зубцов индуктора, числом элементарных зубцов на зубчатом полюсе индуктора и числом фаз m-фазной обмотки якоря бесконтактной редукторной магнитоэлектрической машины с полюсным зубчатым индуктором. Технический результат, достигаемый при использовании данного изобретения, состоит в обеспечении высоких энергетических и эксплуатационных показателей, большого удельного вращающего момента на валу и высокой электромагнитной редукции частоты вращения в режиме электрического двигателя, а также большой удельной мощности при высоких частотах ЭДС в режиме электрического генератора. 9 з.п. ф-лы, 11 ил., 1 табл.
Описание изобретения
Изобретение относится к электротехнике, в частности к низкооборотным высокомоментным электрическим двигателям, электроприводам и генераторам, касается конструктивного исполнения бесконтактных магнитоэлектрических машин с электромагнитной редукцией и может быть использовано в системах автоматики, в качестве мотор-колес, мотор-барабанов, стартер-генераторов, электроусилителей руля, прямых приводов в бытовой технике (электромясорубки, электросоковыжималки, стиральные машины и пр.), электроприводов бетоносмесителей, грузоподъемных механизмов, ленточных транспортеров, насосов для перекачки жидкостей, механизмов с высокими моментами на валу и низкими частотами вращения вала, а также в качестве ветрогенераторов, гидрогенераторов, высокочастотных электрических генераторов и синхронных преобразователей частоты.
Известен бесколлекторный синхронный генератор с постоянными магнитами (Патент RU, 2303849 С1, МПК H02K 21/18, H02K 21/14, автор: Шкондин В.В.), содержащий, по крайней мере, одну круговую секцию, включающую ротор с круговым магнитопроводом, на котором с одинаковым шагом закреплено четное количество постоянных магнитов, образующих два параллельных ряда полюсов с продольно и поперечно чередующейся полярностью, статор, несущий четное число подковообразных электромагнитов, расположенных попарно напротив друг друга, устройство для выпрямления электрического тока, где каждый из электромагнитов имеет по две катушки с последовательно встречным направлением обмотки, при этом каждая из катушек электромагнитов расположена над одним из параллельных рядов полюсов ротора и количество полюсов в одном ряду n удовлетворяет соотношению n=10+4·k, где k - целое число, принимающее значения 0, 1, 2, 3 и т.д. Недостатком аналога является сложность конструкции и невысокие энергетические показатели, обусловленные нерациональным использованием полезного объема машины.
Известна индукторная электрическая машина (Патент RU, 2009599 С1, МПК 5 H02K 19/06, H02K 19/24, авторы: Жуловян В.В.; Новокрещенов О.И.; Шаншуров Г.А.), содержащая явнополюсный с числом полюсов Z0 зубчатый статор с многофазной катушечной обмоткой, каждая катушка которой размещена на одном полюсе статора, безобмоточный ферромагнитный зубчатый ротор и преобразователь, к которому подключена обмотка статора, статор и ротор выполнены с четными и не равными друг другу числами зубцов и каждая фаза обмотки выполнена из р встречно включенных катушек, размещенных со сдвигом на двойное полюсное деление 2·τ, где p - число четное, 2·τ=Z0/p.
Известен синхронный редукторный двигатель (Патент RU, 2054220 С1, МПК 6 H02K 37/00, H02K 19/06, авторы: Шевченко А.Ф.; Калужский Д.Л.), содержащий ротор с Zp зубцами и статор с 4·р полюсами (р=1, 2, 3,…), на внутренней поверхности которых выполнены элементарные зубцы по Zs зубцов на каждом полюсе, причем Zr=4·p-(Zs+K)±р (где K=0, 1, 2, … - целое число), в большие пазы между полюсами уложены катушки однофазной обмотки по одной на каждом полюсе, катушки, расположенные на одноименных полюсах с номерами, различающимися на 4, соединены последовательно "конец" с "началом" и образуют четыре ветви, "конец" первой ветви, образованной 1, 5, …, 1+4·(р-1) катушками, соединен с "началом" третьей ветви, образованной 3, 7, …, 3+4·(р-1) катушками, и точка соединения этих ветвей подключена к первому выводу обмотки, "конец" второй ветви, образованной 2, 6, …, 2+4·(р-1) катушками, соединен с "началом" четвертой ветви, образованной 4, 8, …, 4+4·(р-1) катушками, и точка соединения этих ветвей через последовательно включенный конденсатор также подключена к первому выводу, а ко второму выводу подключены два диода таким образом, что с анодом первого из них соединены первая и четвертая ветви, а с катодом второго диода - вторая и третья ветви.
Недостатком описанной индукторной электрической машины и синхронного редукторного двигателя являются невысокие энергетические показатели. Кроме этого, указанные технические устройства чаще всего выполняют с малыми воздушными зазорами, что затрудняет их изготовление при массовом (серийном) производстве.
Известен принятый за прототип синхронный электродвигатель (Патент RU, 2059994 С1, МПК 6 H02K 19/12, автор: Шевченко А.Ф.), содержащий статор с явно выраженными полюсами, на которых расположена m-фазная обмотка, выполненная в виде катушек, расположенных в 2·m·k равных чередующихся зонах по одной катушке на полюс, где k=1, 2, 3, …, а в каждой фазной зоне размещены n катушек, где n=2, 3, 4, …, принадлежащих одной фазе, катушки в фазных зонах, расположенные на соседних полюсах, соединены встречно, катушки в фазных зонах, расположенные через 180°/k при n - нечетном, соединены согласно, при n - четном соединены встречно, а числа полюсов статора и ротора отличаются на 2·k, и активный ротор с чередующейся полярностью полюсов. Недостатком описанного синхронного электродвигателя является отличие числа полюсов статора и ротора только на 2·k, что уменьшает возможные применения данного устройства. Кроме того, прототип имеет меньший по сравнению с заявляемым изобретением удельный (отнесенный к массе активных материалов) момент на валу.
Целью настоящего изобретения является создание новой, технологичной, надежной в эксплуатации, высокоремонтопригодной конструкции бесконтактной редукторной магнитоэлектрической машины с полюсным зубчатым индуктором.
Задачей настоящего изобретения является оптимальный выбор числа явно выраженных полюсов якоря и числа зубчатых полюсов индуктора, числа явно выраженных полюсов якоря в фазе, общего числа зубцов якоря и общего числа зубцов индуктора, числа элементарных зубцов на явно выраженном полюсе якоря и числа элементарных зубцов на зубчатом полюсе индуктора при выполнении сосредоточенной на явно выраженных полюсах якоря m-фазной катушечной обмотки якоря и индуктора с постоянными магнитами бесконтактной редукторной магнитоэлектрической машины с полюсным зубчатым индуктором.
Техническим результатом настоящего изобретения является получение высоких энергетических показателей и большого удельного вращающего момента на валу при высокой электромагнитной редукции частоты вращения в режиме электрического двигателя и при большой удельной мощности и высокой электромагнитной редукции частоты ЭДС в режиме электрического генератора и высоких эксплуатационных характеристик бесконтактной редукторной магнитоэлектрической машины с полюсным зубчатым индуктором.
С целью достижения задачи и технического результата изобретения статор содержит шихтованный сердечник якоря с явно выраженными полюсами, на внутренней поверхности которых выполнены элементарные зубцы, катушечную m-фазную обмотку якоря, каждая катушка которой размещена на соответствующем явно выраженном полюсе якоря по одной на полюсе, ротор содержит индуктор с симметрично распределенными по цилиндрической поверхности зубчатыми полюсами с одинаковым числом элементарных зубцов на каждом полюсе, между зубчатыми полюсами индуктора располагаются постоянные магниты для возбуждения индуктора, постоянные магниты намагничены в тангенциальном направлении и прилегают своими полюсами к полюсам индуктора таким образом, что с одним и тем же полюсом индуктора соприкасаются постоянные магниты полюсами одной и той же полярности, при этом все элементарные зубцы одного полюса индуктора оказываются намагниченными в радиальном направлении в сторону воздушного зазора одной полярности, а все элементарные зубцы соседнего полюса индуктора оказываются намагниченными в радиальном направлении в сторону воздушного зазора другой полярности. Зубчатые полюса индуктора и постоянные магниты крепятся к немагнитной втулке или немагнитному валу (при малых диаметрах ротора).
При применении бесконтактной редукторной магнитоэлектрической машины с полюсным зубчатым индуктором в качестве синхронного электрического двигателя питание обмотки якоря осуществляется:
- от m-фазного источника переменного напряжения постоянной частоты,
- от m-фазного источника переменного напряжения регулируемой частоты,
- от однофазного источника переменного напряжения при помощи фазосдвигающего элемента,
- от источника постоянного напряжения посредством управляемого инвертора, подающего синусоидальное напряжение на фазы обмотки якоря в зависимости от показаний датчика углового положения ротора для достижения максимального вращающего момента.
При применении бесконтактной редукторной магнитоэлектрической машины с полюсным зубчатым индуктором в качестве двигателя постоянного тока с независимым возбуждением питание обмотки якоря осуществляется прямоугольными импульсами напряжения от электронного коммутатора по определенному алгоритму в зависимости от показаний датчика углового положения ротора для достижения максимального вращающего момента.
Бесконтактная редукторная магнитоэлектрическая машина с полюсным зубчатым индуктором может также работать в качестве синхронного m-фазного генератора синусоидальной ЭДС и в качестве синхронного m-фазного генератора переменной ЭДС прямоугольной формы без постоянной составляющей.
В настоящем изобретении индуктор является ротором, а якорь - статором. Возможны исполнения бесконтактной редукторной магнитоэлектрической машины с полюсным зубчатым индуктором с внешним якорем и внутренним индуктором, с внутренним якорем и внешним индуктором.
Сущность изобретения поясняется чертежами:
фиг.1 - общий вид бесконтактной редукторной магнитоэлектрической машины с полюсным зубчатым индуктором с внешним якорем и внутренним индуктором,
фиг.2÷11 - примеры реализации изобретения в виде поперечных разрезов бесконтактной редукторной магнитоэлектрической машины с полюсным зубчатым индуктором, схем соединений катушек m-фазных обмоток якоря и включение m-фазных обмоток якоря на источники напряжений с различным числом фаз и диаграмм фазных токов якоря (МДС).
В соответствии с настоящим изобретением для получения наилучших энергетических показателей при максимальном удельном моменте на валу бесконтактной редукторной магнитоэлектрической машины с полюсным зубчатым индуктором число явно выраженных полюсов якоря Z1p, число элементарных зубцов на явно выраженном полюсе якоря Z1s, число фаз m-фазной обмотки якоря m=3, 4, 5, 6, …, число явно выраженных полюсов якоря в фазе Z1m=1, 2, 3, 4, …, общее число зубцов якоря Z1, число зубчатых полюсов индуктора Z2p, число элементарных зубцов на зубчатом полюсе индуктора Z2s, общее число зубцов индуктора Z2 связаны равенствами (1), (2), (3), (4), (5):
причем число элементарных зубцов на явно выраженном полюсе якоря равно четному натуральному числу, т.е. Z1s=2, 4, 6, 8, …, при m - нечетном, т.е. при m=3, 5, 7, 9, …, число элементарных зубцов на явно выраженном полюсе якоря равно натуральному числу, т.е. Z1s=1, 2, 3, 4, …, при m - четном, т.е. при m=4, 6, 8, 10, …, ширина коронок элементарных зубцов полюсов индуктора определяется выражением: bz2≤0,5·tz2, где tz2 представляет собой зубцовое деление зубчатого полюса индуктора в угловом измерении и определяется равенством: tz2=360°/(Z2+Z1m), ширина коронок элементарных зубцов явно выраженных полюсов якоря определяется выражением: bz1≤0,5·tz1, где tz1 представляет собой зубцовое деление явно выраженного полюса якоря в угловом измерении и определяется равенством: tz1=tz2.
Согласно изобретению за один период изменения магнитного поля якоря ротор перемещается в угловом измерении на одно зубцовое деление зубчатого полюса индуктора. Этим и достигается большая электромагнитная редукция.
Катушки m-фазной обмотки якоря в фазе должны быть соединены между собой таким образом, чтобы векторы наведенных в них ЭДС, геометрически складываясь, образовывали максимальную суммарную ЭДС фазы якоря бесконтактной редукторной магнитоэлектрической машины с полюсным зубчатым индуктором.
На фиг.2-11 представлены примеры реализации изобретения в соответствии с формулами (1), (2), (3), (4), (5). Соответствие чертежей разрезов бесконтактной редукторной магнитоэлектрической машины с полюсным зубчатым индуктором и чертежей схем соединений катушек m-фазных обмоток якоря поясняется в таблице.
| Соответствие чертежей поперечных разрезов бесконтактной редукторной магнитоэлектрической машины с полюсным зубчатым индуктором и чертежей схем соединений катушек m-фазных обмоток якоря | |||||||||
| Чертеж | m | Z1m | Z1p | Z1s | Zl=Z2 | Z2p | Z2s | mист. | |
| поперечного разреза | схемы обмотки | ||||||||
| 2 | 3 | 3 | 2 | 6 | 4 | 24 | 4 | 6 | 3 |
| 4 | 5 | 4 | 2 | 8 | 3 | 24 | 4 | 6 | 4 |
| 6 | 7 | 4 | 3 | 12 | 5 | 60 | 6 | 10 | 1 с фазосдвигающей емкостью |
| 8 | 9 | 5 | 3 | 15 | 4 | 60 | 6 | 10 | 5 |
| 10 | 11 | 6 | 2 | 12 | 5 | 60 | 4 | 15 | 6 |
Буква m в таблице обозначает количество фаз m-фазной обмотки якоря бесконтактной редукторной магнитоэлектрической машины с полюсным зубчатым индуктором, а mист. - количество фаз источника напряжения. Положение полюсного зубчатого индуктора относительно явно выраженных полюсов якоря на чертеже в двигательном режиме соответствует моменту времени, при котором показано положение векторов фазных токов якоря на соответствующем чертеже схемы соединения катушек m-фазной обмотки якоря (таблица).
На фиг.7 представлена схема соединений катушек 4x-фазной обмотки якоря с подключением к однофазной сети переменного тока промышленной частоты. Сдвиг фаз источника напряжения, необходимый для работоспособности машины, обеспечивается при помощи фазосдвигающего элемента, в данном случае при помощи емкости С. При этом wAN - это числа витков катушек обмотки якоря, подключенных непосредственно к фазе «А» и нулю, wCN - это числа витков катушек обмотки якоря, подключенных к фазе «А» и нулю через фазосдвигающую емкость С. Коэффициент трансформации обмоток фаз якоря лежит в пределах kтр=wCN/wAN=1÷2.
Рассмотрим конструкцию бесконтактной редукторной магнитоэлектрической машины с полюсным зубчатым индуктором с внешним якорем и внутренним индуктором (фиг.1, фиг.2, фиг.4, фиг.6, фиг.8, фиг.10). Перемагничиваемый с высокой частотой сердечник 2 якоря выполнен шихтованным из электротехнической стали с высокой магнитной проницаемостью и запрессован в корпусе 1, выполненном из стали или сплава алюминия. На каждом явно выраженном полюсе 3 якоря выполнены элементарные зубцы 4. На явно выраженных полюсах 3 якоря размещена катушечная m-фазная обмотка якоря, состоящая из катушек 5, сосредоточенных на соответствующих полюсах якоря по одной на каждом полюсе. Катушки m-фазной обмотки якоря выполняются из обмоточного медного провода или медной обмоточной шины. Катушки 5 в фазе могут быть соединены последовательно, если их количество не менее двух, параллельно, если их количество четное, и смешанно, если их количество четное и не менее четырех. Фазы m-фазной обмотки якоря могут быть соединены в звезду, а также в многоугольник. Индуктор при помощи подшипников 12, вала 6 и подшипниковых щитов 11 позиционирован относительно якоря. Вал 6 выполнен из магнитной или немагнитной стали или из титана. Если вал 6 магнитный, то на нем закреплена немагнитная втулка 7, необходимая для того, чтобы постоянный магнитный поток, созданный постоянными магнитами, не замыкался сам на себя через полюса индуктора и вал. Толщина немагнитной втулки 7 по этой причине в радиальном направлении значительно превышает величину рабочего воздушного зазора между статором и ротором. Немагнитная втулка 7 может быть выполнена из сплавов алюминия, из меди, из титана, из нержавеющей стали. Если вал 6 выполнен из немагнитной стали или титана, то немагнитная втулка 7 может не устанавливаться. К немагнитной втулке 7 крепятся зубчатые полюса 8 индуктора, выполненные из магнитомягкой стали с высокой магнитной проницаемостью или из шихтованных листов электротехнической стали с высокой магнитной проницаемостью, скрепленных между собой в аксиальном направлении. На каждом зубчатом полюсе 8 индуктора выполнены элементарные зубцы 9. Между зубчатыми полюсами 8 индуктора расположены постоянные магниты 10, намагниченные в тангенциальном направлении. Постоянные магниты 10 прилегают своими полюсами к полюсам 8 индуктора таким образом, что с одним и тем же полюсом 8 индуктора соприкасаются постоянные магниты полюсами одной и той же полярности, при этом все элементарные зубцы одного полюса индуктора оказываются намагниченными в радиальном направлении в сторону воздушного зазора одной полярности, а все элементарные зубцы соседнего полюса индуктора оказываются намагниченными в радиальном направлении в сторону воздушного зазора другой полярности.
Бесконтактная редукторная магнитоэлектрическая машина с полюсным зубчатым индуктором работает в двигательном и генераторном режимах.
Рассмотрим двигательный режим (фиг.1, фиг.2, фиг.4, фиг.6, фиг.8, фиг.10). Возбуждение индуктора создается постоянными магнитами 10. При этом образуется постоянное магнитное поле индуктора с постоянной во времени МДС индуктора и постоянным магнитным потоком индуктора. Постоянный магнитный поток выходит из северных «N» полюсов постоянных магнитов, проходит через полюса 8 и элементарные зубцы 9 полюсов 8 индуктора в радиальном направлении, воздушный зазор между индуктором и якорем, элементарные зубцы 4 полюсов 3 якоря и полюса 3 якоря, расположенные напротив северных «N» полюсов 8 индуктора, сердечник 2 якоря в тангенциальном направлении, полюса 3 якоря, расположенные напротив южных «S» полюсов 8 индуктора, и элементарные зубцы 4 полюсов 3 якоря в радиальном направлении, воздушный зазор между якорем и индуктором, элементарные зубцы 9 южных «S» полюсов 8 индуктора и южные «S» полюса 8 индуктора и замыкается через южные «S» полюса постоянных магнитов. Зубцы 9 полюсов 8 индуктора, через которые проходит постоянный магнитный поток в сторону от полюса индуктора к полюсу якоря через воздушный зазор, намагничиваются и образуют северные «N» элементарные магнитные полюса, а зубцы 9 полюсов 8 индуктора, через которые проходит постоянный магнитный поток в сторону от полюса якоря к полюсу индуктора через воздушный зазор, намагничиваются и образуют южные «S» элементарные магнитные полюса. На фазы m-фазной обмотки якоря подают переменное напряжение, по обмотке якоря протекает переменный электрический ток, создающий переменное вращающееся магнитное поле якоря. При этом образуется переменная во времени МДС якоря и переменный во времени магнитный поток якоря. На фиг.3, фиг.5, фиг.7, фиг.9, фиг.11 представлены векторные диаграммы фазных токов якоря, протекающих по катушкам соответствующих m-фазных обмоток якоря, схемы соединений катушек m-фазных обмоток якоря представлены на этих же чертежах. Симметричные m-фазные напряжения, поданные на зажимы m-фазных обмоток якоря, изменяются во времени, и векторы 13 фазных токов якоря поворачиваются в осях координат ху против часовой стрелки. Рассмотрим момент времени, когда векторы 13 фазных токов якоря проецируются на ось ординат. Катушки 5 обмотки якоря названы буквой, обозначающей принадлежность к соответствующей фазе, и цифрой, обозначающей номер явно выраженного полюса 3 якоря. Например, катушка В2 - катушка фазы В, расположенная на втором явно выраженном полюсе 3 якоря. На фиг.3, фиг.5, фиг.7, фиг.9, фиг.11 обозначены направления фазных токов якоря в катушках m-фазной обмотки якоря в соответствии с проекцией векторов токов на ось у. При этом элементарные зубцы 4 соответствующих явно выраженных полюсов 3 якоря, на которых расположены катушки 5 обмотки якоря, образуют южные «S» элементарные магнитные полюса и северные «N» элементарные магнитные полюса, которые меняют свою полярность в зависимости от направления фазных токов, протекающих по катушкам 5. Вследствие взаимодействия переменного магнитного поля якоря с постоянным магнитным полем индуктора к ротору приложен однонаправленный в течение всего времени работы электрического двигателя вращающий момент. Так как согласно изобретению одному периоду изменения магнитного поля якоря соответствует перемещение ротора на одно зубцовое деление зубчатого полюса индуктора, то при изменении питающих m-фазных напряжений, поданных на m-фазную обмотку якоря с частотой f (Гц), ротор вращается с синхронной частотой вращения n=60·f/(Z2+Z1m) об/мин. Направление вращения ротора на чертежах показано стрелкой с буквой «n». Ротор вращается согласно с магнитным полем якоря. Для изменения направления вращения ротора необходимо изменить направление чередования фаз обмотки якоря в противоположную сторону.
Рассмотрим генераторный режим (фиг.1, фиг.2, фиг.4, фиг.6, фиг.8, фиг.10). При вращении ротора сторонним источником момента с частотой вращения n постоянный магнитный поток индуктора, созданный постоянными магнитами, пронизывает воздушный зазор и явно выраженные полюса 3 якоря, при этом за счет того, что полюса 8 индуктора и полюса 3 якоря выполнены зубчатыми, в полюсах 3 якоря происходит пульсация магнитного потока от его максимального значения до минимального. Пульсирующий с высокой частотой в полюсах 3 якоря магнитный поток является переменным, он наводит в катушках m-фазной обмотки якоря переменную во времени ЭДС. Если внешняя цепь - цепь нагрузки замкнута, то по m-фазной обмотке якоря протекает переменный электрический ток, электрическая мощность отдается потребителю.
Следует отметить, что чем выше глубина пульсации магнитного потока в полюсах якоря при прочих равных условиях, тем выше энергетические показатели электрической машины. Глубина пульсации магнитного потока зависит от отношения ширины элементарных зубцов полюсов индуктора и якоря к величине рабочего воздушного зазора. Чем выше эти показатели, тем выше глубина пульсации проводимости рабочего воздушного зазора, а следовательно, и магнитного потока.
За счет того, что явно выраженные полюса якоря и полюса индуктора выполнены зубчатыми, можно получать переменную ЭДС высокой частоты при сравнительно небольших частотах вращения ротора в генераторном режиме и очень низкие частоты вращения ротора (до нескольких оборотов в минуту и ниже) с очень высокими показателями вращающего момента в двигательном режиме бесконтактной редукторной магнитоэлектрической машины с полюсным зубчатым индуктором.
1. Бесконтактная редукторная магнитоэлектрическая машина с полюсным зубчатым индуктором, содержащая статор с явно выраженными полюсами и с сосредоточенной m-фазной обмоткой якоря, выполненной в виде катушек, охватывающих полюса якоря по одной катушке на полюс, и ротор с чередующейся полярностью полюсов, отличающаяся тем, что статор содержит шихтованный сердечник якоря с явно выраженными полюсами, на внутренней поверхности которых расположены элементарные зубцы по Zls зубцов на каждом полюсе, ротор содержит индуктор с симметрично распределенными по цилиндрической поверхности зубчатыми полюсами с одинаковым числом элементарных зубцов на каждом полюсе, между зубчатыми полюсами индуктора располагаются постоянные магниты, намагниченные в тангенциальном направлении, постоянные магниты и зубчатые полюса индуктора крепятся к немагнитной втулке, толщина которой в радиальном направлении значительно превышает величину рабочего воздушного зазора, число явно выраженных полюсов якоря определяется равенством: Z1P=m·Z1m, где m=3, 4, 5, 6, … - число фаз m-фазной катушечной обмотки якоря, Z1m=1, 2, 3, 4, … - число явно выраженных полюсов якоря в фазе, общее число зубцов якоря определяется равенством: Z1=Z1P·Zls, причем Zls=2, 4, 6, 8, … - при m=3, 5, 7, 9, … и Zls=1, 2, 3, 4, … - при m=4, 6, 8, 10, …, число зубчатых полюсов индуктора определяется равенством: Z2P=2·Z1m, общее число зубцов индуктора определяется равенством: Z2=Z1, число элементарных зубцов на зубчатом полюсе индуктора определяется равенством: Z2s=Z2/Z2P, ширина коронок элементарных зубцов полюсов индуктора определяется выражением: bZ2≤0,5·tZ2, где tZ2 представляет собой зубцовое деление зубчатого полюса индуктора в угловом измерении и определяется равенством: tZ2=360°/(Z2+Z1m), ширина коронок элементарных зубцов явно выраженных полюсов якоря определяется выражением: bZ1≤0,5·tZ1, где tZ1 представляет собой зубцовое деление явно выраженного полюса якоря в угловом измерении и определяется равенством: tZ2=tZ2.
2. Бесконтактная редукторная магнитоэлектрическая машина с полюсным зубчатым индуктором по п.1, отличающаяся тем, что якорь расположен снаружи, индуктор - внутри.
3. Бесконтактная редукторная магнитоэлектрическая машина с полюсным зубчатым индуктором по п.1, отличающаяся тем, что индуктор расположен снаружи, якорь - внутри.
4. Бесконтактная редукторная магнитоэлектрическая машина с полюсным зубчатым индуктором по п.1, отличающаяся тем, что при применении ее в качестве синхронного двигателя, питание обмотки якоря осуществляется от m-фазного источника переменного напряжения постоянной частоты.
5. Бесконтактная редукторная магнитоэлектрическая машина с полюсным зубчатым индуктором по п.1, отличающаяся тем, что при применении ее в качестве синхронного двигателя, питание обмотки якоря осуществляется от m-фазного источника переменного напряжения регулируемой частоты.
6. Бесконтактная редукторная магнитоэлектрическая машина с полюсным зубчатым индуктором по п.1, отличающаяся тем, что при применении ее в качестве синхронного двигателя питание обмотки якоря осуществляется от однофазного источника переменного напряжения при помощи фазосдвигающего элемента.
7. Бесконтактная редукторная магнитоэлектрическая машина с полюсным зубчатым индуктором по п.1, отличающаяся тем, что при применении ее в качестве синхронного двигателя питание обмотки якоря осуществляется от источника постоянного напряжения посредством управляемого инвертора, подающего синусоидальное напряжение на фазы обмотки якоря в зависимости от показаний датчика углового положения ротора для достижения максимального вращающего момента.
8. Бесконтактная редукторная магнитоэлектрическая машина с полюсным зубчатым индуктором по п.1, отличающаяся тем, что при применении ее в качестве двигателя постоянного тока независимого возбуждения питание обмотки якоря осуществляется прямоугольными импульсами напряжения от электронного коммутатора по определенному алгоритму в зависимости от показаний датчика углового положения ротора для достижения максимального вращающего момента.
9. Бесконтактная редукторная магнитоэлектрическая машина с полюсным зубчатым индуктором по п.1, отличающаяся тем, что фазы обмотки якоря соединены в звезду.
10. Бесконтактная редукторная магнитоэлектрическая машина с полюсным зубчатым индуктором по п.1, отличающаяся тем, что фазы обмотки якоря соединены в многоугольник.
