Обращенный вентильный двигатель



Обращенный вентильный двигатель
Обращенный вентильный двигатель
Обращенный вентильный двигатель
Обращенный вентильный двигатель
Обращенный вентильный двигатель
Обращенный вентильный двигатель

 


Владельцы патента RU 2467454:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный политехнический университет" (ФГОУ ВПО "СПбГПУ") (RU)

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в автоматизированном электроприводе и системах автоматики. Технический результат, достигаемый настоящим изобретением, состоит в повышении энергетических и динамических характеристик обращенных вентильных двигателей (ОВД). Указанный технический результат достигается тем, что в предложенном обращенном вентильном двигателе, состоящем из статора с m-фазной обмоткой и ротора, состоящего из внешней втулки и постоянных магнитов, согласно изобретению, статор расположен внутри двигателя, а ротор состоит из внешней втулки, на внутренней поверхности которой размещена магнитная система, состоящая из 12-ти предварительно намагниченных и раскроенных сегментов, причем угол намагничивания каждого сегмента определяют по формуле αНС=90°(N-1), где N - порядковый номер сегмента в обойме, число пар полюсов магнитного поля ротора соответствует числу пар полюсов обмотки статора. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Изобретение относится к области электромеханики и может быть использовано в автоматизированном электроприводе и системах автоматики.

Известен обращенный вентильный электродвигатель ДБУ-100 (48 В, 150 об/мин, 6.5 А, 3.2 Нм), выпускаемый электротехническим заводом "Миассэлектроаппарат". Двигатель ДБУ-100 используется в приводах медицинского оборудования [http://www.miasselektroapparat.ru/catalogue/uncontrol-dc/uncontrol-dc_31.html]. Недостатком является то, что размещение постоянных магнитов на внутренней поверхности внешней втулки приводит к появлению значительных по величине магнитных потоков рассеяния, что приводит к уменьшению электромагнитного момента двигателя.

Известен вентильный двигатель, выбранный за прототип [монография Овчинникова И.Е. «Вентильные электрические двигатели и привод на их основе»: Курс лекций. СПб.: КОРОНА-Век, 2006. - 336 с.]. Вентильный двигатель (ВД) состоит из статора с m-фазной обмоткой и ротора, магнитная система которого выполнена из 4-х сегментов - постоянных магнитов, намагниченных в радиальном направлении.

Недостаток этой схемы возбуждения состоит в том, что размещение постоянных магнитов на внутренней поверхности внешней втулки приводит к появлению значительных по величине магнитных потоков рассеяния. Искажение распределения пускового момента за счет пульсаций магнитной проводимости зубцового слоя статора ведет к нестабильности работы ВД и увеличивает статическую и динамическую ошибки ВД.

Задачей изобретения является повышение энергетических и динамических характеристик ОВД.

Предложен обращенный вентильный двигатель (ОВД), состоящий из внутреннего статора с m-фазной обмоткой и ротора, состоящего из внешней втулки, на внутренней поверхности которой размещена магнитная система, состоящая из 12 предварительно намагниченных и раскроенных сегментов, причем угол намагничивания каждого сегмента определяется по формуле αHC=90°(N-1), где N - порядковый номер сегмента в обойме, число пар полюсов магнитного поля ротора соответствует числу пар полюсов обмотки статора.

Ротор двигателя может состоять из двух равных частей в продольном направлении, смещенных друг относительно друга в поперечной плоскости на половину зубцового деления статора.

В заявляемой конструкции обращенного вентильного двигателя магнитное поле возбуждения формируют из предварительно намагниченных и раскроенных сегментов постоянных магнитов. Основным элементом в предлагаемом двигателе является специальная магнитная система, которая позволяет уменьшить магнитные потоки рассеяния и получить магнитное поле внутри ротора. Количество сегментов постоянных магнитов определяет число пар полюсов магнитного поля ротора, которое должно соответствовать числу пар полюсов обмотки статора. Выбор угла намагничивания каждого сегмента позволяет сформировать необходимое магнитное поле внутри ротора. Выполнение ротора специальным образом и смещение его частей приводит к компенсации влияния зубцовых гармоник.

Совокупность этих отличительных признаков приводит к повышению стабильности работы ОВД и улучшению энергетических и динамических характеристик - увеличение пускового момента и устранению зубцовых пульсаций электромагнитного момента.

На фиг.1 приведен эскиз поперечного сечения обращенного вентильного двигателя. 1 - внешняя втулка, 2 - магнитная система, 3 - внутренний статор с трехфазной обмоткой. Магнитная система составлена из 12 сегментов, угол намагничивания каждого сегмента зависит от местоположения сегмента во втулке, который определяют в соответствии с формулой αHC=90°(N-1), где N=1, 2, 3…12 - порядковый номер сегмента в обойме. Угол отсчитывают от вертикальной оси по часовой стрелке. Ось лежит в плоскости магнита (фиг.2). Схема раскроя постоянных магнитов приведена на фиг.3. На каждом сегменте указано направление намагничивания исходного цилиндра постоянного магнита. В зависимости от места каждого сегмента в обойме различают конфигурации раскроя отдельных сегментов [Патент RU №2305357]. Изготовленные сегменты постоянных магнитов устанавливают на внешней втулке и фиксируют термостойким клеем. Необходимый внутренний диаметр обеспечивают расточкой внутреннего диаметра после сборки сегментов на внешней втулке. Благодаря определенному порядку направления намагничивания последовательно сформированных сегментов формируют магнитное поле внутри ротора.

Ротор изготовлен из двух равных частей в продольном направлении и развернутых друг относительно друга в поперечной плоскости на половину зубцового деления статора для компенсации влияния зубцовых гармоник в ОВД. Кривые распределения пускового момента для любого конструктивного исполнения ВД и способа возбуждения содержат зубцовую гармонику (в данном случае это 12-я гармоника), наличие которой определяется изменением магнитной проводимости зубцов статора. На фиг.4 приведена конструкция ротора по п.2.

Вентильный двигатель работает следующим образом. В результате взаимодействия магнитного потока ротора, созданного магнитной системой, с потоком статора, созданным токами в проводниках обмотки статора, получаем электромагнитный момент. На фиг.5 приведены кривые распределения пускового момента в ВД по прототипу (1-я кривая) и в ОВД с возбуждением по предложенной схеме (2-я кривая) для режима работы двигателя при длительности открытого состояния транзисторов вентильного коммутатора λ=120 эл.град. и плотности тока в обмотках статора J=10 А/мм2. На фиг.6 приведен график распределения пускового момента в ВД с компенсацией зубцовых гармоник.

Приведенные результаты подтверждают эффективность предложенных решений: увеличивается значение пускового момента в обращенном ВД почти в 2 раза для рассмотренного примера, компенсируется действие зубцовых гармоник обмотки статора, устраняются пульсации в кривой распределения электромагнитного момента по расточке статора/ротора, т.е. повышаются энергетические и динамические характеристики ОВД.

1. Обращенный вентильный двигатель, состоящий из статора с m-фазной обмоткой и ротора, магнитная система которого выполнена из постоянных магнитов, расположенных на втулке ротора, отличающийся тем, что статор с m-фазной обмоткой расположен внутри двигателя, ротор состоит из внешней втулки, на внутренней поверхности которой размещена магнитная система, состоящая из 12-ти предварительно намагниченных и раскроенных сегментов, причем угол намагничивания каждого сегмента определяют по формуле:
αHC=90°(N-1),
где N - порядковый номер сегмента в обойме, число пар полюсов магнитного поля ротора соответствует числу пар полюсов обмотки статора.

2. Вентильный двигатель по п.1, отличающийся тем, что ротор состоит из двух равных частей в продольном направлении, смещенных относительно друг друга в поперечной плоскости на половину зубцового деления статора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники и корабельного электромашиностроения, в частности к погружным электрическим машинам, работающим в морской воде, а также может быть использовано для привода скважных насосов и буровых механизмов в нефтегазовой отрасли.

Изобретение относится к области электротехнике, в частности к бесконтактным электрическим машинам постоянного тока. .

Изобретение относится к области электромеханики и может быть использовано для приведения в движение машин и механизмов в случаях, когда определяющим фактором является надежность электропривода.

Изобретение относится к антенной технике, а именно к приводам антенных систем, и может быть использовано в средствах локации, в судовых навигационных радиолокационных станциях (СН РЛС).

Изобретение относится к области электротехники, в частности к вентильным электродвигателям, и может быть использовано в различных электроприводах, в том числе в качестве гиродвигателя.

Изобретение относится к области электротехники, а именно электрическим машинам, может быть использовано для промышленных механизмов, требующих регулирование скорости.

Изобретение относится к области электротехники и деталей машин и может быть использовано в составе агрегатов терморегулирования и приводов изделий космической техники.

Изобретение относится к области электротехники и деталей машин и может быть использовано в составе агрегатов терморегулирования и приводов изделий космической техники.

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для использования в различных мехатронных системах. .

Изобретение относится к области электротехники, в частности к высокомоментным электрическим двигателям, электроприводам и высокочастотным генераторам, касается конструктивного исполнения бесконтактных синхронных магнитоэлектрических машин с аксиальным возбуждением и может быть использовано при широком диапазоне частот вращения вала машины (от единиц оборотов в минуту до нескольких десятков тысяч оборотов в минуту) в системах автоматики, в автономных системах электрооборудования, в военной, космической технике, на авиационном и автомобильном транспорте, в качестве тяговых управляемых и неуправляемых электроприводов, ветрогенераторов, многофазных синхронных электрических двигателей, многофазных высокочастотных синхронных электрических генераторов переменного тока и многофазных генераторов преобразователей частоты (включая трехфазные системы), а также при выпрямлении выходного переменного напряжения и тока генераторов при помощи полупроводниковых выпрямительных устройств и с возможностью применения сглаживающих фильтров для уменьшения пульсаций выходных параметров - в качестве источников питания постоянным (выпрямленным) током.

Изобретение относится к электрическим машинам. .

Изобретение относится к области электротехники, а именно к электрическим машинам с бесконтактной коммутацией, осуществляемой с помощью полупроводниковых приборов, и может быть использовано для электроприводов, например, в системах электродвижения морских судов, подводных лодок, в тяговых приводах электроподвижных наземных транспортных средств, подъемных устройствах, приводах насосов, вентиляторов, электроинструмента и т.д.

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть использовано в качестве электрогенератора для преобразования механической энергии ветра в электрическую.

Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения, в частности к синхронным генераторам с возбуждением от постоянных магнитов. .

Изобретение относится к области электротехники, а именно к магнетогенераторам с бесконтактной системой зажигания, предназначенным для использования на двигателях внутреннего сгорания.

Изобретение относится к области электротехники и касается особенностей конструктивного выполнения электрических машин с возбуждением от постоянного магнита. .

Изобретение относится к синхронным машинам, которые могут выдавать электрическую энергию (генераторы) или создавать крутящий момент (двигатели) и в которых поле возбуждения образовано намагниченными постоянными магнитами, вращающимися относительно якоря с явными полюсами.

Изобретение относится к области электротехники и корабельного электромашиностроения, в частности к погружным электрическим машинам, работающим в морской воде, а также может быть использовано для привода скважных насосов и буровых механизмов в нефтегазовой отрасли.
Наверх